将边长为 $1$ 的正方形 $AA_1O_1O$(及其内部)绕边 $OO_1$ 旋转一周形成圆柱,如图,$\overset\frown{AC}$ 长为 $\dfrac 23 {\mathrm \pi} $,$\overset\frown{A_1B_1}$ 长为 $\dfrac{\mathrm {\mathrm \pi} }3$,其中 $B_1$ 与 $C$ 在平面 $AA_1O_1O$ 的同侧.
【难度】
【出处】
2016年高考上海卷(理)
【标注】
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间几何体
    >
    多面体
    >
    棱锥
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间几何体
    >
    空间几何体的形体分析
    >
    空间几何体的体积
  • 题型
    >
    立体几何
  • 知识点
    >
    立体几何
    >
    空间几何量
    >
    空间的角
    >
    异面直线所成的角
  • 题型
    >
    立体几何
  1. 求三棱锥 $C-O_1A_1B_1$ 的体积;
    标注
    • 知识点
      >
      立体几何
      >
      空间几何体
      >
      多面体
      >
      棱锥
    • 知识点
      >
      立体几何
      >
      空间几何体
      >
      空间几何体的形体分析
      >
      空间几何体的体积
    • 题型
      >
      立体几何
    答案
    $ \dfrac{\sqrt{3}}{12} $
    解析
    本小问考查三棱锥的体积,根据题中数据,带入公式即可.连接 $A_1B_1$,如图.$\overset\frown{{{A}_{1}}{{B}_{1}}}=\angle {{A}_{1}}{{O}_{1}}{{B}_{1}}=\dfrac{\mathrm \pi} {3}$.所以 $\triangle {{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}$ 为正三角形,所以 ${{S}_{\triangle {{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}}}=\dfrac{\sqrt{3}}{4}$,所以\[{{V}_{C-{{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}}}\overset{\left[a\right]}=\dfrac{1}{3}O{{O}_{1}}\cdot {{S}_{\triangle {{O}_{1}}{{A}_{1}}{{B}_{1}}}}=\dfrac{\sqrt{3}}{12}\](推导中用到:[a])
  2. 求异面直线 $B_1C$ 与 $AA_1$ 所成的角的大小.
    标注
    • 知识点
      >
      立体几何
      >
      空间几何量
      >
      空间的角
      >
      异面直线所成的角
    • 题型
      >
      立体几何
    答案
    $45^\circ $
    解析
    求异面直线所成角,一般通过作平行直线,将两条异面直线平移到同一个三角形中,借助余弦定理求夹角.设点 ${{B}_{1}}$ 在下底面圆周的射影为 $B$,连接 $B{{B}_{1}}$.
    则 $B{{B}_{1}}\parallel A{{A}_{1}}$,所以 $\angle B{{B}_{1}}C$ 为直线 ${{B}_{1}}C$ 与 $A{{A}_{1}}$ 所成角(或补角),$B{{B}_{1}}=A{{A}_{1}}=1$,连接 $BC,BO$.\[\overset\frown{AB}=\overset\frown{{{A}_{1}}{{B}_{1}}}=\dfrac{\mathrm \pi} {3}, \overset\frown{AC}=\dfrac{2{\mathrm \pi} }{3},\]所以 $\overset\frown{BC}=\dfrac{\mathrm \pi} {3}$,故 $\angle BOC=\dfrac{\mathrm \pi} {3}$,因此 $\triangle BOC$ 为正三角形,$BC=BO=1$,所以\[\tan \angle B{{B}_{1}}C=\dfrac{BC}{B{{B}_{1}}}=1,\]所以 $\angle B{{B}_{1}}C=45^\circ $,因此直线 ${{B}_{1}}C$ 与 $A{{A}_{1}}$ 的所成角大小为 $45^\circ $.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
0.181906s