Đáp án A.

1. Xác định tâm và bán kính mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD

Ta có

  C B ⊥ A B , C B ⊥ S A , A B ∩ S A = A ⇒ C B ⊥ S A B ⇒ C B ⊥ S B ⇒ Δ S B C    

vuông tại B.

Lại có  

C D ⊥ A D , C D ⊥ S A , A D ∩ S A = A ⇒ C D ⊥ S A D ⇒ C D ⊥ S D

  ⇒ Δ S D C vuông tại D.

Mặt khác   S A ⊥ A B C D ⇒ S A ⊥ A C ⇒ Δ S A C vuông tại A.

Gọi I là trung điểm của SC. Các tam giác: Δ S A C , Δ S B C , Δ S D C  lần lượt vuông tại các đỉnh A, B và D nên I S = I A = I B = I C = I D = 1 2 S C . Vậy mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD có tâm I, bán kính  R = 1 2 S C

2. Tính diện tích mặt cầu

Ta có  S C , A B C D ^ = S C , A C ^ = S C A ^ = 60 °

Do Δ A D C  vuông tại A nên   S ?A C = 1 2 A D . C D ⇔ A D = 2 S Δ A D C C D = a 2 3 a = a 3

⇒ A C = A D 2 + C D 2 = a 3 2 + a 2 = 2 a

Mà  A C = S C . cos S C A ^ ⇒ S C = 2 a cos 60 ° = 4 a

Vậy bán kính của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD là R = S C 2 = 4 a 2 = 2 a  và diện tích mặt cầu là S = 4 π R 2 = 4 π . 2 a 2 = 16 π a 2  (đvdt).

Đáp án A

Ta có SC là đường kính của mặt cầu ngoại tiếp hình chóp S.ABCD vì các góc ở đỉnh A, B, D đều nhìn SC dưới góc 90 độ 

Chọn đáp án D

Gọi H là trung điểm của AB. Từ giả thiết ta có S H ⊥ A B C D  

Suy ra

⇒ S H C vuông cân tại H.

Do ∆ B H C  vuông tại H nên

⇒ S H = H C = a 5 2  

Thể tích khối chóp V S . A B C D = 1 3 S H . S A B C D = a 3 5 6 đ v t t  là

Đặt hệ trục tọa độ: $A(0,0,0),\ B(a,0,0),\ D(0,a,0),\ C(a,a,0)$.

Tam giác $SAB$ cân tại $S$ và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy, trung điểm $H$ của $AB$ là $H\left(\dfrac{a}{2},0,0\right)$, nên $S$ nằm trên đường thẳng vuông góc với đáy đi qua $H$, giả sử $S\left(\dfrac{a}{2},0,h\right)$.

Góc giữa đường thẳng $SC$ và đáy bằng $\theta = 45^\circ$:

Vector $\vec{SC} = \left(a - \dfrac{a}{2}, a - 0, 0 - h\right) = \left(\dfrac{a}{2}, a, -h\right)$

$\cos 45^\circ = \dfrac{|\text{chiều ngang của SC}|}{|\vec{SC}|} = \dfrac{\sqrt{\left(\dfrac{a}{2}\right)^2 + a^2}}{\sqrt{\left(\dfrac{a}{2}\right)^2 + a^2 + h^2}} = \dfrac{\sqrt{\dfrac{a^2}{4} + a^2}}{\sqrt{\dfrac{a^2}{4} + a^2 + h^2}} = \dfrac{\sqrt{\dfrac{5a^2}{4}}}{\sqrt{\dfrac{5a^2}{4} + h^2}} = \dfrac{\sqrt{5}/2 \, a}{\sqrt{5/4\, a^2 + h^2}}$

Theo đề: $\cos 45^\circ = \dfrac{\sqrt{2}}{2} \Rightarrow \dfrac{\sqrt{5} a / 2}{\sqrt{5 a^2 /4 + h^2}} = \dfrac{\sqrt{2}}{2} \Rightarrow \sqrt{5 a^2 /4 + h^2} = \sqrt{5/2} a \Rightarrow 5a^2/4 + h^2 = 5a^2/2 \Rightarrow h^2 = 5a^2/4 \Rightarrow h = \dfrac{a \sqrt{5}}{2}$

Diện tích đáy: $S_{ABCD} = a^2$

Thể tích khối chóp

$V = \dfrac{1}{3} S_{ABCD} \cdot SA_z = \dfrac{1}{3} \cdot a^2 \cdot \dfrac{a \sqrt{5}}{2} = \dfrac{a^3 \sqrt{5}}{6}$

Vậy: $V = \dfrac{a^3 \sqrt{5}}{6}$

Chọn D.

Đặt hệ trục tọa độ: $A(0,0,0),\ B(a,0,0),\ D(0,a,0),\ C(a,a,0)$.

Vì tam giác $SAB$ cân tại $S$ và nằm trong mặt phẳng vuông góc với đáy, trung điểm $H$ của $AB$ là $H\left(\dfrac{a}{2},0,0\right)$, nên $S\left(\dfrac{a}{2},0,h\right)$.

Góc giữa $SC$ và đáy là $45^\circ$:

$\tan 45^\circ = \dfrac{SC_z}{SC_{xy}} = 1 \Rightarrow SC_z = SC_{xy}$

Vector $\vec{SC} = (a - \dfrac{a}{2}, a - 0, 0 - h) = (\dfrac{a}{2}, a, -h)$

Chiều dài trong mặt phẳng đáy: $SC_{xy} = \sqrt{(\dfrac{a}{2})^2 + a^2} = \sqrt{\dfrac{a^2}{4} + a^2} = \sqrt{\dfrac{5a^2}{4}} = \dfrac{a\sqrt5}{2}$

Do $SC_z = h = SC_{xy} \Rightarrow h = \dfrac{a\sqrt5}{2}$

Diện tích đáy: $S_{ABCD} = a^2$

Thể tích khối chóp:

$V = \dfrac{1}{3} S_{ABCD} \cdot SA_z = \dfrac{1}{3} \cdot a^2 \cdot \dfrac{a\sqrt5}{2} = \dfrac{a^3 \sqrt5}{6}$

Vậy: $V = \dfrac{a^3 \sqrt5}{6}$

Chọn D.

Đáp án C

Chọn đáp án D

Thể tích khối chóp N.MCD bằng thể tích khối chóp N.ABCD: 

Gọi M là trung điểm AB, do tam giác SAB vuông tại S nên MS = MA = MB

Gọi H là hình chiếu của S trên AB. Từ giả thiết suy ra 

Ta có  nên  là trục của tam giác SAB, suy ra OA = OB = OS (2)

Từ  (1) và (2) ta có OS = OA = OB = OC = OD. 

Vậy O là tâm mặt cầu ngoại tiếp khối chóp S.ABCD bán kính 

Chọn B.

Đáp án A