T

Một cái thùng đựng dầu có thiết diện ngang ( mặt trong của thùng)...

Câu hỏi: Một cái thùng đựng dầu có thiết diện ngang ( mặt trong của thùng) là một đường elip có trục lớn là $1m$, trục bé $0,8m$, chiều dài (mặt trong của thùng) bằng $3m$. Được đặt sao cho trục bé nằm theo phương thẳng đứng (như hình vẽ). Biết chiều cao của dầu hiện có trong thùng (tính từ đáy thùng đến mặt dầu) là $0,6m$. Tính thể tích $V$ của dầu có trong thùng (kết quả làm tròn đến hàng phần trăm).
image13.png
A. $V=1,27{{m}^{3}}.$
B. $V=1,31{{m}^{3}}.$
C. $V=1,19{{m}^{3}}.$
D. $V=1,52{{m}^{3}}.$
Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ
image14.png
Theo đề ta có phương trình của Elip là $\dfrac{{{x}^{2}}}{\dfrac{1}{4}}+\dfrac{{{y}^{2}}}{\dfrac{4}{25}}=1.$
Gọi $M,N$ lần lượt là giao điểm của dầu với elip.
Gọi ${{S}_{1}}$ là diện tích của Elip ta có ${{S}_{1}}=\pi ab=\pi .\dfrac{1}{2}.\dfrac{2}{5}=\dfrac{\pi }{5}$
Gọi ${{S}_{2}}$ là diện tích của hình phẳng giới hạn bởi Elip và dường thẳng $MN$
Theo đề bài chiều cao của dàu hiện có trong thùng ( tính từ đáy thùng lên mặt dầu) là $0,6m$ nên ta có phương trình của đường thẳng $MN$ là $y=\dfrac{1}{5}.$
Mặt khác từ phương trình $\dfrac{{{x}^{2}}}{\dfrac{1}{4}}+\dfrac{{{y}^{2}}}{\dfrac{4}{25}}=1$, ta có $y=\dfrac{4}{5}\sqrt{\dfrac{1}{4}-{{x}^{2}}}.$
Do đường thẳng $y=\dfrac{1}{5}$ cắt Elip tại hai đỉnh $M,N$ có hoành độ lần lượt là $-\dfrac{\sqrt{3}}{4}$ và $\dfrac{\sqrt{3}}{4}$ nên
${{S}_{2}}=\int\limits_{-\dfrac{\sqrt{3}}{4}}^{\dfrac{\sqrt{3}}{4}}{\left( \dfrac{4}{5}\sqrt{\dfrac{1}{4}-{{x}^{2}}}-\dfrac{1}{5} \right)dx}=\dfrac{4}{5}\int\limits_{-\dfrac{\sqrt{3}}{4}}^{\dfrac{\sqrt{3}}{4}}{\sqrt{\dfrac{1}{4}-{{x}^{2}}}dx}-\dfrac{\sqrt{3}}{10}.$
Tính $I=\int\limits_{-\dfrac{\sqrt{3}}{4}}^{\dfrac{\sqrt{3}}{4}}{\sqrt{\dfrac{1}{4}-{{x}^{2}}}dx}.$
Đặt $x=\dfrac{1}{2}\sin t\Rightarrow dx=\dfrac{1}{2}\text{c}ostdt.$
Đổi cận: Khi $x=-\dfrac{\sqrt{3}}{4}$ thì $t=-\dfrac{\pi }{3};$ khi $x=\dfrac{\sqrt{3}}{4}$ thì $t=\dfrac{\pi }{3}.$
$I=\int\limits_{-\dfrac{\pi }{3}}^{\dfrac{\pi }{3}}{\dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{2}\text{co}{{\text{s}}^{2}}tdt}=\dfrac{1}{8}\int\limits_{-\dfrac{\pi }{3}}^{\dfrac{\pi }{3}}{\left( 1+c\text{os}2t \right)dt}=\dfrac{1}{8}\left( \dfrac{2\pi }{3}+\dfrac{\sqrt{3}}{2} \right).$
Vậy ${{S}_{2}}=\dfrac{4}{5}.\dfrac{1}{8}\left( \dfrac{2\pi }{3}+\dfrac{\sqrt{3}}{2} \right)-\dfrac{\sqrt{3}}{10}=\dfrac{\pi }{15}-\dfrac{\sqrt{3}}{20}.$
Thể tích của dầu trong thùng là $V=\left( \dfrac{\pi }{5}-\dfrac{\pi }{15}+\dfrac{\sqrt{3}}{20} \right).3=1,52.$
Vậy $V=1,52{{m}^{3}}.$
Đáp án D.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top