5.10 圆锥的侧面积
知识梳理
关键概念:
母线(l):圆锥顶点到底面圆周上任意一点的线段长度;
底面半径(r):圆锥底面圆的半径;
高(h):圆锥顶点到底面圆心的距离,三者满足勾股定理:l = r + h 。
侧面展开图性质:
圆锥侧面展开是一个扇形,扇形的半径 = 圆锥母线(l);
扇形的弧长 = 圆锥底面圆的周长(2πr)。
核心公式:
侧面积(S侧):S侧 = πrl(推导:扇形面积 = 1/2×弧长×半径 = 1/2×2πr×l);
全面积(S全):S全 = 侧面积 + 底面圆面积 = πrl + πr 。
扇形与圆锥的关联:
若扇形圆心角为n°,半径为l(即圆锥母线),则扇形弧长 = nπl/180;
由弧长 = 底面周长,可得nπl/180 = 2πr,可用于互求n、l、r。
同步训练
一、单选题
1.已知圆锥的母线长为5,底面半径为2,则圆锥的侧面积等于( )
A. B. C. D.
2.圆锥体的底面半径为2,全面积为,则其侧面展开图的圆心角为( )
A. B. C. D.
3.已知圆锥的侧面展开图的弧长为,圆心角为,则此圆锥的母线长为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
4.小军用下图的方法测量一个圆锥的高,量出长度是厘米,圆锥实际的高( ).
A.小于厘米 B.大于厘米 C.等于厘米 D.不能确定
5.小华用铁皮制作一个烟囱帽,烟囱帽的三视图及相关数据(单位:)如图所示,则所需铁皮的面积(接缝面积忽略不计)为( )
A. B. C. D.
6.如图,圆锥的侧面展开图是一个圆心角为的扇形,若扇形的半径R是5,则该圆锥的底面圆半径是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
7.用如图1的半径为的扇形纸板做成图2的圆锥形帽子(忽略接缝),已知帽子的底面周长为,则扇形纸板的面积是( )
A. B. C. D.
二、填空题
8.圆锥的底面半径,高,则圆锥的侧面积是 .
9.如图,从一块直径为的圆形铁皮上剪出一个圆心角为的扇形,围成一个圆锥,则圆锥的底面圆的半径是 m.
10.如图,用圆心角为,半径为的扇形纸片卷成一个圆锥形无底纸帽,则这个纸帽的高是 .
11.如图所示,圆锥的母线长,P为母线的中点,为圆锥底面圆的直径,两条母线、形成的平面夹角,在圆锥的曲面上,从点B到点P的最短路径长是 .
三、解答题
12.已知一个扇形的圆心角是,半径是.
(1)求这个扇形的面积:
(2)若用这个扇形围成一个圆锥的侧面,则这个圆锥的高h是多少
13.草帽:是用水草、席草、麦秸、竹蔑等物进行编织缠绕的中国特有的传统草编工艺品.如图,某兴趣小组决定用一张扇形彩色卡纸装饰母线长为、高为的锥形草帽.粘贴时,彩色卡纸恰好覆盖草帽外表,而且卡纸连接处无缝隙、不重叠.
(1)计算这顶锥形草帽的侧面积.(结果保留)
(2)计算所需扇形卡纸的圆心角的度数.
14.图中的冰激凌的外包装可以视为圆锥(如图1),制作这种外包装需要用如图2所示的等腰三角形材料,其中,,.将扇形围成圆锥时,,恰好重合,圆锥底面圆的直径为.
(1)求图1中圆锥的母线的长.
(2)求加工材料剩余部分(图2中阴影部分)的面积.(结果保留π)
15.如图,在一张四边形的纸片中,,,,以点为圆心,为半径的圆分别与交于点.
(1)求证:与相切;
(2)若用剪下的扇形围成一个圆锥的侧面,能否从剪下的两块余料中选取一块,剪出一个圆作为这个圆锥的底面?
参考答案
1.C
【分析】根据题意,圆锥的侧面积等于母线长乘以底面圆的半径后乘以即可.
本题主要考查了圆锥的侧面积的计算公式.
【详解】解:根据题意,圆锥的侧面积等于母线长乘以底面圆的半径后乘以,
故,
故选:C.
2.D
【分析】本题主要考查了圆锥体侧面展开图的圆心角,先根据圆锥全面积公式求出母线长,再根据侧面展开图的弧长等于底面周长,建立方程求解圆心角.
【详解】解:∵圆锥全面积,其中,,
∴
即
∴
∴
设侧面展开图的圆心角为,则弧长
∵弧长等于底面周长
∴
∴
故侧面展开图的圆心角为,
故选D.
3.B
【分析】本题主要考查了圆锥、弧长公式等知识点,掌握圆锥的侧面展开图是扇形,其弧长等于圆锥底面的周长以及弧长公式是解题的关键.
由题意可知扇形的弧长为,然后将已知条件代入弧长公式求解即可.
【详解】解:设圆锥的母线长为.
∵ 扇形弧长,其中 ,,
∴ ,解得:.
故选B.
4.A
【分析】本题主要考查了圆锥的高的定义及测量方法,解答本题的关键是掌握圆锥高的含义.从圆锥顶点到底面圆心的距离就是圆锥的高,根据圆锥高的含义结合圆锥高的测量方法进行解答即可.
【详解】解:如图,
圆锥的顶点到圆锥的底面圆心之间的最短距离叫做圆锥的高,
图中小军斜着测量得到的是圆锥的母线长度,量出长度是厘米,
所以圆锥实际的高小于厘米,
故选:.
5.B
【分析】本题主要考查了圆锥的三视图、圆锥侧面积的求法等知识,由该三视图中的数据确定圆锥的底面半径和母线长是解题的关键.
由三视图中数据可知该圆锥的底面半径为,圆锥母线长为,然后根据圆锥的侧面积公式计算即可.
【详解】解:由三视图中可知,该圆锥的底面半径为,圆锥母线长为,
∴圆锥侧面积.
故选:B.
6.A
【分析】本题主要考查圆锥的侧面展开图及弧长公式,熟练掌握圆锥的侧面展开图及弧长公式是解题的关键;由题意易得该扇形的弧长为,然后根据圆的周长公式可进行求解.
【详解】解:由题意得:该扇形的弧长为,
根据圆锥侧面展开图的特征可知:扇形弧长即为圆锥底面圆的周长,所以该圆锥底面圆的半径为;
故选A.
7.D
【分析】从图中可以看出帽子的底面圆周长就是扇形的弧长,根据此求出扇形的面积.
本题主要考查了扇形的面积公式.即,熟记相关的公式是解题的关键.
【详解】解:扇形面积,
故选:D.
8.
【分析】该题考查了勾股定理和圆锥侧面积公式,根据勾股定理先求出圆锥母线长.再根据圆锥侧面积公式求解即可.
【详解】解:由勾股定理得圆锥母线长.
∵圆锥底面周长,即圆锥侧面展开图的弧长为,
∴圆锥的侧面积.
故答案为:.
9./
【分析】本题考查了与圆有关的计算、勾股定理、圆锥的计算:圆锥的侧面展开图为一扇形,这个扇形的弧长等于圆锥底面的周长,扇形的半径等于圆锥的母线长.
先利用等腰直角三角形的性质得到,设圆锥的底面圆的半径为,利用弧长公式得到,然后解方程即可.
【详解】解:由题意,,,,
∴,
设圆锥的底面圆的半径为,
根据题意得,
解得,
即圆锥的底面圆的半径为.
故答案为:.
10.
【分析】此题主要考查圆的弧长及圆锥的底面半径,勾股定理。解题的关键是熟知圆的相关公式.
先求出扇形弧长,再求出圆锥的底面半径,再根据勾股定理 即可求出圆锥的高.
【详解】解:依题意,圆心角为,半径为的扇形的弧长为
∴圆锥的底面半径为,
故圆锥的高为,
故答案为:
11.
【分析】求出圆锥底面圆的周长,则以为一边,将圆锥展开,就得到一个以A为圆心,以为半径的扇形,根据弧长公式求出展开后扇形的圆心角,求出展开后,连接,根据勾股定理求出即可.
【详解】解:∵,,
∴是等边三角形,
∴,
圆锥底面是以为直径的圆,圆的周长是,
以为一边,将圆锥展开,就得到一个以A为圆心,以为半径的扇形,弧长是,
设展开后的圆心角是,则,
解得:,
∴展开后,
,,
则在圆锥的侧面上从B点到P点的最短路线的长就是展开后线段的长,
由勾股定理得:,
故答案为:.
【点睛】本题考查了圆锥的计算,平面展开-最短路线问题,勾股定理,弧长公式等知识点的应用,圆锥的侧面展开图是一个扇形,此扇形的弧长等于圆锥底面周长,扇形的半径等于圆锥的母线长.本题就是把圆锥的侧面展开成扇形,“化曲面为平面”,用勾股定理解决.
12.(1)
(2)这个圆锥的高是
【分析】此题考查了扇形面积、弧长公式和勾股定理等知识,熟练掌握相关公式是关键.
(1)利用扇形面积公式计算即可;
(2)求出扇形所对的弧长和圆锥底面圆的半径,根据勾股定理即可求出答案.
【详解】(1)解∵扇形的圆心角为,半径为,
∴.
(2)扇形所对的弧长为.
设圆锥底面圆的半径为,
∴,
∴,
∴,
∴这个圆锥的高是.
13.(1)
(2)216度
【分析】本题考查了圆锥的计算,勾股定理,关键是扇形弧长公式的应用.
(1)利用勾股定理可求得圆锥的底面半径,利用圆锥的侧面积公式即可求解;
(2)根据扇形的弧长公式得到,求出n即可.
【详解】(1)解:∵母线长为、高为,
∴底面半径为,
侧面积为;
(2)解:设扇形卡纸的圆心角的度数为,
由题意得,
∴,
答:所需扇形卡纸的圆心角的度数为216度.
14.(1)
(2)
【分析】本题考查圆锥与扇形的关系,扇形弧长公式,等腰直角三角形的性质,掌握“圆锥底面圆周长=扇形弧长”是解题关键.
(1)利用“圆锥底面圆周长=扇形弧长”,结合扇形圆心角,代入弧长公式求出母线AE 的长.
(2)先求等腰直角三角形的面积,再求扇形的面积,用三角形面积减去扇形面积得到阴影部分面积.
【详解】(1)解:根据题意,圆锥底面圆周长与长度一致,
故,
可得,
即.
(2)由条件可得,
故.
15.(1)证明见解析;
(2)能,理由见解析.
【分析】本题考查了三角形的内切圆性质,圆的切线性质,圆锥的性质等知识,掌握相关知识是解题的关键.
(1)过点作于点,利用等腰直角三角形的性质求出,即可证明;
(2)根据扇形的弧长求出圆锥的底面圆的半径为,作的内切圆,证明四边形是平行四边形,从而得到是等腰直角三角形,设圆的半径为,再利用 ,求出,由于,可以判断出可以从剪下的两块余料中选取一块,剪出一个圆作为这个圆锥的底面.
【详解】(1)证明:过点作于点,如图:
,
,
,
,
∵圆的半径为2,
∴点在圆上,
,
∴与相切;
(2)解:可以从剪下的两块余料中选取一块,剪出一个圆作为这个圆锥的底面,理由如下:
∵,
∴四边形是等腰梯形,
∵,
∴,
∴,
∴扇形的弧长,
∴圆锥的底面圆的周长为,
设圆锥的底面圆的半径为,则,
,
过点作的切线,交于点,交于点,连接,则,,如图:
在中,,
∴,
∴为等腰直角三角形,
作的内切圆,如图:
∵是等腰直角三角形,
∴,
∴,
∵,
∴,
,
∴四边形是平行四边形,
,
是等腰直角三角形,
,
设圆的半径为,
,
,
解得:,
,
∴可以从剪下的两块余料中选取一块,剪出一个圆作为这个圆锥的底面.