Đề thi thử đánh giá tư duy Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2024 có đáp án (Đề 6)

Hai chất điểm và chuyển động thẳng đều trên trục Ox và Oy vuông góc với nhau (như hình vẽ):

87/100

Hai chất điểm \(M\) và \(N\) chuyển động thẳng đều trên trục Ox và Oy vuông góc với nhau (như hình vẽ):

Media VietJack

Tại thời điểm t = 0 chất điểm \(M\) đang cách gốc tọa độ \(O\) một đoạn 10 mét; chất điểm \(N\) cách gốc tọa độ \(O\) một đoạn \(12\;{\rm{m}}\). Hai chất điểm cùng chuyển động hướng về \(O\) với các tốc độ tương ứng là 0,4 m/s và 0,3 m/s. Khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 chất điểm bằng bao nhiêu?

1,2 m.

3,6 m.

12,96 m.

3,4 m.

Giải thích

Tam giác OMN vuông tại \(O\) nên ta có \(O{M^2} + O{N^2} = M{N^2} = {S^2}\) với \(S\) là khoảng cách giữa hai chất điểm.

Tại thời điểm \(t = {t_0}\) thì khoảng cách đạt giá trị nhỏ nhất \({S_{\min }}\), khi đó ta có:

- Quãng đường mà chất điểm \(M\) đi được là \(0,4.{t_0} \Rightarrow OM = 10 - 0,4{t_0}\)

- Quãng đường mà chất điểm \(N\) đi được là \(0,3.{t_0} \Rightarrow ON = 12 - 0,3{t_0}\)

Vậy \({S_{\min }} = \sqrt {{{\left( {10 - 0,4{t_0}} \right)}^2} + {{\left( {12 - 0,3{t_0}} \right)}^2}} \)

Xét \(f(t) = {(10 - 0,4t)^2} + {(12 - 0,3t)^2}\)

Ta có \({f^\prime }(t) = 2(10 - 0,4t)\).\(( - 0,4) + 2(12 - 0,3t)( - 0,3)\)

\( =  - 8 + 0,32t - 7,2 + 0,18t\)

\( =  - 15,2 + 0,5t\)

\({f^\prime }(t) = 0 \Leftrightarrow t = 30,4(s)\)

Ta có \(f(0) = 224;f(30,4) = 12,96;\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } f(x) =  + \infty \)

Vậy \(f(x)\) đạt giá trị nhỏ nhất khi \(t = 30,4(s)\)

Khoảng cách nhỏ nhất là \({S_{\min }} = \sqrt {{{(10 - 0,4.30,4)}^2} + {{(12 - 0,3.30,4)}^2}}  = 3,6\,\,({\rm{m}})\).