Câu hỏi:

09/10/2025 21 Lưu

Một chiếc đồng hồ cát như hình vẽ gồm hai phần đối xứng nhau qua mặt phẳng nằm ngang và đặt trong một hình trụ. Thiết diện thẳng đứng qua trục của nó là hai parabol chung đỉnh và đối xứng nhau qua mặt phẳng nằm ngang. Ban đầu lượng cát dồn hết ở phần trên của đồng hồ thì chiều cao của mực cát bằng \(\frac{2}{3}\) chiều cao của bên đó (xem hình vẽ). Cát chảy từ trên xuống dưới với tốc độ \(v\left( t \right) = 0,2t + 13\,\) (cm3/phút). Khi chiều cao của cát còn 4cm thì bề mặt trên cùng của cát tạo thành một đường tròn có chu vi bằng \(8\pi \)cm. Biết sau 20 phút thì cát chảy hết xuống phần bên dưới của đồng hồ. Hỏi chiều cao của khối trụ bên ngoài bằng bao nhiêu centimet? (Nếu kết quả là số thập phân thì làm tròn đến hàng đơn vị).

index_html_f78d42281425cf16.png

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Đáp án:

21

Thể tích cát ban đầu là: \(\int\limits_0^{20} {v\left( t \right){\rm{d}}t} = \int\limits_0^{20} {0,2t + 13\,{\rm{d}}t} = 300\,\,{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}\).

Bán kính đường tròn đáy parabol tròn xoay khi chiều cao cát còn 4cm là: \(\frac{{8\pi }}{{2\pi }} = 4\).

Xét parabol \(\left( P \right):y = a\sqrt x \) đi qua điểm \(A\left( {4;4} \right)\) như hình vẽ

index_html_772f701c0a9083e3.png

Ta có: \(A\left( {4;4} \right) \in \left( P \right) \Rightarrow 4 = a\sqrt 4 \Rightarrow a = 2\). Suy ra \(\left( P \right):y = 2\sqrt x \).

Khi đó thể tích parabol tròn xoay tạo ra bằng cách xoay hình phẳng giới hạn bởi parabol \(\left( P \right)\), trục \(Ox\) và hai đường thẳng \(x = 0\), \(x = h\) quanh trục \(Ox\) là:

\(V = \pi \int\limits_0^h {{{\left( {2\sqrt x } \right)}^2}{\rm{d}}x} = \frac{{4\pi {x^2}}}{2}\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{^h}\\{_0}\end{array}} \right. = 2\pi {h^2}\) (đvtt).

Suy ra: \(2\pi {h^2} = 300\) \( \Rightarrow h = \sqrt {\frac{{150}}{\pi }} \).

Vậy chiều cao khối trụ bên ngoài là: \(2.\left( {\frac{3}{2}.\sqrt {\frac{{150}}{\pi }} } \right) \approx 21\,\,{\rm{cm}}\).

Đáp án: 21.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

index_html_63cafd310979154b.png

Gắn hệ trục tọa độ \[Oxy\] như hình vẽ.

Khi đó \[A\left( { - \sqrt 3 ;0} \right),B\left( {\sqrt 3 ;0} \right),C\left( {0;3} \right).\]

Parabol đi qua ba điểm \[A\left( { - \sqrt 3 ;0} \right),B\left( {\sqrt 3 ;0} \right),C\left( {0;3} \right)\] nên parabol có phương trình là \[y = - {x^2} + 3.\]

Đường tròn ngoại tiếp tam giác \[ABC\] có tâm \[O\left( {0;1} \right)\] và bán kính \[R = 2\] nên có phương trình là \[{x^2} + {\left( {y - 1} \right)^2} = 4\].

Suy ra \[y = 1 - \sqrt {4 - {x^2}} \] (Phần nằm dưới trục hoành).

Diện tích phần gạch là \[S = \int\limits_{ - \sqrt 3 }^{\sqrt 3 } {\left[ { - {x^2} + 3 - \left( {1 - \sqrt {4 - {x^2}} } \right)} \right]{\rm{d}}x} \].

Do đó diện tích phần không gạch là \[S' = \pi {.2^2} - S \approx 3,18\,\,\left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^{\rm{2}}}} \right){\rm{.}}\]

Đáp án: 3,18.

Lời giải

a) Đúng.

b) Đúng. \[\int {v\left( t \right){\rm{dt}}} = \int {\left( { - 10t + 20} \right)\,{\rm{dt}}} = - 5{t^2} + 20t + C\].

Suy ra: \[S\left( t \right) = - 5{t^2} + 20t + C\]; \[S\left( 0 \right) = 0\]\[ \Rightarrow C = 0\]\[ \Rightarrow S\left( t \right) = - 5{t^2} + 20t\].

c) Sai. Ô tô dừng hẳn khi \[v\left( t \right) = 0\]\[ \Leftrightarrow t = 2\].

d) Đúng. \[65\,{\rm{km/h}}\,{\rm{ = }}\,\,\frac{{325}}{{18}}\,{\rm{m/s}}\].

Người lái xe phản ứng một giây khi phát hiện chướng ngại vật, sau giây đó ô tô đi được \[\frac{{325}}{{18}}\,\left( {\rm{m}} \right).\]

Quãng đường ô tô đi được kể từ lúc đạp phanh đến khi ô tô dừng hẳn là:

\[S\left( 2 \right) = - {5.2^2} + 20.2 = 20\,\left( {\rm{m}} \right)\].

Vậy quãng đường ô tô đi được kể từ lúc phát hiện chướng ngại vật đến khi ô tô dừng hẳn là:

\[\frac{{325}}{{18}} + 20 = \frac{{685}}{{18}}\,\left( {\rm{m}} \right) < 50\,\left( {\rm{m}} \right)\]. Suy ra, ô tô không va chạm vào chướng ngại vật trên đường.

Câu 5

\(S = \int\limits_0^7 {( - \sin x + {\rm{cos}}x){\rm{d}}x} \).

\[S = \int\limits_0^7 {\left| {{\rm{sin}}x - {\rm{cos}}x} \right|} {\rm{d}}x\].

\[S = \int\limits_0^7 {({\rm{sin}}x - {\rm{cos}}x){\rm{d}}x} \].

\[S = \int\limits_0^7 {({\rm{sin}}x + {\rm{cos}}x){\rm{d}}x} \].

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP