下列物体中,能够被整体放入棱长为 1(单位:m)的正方体容器(容器壁厚度忽略不计)内的有( )
A.直径为 0.99 m 的球体
B.所有棱长均为 1.4 m 的四面体
C.底面直径为 0.01 m,高为 1.8 m 的圆柱体
D.底面直径为 1.2 m,高为 0.01 m 的圆柱体
答案 ABD.
解析 对于选项 A,将球体的球心与正方体的中心重合即可;
对于选项 B,将正四面体的中心与正方体的中心重合,由于正四面体补形后的外接平行六面体(为正方体)的棱长为 1.4√2<1,因此可以放置;
对于选项 C,考虑正方体的体对角线长度为 √3<1.8,因此圆柱体上下底面的中心无法同时放置在正方体容器中;
对于选项 D,为了看清楚截面,我们作沿着正方体 ABCD−A1B1C1D1 的体对角线 BD1 方向的正投影,并将截面多边形的变化过程绘图如下:
考虑截面为六边形(此六边形的每个内角都是 120∘,且六条边为三条长边和三条短边,当长短边相等时为正六边形),点 B 的投影到六边形的三条长边的距离恰好为 r 的情形,此时长边长为(√63−r)⋅√6⋅√2=2√2−2√3r,短边长为 2√3r−√2,在底面 ABCD 上这两条边的距离为12((2√2−2√3r)−(2√3r−√2))=32√2−2√3r,因此对应截面之间的距离为(32√2−2√3r)⋅cos∠DBD1=(32√2−2√3r)⋅√2√3=√3−2√2r,所以当底面直径为 1.2 时,可以放置高为√3−2√2⋅0.6=0.035⋯的圆柱体.
综上所述,正确的选项为 A B D.