Câu hỏi
Cho hình chóp tứ giác đều có cạnh đáy bằng a và biết diện tích xung quanh gấp đôi diện tích đáy. Tính thể tích của khối chóp.
- A \(V = \dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{2}\).
- B \(V = \dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{3}\).
- C \(V = \dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{{12}}\).
- D \(V = \dfrac{{{a^3}\sqrt 3 }}{6}\).
Phương pháp giải:
+) Gọi b là độ dài cạnh bên, sử dụng giả thiết diện tích xung quanh gấp đôi diện tích đáy biểu diễn b theo a.
+) Gọi \(O = AC \cap BD \Rightarrow SO \bot \left( {ABCD} \right)\).
+) \({V_{S.ABCD}} = \dfrac{1}{3}SO.{S_{ABCD}}\).
Lời giải chi tiết:
Gọi \(b\) là độ dài cạnh bên, I là trung điểm của BC\( \Rightarrow SI \bot BC\)
Tam giác \(SIB\) vuông tại I \( \Rightarrow SI = \sqrt {S{B^2} - I{B^2}} = \sqrt {{b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4}} \)
\( \Rightarrow {S_{SBC}} = \dfrac{1}{2}.SI.BC = \dfrac{1}{2}.\sqrt {{b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4}} .a \Rightarrow {S_{xq}} = 4.{S_{SBC}} = 2a\sqrt {{b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4}} \)
Diện tích đáy: \({S_{ABCD}} = {a^2}\)
Theo đề bài, ta có: \(2a\sqrt {{b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4}} = 2{a^2} \Leftrightarrow \sqrt {{b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4}} = a \Leftrightarrow {b^2} - \dfrac{{{a^2}}}{4} = {a^2} \Leftrightarrow {b^2} = \dfrac{5}{4}{a^2} \Leftrightarrow b = \dfrac{{\sqrt 5 }}{2}a\)
ABCD là hình vuông cạnh a \( \Rightarrow OB = \dfrac{a}{{\sqrt 2 }}\).
Gọi \(O = AC \cap BD \Rightarrow SO \bot \left( {ABCD} \right)\).
Tam giác SOB vuông tại O \( \Rightarrow SO = \sqrt {S{B^2} - O{B^2}} = \sqrt {\dfrac{5}{4}{a^2} - \dfrac{{{a^2}}}{2}} = \dfrac{{\sqrt 3 }}{2}a\)
Thể tích của khối chóp : \({V_{S.ABCD}} = \dfrac{1}{3}.SO.{S_{ABCD}} = \dfrac{1}{3}.\dfrac{{\sqrt 3 }}{2}a.{a^2} = \dfrac{{\sqrt 3 {a^3}}}{6}\).
Chọn: D