养路处建造圆锥形仓库用于贮藏食盐(供融化高速公路上的积雪之用),已建的仓库的底面直径为 $12 \mathrm{m}$,高 $4 \mathrm{m}$.养路处拟建一个更大的圆锥形仓库,以存放更多的食盐.现有两种方案:一是新建的仓库的底面直径比原来打 $4 \mathrm{m}$(高不变);二是高度增加 $4 \mathrm{m}$(底面直径不变).
【难度】
【出处】
【标注】
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    立体几何
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    空间几何体
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    空间几何体的形体分析
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    空间几何体的体积
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    旋转体
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    空间几何体的形体分析
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    空间几何体的表面积
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    立体几何
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    空间几何体
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    圆锥
  • 方法
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    思考方式
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    数学建模
  1. 分别计算按这两种方案所建的仓库的体积;
    标注
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      空间几何体的体积
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      旋转体
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      圆锥
    答案
    $\dfrac{256}{3}\pi(\mathrm{m}^3)$,$\dfrac{288}{3}\pi(\mathrm{m}^3)$
    解析
    如果按方案一,仓库的底面直径变成 $16 \mathrm{m}$,则仓库的体积$$V_1=\dfrac13Sh=\dfrac13\pi\left(\dfrac{16}{2}\right)^2\cdot4=\dfrac{256}{3}\pi(\mathrm{m}^3);$$如果按方案二,仓库的高变成 $8 \mathrm{m}$,则仓库的体积$$V_2=\dfrac13Sh=\dfrac13\pi\left(\dfrac{12}{2}\right)\cdot8=\dfrac{288}{3}\pi(\mathrm{m}^3).$$
  2. 分别计算按这两种方案所建的仓库的表面积;
    标注
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      立体几何
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      空间几何体
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      空间几何体的形体分析
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      空间几何体的表面积
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      立体几何
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      旋转体
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      圆锥
    答案
    $32\sqrt{5}(\mathrm{m}^2)$,$60\pi(\mathrm{m}^2)$
    解析
    如果按方案一,仓库的底面直径变成 $16 \mathrm{m}$,圆锥的母线长为 $l\sqrt{8^2+4^2}=4\sqrt{5}$,则仓库的表面积$$S_1=\pi\cdot8\cdot4\sqrt{5}=32\sqrt{5}(\mathrm{m}^2);$$如果按方案二,仓库的高变成 $8 \mathrm{m}$,圆锥的母线长为 $l=\sqrt{8^2+6^2}=10$,则仓库的表面积$$S_2=\pi\cdot6\cdot10=60\pi(\mathrm{m}^2).$$
  3. 哪个方案更经济些?
    标注
    • 方法
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      思考方式
      >
      数学建模
    答案
    方案二
    解析
    由 $(1)$ 和 $(2)$ 知,$V_2>V_1$,且 $S_2<S_1$,因此方案二比方案一更加经济.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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