本题导读

本题考查圆锥的几何特征与体积公式。核心在于公式法、坐标法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2018年上海卷)已知圆锥的顶点为 ,底面圆心为 ,半径为 .

(1) 设圆锥的母线长为 ,求圆锥的体积;

(2) 设 ,、 是底面半径,且 , 为线段 的中点,如图.求异面直线 与 所成的角的大小.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(体积计算):
  • 求高:已知半径 ,母线 ,利用勾股定理求圆锥的高 。
  • 代入公式:利用体积公式 求解。
  1. 第二问(异面直线角):
  • 建立坐标系:由于 且 底面,以 为原点, 分别为 轴建立空间直角坐标系。
  • 写出坐标:根据题目长度信息,写出 的坐标,进而求出中点 的坐标。
  • 求向量夹角:计算向量 和 ,利用公式 求解。

✅【答案】

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(1)

(2)

✍【详细解析】

Abstract

(1)解:

因为圆锥的顶点为 ,底面圆心为 ,半径 ,母线长 ,

所以圆锥的高 。

则圆锥的体积 。

(2)解:

以 为原点, 所在直线为 轴, 所在直线为 轴, 所在直线为 轴,建立空间直角坐标系 。

由题意得:,,,。

因为 是 的中点,由中点坐标公式得:

。

从而可得向量:

,

。

设异面直线 与 所成的角为 ,则:

。

所以,。

故异面直线 与 所成的角的大小为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 建系的优越性:对于有明确垂直关系(如本题中的 半径夹角)的几何体,坐标法比几何法寻找平移线更为高效且不易出错。
  1. 范围注意:异面直线所成的角范围是 ,因此在使用向量夹角公式时必须加绝对值。

📖【试题探源与推广】

Tip

在 Obsidian 笔记中,可以补充圆锥相关的其他核心公式:

  • 侧面积:(其中 为母线)。
  • 轴截面:圆锥的轴截面是一个底边为 ,腰为 的等腰三角形。
  • 展开图:圆锥侧面展开是一个半径为 ,弧长为 的扇形。

🔗【关联脉络】

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