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2022年北京冬奥会标志性场馆--国家速滑馆的设计理念来源于一个冰和速度结合的创意,沿着外墙面由低到高盘旋而成的“冰丝带”,就像速度滑冰运动员高速滑动时留下的一圈圈风驰电掣的轨迹,冰上划痕成丝带,22条“冰丝带”又象征北京2022年冬奥会.其中“冰丝带”呈现出圆形平面、椭圆形平面、马鞍形双曲面三种造型,这种造型富有动感,体现了冰上运动的速度和激情.这三种造型取自于球、椭球、椭圆柱等空间几何体,其设计参数包括曲率、挠率、面积、体积等.对几何图形的面积、体积计算方法的研究在中国数学史上有过辉煌的成就,如《九章算术》中记录了数学家刘徽提出利用牟合方盖的体积来推导球的体积公式,但由于不能计算牟合方盖的体积并没有得出球的体积计算公式.直到200年以后数学家祖冲之、祖暅父子在《缀术》提出祖暅原理:“幂势既同,则积不容异”,才利用牟合方盖的体积推导出球的体积公式.原理的意思是:两个等高的几何体若在所有等高处的水平截面的面积相等,则这两个几何体的体积相等.
(Ⅰ)利用祖暅原理推导半径为R的球的体积公式时,可以构造如图②所示的几何体M,几何体M的底面半径和高都为R,其底面和半球体的底面同在平面α内.设与平面α平行且距离为d的平面β截两个几何体得到两个截面,请在图②中用阴影画出与图①中阴影截面面积相等的图形并给出证明;
(Ⅱ)现将椭圆
x
2
a
2
+
y
2
b
2
=1(a>b>0)所围成的椭圆面分别绕其长轴、短轴旋转一周后得两个不同的椭球A,B(如图3),类比(Ⅰ)中的方法,探究椭球A的体积公式,并写出椭球A,B的体积之比.

【答案】(Ⅰ)图形及证明见解析;(Ⅱ)VA=
4
3
πa
b
2
,椭球A,B的体积之比为
b
a
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:288引用:3难度:0.4
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  • 1.如图,AB为圆O的直径,点E、F在圆O上,AB∥EF,矩形ABCD的边BC垂直于圆O所在的平面,且AB=2,AD=EF=1.
    (Ⅰ)设CD的中点为M,求证:EM∥平面DAF;
    (Ⅱ)求三棱锥B-CME的体积.

    发布:2025/1/20 8:0:1组卷:16引用:1难度:0.5
  • 2.如图所示,AB为圆O的直径,PC⊥平面ABC,Q在线段PA上.
    (1)求证:平面BCQ⊥平面ACQ;
    (2)若Q为靠近P的一个三等分点,PC=BC=1,
    AC
    =
    2
    2
    ,求VP-BCQ的值.

    发布:2025/1/20 8:0:1组卷:37引用:3难度:0.6
  • 3.如图,△ABC内接于圆O,AB是圆O的直径,AB=2,BC=1,设AE与平面ABC所成的角为θ,且tanθ=
    3
    2
    ,四边形DCBE为平行四边形,DC⊥平面ABC.
    (1)求三棱锥C-ABE的体积;
    (2)证明:平面ACD⊥平面ADE;
    (3)在CD上是否存在一点M,使得MO∥平面ADE?证明你的结论.

    发布:2025/1/20 8:0:1组卷:95引用:3难度:0.1
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