Lý thuyết Ôn tập chương 2 (mới 2024 + Bài Tập) – Toán 12

Lý thuyết Toán 12 Ôn tập chương 2

A. Lý thuyết

1. Sự tạo thành mặt tròn xoay.

Trong không gian cho mặt phẳng (P) chứa đường thẳng ∆ và một đường C. Khi quay mặt phẳng (P) quanh ∆ một góc 360⁰ thì mỗi điểm M trên đường C vạch ra một đường tròn có tâm O thuộc ∆ và nằm trên mặt phẳng vuông góc với ∆.

Như vậy, khi quay mặt phẳng (P) quanh đường thẳng ∆ thì đường C sẽ tạo thành một hình được gọi là mặt tròn xoay.

Đường C được gọi là đường sinh của mặt tròn xoay đó. Đường thẳng ∆ được gọi là trục của mặt tròn xoay đó.

2. Mặt nón tròn xoay

2.1 Định nghĩa.

Trong mặt phẳng (P) cho hai đường thẳng d và ∆ cắt nhau tại điểm O và tạo thành góc β với 0⁰ < β < 90⁰. Khi quay mặt phẳng (P) xung quanh ∆ thì đường thẳng d sinh ra một mặt tròn xoay được gọi là mặt nón tròn xoay đỉnh O.

Người thường gọi tắt mặt nón tròn xoay là mặt nón.

Đường thẳng ∆ là trục, đường thẳng d là đường sinh và góc 2β gọi là góc ở đỉnh của mặt nón đó.

2.2 Hình nón tròn xoay và khối nón tròn xoay.

a) Cho tam giác OIM vuông tại I. Khi quay tam giác đó xung quanh cạnh góc vuông OI thì đường gấp khúc OMI tạo thành một hình được gọi là hình nón tròn xoay, gọi tắt là hình nón.

Hình tròn tâm I sinh bởi các điểm thuộc cạnh IM khi quay quanh trục OI được gọi là mặt đáy của hình nón, điểm O được gọi là đỉnh của hình nón.

Độ dài đoạn OI gọi là chiều cao của hình nón, đó cũng chính là khoảng cách từ O đến mặt phẳng đáy. Độ dài đoạn OM gọi là độ dài đường sinh của hình nón.

Phần mặt tròn xoay được sinh ra bởi các điểm trên cạnh OM khi quay quanh OI được gọi là mặt xung quanh của hình nón đó.

b) Khối nón tròn xoay là phần không gian được giới hạn bởi một hình nón tròn xoay kể cả hình nón đó. Người ra gọi tắt khối nón tròn xoay là khối nón.

Những điểm không thuộc khối nón được gọi là những điểm ngoài của khối nón. Những điểm thuộc khối nón nhưng không thuộc hình nón ứng với khối nón ấy được gọi là những điểm trong của khối nón.

Ta gọi đỉnh, mặt đáy, đường sinh của một hình nón theo thứ tự là đỉnh, mặt đáy, đường sinh của khối nón tương ứng.

2.3 Diện tích xung quanh của hình nón tròn xoay.

a) Một hình chóp được gọi là nội tiếp một hình nón nếu đáy của hình chóp là đa giác nội tiếp đường tròn đáy của hình nón và đỉnh của hình chóp là đỉnh của hình nón. Khi đó, ta còn nói hình nón ngoại tiếp hình chóp.

- Định nghĩa: Diện tích xung quanh của hình nón tròn xoay là giới hạn của diện tích xung quanh của hình chóp đều nội tiếp hình nón đó khi số cạnh đáy tăng lên vô hạn.

b) Công thức tính diện tích xung quanh của hình nón.

- Diện tích xung quanh của hình nón tròn xoay bằng một nửa tích của độ dài đường tròn đáy và độ dài đường sinh.

$S_{xq}=\pi rl$ (r là bán kính đường tròn đáy, l là độ dài đường sinh).

- Người ta gọi tổng của diện tích xung quanh và diện tích đáy là diện tích toàn phần của hình nón.

- Chú ý: Diện tích xung quanh, diện tích toàn phần của hình nón tròn xoay cũng là diện tích xung quanh , diện tích toàn phần của khối nón được giới hạn bởi hình nón đó.

- Nếu cắt mặt xung quanh của hình nón tròn xoay theo một đường sinh rồi trải dài ra trên một mặt phẳng thì ta sẽ được một hình quạt có bán kính bằng độ dài đường sinh của hình nón và một cung tròn có độ dài bằng chu vi đường tròn đáy của hình nón. Ta có thể xem diện tích hình quạt này là diện tích xung quanh của hình nón.

Ví dụ. Một hình nón tròn xoay có đường cao h = 20, bán kính đáy r = 25.

a) Tính diện tích xung quanh hình nón đã cho.

b) Tính diện tích toàn phần hình nón đã cho.

Lời giải:

2.4 Thể tích khối nón tròn xoay.

a) Định nghĩa.

Thể tích của khối nón tròn xoay là giới hạn của thể tích khối chóp đều nội tiếp khối nón đó khi số cạnh đáy tăng lên vô hạn.

b) Công thức tính thể tích khối nón tròn xoay.

Gọi V là thể tích của khối nón tròn xoay có diện tích đáy B và chiều cao h, ta có công thức: $\text{}V=\frac{1}{3}B.h$

Như vậy, nếu bán kính đáy bằng r thì $B=\pi r^2$, khi đó: $\text{}V=\frac{1}{3}\pi r^2.h$.

Ví dụ. Trong không gian, cho tam giác ABC cân tại A, $AB=a\sqrt{10},$BC = 2a. Gọi H là trung điểm của BC. Tính thể tích V của hình nón nhận được khi quay tam giác ABC xung quanh trục AH.

Lời giải:

3. Mặt trụ tròn xoay.

3.1 Định nghĩa

Trong mặt phẳng (P) cho hai đường thẳng ∆ và l song song với nhau, cách nhau một khoảng bằng r. Khi quay mặt phẳng (P) xung quanh ∆ thì đường thẳng l sinh ra một mặt tròn xoay được gọi là mặt trụ tròn xoay.

Người ta thường gọi tắt mặt trụ tròn xoay này là mặt trụ. Đường thẳng ∆ gọi là trục, đường thẳng l là đường sinh và r là bán kính của mặt trụ đó.

3.2 Hình trụ tròn xoay và khối trụ tròn xoay.

a) Xét hình chữ nhật ABCD. Khi quay hình này xung quanh đường thẳng chứa một cạnh – giả sử là AB; thì đường gấp khúc ADCB tạo thành một hình được gọi là hình trụ tròn xoay hay còn gọi tắt là hình trụ.

- Khi quay quanh AB; hai cạnh AD và BC sẽ vạch ra hai hình tròn bằng nhau gọi là hai đáy của hình trụ, bán kính của chúng gọi là bán kính của hình trụ.

Độ dài đoạn CD gọi là độ dài đường sinh của hình trụ, phần mặt tròn xoay được sinh ra bởi các điểm trên cạnh CD khi quay quanh AB gọi là mặt xung quanh của hình trụ.

Khoảng cách AB giữa hai mặt phẳng song song chứa hai đáy gọi là chiều cao của hình trụ.

b) Khối trụ tròn xoay là phần không gian được giới hạn bởi một hình trụ tròn xoay kể cả hình trụ đó. Khối trụ tròn xoay còn được gọi tắt là khối trụ.

Những điểm không thuộc khối trụ được gọi là những điểm ngoài của khối trụ.

Những điểm thuộc khối trụ nhưng không thuộc hình trụ được gọi là những điểm trong của khối trụ.

Ta gọi mặt đáy, chiều cao, đường sinh, bán kính của một hình trụ theo thú tự là mặt đáy, chiều cao, đường sinh, bán kính của khối trụ tương ứng.

3.3 Diện tích xung quanh của hình trụ tròn xoay.

a) Một hình lăng trụ gọi là nội tiếp một hình trụ nếu hai đáy của hình lăng trụ nội tiếp hai đường tròn đáy của hình trụ. Khi đó, ta còn nói hình trụ ngoại tiếp hình lăng trụ.

- Định nghĩa: Diện tích xung quanh của hình trụ tròn xoay là giới hạn của diện tích xung quanh của hình lăng trụ đều nội tiếp hình trụ đó khi số cạnh đáy tăng lên vô hạn.

b) Công thức tính diện tích xung quanh của hình trụ.

- Diện tích xung quanh của hình trụ tròn xoay bằng tích của độ dài đường tròn đáy và độ dài đường sinh:

$S_{xq}=2\pi rl$ (r là bán kính của hình trụ, l là độ dài đường sinh của hình trụ).

- Chú ý: Diện tích xung quanh, diện tích toàn phần của hình trụ tròn xoay cũng là diện tích xung quanh, diện tích toàn phần của khối trụ được giới hạn bởi hình trụ đó.

Nếu cắt mặt xung quanh của hình trụ theo một đường sinh, rồi trải ra trên một mặt phẳng thì ta sẽ được một hình chữ nhật có một cạnh bằng đường sinh l và một cạnh bằng chu vi của đường tròn đáy. Độ dài đường sinh l bằng chiều cao h của hình trụ. Khi đó, diện tích hình chữ nhật bằng diện tích xung quanh của hình trụ.

Ví dụ. Cho hình vuông ABCD cạnh 8. Gọi M; N lần lượt là trung điểm của AB và CD. Quay hình vuông ABCD xung quanh MN. Tính diện tích xung quanh của hình trụ tạo thành

Lời giải:

Quay hình vuông ABCD xung quanh MN ta được hình trụ như hình vẽ.

Khi đó, bán kính hình trụ: $r=\frac{AB}{2}=4;h=AD=8$

Diện tích xung quanh của hình trụ tạo thành:

$S_{xq}=2\pi rh=64\pi$

3.4 Thể tích khối trụ tròn xoay.

a) Định nghĩa: Thể tích của khối trụ tròn xoay là giới hạn của thể tích khối lăng trụ đều nội tiếp khối trụ đó khi số cạnh đáy tăng lên vô hạn.

b) Công thức tính thể tích khối trụ tròn xoay.

Gọi V là thể tích của khối trụ tròn xoay có diện tích đáy B và chiều cao h, ta có công thức: V = B.h.

Như vậy, nếu bán kính đáy bằng r thì $B=\pi r^2$, khi đó: $V=\pi r^{2}h$

- Ví dụ. Khối trụ có thiết diện qua trục là hình vuông cạnh a = 2 có thể tích là?

Lời giải:

Thiết diện qua trục của khối trụ là hình vuông ABCD như hình vẽ.

Hình vuông cạnh a = 2 nên AB = 2r = 2 .

Suy ra, bán kính của hình trụ là r = 1

Chiều cao hình trụ là h = AD = 2

Thể tích hình trụ: .

$V=\pi r^{2}h=2\pi$

4. Mặt cầu và các khái niệm liên quan đến mặt cầu.

4.1 Mặt cầu

- Tập hợp những điểm M trong không gian cách điểm O cố định một khoảng không đổi bằng r (r > 0) được gọi là mặt cầu tâm O, bán kính r.

Ta kí hiệu mặt cầu tâm O, bán kính r là S(O; r) hay viết tắt là (S). Như vậy ta có mặt cầu S(O; r) = {M| OM = r}.

- Nếu hai điểm C; D nằm trên mặt cầu S(O; r) thì đoạn thẳng CD được gọi là dây cung của mặt cầu đó.

- Dây cung AB đi qua tâm O được gọi là một đường kính của mặt cầu. Khi đó, độ dài đường kính bằng 2r.

- Một mặt cầu được xác định nếu biết tâm và bán kính của nó hoặc biết một đường kính của mặt cầu đó.

Ví dụ. Cho tứ diện ABCD có O là trung điểm của đoạn thẳng nối trung điểm của hai cạnh đối diện. Tìm tập hợp các điểm M trong không gian thỏa mãn hệ thức $\left|\overrightarrow{MA}+\overrightarrow{MB}+\overrightarrow{MC}+\overrightarrow{MD}\right|=a$ (với a > 0 không đổi).

Lời giải:

Gọi E; F lần lượt là trung điểm của các cạnh AB và CD.

Suy ra O là trung điểm của EF.

Ta có: .

Vậy tập hợp các điểm M cần tìm trong không gian là mặt cầu tâm O bán kính $r=\frac{a}{4}$.

4.2 Điểm nằm trong và nằm ngoài mặt cầu. Khối cầu.

Cho mặt cầu tâm O bán kính r và A là một điểm bất kì trong không gian.

- Nếu OA = r thì ta nói điểm A nằm trên mặt cầu S(O; r).

- Nếu OA < r thì ta nói điểm A nằm trong mặt cầu S(O; r).

- Nếu OA > r thì ta nói điểm A nằm ngoài mặt cầu S(O; r).

Tập hợp các điểm thuộc mặt cầu S(O; r) cùng với các điểm nằm trong mặt cầu đó được gọi là khối cầu hoặc hình cầu tâm O, bán kính r.

4.3 Biểu diễn mặt cầu.

- Ta thường dùng phép chiếu vuông góc lên mặt phẳng để biểu diễn mặt cầu. Khi đó, hình biểu diễn của mặt cầu là một hình tròn.

- Muốn cho hình biểu diễn của mặt cầu được trực quan ta thường vẽ thêm hình biểu diễn của một số đường tròn nằm trên mặt cầu đó.

4.4 Đường kinh tuyến và vĩ tuyến của mặt cầu.

Ta có thể xem mặt cầu như là mặt tròn xoay được tạo nên bởi một nửa đường tròn quay quanh trục chứa đường kính của nửa đường tròn đó. Khi đó, giao tuyến của mặt cầu với các nửa mặt phẳng có bờ là trục của mặt cầu được gọi là kinh tuyến của mặt cầu, giao tuyến (nếu có) của mặt cầu với các mặt phẳng vuông góc với trục được gọi là vĩ tuyến của mặt cầu. Hai giao điểm của mặt cầu với trục được gọi là hai cực của mặt cầu.

5. Giao của mặt cầu và mặt phẳng

Cho mặt cầu S(O; r) và mặt phẳng (P). Gọi H là hình chiếu vuông góc của O lên mặt phẳng (P). Khi đó h = OH là khoảng cách từ O tới mặt phẳng (P). Ta có ba trường hợp sau:

5.1 Trường hợp h > r.

Nếu M là một điểm bất kì trên mặt phẳng (P) thì OM ≥ OH. Từ đó suy ra OM > r.

Vậy mọi điểm M thuộc mặt phẳng (P) đều nằm ngoài mặt cầu.

Do đó, mặt phẳng (P) không có điểm chung với mặt cầu.

5.2 Trường hợp h = r.

- Trong trường hợp này điểm H thuộc mặt cầu S (O; r). Khi đí, với mọi điểm M thuộc mp(P) nhưng khác với H ta luôn có:

OM > OH = r nên OM > r.

Như vậy, H là điểm chung duy nhất của mặt cầu S(O; r) và mặt phẳng (P). Khi đó ta nói mặt phẳng (P) tiếp xúc với mặt cầu S(O; r) tại H.

- Điểm H gọi là tiếp điểm của mặt cầu S(O; r) và mặt phẳng (P), mp(P) gọi là mặt phẳng tiếp xúc hay tiếp diện của mặt cầu. Vậy ta có:

- Điều kiện cần và đủ để mặt phẳng (P) tiếp xúc với mặt cầu S(O; r) tại điểm H là (P) vuông góc với bán kính OH tại điểm H đó.

5.3 Trường hợp h < r.

- Trong trường hợp này mặt phẳng cắt mặt cầu theo đường tròn tâm H; bán kính $r\text{'}=\sqrt{r^2-h^2}$.

- Đặc biệt khi h = 0 thì tâm O của mặt cầu thuộc mặt phẳng (P). Ta có giao tuyến của mặt phẳng (P) và mặt cầu S(O; r) là đường tròn tâm O bán kính r. Đường tròn này gọi là đường tròn lớn.

Mặt phẳng đi qua tâm O của mặt cầu được gọi là mặt phẳng kính của mặt cầu đó.

6. Giao của mặt cầu với đường thẳng.Tiếp tuyến của mặt cầu.

Cho mặt cầu S(O; r) và đường thẳng ∆.

Gọi H là hình chiếu vuông góc của tâm O trên ∆ và d = OH là khoảng cách từ O đến ∆.

(1). Nếu d > r thì ∆ không cắt mặt cầu S(O; r), vì với mọi điểm M thuộc ∆ ta đều có OM > r và như vậy mọi điểm M thuộc ∆ đều nằm ngoài mặt cầu.

(2). Nếu d = r thì mọi điểm H thuộc mặt cầu S(O; r). Khi đó, với mọi điểm M thuộc ∆ nhưng khác H ta luôn có: OM > OH = r nên OM > r.

- Như vậy H là điểm chung duy nhất của mặt cầu S(O; r) và đường thẳng ∆. Khi đó, ta nói đường thẳng ∆ tiếp xúc với mặt cầu S(O; r) tại H.

Điểm H gọi là tiếp điểm của ∆ và mặt cầu. Đường thẳng ∆ gọi là tiếp tuyến của mặt cầu.

- Vậy: Điều kiện cần và đủ để đường thẳng ∆ tiếp xúc với mặt cầu S(O; r) tại điểm H là ∆ vuông góc với bán kính OH tại điểm H.

(3). Nếu d < r thì đường thẳng ∆ cắt mặt cầu S(O; r) tại hai điểm M; N phân biệt. Hai điểm đó chính là giao điểm của đường thẳng ∆ với đường tròn giao tuyến của mặt cầu S(O; r) và mặt phẳng (O; ∆).

- Đặc biệt, khi d = 0 thì đường thẳng ∆ đi qua tâm O và căt mặt cầu tại hai điểm A; B. Khi đó, AB là đường kính của mặt cầu.

- Nhận xét:

a) Qua một điểm A nằm ngoài mặt cầu S(O; r) có vô số tiếp tuyến của mặt cầu đó. Tất cả các tiếp tuyến này đều vuông góc với bán kính OA của mặt cầu tại A và đều nằm trên mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu tại điểm A.

b) Qua một điểm A nằm ngoài mặt cầu S(O; r) có vô số tiếp tuyến với mặt cầu đã cho. Các tiếp tuyến này tạo thành một mặt nón đỉnh A. Khi đó độ dài các đoạn thẳng kẻ từ A đến các tiếp điểm đều bằng nhau.

- Chú ý: Người ta nói mặt cầu nội tiếp hình đa diện nếu mặt cầu đó tiếp xúc với tất cả các mặt của hình đa diện, còn nói mặt cầu ngoại tiếp hình đa diện nếu tất cả các đỉnh của hình đa diện đều nằm trên mặt cầu.

Khi mặt cầu nội tiếp (ngoại tiếp) hình đa diện, người ta cũng nói hình đa diện ngoại tiếp (nội tiếp) mặt cầu.

7. Công thức tính diện tích mặt cầu và thể tích khối cầu.

- Mặt cầu bán kính r có diện tích là: $S=4\pi r^2$.

- Khối cầu bán kính r có thể tích là: $V=\frac{4}{3}\pi r^3$.

- Chú ý:

a) Diện tích S của mặt cầu bán kính r bằng bốn lần diện tích hình tròn lớn của mặt cầu đó.

b) Thể tích V của khối cầu bán kính r bằng thể tích khối chóp có diện tích đáy bằng diện tích mặt cầu và có chiều cao bằng bán kính của khối cầu đó.

- Ví dụ. Cho hình tròn đường kính 4a quay quanh đường kính của nó. Khi đó thể tích khối tròn xoay sinh ra bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Cho hình tròn đường kính 4a quay quanh đường kính của nó ta được khối cầu có đường kính 4a hay bán kính R = 2a.

Thể tích khối cầu là:

$$\begin{gathered} V=\frac{4}{3}\pi R^3 \\ =\frac{4}{3}\pi {\left(2a\right)}^3=\frac{32}{3}\pi a^3 \end{gathered}$$

B. Bài tập tự luyện

Bài 1.Cho hình chóp S.ABCD có đáy ABCD là hình vuông cạnh a; SA vuông góc với đáy, $SC=a\sqrt{6}$. Khi tam giác SAC quay quanh cạnh SA thì đường gấp khúc SAC tạo thành một hình nón tròn xoay. Tính thể tích của khối nón tròn xoay đó.

Lời giải:

Hình nón tròn xoay được tạo thành là một hình nón có chiều cao SA, bán kính đáy là AC, SC là đường sinh và có thể tích là:

$$\begin{gathered} V=\frac{1}{3}\pi R^{2}h \\ =\frac{1}{3}\pi A{C}^2.SA \\ =\frac{1}{3}\pi .2a^2.2a=\frac{4\pi a^3}{3} \end{gathered}$$

Bài 2. Cho hình nón tròn xoay có đỉnh là S, O là tâm của đường tròn đáy, đường sinh bằng $a\sqrt{2}$ và góc giữa đường sinh và mặt phẳng đáy bằng 60⁰.

a) Tính diện tích xung quanh của hình nón.

b) Tính thể tích của khối nón.

Lời giải:

a) Gọi A là một điểm thuộc đường tròn đáy hình nón.

Theo giải thiết ta có đường sinh SA = $a\sqrt{2}$ và góc giữa đường sinh và mặt phẳng đáy là $\widehat{SAO}={60}^0$.

b) Thể tích của khối nón tròn xoay:

$V=\frac{1}{3}\pi r^{2}h$$=\frac{1}{3}\pi {\left(\frac{a\sqrt{2}}{2}\right)}^2.\frac{a\sqrt{6}}{2}$$=\frac{\pi a^3\sqrt{6}}{12}$ (đvtt).

Bài 3. Cho hình chữ nhật ABCD có AB = a; góc $\widehat{BDC}={30}^0$. Quay hình chữ nhật này xung quanh cạnh AD. Tính diện tích xung quanh của hình trụ được tạo thành?

Lời giải:

Khi quay hình chữ nhật này xung quanh cạnh AD ta được hình trụ như hình vẽ.

Ta có: r = AB = a; h = BC = CD.tan30⁰.

Suy ra $h=\frac{a}{\sqrt{3}}$

Diện tích xung quanh của hình trụ được tạo thành là:

$S_{xq}=2\pi rh=\frac{2\pi a^2}{\sqrt{3}}$

Bài 4. Cho hình trụ có trục OO’, thiết diện qua trục là một hình vuông cạnh 2a. Mặt phẳng (P) song song với trục và cách trục một khoảng $\frac{a}{2}$. Tính diện tích thiết diện của trụ cắt bởi (P).

Lời giải:

Hình trụ có trục OO’, thiết diện qua trục là một hình vuông cạnh 2a, khi đó OO’ = 2a.

Mặt phẳng (P) song song với trục nên cắt hình trụ theo thiết diện là hình chữ nhật có một kích thước là 2a.

Kích thước còn lại là $2\sqrt{r^2-d^2}$$=2\sqrt{a^2-{\left(\frac{a}{2}\right)}^2}=a\sqrt{3}$

trong đó r = a bán kính đáy và $d=\frac{a}{2}$ là khoảng cách từ trục đến mặt phẳng (P).

Diện tích thiết diện là $S\text{\hspace{0.17em}}=2a.a\sqrt{3}=2a^2\sqrt{3}$

Bài 5. Một hình thang vuông ABCD có đường cao $AD=\pi$, đáy nhỏ $AB =\mathrm{\pi }$, đáy lớn $CD=2\pi$. Cho hình thang quay quanh CD, ta được khối tròn xoay có thể tíc bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Bài 6. Tính diện tích của mặt cầu có đường kính AB = a?

Lời giải:

Vì mặt cầu có đường kính AB = a nên có bán kính là $R\text{}=\frac{a}{2}$

Diện tích của mặt cầu có bán kính R là:

$S\text{\hspace{0.17em}}=4\pi R^2$$=4\pi {\left(\frac{a}{2}\right)}^2=\pi a^2\hspace{0.17em}$

Bài 7. Gọi V là thể tích khối lập phương, V’ là thể tích khối cầu nội tiếp khối lập phương. Khi đó tỉ số $\frac{V}{V^{\text{'}}}=?$

Lời giải:

Gọi cạnh của hình lập phương là a.

Vì khối cầu nội tiếp khối lập phương nên đường kính khối cầu bằng cạnh của hình lập phương.

Bài 8. Cho mặt cầu S(O; R) và mặt phẳng (α). Biết khoảng cách từ O đến (α) bằng $\frac{R}{2}$. Khi đó thiết diện tạo bởi mặt phẳng (α) với S(O; R) là một đường tròn có đường kính bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Bài 9. Cho mặt cầu S(O; R), A là một điểm ở trên mặt cầu (S) và (P) là mặt phẳng qua A sao cho góc giữa OA và (P) bằng 60^0. Tính diện tích của đường tròn giao tuyến.

Lời giải:

Gọi H là hình chiếu vuông góc của O trên (P) thì :

+ H là tâm của đường tròn giao tuyến của (P) và (S).

Trắc nghiệm Toán 12 Bài: Ôn tập Chương 2

Câu 1. Cho các hình sau đây: điểm, đường thẳng, đường tròn. Số hình khi quay quanh một trục cố định ta được mặt tròn xoay là:

A. 1

B. 2

C. 3

D. 0

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Khi quay đường thẳng, đường tròn quanh một trục cố định thì ta được mặt tròn xoay.

Khi quay một điểm quanh trục cố định ta chỉ được một đường tròn.

Câu 2. Quay đường cong nào sau đây quanh trục đối xứng của nó ta sẽ được một mặt cầu?

A. Elip

B. Parabol

C. Đường tròn

D. Nửa đường tròn

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Đáp án A: quay elip quanh trục đối xứng của nó ta được mặt tròn xoay nhưng không phải mặt cầu

Đáp án B: quay parabol quanh trục đối xứng của nó ta được mặt tròn xoay mà không phải mặt cầu.

Đáp án C: quay đường tròn quanh đường kính của nó ta được mặt cầu.

Đáp án D: quay nửa đường tròn quanh trục đối xứng của nó ta chỉ được nửa mặt cầu

Câu 3. Cho mặt cầu (S ) tâm O, bán kính R và mặt phẳng (P), gọi H là hình chiếu của O trên (P). Nếu R > OH thì:

A. (P) cắt (S)

B. (P) tiếp xúc (S)

C. (P) và (S) không có điểm chung

D. (P) cắt (S) tại hai điểm phân biệt

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích: Nếu OH < R thì (P) cắt (S) theo giao tuyến là một đường tròn

Câu 4. Cho mặt cầu (S) có tâm O bán kính R và đường thẳng d. Nếu d và (S) không có điểm chung thì:

A. $d\left(O;d\right)>R$

B. $d\left(O;d\right)<R$

C. $d\left(O;d\right)=R$

D. $d\left(O;d\right)\le R$

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích: Mặt cầu (S) và đường thẳng d không có điểm chung nếu d(O; d) > R

Câu 5. Cho hai đường thẳng d và d’ cắt nhau tại điểm O và góc giữa hai đường thẳng là $\alpha \left(0°<\alpha <90°\right)$. Quay đường thẳng d’ quanh d thì ta được mặt nón có góc ở đỉnh bằng:

A. $2\alpha$

B. $\alpha$

C. $\frac{\alpha }{2}$

D. $4\alpha$

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích: $\alpha$là góc giữa hai đường thẳng d, d’ thì góc $2\alpha$ là góc ở đỉnh của mặt nón.

Câu 6. Quay hình tam giác vuông ABC tại A có $\widehat{B}=30°$ quanh trục là đường thẳng AC ta được hình nón có góc ở đỉnh bằng:

A. $30°$

B. $60°$

C. $90°$

D. $120°$

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

Quay hình tam giác vuông ABC tại A có $\hat{B}=30°$ quanh trục là đường thẳng AC ta được hình nón đỉnh C có góc ở đỉnh $\hat{C}=120°$

Câu 7. Chọn mệnh đề sai:

A. Điểm không thuộc khối cầu thì không thuộc mặt cầu.

B. Điểm nằm ngoài mặt cầu thì không thuộc khối cầu.

C. Điểm không thuộc mặt cầu thì không thuộc khối cầu.

D. Điểm nằm trong mặt cầu thì thuộc khối cầu.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Điểm không thuộc mặt cầu thì có thể nằm ngoài hoặc nằm trong mặt cầu nên các điểm nằm trong mặt cầu vẫn thuộc khối cầu.

Do đó C sai.

Câu 8. Chọn mệnh đề đúng:

A. Mặt phẳng cắt mặt cầu là mặt phẳng kính.

B. Mặt phẳng chứa đường kính của mặt cầu là mặt phẳng kính.

C. Mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu là mặt phẳng kính.

D. Mặt phẳng không đi qua điểm nao thuộc mặt cầu là mặt phẳng kính.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

Nếu (P) là mặt phẳng kính thì OH = 0 (H trùng O) hay (P) đi qua O là tâm mặt cầu, do đó (P) đi qua đường kính của mặt cầu.

Câu 9. Công thức tính bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp có cạnh bên vuông góc với đáy là:

A. $R=\sqrt{r^2+\frac{h^2}{4}}$

B. $R=\sqrt{r^2+\frac{h^2}{2}}$

C. $R=\sqrt{r^2-\frac{h^2}{4}}$

D. $R=r^2+\frac{h^2}{4}$

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

Hình chóp có cạnh bên vuông góc với đáy nội tiếp mặt cầu có bán kính $R=\sqrt{r^2+\frac{h^2}{4}}$ với r là bán kính đường tròn đáy, h là chiều cao hình chóp (độ dài cạnh bên vuông góc với đáy)

Câu 10. Hình lập phương có độ dài cạnh a = 6 thì đường kính mặt cầu ngoại tiếp là:

A. 6

B. $6\sqrt{2}$

C. $6\sqrt{3}$

D. $6\sqrt{6}$

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

Đường kính mặt cầu ngoại tiếp hình lập phương cạnh a là

$D=2R=a\sqrt{3}=6\sqrt{3}$

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Toán lớp 12 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Mặt cầu

Lý thuyết Hệ tọa độ trong không gian

Lý thuyết Phương trình mặt phẳng

Lý thuyết Phương trình đường thẳng trong không gian

Lý thuyết Ôn tập chương 3