(5分)已知 H 是球 O 的直径 A B 上一点, A…——2013 高考数学第 15 题答案解析

2013_新课标 I 卷 (2013·文)

2013 全国 第 15 题 填空题 区分题
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15.(5分)已知 $H$ 是球 $O$ 的直径 $A B$ 上一点,$A H$ :$H B=1: 2, A B \perp$ 平面 $\alpha, H$ 为垂足,$\alpha$ 截球 $O$ 所得截面的面积为 $\pi$ ,则球 $O$ 的表面积为 $\_\_\_\_$ $\frac{9 \pi}{2}$。

参考答案$\frac{9 \pi}{2}$

完整解析 · 逐步详解

【考点】LG:球的体积和表面积.
【专题】16:压轴题;5F:空间位置关系与距离.
【分析】本题考查的知识点是球的表面积公式,设球的半径为 $R$ ,根据题意知由与球心距离为 $\frac{1}{3} R$ 的平面截球所得的截面圆的面积是 $\pi$ ,我们易求出截面圆的半径为1,根据球心距、截面圆半径、球半径构成直角三角形,满足勾股定理,我们易求出该球的半径,进而求出球的表面积.
【解答】解:设球的半径为 $R, \because A H: H B=1: 2, \therefore$ 平面 $\alpha$ 与球心的距离为 $\frac{1}{3} R$ ,
$\because \alpha$ 截球 $O$ 所得截面的面积为 $\pi$ ,
$\therefore \mathrm{d}=\frac{1}{3} \mathrm{R}$ 时,$r=1$ ,
故由 $R^{2}=r^{2}+d^{2}$ 得 $R^{2}=1^{2}+\left(\frac{1}{3} R\right)^{2}, \quad \therefore R^{2}=\frac{9}{8}$
∴ 球的表面积 $S=4 \pi R^{2}=\frac{9 \pi}{2}$ .
故答案为:$\frac{9 \pi}{2}$ .
【点评】若球的截面圆半径为 $r$ ,球心距为 $d$ ,球半径为 $R$ ,则球心距、截面圆半径、球半径构成直角三角形,满足勾股定理,即 $\mathrm{R}^{2}=\mathrm{r}^{2}+\mathrm{d}^{2}$

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