题目
一个圆柱体零件的高为1,其圆形底面上的内接正方形边长正好也为现将该圆柱体零件切割4次,得到棱长为1的正方体,则切去部分的总表面积为:A. √2(π+2)B. 2√2(π-2)C. (√2+1)π+2D. 2√2π-2
一个圆柱体零件的高为1,其圆形底面上的内接正方形边长正好也为
现将该圆柱体零件切割4次,得到棱长为1的正方体,则切去部分的总表面积为:
A. √2(π+2)
B. 2√2(π-2)
C. (√2+1)π+2
D. 2√2π-2
题目解答
答案
C. (√2+1)π+2
解析
考查要点:本题主要考查空间几何体的切割与表面积计算,涉及圆柱体与正方体的几何关系,以及切割后表面积的变化。
解题核心思路:
- 确定圆柱体参数:根据底面内接正方形边长为1,求出圆柱底面半径,进而得到圆柱的侧面积和底面积。
- 分析切割过程:切割四次后得到棱长为1的正方体,切去的部分为四个角落的曲面体。
- 计算切去部分表面积:切去部分的表面积包括原圆柱的侧面积、底面积,以及切割产生的两个平面。
破题关键点:
- 圆柱底面半径:由内接正方形边长为1,得半径$r = \frac{\sqrt{2}}{2}$。
- 切割后的表面积组成:切去部分保留原圆柱的侧面积和底面积,新增两个切割平面。
步骤1:确定圆柱体参数
- 底面内接正方形边长为1,对角线为$\sqrt{2}$,即圆柱底面直径为$\sqrt{2}$,半径$r = \frac{\sqrt{2}}{2}$。
- 圆柱高$h = 1$。
步骤2:计算原圆柱体表面积
- 侧面积:$2\pi r h = 2\pi \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot 1 = \pi \sqrt{2}$。
- 底面积:$\pi r^2 = \pi \left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right)^2 = \frac{\pi}{2}$,两底面共$\pi$。
- 总表面积:$\pi \sqrt{2} + \pi$。
步骤3:分析切割后的表面积变化
- 切割四次得到正方体后,切去部分保留原圆柱的侧面积和底面积。
- 新增两个切割平面,每个面积为$1 \times 1 = 1$,共$2$。
步骤4:计算切去部分总表面积
- 总表面积 = 原圆柱侧面积 + 原圆柱底面积 + 新增平面面积
$\pi \sqrt{2} + \pi + 2$