题目
野外生存需要用一个简易的圆锥型过滤器(如下图所示)装满溪水进行过滤。过滤器的底面直径为 20cm,高为 6cm。问全部过滤完毕后,在不考虑损耗的情况下,可使底面半径为 5cm,高为 15cm 的圆柱型容器的水面高度达到( )。 A、4cmB、6cmC、8cmD、12cm
野外生存需要用一个简易的圆锥型过滤器(如下图所示)装满溪水进行过滤。过滤器的底面直径为 20cm,高为 6cm。问全部过滤完毕后,在不考虑损耗的情况下,可使底面半径为 5cm,高为 15cm 的圆柱型容器的水面高度达到( )。

- A、4cm
- B、6cm
- C、8cm
- D、12cm
题目解答
答案
C. 8cm
解析
考查要点:本题主要考查圆锥体积与圆柱体积的计算,以及体积守恒的应用。
解题核心思路:过滤前圆锥内水的体积等于过滤后圆柱内水的体积,通过体积相等建立方程求解。
关键点:
- 圆锥体积公式:$V_{\text{锥}} = \frac{1}{3} \pi r^2 h$;
- 圆柱体积公式:$V_{\text{柱}} = \pi r^2 h$;
- 体积守恒:圆锥体积等于圆柱中水的体积。
-
计算圆锥体积
圆锥底面直径为 $20\ \text{cm}$,则半径 $r_{\text{锥}} = 10\ \text{cm}$,高 $h_{\text{锥}} = 6\ \text{cm}$。
代入公式:
$V_{\text{锥}} = \frac{1}{3} \pi (10)^2 \times 6 = \frac{1}{3} \pi \times 100 \times 6 = 200\pi\ \text{cm}^3$ -
建立圆柱体积方程
圆柱底面半径 $r_{\text{柱}} = 5\ \text{cm}$,水面高度为 $h$,则水的体积为:
$V_{\text{柱}} = \pi (5)^2 \times h = 25\pi h\ \text{cm}^3$
根据体积守恒,$V_{\text{锥}} = V_{\text{柱}}$,即:
$25\pi h = 200\pi$ -
求解水面高度
两边同时除以 $\pi$ 并化简:
$25h = 200 \implies h = \frac{200}{25} = 8\ \text{cm}$