Câu hỏi
Cho hình chóp S.ABCD có \(SA \bot (ABCD)\), ABCD là hình chữ nhật với AB = a, BC=2a và SA = 3a. Thể tích của khối cầu ngoại tiếp hình chóp là
- A \(V = \frac{{56\pi {a^2}}}{3}\).
- B \(V = \frac{{56\pi \sqrt {14} .{a^3}}}{3}\).
- C \(V = \frac{{7\pi \sqrt {14} .{a^3}}}{3}\).
- D \(V = \frac{{14\pi \sqrt 4 .{a^3}}}{3}\).
Phương pháp giải:
- Xác định tâm mặt cầu ngoại tiếp hình chóp.
- Tính bán kính mặt cầu.
- Tính thể tích khối cầu: \(V = \frac{4}{3}\pi {R^3}\).
Lời giải chi tiết:
Gọi O là tâm của hình chữ nhật ABCD, I là trung điểm của SC
Ta có: \(IO\) là đường trung bình của tam giác SAC \( \Rightarrow IO//SA\)
Mà \(SA \bot \left( {ABCD} \right) \Rightarrow IO \bot \left( {ABCD} \right)\)
\( \Rightarrow IA = IB = IC = ID\,\,\,\left( 1 \right)\)
Tam giác SAC vuông tại A, I là trung điểm của SC
\( \Rightarrow IS = IC = IA\) (2)
Từ (1) và (2) suy ra I là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S.ABCD và bán kính mặt cầu là \(R = \frac{{SC}}{2}\)
ABCD là hình chữ nhật \( \Rightarrow AC = \sqrt {A{B^2} + B{C^2}} = \sqrt {{a^2} + {{\left( {2a} \right)}^2}} = a\sqrt 5 \)
Tam giác SAC vuông tại A \( \Rightarrow SC = \sqrt {S{A^2} + A{C^2}} = \sqrt {{{\left( {3a} \right)}^2} + {{\left( {\sqrt 5 a} \right)}^2}} = a\sqrt {14} \)
\( \Rightarrow R = \frac{{SC}}{2} = \frac{{a\sqrt {14} }}{2}\)
Thể tích của khối cầu ngoại tiếp hình chóp là: \(V = \frac{4}{3}\pi {R^3} = \frac{4}{3}\pi {\left( {\frac{{a\sqrt {14} }}{2}} \right)^3} = \frac{{7\pi \sqrt {14} .{a^3}}}{3}\).
Chọn: C