高中数学 课时分层作业12 球（含解析）北师大版必修2-北师大版高一必修2数学试题VIP免费

课时分层作业(十二)球(建议用时：60分钟)[合格基础练]一、选择题1．直径为6的球的表面积和体积分别是()A．36π，144πB．36π，36πC．144π，36πD．144π，144πB[球的半径为3，表面积S＝4π·32＝36π，体积V＝π·33＝36π.]2．两个半径为1的铁球，熔化成一个大球，这个大球的半径为()A．2B.C.D.C[设熔化后的球的半径为R，则其体积是原来小球的体积的2倍，即V＝πR3＝2×π×13，得R＝.]3．若一个圆锥的底面半径和一个半球的半径相等，体积也相等，则它们的高度之比为()A．2∶1B．2∶3C．2∶πD．2∶5A[设半球的半径为r，圆锥的高为h，则πr2h＝πr3×，所以h＝2r，故选A.]4．棱长为2的正方体的外接球的表面积是()A．8πB．4πC．12πD．16πC[正方体的体对角线长为2，即2R＝2，∴R＝，S＝4πR2＝12π.]5．一根细金属丝下端挂着一个半径为1cm的金属球，将它浸没在底面半径为2cm的圆柱形容器内的水中，现将金属丝向上提升，当金属球被拉出水面时，容器内的水面下降了()A.cmB.cmC.cmD.cmD[设容器内的水面下降了hcm，则球的体积等于水下降的体积，即π·13＝π·22·h，解得h＝.]二、填空题6．若一球与正方体的所有棱都相切，则正方体的棱长与球的半径之比为________；∶1[若一球与正方体的所有棱都相切，则球的直径和正方体的面对角线的长相等，故正方体的棱长与球的半径之比为∶1.]7．正四棱锥的顶点都在同一球面上，若该棱锥的高为4，底面边长为2，则该球的表面积为________．[如图所示，设球半径为R，底面中心为O′且球心为O，∵正四棱锥PABCD中AB＝2，∴AO′＝.∵PO′＝4，∴在Rt△AOO′中，AO2＝AO′2＋OO′2，∴R2＝()2＋(4－R)2，解得R＝，∴该球的表面积为4πR2＝4π×2＝.]8．圆柱形容器内部盛有高度为8cm的水，若放入三个相同的球(球的半径与圆柱的底面半径相同)后，水恰好淹没最上面的球(如图所示)，则球的半径是________cm.4[设球的半径为r，放入3个球后，圆柱液面高度变为6r.则有πr2·6r＝8πr2＋3×πr3，即2r＝8，∴r＝4.]三、解答题9．设正方体的表面积为24，求其内切球的体积及外接球的体积．[解]设正方体的棱长为a，则6a2＝24，∴a＝2，正方体内切球的直径等于其棱长，∴2r＝2，r＝1，故内切球的体积V内＝πr3＝π.外接球的直径等于正方体的体对角线长，∴2R＝a，∴R＝，故外接球的体积V外＝πR3＝π×()3＝4π.10.如图，半径为R的半圆内的阴影部分以直径AB所在直线为轴，旋转一周得到一几何体，求该几何体的体积．(其中∠BAC＝30°)[解]过C作CO1⊥AB于O1，在半圆中可得∠BCA＝90°，∠BAC＝30°，AB＝2R，∴AC＝R，BC＝R，CO1＝R.AO1＝AC·sin60°＝R，BO1＝AB－AO1＝，∴V球＝πR3.V圆锥AO1＝·π·2·R＝πR3，V圆锥BO1＝·π·2·R＝πR3，V几何体＝V球－V圆锥AO1－V圆锥BO1＝πR3－πR3－πR3＝πR3.[等级过关练]1．已知各顶点都在一个球面上的正四棱柱的高为4，体积为16，则这个球的表面积是()A．16πB．20πC．24πD．32πC[设正四棱柱底面边长为a，则S底＝a2，∴V＝S底·h＝4a2＝16，∴a＝2.又正四棱柱内接于球，设球半径为R，则(2R)2＝22＋22＋42＝24，∴R＝，∴球的表面积为4πR2＝24π.]2．用与球心距离为1的平面去截球，所得截面圆的面积为π，则球的表面积为()A.B.C．8πD.C[设球的半径为R，则截面圆的半径为，∴截面圆的面积为S＝π()2＝(R2－1)π＝π，∴R2＝2，∴球的表面积S＝4πR2＝8π.]3．已知一个正方体的所有顶点在一个球面上，若球的体积为，则正方体的棱长为________．[设球半径为R，正方体棱长为a，则V球＝πR3＝π，得到R＝，正方体体对角线的长为a＝2R，则a＝，所以正方体棱长为.]4．已知H是球O的直径AB上一点，AH∶HB＝1∶2，AB⊥平面α，H为垂足，α截球O所得截面的面积为π，则球O的表面积为________．π[如图，设球O半径为R，则BH＝R，OH＝，截面圆半径设为r，则πr2＝π，r＝1，即HC＝1，由勾股定理得R2－2＝1，R2＝，S球＝4πR2＝π.]5．求球与它的外切圆柱、外切等边圆锥(轴截面是正三角形的圆锥叫等边圆锥)的体积之比．[解]如图，等边△SAB为圆锥的轴截面，此截面截圆柱得正方形C1CDD1，截球面得球的大圆O1.设球的半径O1O＝R，则它的外切圆柱的高为2R，底面半径为R，OB＝O1O·cot30°＝R，SO＝OB·tan60°＝R·＝3R，∴V球＝πR3，V柱＝πR2·2R＝2πR3，V锥＝π·(R)2·3R＝3πR3，∴V球∶V柱∶V锥＝4∶6∶9.