内容正文:
分级练(17) 函数模型及其应用
分级一 提能强化
1.上高中的小明为弟弟解答《九章算术》中的一个题目:今有田,广15步,纵16步,此田面积有多少亩?翻译为:一块田地,宽15步,长16步,则这块田有多少亩?小黑忘记了亩与平方步之间的换算关系,只记得一亩在200~250平方步之间,则这块田地的亩数是( )
A. B.1 C. D.2
B 解析:总的面积为15×16=240(平方步).因为一亩约在200~250平方步之间,所以转化为亩数为[,]之间,即[,]之间,对照四个选项,只有B正确.
2.如图,一高为H且装满水的鱼缸,其底部装有一排水小孔,当小孔打开时,水从孔中匀速流出,水流完所用时间为T.若鱼缸水深为h时,水流出所用时间为t,则函数h=f(t)的图象大致是( )
B 解析:函数h=f(t)是关于t的减函数,故排除C,D.一开始,h随着时间的变化,变化缓慢,水排出超过一半时,h随着时间的变化,变化加快,故对应的图象为B.
3.某食品的保鲜时间y(单位:h)与储存温度x(单位:℃)满足函数关系y=ekx+b(e=2.718 28…为自然对数的底数,k,b为常数).若该食品在0 ℃的保鲜时间是192 h,在22 ℃的保鲜时间是48 h,则该食品在33 ℃的保鲜时间是( )
A.16 h B.20 h C.24 h D.28 h
C 解析:由题意,得即于是当x=33时,y=e33k+b=(e11k)3·eb=()3×192=24.
4.汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1 L汽油行驶的里程,如图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况.下列叙述中正确的是( )
A.消耗1 L汽油,乙车最多可行驶5 km
B.甲车以80 km/h的速度行驶1 h,消耗约10 L汽油
C.以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油最多
D.某城市机动车最高限速80 km/h,相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油
D 解析:对于A,当乙车速度大于40 km/h时,乙车每消耗1 L汽油行驶的里程都超过了5 km,所以A错误;对于B,甲车以80 km/h的速度行驶时,燃油效率为10 km/L,则行驶1 h消耗约8 L汽油,所以B错误;对于C,以相同速度行驶相同路程,燃油效率越高耗油越少,故三辆车中,甲车消耗汽油最少,所以C错误;对于D,机动车最高限速80 km/h相同条件下,丙车比乙车燃油效率高,故更省油,所以D正确.
5.大西洋鲑鱼每年都要逆流而上游回产地产卵,研究发现鲑鱼的游速(单位:m/s)可以表示为v=log3,其中Q表示鲑鱼的耗氧量.则鲑鱼以1.5 m/s的速度游动时的耗氧量与静止时的耗氧量的比值为( )
A.2 600 B.2 700
C.26 D.27
D 解析:当一条鲑鱼静止时,v=0,此时0=log3,则=1,即耗氧量为Q0=100;当一条鲑鱼以1.5 m/s的速度游动时,v=1.5,此时1.5=log3,则=27,即耗氧量为Q=2 700.因此鲑鱼以1.5 m/s的速度游动时的耗氧量与静止时的耗氧量的比值为=27.
6.地震震级是对地震本身能量大小的相对量度,用M表示,M可通过地震面波质点运动最大值(A/T)max进行测定,计算公式如下:M=lg (A/T)max+1.66lg Δ+3.5(其中Δ为震中距).若某地发生6.0级地震,测得(A/T)max=0.001,则可以判断(参考数据:20.313≈1.24,50.313≈1.65)( )
A.震中距在2 000~2 020之间
B.震中距在2 040~2 060之间
C.震中距在2 070~2 090之间
D.震中距在1 040~1 060之间
B 解析:依题意,得6.0=lg 0.001+1.66lg Δ+3.5,则lg Δ=≈3.313,故Δ≈103.313=103×20.313×50.313≈1 000×1.24×1.65=2 046.故B正确.
7.如图,某中学欲利用原有的墙(墙足够长)为背面,建造一间长方体形状的房屋作为体育器材室.房屋地面面积为18 m2,高度为3 m.若房屋侧面和正面每平方米的造价均为1 000元,屋顶的造价为6 000元,且不计房屋背面和地面的费用,则该房屋的最低总造价为( )
A.40 000元 B.42 000元
C.45 000元 D.48 000元
B 解析:设房屋的长为x m,则宽为 m,则总造价y=6 000+1 000×(3x+×3×2),∴y=6 000+3 000×(x+)≥6 000+3 000×2=42 000,当且仅当x=,即x=6时等号成立.故当房屋的长等于6 m,宽等于3 m时,房屋的总造价最低,最低总造价为42 000元.
8.为了响应政府推进“菜篮子”工程建设的号召,某经销商投资60万元建了一个蔬菜生产基地,第一年支出各种费用8万元,以后每年支出的费用比上一年多2万元,每年销售蔬菜的收入为26万元.设f(n)表示前n年的纯利润,则从第________年开始盈利.(f(n)=前n年的总收入-前n年的总费用支出-投资额)
答案:5 解析:由题意可知,f(n)=26n-[8n+×2]-60=-n2+19n-60.令f(n)>0,即-n2+19n-60>0,解得4<n<15,所以从第5年开始盈利.
9.某厂有一个容量300 t的水塔,每天从早六点到晚十点供应生活和生产用水,已知该厂生活用水每小时10 t,生产用水总量W(单位:t)与时间t(单位:h,规定早晨六点时t=0)的函数关系为W=100,水塔的进水量有10级,第一级每小时进水10 t,以后每提高一级,进水量增加10 t.若某天水塔原有水100 t,在供应时同时打开进水管,问该天进水量应选择第几级,既能保证该厂用水(即水塔中水不空),又不会使水溢出?
解:设水塔进水量选择第n级,在t时刻水塔中的水量y等于水塔中的存水量100 t加上进水量10nt t,减去生活用水10t t,再减去生产用水W=100 t,即y=100+10nt-10t-100(0<t≤16).若水塔中的水量既能保证该厂用水,又不会使水溢出,则一定有0<y≤300,即0<100+10nt-10t-100≤300,所以-++1<n≤++1对t∈(0,16]恒成立.因为-++1=-10(-)2+≤,++1=20(+)2-≥,所以<n≤,即n=4.故进水量应选择第4级.
分级二 知能探究
10.某公司租地建仓库,每月土地占用费y1与仓库到车站的距离成反比,而每月库存货物的运费y2与到车站的距离成正比,如果在距离车站10 km处建仓库,这两项费用y1和y2分别为2万元和8万元,那么要使这两项费用之和最小,仓库应建在距离车站( )
A.4 km处 B.5 km处
C.6 km处 D.7 km处
B 解析:由题意可设y1=,y2=k2x(x为仓库与车站距离),∴k1=xy1,k2=,把x=10,y1=2与x=10,y2=8分别代入,可得k1=20,k2=0.8,∴y1=,y2=0.8x,费用之和y=y1+y2=+0.8x≥2×4=8,当且仅当=0.8x,即x=5时等号成立.故当仓库建在离车站5 km处时两项费用之和最小.
11.为了响应党和国家的号召,某企业在国家科研部门的支持下,进行技术攻关:把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品,经测算,该技术处理总成本y(单位:万元)与处理量x(单位:t,x∈[120,500])之间的函数关系可近似表示为y=要使每吨的平均处理成本最少,每月处理量为( )
A.120 t B.200 t
C.240 t D.400 t
D 解析:由题意得二氧化碳每吨的平均处理成本为S=当x∈[120,144)时,S=x2-80x+5 040=(x-120)2+240,则当x=120时,S取得最小值240;当x∈[144,500]时,S=x+-200≥2-200=200,当且仅当x=,即x=400时等号成立,此时S取得最小值200.综上,当每月处理量为400 t时,每吨的平均处理成本最低.
分级三 素能创新
12.折纸是我国民间的一种传统手工艺术.现有一张长10 cm、宽8 cm的长方形的纸片,将纸片沿着一条直线折叠,折痕(线段)将纸片分成两部分,面积分别为S1,S2.若S1∶S2=1∶3,则折痕长的最大值为( )
A. cm B.10 cm
C.2 cm D.2 cm
C 解析:由题意得,长方形纸片的面积为10×8=80(cm2).又S1∶S2=1∶3,∴S1=20 cm2,S2=60 cm2.
①当折痕如图①所示时,
设AE=x,AF=y,则得
∴EF2=x2+y2=x2+,令t=x2∈[25,100],f(t)=t+(25≤t≤100).∵f(t)在(25,40)上单调递减,在(40,100)上单调递增,
又f(25)=25+64=89,f(100)=100+16=116,f(40)=40+40=80,∴f(t)∈[80,116],∴EF∈[4,2].
②当折痕如图②所示时,设AE=x,DF=y,则得∴EF2=(x-y)2+64=(2x-5)2+64,
令g(x)=(2x-5)2+64(0≤x≤5),则g(x)在(0,)上单调递减,在(,5)上单调递增,
又g(0)=25+64=89,g()=64,g(5)=25+64=89,
∴g(x)∈[64,89],∴EF∈[8,].
③当折痕如图③所示时,
设AF=x,BE=y,
则得
∴EF2=(x-y)2+100=(2x-4)2+100,
令h(x)=(2x-4)2+100(0≤x≤4),则h(x)在(0,2)上单调递减,在(2,4)上单调递增,
又h(0)=16+100=116,h(2)=100,h(4)=16+100=116,∴h(x)∈[100,116],∴EF∈[10,2].
综上所述,折痕长的取值范围为[8,2],∴折痕长的最大值为2 cm.
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