如图,在120°二面角α-l-β内半径为1的圆O1与半径为2的圆O2分别在半平面α、β内,且与棱l切于同一点P,则以圆O1与圆O2为截面的球的表面积为( )A. 4πB. 28π3C. 112π3D. 448π3
问题描述:
如图,在120°二面角α-l-β内半径为1的圆O1与半径为2的圆O2分别在半平面α、β内,且与棱l切于同一点P,则以圆O1与圆O2为截面的球的表面积为( )
A. 4π
B.
28π 3
C.
112π 3
D.
448π 3
答
设球心为O,连接O1P,O2P,则O,O1,O2,P四点共圆,且OP为球的半径.
根据球的截面圆的性质,OO1⊥α,OO2⊥β.
可知∠O1PO2为二面角α-l-β的平面角,∠O1PO2=120°,
从而,∠O1OO2=60°,在三角形O1PO2中,由余弦定理得出O1O2=
,再由正弦定理得出
7
OP=
=
O1O2
sin∠O1OO2
=
7
3
2
.2
21
3
球的表面积S=4πR2=4π×(
)2=2
21
3
.112π 3
故选C.
答案解析:设球心为O,连接O1P,O2P,则O,O1,O2,P四点共圆,且OP为所在圆的直径,也为球的半径.在三角形O1PO2中,由余弦定理得出O1O2=7,再由正弦定理求出OP.利用球表面积公式计算.
考试点:与二面角有关的立体几何综合题;球的体积和表面积.
知识点:本题考查与二面角有关的立体几何综合题,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.综合性强,难度大,有一定的探索性,对数学思维能力要求较高,是高考的重点.(选项C应该改为:112π3.)