Câu 19THPT
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 mức cát bằng chiều cao của bên đó (xem hình vẽ). Cát chảy từ trên xuống dưới với tốc độ (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 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)

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 mức cát bằng chiều cao của bên đó (xem hình vẽ). Cát chảy từ trên xuống dưới với tốc độ (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 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)


Đáp án chính thức: 21
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Tổng lượng cát: cm³. Chọn trục hướng lên từ đỉnh chung của hai parabol. Parabol nửa trên có dạng (vì khi chiều cao cát còn 4 cm, chu vi , suy ra với , tức ... chính xác ). Khối cát ban đầu nằm sát đỉnh, cao với là chiều cao một nửa: . Suy ra . Chiều cao khối trụ cm.
Tổng lượng cát: cm³. Chọn trục hướng lên từ đỉnh chung của hai parabol. Parabol nửa trên có dạng (vì khi chiều cao cát còn 4 cm, chu vi , suy ra với , tức ... chính xác ). Khối cát ban đầu nằm sát đỉnh, cao với là chiều cao một nửa: . Suy ra . Chiều cao khối trụ cm.