17. 如图①,将正方体骰子(相对面上的点数分别为1和6,2和5,3和4)放置于水平桌面上.如图②,将骰子向右翻转$90°$,然后在桌面上按逆时针方向旋转$90°$,则完成一次变换.若骰子的初始位置为图①所示的状态,那么按上述规则连续完成2次变换后,骰子朝上一面的点数是________;连续完成2025次变换后,骰子朝上一面的点数是________.

答案:17.6 3
解析:
【分析】
首先明确骰子相对面的点数规则:1和6相对、2和5相对、3和4相对。解题时先分析单次变换的两个步骤:向右翻转90°会改变朝上的面,逆时针旋转90°是绕竖直轴旋转,不会改变朝上的面。先通过空间想象或模拟操作计算前几次变换后朝上的点数,找到循环周期,再根据周期分别计算2次、2025次变换后的结果。
【解析】
初始状态(图①):骰子朝上的面点数为3,正面为1,右面为2。
1. 第1次变换:
向右翻转90°时,原右侧面(点数2)朝下,原左侧面(点数5)变为朝上的面;随后逆时针旋转90°仅调整侧面朝向,顶面点数不变,因此1次变换后朝上的点数为5。
2. 第2次变换:
对上述状态再次操作:向右翻转90°时,原正面(点数1)朝下,原背面(点数6)变为朝上的面;逆时针旋转后顶面仍为6,因此2次变换后朝上的点数是6。
3. 找循环周期:
继续完成第3次变换,会发现朝上的点数回到初始的3,可知每3次变换为一个循环周期,周期内朝上点数依次为5、6、3。
4. 计算2025次变换的结果:
2025÷3=675,没有余数,说明2025次变换后朝上的点数和周期末尾的点数一致,为3。
【答案】
6;3
【知识点】
正方体相对面特征,周期规律,图形变换
【点评】
本题侧重考查空间想象能力和规律归纳能力,解题关键是先理清变换步骤对顶面点数的影响,找到周期后即可快速求解多次变换的结果,结合生活中骰子的特点也可以通过实物模拟操作辅助思考。
【难度系数】
0.6
18.如图,在一次数学活动课上,小明用17个棱长为1的小正方体搭成了一个几何体,然后他请小亮用其他相同大小的小正方体在旁边再搭一个几何体,使小亮所搭几何体恰好可以和他所搭几何体拼成一个无缝隙的大长方体(不改变小明所搭几何体的形状),那么小亮至少还需要
19
个小正方体,小亮所搭几何体的表面积为
48
.

答案:18.19 48
解析:
【分析】
要解决这道题,首先需要确定最终拼成的无缝隙大长方体的尺寸:观察小明搭建的几何体,左右方向最长占3个小正方体的棱长,前后方向最长占3个小正方体的棱长,高度方向最高为4层,因此大长方体的长、宽、高分别为3、3、4。先计算大长方体总共需要的小正方体个数,减去小明已有的17个,就能得到小亮至少需要的小正方体数量。计算小亮所搭几何体的表面积时,使用三视图法,分别统计从正面、左面、上面看到的面的数量,三者之和乘以2即可得到总表面积。
【解析】
1. 计算小亮至少需要的小正方体个数:
拼成的大长方体的体积对应小正方体总个数为:
$3×3×4=36$(个)
已知小明已有17个小正方体,因此小亮至少需要的数量为:
$36-17=19$(个)
2. 计算小亮所搭几何体的表面积:
通过观察小亮所搭几何体的三视图,从正面、左面、上方三个方向看到的面的数量均为8个,几何体的表面积为三视图面积和的2倍:
$(8+8+8)×2=48$
【答案】
19;48
【知识点】
长方体体积计算,几何体拼接,三视图求表面积
【点评】
本题核心考察空间想象能力,解题的关键是先确定拼接后大长方体的规格,再分别计算所需小正方体个数和几何体表面积,需要学生熟练掌握长方体体积、表面积的计算方法,能通过三视图分析几何体的特征。
【难度系数】
0.6
19.(10分)如图是我们常见的几何体,按要求将其分类.(填序号)
(1)如果按“柱体”“锥体”“球”来分,柱体有________,锥体有________,球有________;
(2)如果按“有无曲面”来分,有曲面的有________,无曲面的有________.

答案:19.(1)①②⑥ ③④ ⑤ (2)②③⑤ ①④⑥
解析:
【分析】
解题时首先要明确两类分类的判定规则:第一类按“柱体”“锥体”“球”划分时,柱体包含棱柱、圆柱,锥体包含棱锥、圆锥,球为单独的一类;第二类按“有无曲面”划分时,只要几何体存在至少一个非平面的面就属于有曲面的类别,所有面都是平面的属于无曲面的类别。接下来逐个识别每个几何体的特征,对应分类规则即可得出结果。
【解析】
先逐个分析几何体特征:
①是长方体(四棱柱),所有面均为平面,属于柱体;
②是圆柱,侧面为曲面、上下底面为平面,属于柱体;
③是圆锥,侧面为曲面、底面为平面,属于锥体;
④是三棱锥,所有面均为平面,属于锥体;
⑤是球,整个表面为曲面,属于球;
⑥是三棱柱,所有面均为平面,属于柱体。
(1)按柱体、锥体、球分类:
柱体有①②⑥,锥体有③④,球有⑤;
(2)按有无曲面分类:
有曲面的有②③⑤,无曲面的有①④⑥。
【答案】
(1)①②⑥;③④;⑤ (2)②③⑤;①④⑥
【知识点】
几何体的分类;柱锥球的特征;平面与曲面识别
【点评】
本题属于几何体分类的基础题,主要考查常见几何体的基础特征,掌握分类标准后逐一对应判定即可,难度较低。
【难度系数】
0.9
20.(10分)如图是一个正方体的表面展开图,每个面上都有一个字母,请解答下列问题:
(1)与“B”“C”所在面相对的面上的字母分别是
F
,
E
;
(2)若$A=a^{3}+\frac{1}{5}a^{2}b+3,B=\frac{1}{2}a^{2}b+a^{3},C=a^{3}-1,D=-\frac{1}{5}(a^{2}b+15)$,且相对两个面上的字母所表示的代数式的和都相等,分别求$E,F$所表示的代数式.

答案:20.(1)F E
(2)解:根据题意,得$A+D=B+F=C+E$,
代入可得$a^{3}+\frac{1}{5}a^{2}b+3+[-\frac{1}{5}(a^{2}b+15)]=\frac{1}{2}a^{2}b+a^{3}+F$,
$a^{3}+\frac{1}{5}a^{2}b+3+[-\frac{1}{5}(a^{2}b+15)]=a^{3}-1+E$,
解得$F=-\frac{1}{2}a^{2}b,E=1$.
解析:
【分析】
(1) 解决第一问需依据正方体表面展开图的特点:相对的面之间一定相隔一个正方形,且相对面不相邻,据此逐一判断B、C的相对面即可。
(2) 解决第二问首先根据“相对两个面上的代数式的和都相等”得到等量关系:$A+D=B+F=C+E$,先计算出$A+D$的结果,再分别将对应代数式代入等量关系,通过整式的加减运算移项化简即可求出E、F的表达式。
【解析】
(1) 正方体表面展开图中,相对的面不相邻且间隔一个正方形,观察图形可得:B的对面是F,C的对面是E。
(2) 由题意可知相对面代数式的和相等,即$A+D=B+F=C+E$。
首先计算$A+D$的值:
$\begin{aligned}A+D&=a^{3}+\frac{1}{5}a^{2}b+3+[-\frac{1}{5}(a^{2}b+15)]\\&=a^{3}+\frac{1}{5}a^{2}b+3-\frac{1}{5}a^{2}b-3\\&=a^{3}\end{aligned}$
① 求F:根据$A+D=B+F$,代入得$a^{3}=\frac{1}{2}a^{2}b+a^{3}+F$,
移项得$F=a^{3}-\frac{1}{2}a^{2}b -a^{3}=-\frac{1}{2}a^{2}b$。
② 求E:根据$A+D=C+E$,代入得$a^{3}=a^{3}-1+E$,
移项得$E=a^{3}-(a^{3}-1)=1$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{F}$,$\boldsymbol{E}$;
(2) $E=1$,$F=-\frac{1}{2}a^{2}b$
【知识点】
正方体展开图相对面判定、整式的加减运算、等式的性质
【点评】
本题是几何与代数的基础综合题,既考查了正方体展开图的空间想象能力,又考查了整式加减的运算能力,解题的关键是准确识别展开图的相对面,熟练掌握整式的去括号、合并同类项法则。
【难度系数】
0.7
21.(12分)已知一块直角三角形纸板的两直角边长分别为6 cm和8 cm.
(1)将直角三角形纸板绕三角形的边所在的直线旋转一周,能得到
3
种大小不同的几何体;
(2)将直角三角形纸板绕三角形的直角边所在的直线旋转一周,计算得到的几何体的体积.(圆锥的体积$V=\frac{1}{3}π r^2 h$,其中$π$取3)
答案:21.(1)3
(2)解:$\frac{1}{3}×3×6^{2}×8=288(\mathrm{cm}^3)$或$\frac{1}{3}×3×8^{2}×6=384(\mathrm{cm}^3)$.
故得到的几何体的体积为$288\ \mathrm{cm}^3$或$384\ \mathrm{cm}^3$.
解析:
【分析】
(1) 解决第一问时,先明确直角三角形共有3条边,分别以每条边所在直线为旋转轴旋转一周,会得到不同的几何体,数出不同几何体的数量即可;
(2) 解决第二问时,首先明确绕直角边旋转得到的几何体是圆锥,需分两种情况讨论:①以6cm长的直角边为轴旋转,此时底面半径为8cm,高为6cm;②以8cm长的直角边为轴旋转,此时底面半径为6cm,高为8cm,分别代入圆锥体积公式计算即可。
【解析】
(1) 直角三角形的三条边分别为两条直角边(6cm、8cm)和一条斜边,分别绕三条边所在直线旋转:绕6cm直角边旋转得到底面半径8cm、高6cm的圆锥;绕8cm直角边旋转得到底面半径6cm、高8cm的圆锥;绕斜边旋转得到两个底面重合的圆锥组成的组合体,共3种不同的几何体。
(2) 分两种情况计算:
① 当以6cm长的直角边所在直线为轴旋转时:
底面半径$r=8\mathrm{cm}$,高$h=6\mathrm{cm}$,代入圆锥体积公式$V=\frac{1}{3}π r^2 h$($π$取3)
$V=\frac{1}{3}×3×8^2×6=384(\mathrm{cm}^3)$
② 当以8cm长的直角边所在直线为轴旋转时:
底面半径$r=6\mathrm{cm}$,高$h=8\mathrm{cm}$,代入公式得
$V=\frac{1}{3}×3×6^2×8=288(\mathrm{cm}^3)$
【答案】
(1)3;(2)$288\ \mathrm{cm}^3$或$384\ \mathrm{cm}^3$
【知识点】
面动成体,圆锥体积计算,分类讨论
【点评】
本题结合旋转操作考察几何体的认识和圆锥体积的计算,解题时要注意分类讨论不同的旋转轴,避免漏解。
【难度系数】
0.7