Question

（2012•浦東新區(qū)一模）如圖所示的幾何體，是將高為2、底面半徑為1的圓柱沿過旋轉(zhuǎn)軸的平面切開后，將其中一半沿切面向右水平平移后形成的封閉體．O1，O2，

O

′ 2

分別為AB，BC，DE的中點(diǎn)，F(xiàn)為弧AB的中點(diǎn)，G為弧BC的中點(diǎn)．
（1）求這個(gè)幾何體的表面積；
（2）求異面直線AF與

GO

′ 2

所成的角的大�。ńY(jié)果用反三角函數(shù)值表示）．

Answer 1

分析：（1）由題意，變化后形成的封閉體表面比原來(lái)的圓柱表面多了兩個(gè)軸截面的面積，由此不難結(jié)合已知數(shù)據(jù)計(jì)算出它的表面積．
（2）連接AF、CG、CO₂'，則可得∠CGO₂'或其補(bǔ)角為異面直線AF與GO₂'所成的角．然后在△CGO₂'中，計(jì)算出各邊的長(zhǎng)，利用余弦定理即可求出異面直線AF與GO₂'所成的角的余弦值，從而得出異面直線AF與GO₂'所成的角大�。�

解答：解：（1）將圓柱按題中方法切開，再平移后接成封閉體后，該幾何體的表面積比原來(lái)的圓柱表面積多了兩個(gè)軸截面矩形的面積，
因此它的表面積為S_表=S_圓柱表+2S_BCDE=（2π×1²+2π×1×2）+2×2×2=6π+8；   …（6分）
（2）連接AF、CG、CO₂'，則AF∥CG，
所以∠CGO₂'或其補(bǔ)角為異面直線AF與GO₂'所成的角．…（9分）
在△CGO₂'中，GO₂'=CO₂'=

22+12

=

5

，CG=

12+12

=

2

，…（12分）
∵cos∠CGO₂'=

5+2-5

2× 5 × 2

=

10

10

，
∴∠CGO₂'=arccos

10

10

，即異面直線AF與GO₂'所成的角的大小為arccos

10

10

．…（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題將一個(gè)圓柱體一分為二，求平移后的表面積和異面直線所成角的大小，著重考查了旋轉(zhuǎn)體表面積的求法和異面直線所成角等知識(shí)，屬于基礎(chǔ)題．