本题导读

本题考查内切圆柱,以及空间几何体的体积。

📌【题干】

Question

(2019年天津卷文)已知四棱锥的底面是边长为 的正方形,侧棱长均为 。若圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,另一个底面的圆圆心为四棱锥底面的中心,则该圆柱的体积为。

🔍【思路分析】

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  1. 根据四棱锥的结构特征,确定底面正方形中心到底面各顶点及侧棱中点的几何关系。
  2. 利用中位线性质或空间坐标系求出过四条侧棱中点的圆柱底面半径 和圆柱的高 。
  3. 代入圆柱体积公式 进行计算。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

设四棱锥为 ,底面正方形边长为 ,中心为 。 底面正方形外接圆半径(即顶点到中心距离) 。 四棱锥高 。 圆柱的一个底面的圆周经过四棱锥四条侧棱的中点,另一个底面的圆心为四棱锥底面的中心 。 设侧棱中点构成的截面平行于底面,且该截面到顶点 的距离与到底面距离成比例。由于是中点,该截面到锥底的距离为 ,即圆柱的高 。 该截面圆的半径 等于底面外接圆半径的一半(根据相似三角形性质):。 因此,该圆柱的体积 。 故答案为:。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:空间几何体的截面性质与圆柱体积计算。
  2. 核心方法:利用相似三角形原理确定圆柱的半径与高。
  3. 避坑指南:仔细审题,明确圆柱的底面圆心与哪个点重合,高和半径分别对应哪段几何线段。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 空间几何体综合计算题。
  2. 结论推广: 锥体中平行于底面的截面多边形与底面多边形相似,相似比等于截面到顶点距离与锥高的比值。

🔗【关联脉络】

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