JavaScript is required

Câu hỏi:

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 có chiều cao \(AD = 4\) (dm) và đường kính đáy \(CD = 2\) (dm). Chọn hệ tọa độ \(Oxy\) như hình vẽ (đơn vị trên mỗi trục là dm) thì đường cong \(AOB\) có phương trình \(y = 2x^4\). Ban đầu cát được đổ đầy ở phía trên và bắt đầu chảy xuống phía dưới thông qua một lỗ nhỏ ở \(O\). Sau \(t\) giây, khi cát phía trên có chiều cao là \(h(t)\) (dm). Biết rằng tốc độ thay đổi thể tích \(V(t)\) (\(dm^3\)) của lượng cát phía trên thỏa mãn \(30V'(t) = \sqrt{h(t)}\). Hỏi sau bao nhiêu giây cát chảy hết xuống dưới (không làm tròn phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị)?

Pasted image

Trả lời:

Trả lời:

Đáp án đúng: 133


Ta có phương trình đường cong \(y = 2x^4 \Rightarrow x^2 = \frac{\sqrt{y}}{\sqrt{2}}\).

Tại thời điểm \(t\), gọi \(h(t)\) là chiều cao của cát trong bình phía trên (\(0 \leq h \leq 2\)).

Diện tích mặt cắt ngang của khối cát tại độ cao \(h\) là \(S(h) = \pi x^2 = \frac{\pi \sqrt{h}}{\sqrt{2}}\).

Ví phân thể tích theo chiều cao là \(\mathrm{d}V = S(h)\mathrm{d}h = \frac{\pi\sqrt{h}}{\sqrt{2}}\mathrm{d}h\).

Theo giả thiết, tốc độ thay đổi thể tích thỏa mãn \(30V'(t) = \sqrt{h(t)}\).

Vì cát chảy ra ngoài nên thể tích giảm dần theo thời gian, ta xét độ lớn tốc độ dòng chảy:

\(- 3 0 \frac {\mathrm {d} V}{\mathrm {d} t} = \sqrt {h} \Rightarrow - 3 0 \mathrm {d} V = \sqrt {h} \mathrm {d} t\).

Thay \(\mathrm{d}V\) vào phương trình trên, ta được: \(-30 \cdot \frac{\pi \sqrt{h}}{\sqrt{2}} \mathrm{d}h = \sqrt{h} \mathrm{d}t \Leftrightarrow \mathrm{d}t = -\frac{30\pi}{\sqrt{2}} \mathrm{d}h\).

Thời gian \(T\) để cát chảy hết ứng với chiều cao \(h\) biến thiên từ 2 (ban đầu) về 0 (kết thúc).

Lấy tích phân hai về: \(\int_0^T dt = \int_2^0 -\frac{30\pi}{\sqrt{2}} dt\).

Suy ra \(T = -\frac{30\pi}{\sqrt{2}} \cdot (0 - 2) = \frac{60\pi}{\sqrt{2}} = 30\pi \sqrt{2}\).

Đáp án đúng là 133.

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

Tuyển Tập Đề Thi Tham Khảo Tốt Nghiệp THPT Quốc Gia Năm 2026 - Toán - Bộ Đề 01 được biên soạn bám sát cấu trúc đề thi minh họa mới nhất năm 2026 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, giúp học sinh lớp 12 tự tin chinh phục kỳ thi quan trọng. Nội dung đề thi bao quát toàn bộ kiến thức trọng tâm, tập trung vào việc phát triển năng lực tư duy, khả năng vận dụng toán học vào giải quyết các bài toán thực tiễn. Đề thi bao gồm đầy đủ các dạng câu hỏi: trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn, trắc nghiệm đúng/sai và trắc nghiệm trả lời ngắn, giúp học sinh rèn luyện kỹ năng làm bài và kiểm soát thời gian hiệu quả. Với hệ thống chấm điểm tự động và hướng dẫn giải chi tiết cho từng câu hỏi, đây là tài liệu ôn tập lý tưởng để các sĩ tử đánh giá chính xác năng lực hiện tại và bứt phá điểm số trong kỳ thi Tốt nghiệp THPT sắp tới.

15/04/2026
0 lượt thi

Câu hỏi liên quan