本题导读

本题考查球,以及相切。

📌【题干】

Question

(2006年陕西卷(文)) 水平桌面 上放有 个半径均为 的球,且相邻的球都相切(球心的连线构成正方形).在这 个球的上面放 个半径为 的小球,它和下面的 个球恰好都相切,则小球的球心到水平桌面 的距离是    .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 四个大球球心在同一水平面,相邻相切,球心距 ,构成边长 正方形。
  2. 正方形中心 到各球心的水平距离为对角线一半 。
  3. 小球球心 在 的正上方,设到桌面距离为 ,大球球心到桌面距离 。
  4. 小球与大球相切,球心距 :。
  5. 解得 , 或 ,小球在上方取 。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

四个大球的球心在同一水平面内,且相邻球相切,所以球心构成边长 的正方形. 设正方形中心为 ,小球球心为 ,则小球球心在 的竖直线上.大球球心到 的水平距离为正方形对角线的一半,即 . 四个大球球心到桌面的距离均为 ,设小球球心到桌面的距离为 .由小球与大球相切,球心距为 ,于是 解得 ,即 或 . 由于小球放在四个大球的上面,取 .

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:球相切求距离

核心方法:四球心构成边长 正方形,小球心在中心正上方,,得

避坑指南:球心距 (),水平距离为正方形对角线一半 ;取 (上侧解)

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源: 空间球与球的相切

结论推广: 相切球心距等于半径和

方法推广: 建直角三角形用勾股定理求高

🔗【关联脉络】

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