本题导读

本题考查圆锥的几何性质。核心在于建立圆锥侧面积与轴截面面积的代数关系,通过化简得出母线与高的比例关系,进而利用三角函数求出夹角。

📌【题干】

Question

(2015年上海卷(理)) 若圆锥的侧面积与过轴的截面面积之比为 ,则其母线与轴的夹角的大小为 .

🔍【思路分析】

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  1. 定义基本参数:设圆锥的底面半径为 ,高为 ,母线长为 。
  2. 写出面积公式:
    • 侧面积 。
    • 轴截面是一个底边为 ,高为 的等腰三角形,其面积 。
    1. 建立比例方程:根据题意 。
  3. 寻找几何联系:化简得到母线 与高 的关系。
  4. 求解夹角:母线与轴的夹角 位于由 组成的直角三角形中,且 。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

第一步:列出相关面积表达式 设圆锥的底面半径为 ,母线长为 ,高为 。

  • 圆锥的侧面积公式为:
  • 圆锥过轴的截面(轴截面)面积为:

第二步:利用已知比例求解参数关系 由题意得: 消去相同项 和 (注:):

第三步:计算夹角 设母线与轴的夹角为 。在由半径 、高 、母线 构成的直角三角形中, 是邻边, 是斜边。 根据三角函数定义: 代入 : 因为 是直角三角形的锐角,所以:

答案:(或 )

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:圆锥的侧面积公式 ;轴截面的概念及其面积计算。
  • 核心方法:参数建模法。通过设置 等基本参数,将几何语言转化为代数方程。
  • 避坑指南:注意“母线与轴的夹角”与“母线与底面的夹角”的区别。前者对应 ,后者对应 。

📖【试题探源与推广】

Tip

*结论推广: 若母线与轴夹角为 ,则轴截面为等边三角形。 *方法推广: 涉及旋转体(圆锥、圆柱、圆球)的度量问题时,画出轴截面是解决问题的“黄金准则”。

  • 相关知识点:圆锥的体积公式 。

🔗【关联脉络】

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