chủ đề 29 bí quyết giải bài toán hay gặp về nón trụ cầu

Công thức về hình nón, khối nónDiện tích xung quanh: Sxq .r.lDiện tích đáy: Sđ r2Diện tích toàn phần: Stp SxqSđ .r.rlThể tích: Vr2hThiết diện chứa trục OO’ là hình chữ nhật ABCD

CHỦ ĐỀ29: BÍ QUYẾT GIẢI BÀI TOÁN HAY GẶP VỀ NÓN, TRỤ, CẦUA KIẾN THỨC NỀN TẢNG

1 Công thức về hình nón, khối nón

Diện tích xung quanh: Sxq .r.l

Diện tích đáy: Sđ r2

Diện tích toàn phần: Stp SxqSđ .r.(rl)Thể tích: Vr2h

Thiết diện chứa trục OO’ là hình chữ nhật ABCD có diện tích S 2Rh

Thiết diện song song với trục là hình vuông ADEF có khoảng cách giữa trục và thiết diện là OIThiết diện vuông góc với trục là hình tròn tâm J bán kính R

3 Công thức về mặt cầu, khối cầu

Diện tích mặt cầu: S 4 R 2Thể tích khối cầu: 3

RV  

Thiết diện qua tâm là đường tròn tâm I, bán kính R

B VÍ DỤ MINH HỌA

Dạng 1: Các bài toán thường gặp về hình nón, khối nón

Ví dụ (1) - Chuyên Thái Bình Năm 2018: Cho hình nón có góc ở đỉnh bằng 60o, diện tích xung quanhbằng 6 a 2 Tính thể tích V của khối nón đã cho

A

423 a3

V  C V 3 a 3 D V a3

Giải

Góc ở đỉnh của nón là 60o



Góc ở đỉnh của nón là ASO với S là đỉnh của nón, AB là một đường kính của đáy và mặt phẳng (SAB)

chứa trục SO

Ví dụ (2)- Chuyên Vĩnh Phúc năm 2017: Cho hình nón đỉnh S, đáy là hình tròn tâm O, thiết diện qua

trục là tam giác đều cạnh a, thể tích của khối nón là

rd Suy ra  

hrVN 

=> Chọn AGhi nhớ

Thiết diện qua trục là tam giác ABB’ với BB’ là một đường kính qua tâm O và ABB' chứa trục AOTa luôn có ABB' cân tại đỉnh A và AB'ABl

Ví dụ (3) - THPT Lương Thế Vinh Năm 2018: Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng a.

Tam giác SAB có diện tích bằng 2a2 Thể tích khối nón có đỉnh là S và đường tròn đáy nội tiếp ABCD là

A

=> Chọn ACông thức nhanh

Đường tròn nội tiếp của hình vuông ABCD cạnh a có bán kính

r và bán kính đường tròn ngoại tiếp là

Ví dụ (4) - Chuyên Thái Bình Năm 2018: Cho hình nón tròn xoay có chiều cao h = 20 cm, bán kính đáy

r = 25 (cm) Một thiết diện đi qua đỉnh của hình nón có khoảng cách từ tâm đáy đến mặt phẳng chứa thiếtdiện là 12 (cm) Tính diện tích của thiết diện đó

A 300cm2 B 400cm2 C 500cm2 D 406cm2

=> Chọn C

Ví dụ (5) - THPT Võ Nguyên Giáp Năm 2017: Có một chiếc cốc có dạng như hình vẽ Biết chiều cao

của chiếc cốc là 7cm, bán kính đáy của cốc là 5cm, bán kính miệng cốc là 10cm Tính thể tích V củachiếc cốc

C 1225 cm 3 D 1225 cm 3

=> Chọn B

Ví dụ (6) - THPT Hoàng Văn Thụ Năm 2017: Bạn A có một tấm bìa hình tròn (như hình vẽ), bạn ấy

muốn dùng tấm bìa đó tạo thành một cái phễu hình nón, vì vậy bạn phải cắt bỏ phần quạt tròn AOB rồidán hai bán kính OA và OB lại với nhau Gọi x là góc ở tâm của hình quạt tròn dùng làm phễu Giá trị củax để thể tích phễu lớn nhất là

=> Chọn D

Dạng 2: Các bài toán thường gặp về hình trụ

Ví dụ (7) Bộ GD&ĐT Năm 2018: Cho tứ diện đều ABCD có cạnh bằng 4 tính diện tích xung quanh Sxqcủa hình trụ có một đường tròn đáy là đường tròn nội tiếp tam giác BCD và chiều cao bằng chiều cao tứdiện ABCD

A

Chiều cao:

 rhSxqT

=> Chọn ACông thức nhanh

Tam giác đều ABC cạnh a có bán kính nội tiếp bằng

chiều cao

 , còn bán kính ngoạitiếp

Ví dụ (8) - Sở GD&ĐT Bạc Liêu năm 2018: Cắt một khối trụ bởi một mặt phẳng qua trục ta được thiết

diện là hình chữ nhật ABCD có AB và CD thuộc hai đáy của hình trụ, AB = 4a, AC = 5a Thể tích củakhối trụ

Giải

Ta có:

Khi đó V T r2h12a3

=> Chọn BGhi nhớ

ABCD được gọi là thiết diện qua trục của hình trụ trên và ABCD luôn là hình chữ nhật

Ví dụ (9) - Chuyên Biên Hòa Năm 2017: Trong không gian cho hình chữ nhật ABCD có AB = 1, AD =

2 Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AD và BC Quay hình chữ nhật đó xung quanh trục MN ta đượcmột hình trụ Tính diện tích toàn phần của hình trụ đó

Giải

Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AD, BC.

Khi quay hình chữ nhật xung quanh trục MN ta được hình trụ Bán kính đường tròn đáy là 1

Chiều cao của hình trụ là hAB1

 Diện tích toàn phần của hình trụ là:

 rrhStp

=> Chọn BMở rộng

Nếu quay hình chữ nhật ABCD quanh đường chéo AC ta sẽ được một khối tròn xoay gồm 2 khối nón 2bên và 1 khối trụ ở giữa

Ví dụ (10) - THPT Lý Thái Tổ Năm 2018: Một hình trụ có đường cao 10(cm) và bán kính đáy bằng

5(cm) Gọi (P) là mặt phẳng song song với trục của hình trụ và cách trục 4(cm) Tính diện tích thiết diệncủa hình trụ cắt bới (P)

=> Chọn A

Ví dụ (11) - Sở GD&ĐT Bắc Giang Năm 2017: Cho hình trụ có các đáy là hai hình tròn tâm O và tâm

O’, OO’= a Trên đường tròn (O) lấy điểm A, trên đường tròn (O’) lấy điểm B sao cho AB = 2a và thểtích khối tứ diện OO’AB bằng

a Tính thể tích khối trụ đã cho

=> Chọn A

Ví dụ (12) - Sở GD&ĐT Bắc Ninh Năm 2017: Cho một hình trụ (T) có chiều cao và bán kính đều bằng

3a Một hình vuông ABCD có hai cạnh AB, CD lần lượt là hai dây cung của hai đường tròn đáy, cạnhAD, BC không phải là đường sinh của hình trụ (T) Tính cạnh của hình vuông này

=> Chọn D

Dạng 3: Các bài toán thường gặp về mặt cầu, khối cầu

Ví dụ (13) - THPT Nguyễn Viết Xuân Năm 2018: Một hình cầu có thể tích

ngoại tiếp một hình lậpphương Thể tích của khối lập phương là

A

Đặt cạnh hình lập phương là a

Thể tích khối lập phương là:

=> Chọn ABình luận

Bán kính ngoại tiếp hình lập phương là

R  và bán kính nội tiếp là

ar 

Ví dụ (14) - Chuyên Thái Nguyên Năm 2018: Tính bán kính R mặt cầu ngoại tiếp tứ diện đều ABCD

canh a 2

3aR 

Giải

Gọi G là trọng tâm BCD, ta có AG BCD nên AG là trục củaBCD

Gọi M là trung điểm của AB

Khi đó

=> Chọn B

Công thức nhanh

2 aSGAB

Ví dụ (15) - Chuyên Thái Nguyên Năm 2018: Cho mặt cầu tâm O, bán kính R = 3 Mặt phẳng (P) nằm

cách tâm O một khoảng bằng 1 và cắt mặt cầu theo một đường tròn có chu vi bằng

Gọi H là tâm đường tròn thiết diện có OH  P và quan hệ giữa OH, R, r là R2OH2r2

Ví dụ (16) - Chuyên Lam Sơn Năm 2017: Trên quả địa cầu, vĩ tuyến 30 độ Bắc chia đôi khối cầu thành

2 phần Tính tỉ số thể tích giữa phần lớn và phần bé của khối cầu đó

A

B

C

D

aR 

=> ChọnA

Ví dụ (18) - THPT Võ Nguyên Giáp Năm 2017: Cho lăng trụ tam giác đều ABC.A’B’C’ có cạnh đáy

bằng a, góc giữa mặt phẳng (A’BC) và mặt phẳng (ABC) bằng 60o Tính diện tích xung quanh mặt cầungoại tiếp lăng trụ ABC.A’B’C’

A

B

C

D

=> Chọn B

C BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1 (THPT Nguyễn Viết Xuân - 2018) Một hình cầu có thể tích

ngoại tiếp một hình lậpphương Thể tích của khối lập phương là

A

Câu 2 (Sở GD&ĐT Nam Định - 2018) Thiết diện qua trục của một hình nón là một tam giác đều cạnh

có độ dài bằng 2a Thể tích của khối nón là

A

B

C

D

Câu 3 (THPT Kim Liên - 2018) Cho hình chóp tứ giác đều S.ABCD có cạnh đáy bằng 2a, các mặt bên

tạo với đáy một góc 60o Tính diện tích S của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp

A

325 a2

332 a2

38 a2

aS 

Câu 4 (Chuyên ĐH Vinh - 2018) Một hình nón có chiều cao bằng a và thiết diện qua trục của hình nón

đó là tam giác vuông Tính theo a diện tích xung quanh của hình nón đó

Câu 5 (THPT Kim Liên - 2018) Cho tứ diện đều ABCD có cạnh 2a Tính bán kính r của mặt cầu tiếp

xúc với tất cả các mặt của tứ diện

Câu 6 (THPT Lương Tài - 2018) Tính diện tích của mặt cầu (S) khi biết nửa chu vi đường tròn lớn của

nó bằng 4

Câu 7 (THPT Kim Liên - 2018) Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác đều cạnh a Mặt bên

SAB là tam giác đều và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy Tính thể tích V khối cầu ngoại tiếphình chóp S.ABC

A

2734 a3

54155 a3

18155 a3

35 a3

V  

Câu 8 (Sở GD&ĐT Bạc Liêu - 2018) Cho tứ diện ABCD có tam giác BCD vuông tại B, AC vuông góc

với mặt phẳng (BCD), AC = 5a, BC = 3a và BD = 4a Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp tứ diệnABCD

A

5aR 

Câu 9 (Sở GD&ĐT Bạc Liêu - 2018) Cho (S) là một mặt cầu cố định có bán kính R Một hình trụ (H)

thay đổi nhưng luôn có hai đường tròn đáy nằm trên (S) Gọi V1 là thể tích của khối cầu (S) và V2 là thểtích lớn nhất của khối trụ (H) Tính tỉ số

21 

21 

21 

21 

Câu 10 (Sở GD&ĐT Bạc Liêu - 2018) Thể tích V của một khối lăng trụ có diện tích đáy bằng B và

chiều cao bằng h là

A VB2h

Câu 11 (THPT Nguyễn Viết Xuân - 2018) Cho hình lăng trụ tam giác đều có chín cạnh đều bằng a.

Thể tích khối cầu ngoại tiếp hình lăng trụ đó là

A

Câu 12 (Sở GD&ĐT Nam Định - 2018) Cho tam giác ABC có AoABACa

ˆ Quay tam giácABC (bao gồm cả điểm trong tam giác) quanh đường thẳng AB ta được một khối tròn xoay Thể tích khóitròn xoay đó bằng

Câu 13 (THPT Triệu Sơn 3 - 2018) Cho hình trụ có thiết diện đi qua trục là một hình vuông có cạnh 4a.

Diện tích xung quanh của hình trụ là

A S 4 a 2 B S16 a 2 C S8 a 2 D.S 24 a 2

Câu 14 (THPT Triệu Sơn 3 - 2018) Cho hình nón có đường sinh bằng đường kính đáy và bằng 2 Bán

kính của mặt cầu ngoại tiếp hình nón đó là:

A

Câu 15 (Chuyên Hùng Vương - 2018) Cho khối lăng trụ đứng tam giác ABC.A’B’C’ có đáy ABC là

tam giác vuông tại A, ABa,ACa 3,AA'2a Tính bán kính R của mặt cầu ngoại tiếp khối lăngtrụ đó

aR 

Câu 16 (Chuyên Lam Sơn - 2018) Tính thể tích V của khối cầu tiếp xúc với tất cả các cạnh của tứ diện

đều ABCD cạnh bằng 1

A

122

Câu 18 (THPT Triệu Sơn 1 - 2018) Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a Cạnh

bên SA vuông góc với mặt đáy (ABCD) và SA = a Gọi E là trung điểm của cạnh CD Mặt cầu đi qua bốnđiểm S, A, B, E có bán kính là

A

Câu 19 (THPT Triệu Sơn - 2018) Một bình đựng nước dạng hình nón

(không có đáy), đựng đầy nước Ngưới ta thả vào đó một khối cầu khôngthấm nước, có đường kính bằng chiều cao của bình nước và đo được thể tíchnước tràn ra ngoài là V Biết rằng khối cầu tiếp xúc với tất cả các đường sinhcủa hình nón và đúng một nửa của khối cầu chìm trong nước (hình bên) Tínhthể tích nước còn lại trong bình

A V

B V

3aR 

Câu 21 (Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc - 2018) Một hình hộp chữ nhật nội tiếp mặt cầu và có ba kích thước

là a, b, c Khi đó bán kính mặt cầu bằng

222 bc

a  C 2a2b2c2 D a2b2c2

Câu 22 (Chuyên Thái Bình - 2018) Cho hình chóp S.ABC có đáy ABC là tam giác cân tại A, mặt

phẳng (SBC) vuông góc với mặt phẳng (ABC) và SASBABAC a;SCa 2 Diện tích xungquanh mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC bằng

Câu 23 (Chuyên Bắc Ninh - 2018) Trong không gian, cho hình chữ nhật ABCD có AB = 1 và AD = 2.

Gọi M, N lần lượt là trung điểm của AB và CD Quay hình chữ nhật đó xung quanh trục MN, ta được mộthình trụ Tính thể tích V của khối trụ tạo bởi hình trụ đó

Câu 24 (Chuyên Bắc Ninh - 2018) Cho hình trụ có hai đáy là hai hình tròn (O) và (O’), chiều cao R 3

, bán kính đáy R và hình nón có đỉnh là O’, đáy là hình tròn (O;R) Tính tỉ số giữa diện tích xung quanhcủa hình trụ và diện tích xung quanh của hình nón

Câu 25 (Sở GD&ĐT Bắc Ninh - 2018) Một cái phễu có dạng hình nón, chiều cao của phễu là 20cm.

Người ta đổ một lượng nước vào phễu sao cho chiều cao của cột nước trong phễu bằng 10cm (HìnhH1) Nếu bịt kín miệng phễu rồi lật ngược phễu lên (Hình H2) thì chiều cao của cột nước trong phễugần bằng với giá trị nào sau đây?

AB,2 Mặt bên (SAB), (SCA) lần lượt là các tam giác vuông tại B, C Biết thể tích khối chópS.ABC bằng 3

a Bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABC là

aR 

Câu 27 (Sở GD&ĐT Bình Thuận - 2018) Thiết diện qua trục của một hình nón là tam giác đều cạnh

bằng 4 Một mặt cầu có diện tích bằng diện tích toàn phần của hình nón Tính bán kính của mặt cầu

Câu 28 (Sở GD&ĐT Bình Thuận - 2018) Cho hình thang ABCD vuông tại A và B,

BC 222 Thể tích của khối tròn xoay tạo thành khi quay hình thang ABCD quanh cạnhAB là

A

Câu 29 (Chuyên Lê Hồng Phong - 2018) Cho hình chóp S.ABC có SA vuông góc với mặt phẳng

(ABC), tam giác ABC vuông tại B Biết SA2a,ABa,BCa 3 Tính bán kính R của mặt cầu ngoạitiếp hình chóp đã cho

Câu 30 (THPT Lương Văn Tụy - 2018) Cho mặt cầu có diện tích bằng

, bán kính của mặt cầubằng

A

B

C

D

Câu 31 (Sở GD&ĐT Cần Thơ - 2018) Cho mặt phẳng (P) cắt mặt cầu S(I;R) theo giao tuyến là

đường tròn có bán kính r = 3cm, khoảng cách từ I đến (P) bằng 2cm Diện tích của mặt cầu S(I;R) bằng

2a2 C a23 D a2

Câu 33 (Sở GD&ĐT Cần Thơ - 2018) Cho tam giác ABC vuông tại A, AB = a và ACB 300 Thể tíchcủa khối tròn xoay sinh ra khi quay tam giác ABC quanh cạnh BC là

C

Câu 35 (THPT Phan Ngọc Hiển - 2018) Cho hình nón có thiết diện qua trục là một tam giác đều.

Khai triển hình nón theo một đường sinh, ta được một hình quạt tròn có góc ở tâm là  Trong các kếtluận sau, kết luận nào đúng?

A

Câu 36 (THPT Lê Đức Thọ - 2018) Cho tam giác vuông cân ABC cân tại A, BC a 2 Quay tamgiác quanh đường cao AH ta được hình nón tròn xoay Thể tích khối nón bằng

A

a 

D

Câu 37 (THPT Hàm Rồng - 2018) Gọi l, h, R lần lượt là độ dài đường sinh, chiều cao và bán kính

đáy của hình trụ (T) Diện tích toàn phần Stp của hình trụ (T) là

A Stp RlR2 B Stp Rl2 R2 C M = 6D M 2 25

Câu 38 (THPT Hải An - 2018) Cho hình trụ có bán kính đáy bằng 5 cm và khoảng cách giữa hai đáy là

7 cm Cắt khối trụ bởi một mặt phẳng song song với trục và cách trục 3 cm Tính diện tich S của thiếtdiện được tạo thành

A S 55 cm 2 B S 56 cm 2 C S 53 cm 2 D S 46 cm 2

Câu 39 (Thi THPT Quốc gia 2018) Cho hình nón (N) có đường sinh tạo với đáy một góc z3 1 Mặtphẳng qua trục của (N) cắt (N) được thiết diện là một tam giác có bán kính đường tròn nội tiếp bằng 1.Tính thể tích V của khối nón giới hạn bởi (N)

Câu 40 (THPT Kiến An - 2018) Cho nửa hình tròn tâm O đường kính AB Người ta ghép hai bán kính

OA, OB lại tạo thành mặt xung quanh một hình nón Tính góc ở đỉnh của hình nón đó

Câu 41 (THPT Bến Tre - 2018) Một chi tiết máy (gồm 2 hình trụ xếp chồng lên nhau) có các kích

thước cho trên hình vẽ Tính diện tích bề mặt S và thể tích V của chi tiết đó được

A S 94cm2,V 70cm3

B S 98cm2,V 30cm3

C S 90cm2,V 70cm3

D S 94cm2,V 30cm3

Câu 42 (THPT Hải An - 2018) Một hình trụ có bán kính đáy là r Gọi O, O’ là tâm của hai đáy với OO’

= 2r Mặt cầu (S) tiếp xúc với hai đáy của hình trụ tại O và O’ Phát biểu nào dưới đây sai?A Diện tích mặt cầu bằng diện tích xung quanh của hình trụ

B Diện tích mặt cầu bằng

diện tích toàn phần hình trụ

C Thể tích khối cầu bằng

thể tích khối trụ

D Thể tích khối cầu bằng

thể tích khối trụ

Câu 43 (Chuyên Thái Bình - 2018) Cho lăng trụ tam giác đều có cạnh đáy bằng a cạnh bên bằng 3.

Tính thể tích khối cầu đi qua các đỉnh của lăng trụ

A  2 2334318

a  B  2 23343

18 a b

C  2 234

Câu 45 (Chuyên Thái Bình - 2018) Một hình trụ có bán kính r = 5cm và khoảng cách giữa hai đáy h

= 7cm Cắt khối trụ bởi một mặt phẳng song song với trục và cách trục 3 cm Diện tích của thiết diệnđược tạo thành là

A S 56 cm 2 B S 55 cm 2 C S 53 cm 2 D S 46 cm 2

Câu 46 (Chuyên Thái Bình - 2018) Một hình trụ có bán kính r = 5cm và khoảng cách giữa hai đáy h =

7cm Cắt khối trụ bởi một mặt phẳng song song với trục và cách trục 3 cm Diện tích của thiết diệnđược tạo thành là

A S 56 cm 2 B S 55 cm 2 C S 53 cm 2 D S 46 cm 2

Câu 47 (THPT Thạch Thành 1 - 2018) Một cái bồn chứa xăng gồm hai nửa hình cầu và một hình trụ

(như hình vẽ) Các kích thước được ghi cùng đơn vị Hãy tính thể tích của bồn chứa

A 42.35 B 45.32 C 5

Câu 48 (THPT Yên Lạc 2 - 2018) Với một miếng tôn hình tròn có bán kính R=9cm Người ta muốn làm

một cái phễu bằng cách cắt đi một hình quạt của hình tròn này và gấp phần còn lại thành hình nón (nhưhình vẽ) Hình nón có thể tích lớn nhất khi độ dài cung tròn của hình quạt tạo thành hình nón bằng

D BẢNG ĐÁP ÁN