两个圆锥的底面是一个球的同一截面,顶点均在球面上,若球的体…——2021 高考数学第 6 题答案解析

2021_天津卷 (2021)

2021 天津 第 6 题 单选题 区分题
2021_天津卷 (2021)

6.

两个圆锥的底面是一个球的同一截面,顶点均在球面上,若球的体积为 $\frac{32 \pi}{3}$ ,两个圆锥的高之比为 $1: 3$ ,则这两个圆锥的体积之和为( )

A. $3 \pi$
B. $4 \pi$
C. $9 \pi$
D. $12 \pi$
参考答案

B

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这道题真正考什么?

核心知识
空间几何体的表面积与体积
核心考法
割补法几何法
关键能力
应用单选题
最容易错
审题不清
难度
区分题
先及格路线 · 空间几何体的表面积与体积 · 中等题

如果目标是先及格,这类题值得掌握。

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完整解析 · 逐步详解

【答案】B
【解析】
【分析】作出图形,计算球体的半径,可计算得出两圆锥的高,利用三角形相似计算出圆锥的底面圆半径,再利用锥体体积公式可求得结果.

【详解】如下图所示,设两个圆锥的底面圆圆心为点 $D$ ,
设圆锥 $A D$ 和圆锥 $B D$ 的高之比为 $3: 1$ ,即 $A D=3 B D$ ,

设球的半径为 $R$ ,则 $\frac{4 \pi R^{3}}{3}=\frac{32 \pi}{3}$ ,可得 $R=2$ ,所以,$A B=A D+B D=4 B D=4$ ,
所以,$B D=1, A D=3$ ,
$\because C D \perp A B$ ,则 $\angle C A D+\angle A C D=\angle B C D+\angle A C D=90^{\circ}$ ,所以,$\angle C A D=\angle B C D$ ,
又因为 $\angle A D C=\angle B D C$ ,所以,$\triangle A C D \backsim \triangle C B D$ ,
所以,$\frac{A D}{C D}=\frac{C D}{B D}, \therefore C D=\sqrt{A D \cdot B D}=\sqrt{3}$ ,
因此,这两个圆锥的体积之和为 $\frac{1}{3} \pi \times C D^{2} \cdot(A D+B D)=\frac{1}{3} \pi \times 3 \times 4=4 \pi$ .
故选:B.

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