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6章 空間図形 ── 50問問題集

立体の分類・投影と展開・空間の位置関係・柱体/錐体/球の体積と表面積を50問で。

基本(20問)── 立体の分類・体積

問題1
底面が三角形で側面が長方形の立体を何というか。
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三角柱
問題2
底面が円で頂点が1つある立体を何というか。
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円錐
問題3
中心からの距離がどこも等しい立体を何というか。
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問題4
立方体の面・辺・頂点の数を答えなさい。
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6、辺 12、頂点 8
問題5
正多面体は何種類あるか。
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5種類(正四・六・八・十二・二十面体)
問題6
底面積 5cm²、高さ 4cm の角柱の体積を求めなさい。
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5×4 = 20 cm³
問題7
底辺 4cm、高さ 6cm、奥行き 10cm の三角柱の体積を求めなさい(三角形の高さ=6cm)。
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底面積=4×6/2=12、 体積=12×10 = 120 cm³
問題8
底面の半径 3cm、高さ 5cm の円柱の体積を求めなさい。
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π×9×5 = 45π cm³
問題9
底面の半径 4cm、高さ 9cm の円柱の体積を求めなさい。
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π×16×9 = 144π cm³
問題10
底面積 6cm²、高さ 10cm の角錐の体積を求めなさい。
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6×10×(1/3) = 20 cm³
問題11
底面の半径 3cm、高さ 6cm の円錐の体積を求めなさい。
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π×9×6×(1/3) = 18π cm³
問題12
底面の半径 6cm、高さ 5cm の円錐の体積を求めなさい。
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π×36×5×(1/3) = 60π cm³
問題13
半径 3cm の球の体積を求めなさい。
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(4/3)π×27 = 36π cm³
問題14
半径 6cm の球の体積を求めなさい。
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(4/3)π×216 = 288π cm³
問題15
半径 4cm の球の表面積を求めなさい。
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4π×16 = 64π cm²
問題16
半径 5cm の球の表面積を求めなさい。
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4π×25 = 100π cm²
問題17
立体を真上から見た図を何というか。
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平面図
問題18
立体を真正面から見た図を何というか。
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立面図(正面図)
問題19
立体の表面を平面に広げた図を何というか。
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展開図
問題20
空間内の2直線で、平行でも交わってもいない関係を何というか。
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ねじれの位置

標準(20問)── 表面積と展開図

問題21
縦 3cm、横 4cm、高さ 5cm の直方体の体積を求めなさい。
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3×4×5 = 60 cm³
問題22
同じ直方体(3×4×5)の表面積を求めなさい。
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2(3×4+4×5+3×5) = 2×47 = 94 cm²
問題23
底面の半径 4cm、高さ 6cm の円柱の表面積を求めなさい。
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底面 16π×2=32π、側面 2π×4×6=48π、合計 80π cm²
問題24
底面の半径 3cm、高さ 8cm の円柱の表面積を求めなさい。
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底面 9π×2=18π、側面 6π×8=48π、合計 66π cm²
問題25
円柱の展開図で、底面の半径 5cm、高さ 7cm のときの側面の長方形の縦と横を答えなさい。
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縦 = 7cm、横 = 2π×5 = 10π cm
問題26
底面の半径 3cm、母線 5cm の円錐の側面積を求めなさい。
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π×5×3 = 15π cm²
問題27
底面の半径 6cm、母線 10cm の円錐の表面積を求めなさい。
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底面 36π + 側面 60π = 96π cm²
問題28
底面の半径 4cm、母線 12cm の円錐の側面(おうぎ形)の中心角を求めなさい。
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a/360 = r/ℓ = 4/12 = 1/3 → a = 120°
問題29
底面が一辺 4cm の正方形、高さ 6cm の四角錐の体積を求めなさい。
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16×6×(1/3) = 32 cm³
問題30
半径 3cm の半球の体積を求めなさい。
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(2/3)π×27 = 18π cm³
問題31
半径 6cm の半球の表面積を求めなさい。
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3π×36 = 108π cm²(曲面 72π + 切り口 36π)
問題32
直径 12cm の球の体積を求めなさい。
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半径6 → (4/3)π×216 = 288π cm³
問題33
立方体ABCDEFGH(底面ABCD、上面EFGH)で、辺AB と辺CD の位置関係を答えなさい。
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平行
問題34
同じ立方体で、辺AB と辺AE の位置関係を答えなさい。
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交わる(垂直)
問題35
同じ立方体で、辺AB と辺GH の位置関係を答えなさい。
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ねじれの位置
問題36
同じ立方体の底面ABCD と上面EFGH の位置関係は?
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平行(2平面)
問題37
底面が一辺 3cm の正六角形、高さ 5cm の六角柱の体積を求めなさい。正六角形の面積は (3√3/2)×3² ≒ 23.4 cm² として計算。
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(27√3/2)×5 = (135√3)/2 cm³(≒ 117 cm³)
問題38
底面の半径 5cm、高さ 12cm の円錐の体積を求めなさい。
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π×25×12×(1/3) = 100π cm³
問題39
直径 10cm の球の表面積を求めなさい。
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半径5 → 4π×25 = 100π cm²
問題40
球を切ったときに得られる切り口の形を答えなさい。
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(必ず)

応用(10問)── 組み合わせ・記述

問題41
底面の半径 4cm、高さ 8cm の円柱の中に、半径 4cm の球をぴったり入れた。球の体積は円柱の何倍か。
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球 = (4/3)π×64 = 256π/3。 円柱 = π×16×8 = 128π。 比 = (256π/3)/128π = 2/3 倍
問題42
同じ底面、同じ高さの円柱と円錐がある。円錐の体積は円柱の何倍か。
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1/3 倍
問題43
立方体の展開図は何種類あるか。
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11種類
問題44
底面の半径 6cm、高さ 8cm の円柱を底面に垂直な面で切ると、切り口はどんな形になるか。
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長方形(横は弦の長さ、縦は高さ)
問題45
半径 6cm の半球と、底面の半径 6cm、高さ 6cm の円錐を組み合わせた立体の体積を求めなさい。
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半球 (2/3)π×216=144π、 円錐 π×36×6×(1/3)=72π。 合計 216π cm³
問題46
空間内で、ある直線 l と平行な平面はいくつあるか。
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無数にある(l を含まない無数の平面が l と平行)
問題47
ある立体を真上から見た図が円、真正面から見た図が長方形、側面図も長方形。この立体は何か。
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円柱
問題48
ある立体を真上から見ると円(中心に点)、立面図と側面図は二等辺三角形。この立体は何か。
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円錐
問題49
なぜ円錐の側面の展開図はおうぎ形になるか、自分のことばで説明しなさい。
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解答例:円錐の側面は、頂点から底面の円周への直線(母線)が集まってできた曲面。これを母線に沿って広げると、母線が半径、底面の円周が弧となるおうぎ形になる。
問題50
半径 r の球の体積と表面積の公式を答えなさい。
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体積 V = (4/3)πr³、 表面積 S = 4πr²