Câu 23THPT
Các thiên thạch có đường kính lớn hơn và có thể lại gần Trái Đất ở khoảng cách nhỏ hơn được coi là những vật thể có khả năng va chạm gây nguy hiểm cho Trái Đất. Để theo dõi những thiên thạch này, người ta đã thiết lập các trạm quan sát các vật thể bay gần Trái Đất. Giả sử có một hệ thống quan sát có khả năng theo dõi các vật thể ở độ cao không vượt quá km so với mực nước biển. Coi Trái Đất là khối cầu có bán kính . Chọn hệ trục tọa độ trong không gian có gốc tại tâm Trái Đất và đơn vị độ dài trên mỗi trục tọa độ là . Một thiên thạch (coi như một hạt) chuyển động với tốc độ không đổi theo một đường thẳng từ điểm đến điểm .

Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà thiên thạch di chuyển trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là bao nhiêu ? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).
Các thiên thạch có đường kính lớn hơn và có thể lại gần Trái Đất ở khoảng cách nhỏ hơn được coi là những vật thể có khả năng va chạm gây nguy hiểm cho Trái Đất. Để theo dõi những thiên thạch này, người ta đã thiết lập các trạm quan sát các vật thể bay gần Trái Đất. Giả sử có một hệ thống quan sát có khả năng theo dõi các vật thể ở độ cao không vượt quá km so với mực nước biển. Coi Trái Đất là khối cầu có bán kính . Chọn hệ trục tọa độ trong không gian có gốc tại tâm Trái Đất và đơn vị độ dài trên mỗi trục tọa độ là . Một thiên thạch (coi như một hạt) chuyển động với tốc độ không đổi theo một đường thẳng từ điểm đến điểm .

Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà thiên thạch di chuyển trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là bao nhiêu ? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).

Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng mà thiên thạch di chuyển trong phạm vi theo dõi của hệ thống quan sát là bao nhiêu ? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
Vecto chỉ phương của đường thẳng MN là .
Đường thẳng MN có phương trình tham số là:
Để tìm vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi, ta cần tìm điểm giao của đường thẳng MN với mặt cầu có tâm và bán kính .
Phương trình mặt cầu là: .
Thay vào phương trình mặt cầu, ta được:
Giải phương trình, ta tìm được hoặc .
Lần lượt thay và vào phương trình tham số của đường thẳng MN, ta được hai giao điểm của và mặt cầu là và . Nhận thấy từ đến , hoành độ có giảm dần từ 2 đến -1, nên vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi là điểm .
Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng là :
.
Đường thẳng MN có phương trình tham số là:
Để tìm vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi, ta cần tìm điểm giao của đường thẳng MN với mặt cầu có tâm và bán kính .
Phương trình mặt cầu là: .
Thay vào phương trình mặt cầu, ta được:
Giải phương trình, ta tìm được hoặc .
Lần lượt thay và vào phương trình tham số của đường thẳng MN, ta được hai giao điểm của và mặt cầu là và . Nhận thấy từ đến , hoành độ có giảm dần từ 2 đến -1, nên vị trí đầu tiên thiên thạch di chuyển vào phạm vi theo dõi là điểm .
Khoảng cách giữa vị trí đầu tiên và vị trí cuối cùng là :
.