题目
5.已知圆柱和圆锥的底面半径相等,侧面积相等,且它们的高均为sqrt(3),则圆锥的体积为()A. 2sqrt(3)piB. 3sqrt(3)piC. 6sqrt(3)piD. 9sqrt(3)pi
5.已知圆柱和圆锥的底面半径相等,侧面积相等,且它们的高均为$\sqrt{3}$,则圆锥的体积为()
A. $ 2\sqrt{3}\pi$
B. $ 3\sqrt{3}\pi$
C. $ 6\sqrt{3}\pi$
D. $ 9\sqrt{3}\pi$
题目解答
答案
B. $ 3\sqrt{3}\pi$
解析
本题考查圆柱和圆锥的侧面积公式以及圆锥的体积公式,解题思路是先设出圆柱和圆锥的底面半径,根据它们侧面积相等的关系求出半径,再利用圆锥体积公式计算出圆锥体积。
- 设圆柱和圆锥的底面半径为$r$。
- 圆柱的侧面积公式为$S_{圆柱侧}=2\pi r\cdot h_{圆柱}$,已知圆柱的高$h_{圆柱}=\sqrt{3}$,所以圆柱的侧面积$S_{圆柱侧}=2\pi r\cdot\sqrt{3}=2\sqrt{3}\pi r$。
- 圆锥的母线长$l$,根据勾股定理可得$l = \sqrt{r^{2}+h_{圆锥}^{2}}$,已知圆锥的高$h_{圆锥}=\sqrt{3}$,则$l = \sqrt{r^{2}+(\sqrt{3})^{2}}=\sqrt{r^{2}+3}$。
- 圆锥的侧面积公式为$S_{圆锥侧}=\pi rl$,将$l = \sqrt{r^{2}+3}$代入可得$S_{圆锥侧}=\pi r\sqrt{r^{2}+3}$。
- 因为圆柱和圆锥侧面积相等,即$S_{圆柱侧}=S_{圆锥侧}$,所以$2\sqrt{3}\pi r=\pi r\sqrt{r^{2}+3}$。
- 由于$r\gt0$(半径不能为$0$),方程两边同时除以$\pi r$,得到$2\sqrt{3}=\sqrt{r^{2}+3}$。
- 两边同时平方可得$(2\sqrt{3})^{2}=r^{2}+3$,即$12 = r^{2}+3$。
- 移项可得$r^{2}=12 - 3 = 9$,解得$r = 3$($r=-3$舍去,因为半径为正数)。
- 圆锥的体积公式为$V_{圆锥}=\frac{1}{3}\pi r^{2}h_{圆锥}$。
- 把$r = 3$,$h_{圆锥}=\sqrt{3}$代入公式可得:$V_{圆锥}=\frac{1}{3}\pi\times3^{2}\times\sqrt{3}$。
- 先计算$3^{2}=9$,则$V_{圆锥}=\frac{1}{3}\pi\times9\times\sqrt{3}$。
- 再计算$\frac{1}{3}\times9 = 3$,所以$V_{圆锥}=3\sqrt{3}\pi$。