10、某工作的三视图如图 3 所示,现将该工作通过切削,加工成一个体积尽可能大的正方体新工件,并使新工件的一个面落在原工作的一个面内,则原工件材料的利用率为(材料利用率=新工件的体积/原工件的体积)
A、 $\frac{8 \pi}{9}$
B、 $\frac{8}{27 \pi}$
C $, \frac{24(\sqrt{2}-1)^{2}}{\pi}$
D、 $\frac{8(\sqrt{2}-1)^{2}}{\pi}$

正视图

侧视图

俯视图
参考答案A
2015_退役省自主命题 (2015·文)
10、某工作的三视图如图 3 所示,现将该工作通过切削,加工成一个体积尽可能大的正方体新工件,并使新工件的一个面落在原工作的一个面内,则原工件材料的利用率为(材料利用率=新工件的体积/原工件的体积)
A、 $\frac{8 \pi}{9}$
B、 $\frac{8}{27 \pi}$
C $, \frac{24(\sqrt{2}-1)^{2}}{\pi}$
D、 $\frac{8(\sqrt{2}-1)^{2}}{\pi}$

正视图

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【答案】A
【解析】由题可得,问题等价于圆锥的内接长方体的体积,如图所示,则有 $\frac{x}{1}=\frac{2-h}{2}, \therefore h=2-2 x$,所以长方体体积为 $x^{2} h=(2 x)^{2}(2-2 x)=4 x \cdot x \cdot(2-2 x) \leq 4\left(\frac{x+x+2-2 x}{3}\right)^{3}=\frac{32}{27}$,当且仅当 $x=2-2 x$,即 $x=\frac{2}{3}$ 时,等号成立,故利用率为 $\frac{\frac{32}{27}}{\frac{1}{3} \cdot \pi \cdot 1^{2} \cdot 2}=\frac{16}{9 \pi}$,故选 A.
【考点定位】三视图、基本不等式求最值、圆锥的内接长方体
【名师点睛】运用基本不等式求最值要紧紧抓住"一正二定三相等"条件,本题"和为定"是解决问题的关键.空间想象能力是解决三视图的关键,可从长方体三个侧面进行想象几何体。求组合体的体积,关键是确定组合体的组成形式及各部分几何体的特征,再结合分割法、补体法、转化法等方法求体积.