(4分)(2009•陕西)已知球 O 的半径为 2,圆 O…——2009 高考数学第 15 题答案解析

2009_退役省自主命题 (2009·文)

2009 ?? 第 15 题 解答题 区分题
2009_退役省自主命题 (2009·文)

15.(4分)(2009•陕西)已知球 $O$ 的半径为 2 ,圆 $O_{1}$ 是一小圆,$O_{1} O=\sqrt{2}, A , B$ 是圆 $O_{1}$上两点,若 $\angle A O_{1} B=\frac{\pi}{2}$ ,则 $A, B$ 两点间的球面距离为

$$ -\frac{2 \pi}{3}- $$

完整解析 · 逐步详解

【考点】弧长公式.
【专题】综合题;压轴题;数形结合;综合法。
【分析】由题意知应先求出 AB 的长度,在直角三角形 $\mathrm{AO}_{1} \mathrm{~B}$ 中由勾股定理可得 $\mathrm{AB}=2$ 由此知三角形 AOB 是等边三角形,由此可以求出 $\angle \mathrm{AOB}$ 的值,进而利用弧长公式求 $\mathrm{A}, \mathrm{B}$ 两点间的球面距离.

【解答】解:由题设知 $\mathrm{O}_{1} \mathrm{O}=\sqrt{2}, ~ \mathrm{OA}=\mathrm{OB}=2$

在圆 $O_{1}$ 中有 $O_{1} A=O_{1} B=\sqrt{2}$ ,又 $\angle A O_{1} B=\frac{\pi}{2}$
在直角三角形 $\mathrm{AO}_{1} \mathrm{~B}$ 中由勾股定理可得 $\mathrm{AB}=2$
所以在 $\triangle \mathrm{AOB}$ 中, $\mathrm{OA}=\mathrm{OB}=\mathrm{AB}=2$ ,
则 $\triangle A O B$ 为等边三角形,可得 $\angle A O B=60^{\circ}$
由弧长公式 $1=r \theta$( $r$ 为半径)得 $A, B$ 两点间的球面距离 $1_{A B}=r \theta=2 \times \frac{\pi}{3}=\frac{2 \pi}{3}$
故答案为 $\frac{2 \pi}{3}$
【点评】本题的考点是弧长公式,其考查背景是球内一小圆上两点的球面距,对空间想象能力要求较高,此类题是一个基本题型,求解方法固定先求两点间的弦长,再求球心角角 ,再由弧长公式求弧长。

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