Đề kiểm tra Ứng dụng hình học của tích phân (có lời giải) - Đề 3

Một khối cầu có bán kính là 5dm, người ta cắt bỏ hai phần của

21/22

Một khối cầu có bán kính là \(5\left( {{\rm{dm}}} \right)\), người ta cắt bỏ hai phần của khối cầu bằng hai mặt phẳng song song cùng vuông góc đường kính và cách tâm một khoảng \(3\left( {{\rm{dm}}} \right)\) để làm một chiếc lu đựng nước. Tính thể tích nước mà chiếc lu chứa được ( quy tròn đến hàng đơn vị của decimét khối).

Một khối cầu có bán kính là 5dm, người ta cắt bỏ hai phần của (ảnh 1)

Giải thích

Một khối cầu có bán kính là 5dm, người ta cắt bỏ hai phần của (ảnh 2)

Trong mặt phẳng tọa độ \[Oxy\], xét đường tròn \((C):{x^2} + {y^2} = 25\).

Ta thấy nếu cho nửa trên trục \[Ox\] của \[\left( C \right)\] quay quanh trục \[Ox\] ta được mặt cầu bán kính bằng 5.

Nếu cho hình phẳng \[\left( H \right)\] giới hạn bởi nửa trên trục \[Ox\] của \[\left( C \right)\], trục \[Ox\], hai đường thẳng \[x = 0,{\rm{ }}x = 3\] quay xung quanh trục \[Ox\] ta sẽ được khối tròn xoay chính là một nửa của cái lu.

Ta có \({x^2} + {y^2} = 25 \Leftrightarrow y =  \pm \sqrt {25 - {x^2}} \).

\( \Rightarrow \) Nửa trên trục \[Ox\] của \[\left( C \right)\] có phương trình \(y = \sqrt {25 - {x^2}} \).

Do đó, thể tích vật thể tròn xoay khi cho \[\left( H \right)\] quay quanh \[Ox\] là:

\({V_1} = \pi \int\limits_0^3 {\left( {25 - {x^2}} \right){\rm{d}}x}  = \left. {\pi \left( {25x - \frac{{{x^3}}}{3}} \right)} \right|_0^3 = 66\pi \).

\(V = 2{V_1} = 132\pi \left( {{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}} \right) \approx 415\left( {{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}} \right)\).

Vậy thể tích nước mà chiếc lu chứa được khoảng \(415{\rm{d}}{{\rm{m}}^3}\).