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2022年高考数学新高考Ⅱ-7

  2022-12-16 17:31:28  

(5分)已知正三棱台的高为1,上、下底面边长分别为$3\sqrt{3}$和$4\sqrt{3}$,其顶点都在同一球面上,则该球的表面积为(  )
A.$100\pi$              B.$128\pi$              C.$144\pi$              D.$192\pi$
分析:求出上底面及下底面所在平面截球所得圆的半径,作出轴截面图,根据几何知识可求得球的半径,进而得到其表面积.
解:当球心在台体外时,由题意得,上底面所在平面截球所得圆的半径为$\dfrac{3\sqrt{3}}{2\sin 60^\circ }=3$,下底面所在平面截球所得圆的半径为$\dfrac{4\sqrt{3}}{2\sin 60^\circ }=4$,如图,

设球的半径为$R$,则轴截面中由几何知识可得$\sqrt{{R}^{2}-{3}^{2}}-\sqrt{{R}^{2}-{4}^{2}}=1$,解得$R=5$,
$\therefore$该球的表面积为$4\pi R^{2}=4\pi \times 25=100\pi$.
当球心在台体内时,如图,

此时$\sqrt{{R}^{2}-{3}^{2}}+\sqrt{{R}^{2}-{4}^{2}}=1$,无解.
综上,该球的表面积为$100\pi$.
故选:$A$.
点评:本题考查球的表面积求解,同时还涉及了正弦定理的运用,考查了运算求解能力,对空间想象能力要求较高,属于较难题目.

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