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          2022年北京冬奧會標志性場館--國家速滑館的設計理念來源于一個冰和速度結合的創意,沿著外墻面由低到高盤旋而成的“冰絲帶”,就像速度滑冰運動員高速滑動時留下的一圈圈風馳電掣的軌跡,冰上劃痕成絲帶,22條“冰絲帶”又象征北京2022年冬奧會.其中“冰絲帶”呈現出圓形平面、橢圓形平面、馬鞍形雙曲面三種造型,這種造型富有動感,體現了冰上運動的速度和激情.這三種造型取自于球、橢球、橢圓柱等空間幾何體,其設計參數包括曲率、撓率、面積、體積等.對幾何圖形的面積、體積計算方法的研究在中國數學史上有過輝煌的成就,如《九章算術》中記錄了數學家劉徽提出利用牟合方蓋的體積來推導球的體積公式,但由于不能計算牟合方蓋的體積并沒有得出球的體積計算公式.直到200年以后數學家祖沖之、祖暅父子在《綴術》提出祖暅原理:“冪勢既同,則積不容異”,才利用牟合方蓋的體積推導出球的體積公式.原理的意思是:兩個等高的幾何體若在所有等高處的水平截面的面積相等,則這兩個幾何體的體積相等.
          (Ⅰ)利用祖暅原理推導半徑為R的球的體積公式時,可以構造如圖②所示的幾何體M,幾何體M的底面半徑和高都為R,其底面和半球體的底面同在平面α內.設與平面α平行且距離為d的平面β截兩個幾何體得到兩個截面,請在圖②中用陰影畫出與圖①中陰影截面面積相等的圖形并給出證明;
          (Ⅱ)現將橢圓
          x
          2
          a
          2
          +
          y
          2
          b
          2
          =1(a>b>0)所圍成的橢圓面分別繞其長軸、短軸旋轉一周后得兩個不同的橢球A,B(如圖3),類比(Ⅰ)中的方法,探究橢球A的體積公式,并寫出橢球A,B的體積之比.

          【答案】(Ⅰ)圖形及證明見解析;(Ⅱ)VA=
          4
          3
          πa
          b
          2
          ,橢球A,B的體積之比為
          b
          a
          【解答】
          【點評】
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          發布:2024/6/27 10:35:59組卷:291引用:3難度:0.4
          相似題
          • 1.如圖所示,AB為圓O的直徑,PC⊥平面ABC,Q在線段PA上.
            (1)求證:平面BCQ⊥平面ACQ;
            (2)若Q為靠近P的一個三等分點,PC=BC=1,
            AC
            =
            2
            2
            ,求VP-BCQ的值.

            發布:2025/1/20 8:0:1組卷:38引用:3難度:0.6
          • 2.如圖,△ABC內接于圓O,AB是圓O的直徑,AB=2,BC=1,設AE與平面ABC所成的角為θ,且tanθ=
            3
            2
            ,四邊形DCBE為平行四邊形,DC⊥平面ABC.
            (1)求三棱錐C-ABE的體積;
            (2)證明:平面ACD⊥平面ADE;
            (3)在CD上是否存在一點M,使得MO∥平面ADE?證明你的結論.

            發布:2025/1/20 8:0:1組卷:95引用:3難度:0.1
          • 3.如圖,AB為圓O的直徑,點E、F在圓O上,AB∥EF,矩形ABCD的邊BC垂直于圓O所在的平面,且AB=2,AD=EF=1.
            (Ⅰ)設CD的中點為M,求證:EM∥平面DAF;
            (Ⅱ)求三棱錐B-CME的體積.

            發布:2025/1/20 8:0:1組卷:16引用:1難度:0.5
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