本题导读

本题考查空间几何体的体积计算(三棱锥),以及线面垂直的判定与性质。

📌【题干】

Question

(2023年甲卷文)在三棱锥 中, 是边长为 2 的等边三角形,,,则该三棱锥的体积为( )

A. 1       B.        C. 2       D. 3

🔍【思路分析】

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  1. 寻找对称性与中点:由于 , 是边长为 2 的等边三角形,考虑取 的中点 ,连接 。
  2. 证明线面垂直:
  • 由等腰三角形与等边三角形性质,证明 且 ,从而得出 。
  • 进而得出平面 平面 。
  1. 确定三棱锥的高:
  • 在 中,分别求出 的长度。
  • 利用勾股定理逆定理判定 ,从而确立 垂直于底面 ,即 为三棱锥 的高。
  1. 计算体积:代入锥体体积公式 求解。

✅【答案】

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A

✍【详细解析】

Abstract

取 的中点为 ,连接 。 因为 , 所以 为等腰三角形,故 。 由于 ,则 。 在 Rt 中,由勾股定理得:

因为 是边长为 2 的等边三角形, 所以 。 同理在 Rt 中可得:

在 中,,,, 因为: 所以 。 根据勾股定理逆定理可知, 是以 为斜边的直角三角形,即 。

因为 ,,且 ,, 根据线面垂直的判定定理可知: 即 为三棱锥 绕底面 的高,。

底面等边 的面积为:

因此,该三棱锥的体积为:

故选:A。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:三棱锥的体积公式、线面垂直的判定定理、勾股定理逆定理。
  2. 核心方法:射影找高法。利用射影法和特殊三角形的几何特征(中线即高线)确定顶点在底面的体现位置。
  3. 避坑指南:
  • 无法准确确定高:立体几何体积问题切忌主观臆断某一侧棱(如 或 )为高,必须经过严谨的线面垂直证明。
  • 边长关系看错:计算等边三角形面积和高时,需认清底边和中线各段的长度,避免将 记为 2。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题源于人教A版高中数学必修第二册第八章《立体几何初步》中关于空间点、线、面位置关系及锥体体积计算的典型结构。常作为理科中档题或文科偏难选择题出现,重点考查空间想象力。
  2. 结论推广:
  • 等腰折叠模型的一般化:若三角形 与 拥有公共边 ,且满足 ,,则当将 沿 折起时,两顶点中点连线 与 恒与棱 垂直。
  • 若折起后满足 ,则表明二面角 为 ,即侧面与底面垂直,此时平面内垂直于交线的直线 即为整个几何体的高。

🔗【关联脉络】

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