1.(2024·广西)
实践课上,某数学兴趣小组通过洗一套夏季校服,探索清洗衣物的节约用水策略.
【洗衣过程】
步骤一:将校服放进清水中,加入洗衣液,充分浸泡揉搓后拧干;
步骤二:将拧干的校服放进清水中,充分漂洗后拧干.重复操作步骤二,直至校服上残留洗衣液浓度达到洗衣目标.假设第一次漂洗前校服上残留洗衣液浓度为 $0.2\%$,每次拧干后校服上都残留 $0.5\ \mathrm{kg}$ 水.已知浓度关系式为 $d_{\mathrm{后}} = \dfrac{0.5d_{\mathrm{前}}}{0.5 + w}$,其中 $d_{\mathrm{前}}$,$d_{\mathrm{后}}$ 分别为单次漂洗前、后校服上残留洗衣液浓度,$w$ 为单次漂洗所加清水质量(单位:$\mathrm{kg}$).
【洗衣目标】
经过漂洗使校服上残留洗衣液浓度不高于 $0.01\%$.
【动手操作】
根据以上信息,回答下列问题.
(1)若只经过一次漂洗,使校服上残留洗衣液浓度降为 $0.01\%$,则需要多少清水?
(2)如果把 $4\ \mathrm{kg}$ 清水均分,进行两次漂洗,是否能达到洗衣目标?
(3)比较(1)和(2)的漂洗结果,从洗衣用水策略方面,说说你的想法.
实践课上,某数学兴趣小组通过洗一套夏季校服,探索清洗衣物的节约用水策略.
【洗衣过程】
步骤一:将校服放进清水中,加入洗衣液,充分浸泡揉搓后拧干;
步骤二:将拧干的校服放进清水中,充分漂洗后拧干.重复操作步骤二,直至校服上残留洗衣液浓度达到洗衣目标.假设第一次漂洗前校服上残留洗衣液浓度为 $0.2\%$,每次拧干后校服上都残留 $0.5\ \mathrm{kg}$ 水.已知浓度关系式为 $d_{\mathrm{后}} = \dfrac{0.5d_{\mathrm{前}}}{0.5 + w}$,其中 $d_{\mathrm{前}}$,$d_{\mathrm{后}}$ 分别为单次漂洗前、后校服上残留洗衣液浓度,$w$ 为单次漂洗所加清水质量(单位:$\mathrm{kg}$).
【洗衣目标】
经过漂洗使校服上残留洗衣液浓度不高于 $0.01\%$.
【动手操作】
根据以上信息,回答下列问题.
(1)若只经过一次漂洗,使校服上残留洗衣液浓度降为 $0.01\%$,则需要多少清水?
(2)如果把 $4\ \mathrm{kg}$ 清水均分,进行两次漂洗,是否能达到洗衣目标?
(3)比较(1)和(2)的漂洗结果,从洗衣用水策略方面,说说你的想法.
答案
(1)设需要清水$ w \ \mathrm{kg} $,由浓度关系式得:
$ 0.01\% = \dfrac{0.5 × 0.2\%}{0.5 + w} $
将百分数化为小数:$ 0.0001 = \dfrac{0.5 × 0.002}{0.5 + w} $
计算分子:$ 0.5 × 0.002 = 0.001 $
则$ 0.0001 = \dfrac{0.001}{0.5 + w} $,解得$ 0.5 + w = 10 $,$ w = 9.5 $
答:需要$ 9.5\ \mathrm{kg} $清水。
(2)每次漂洗用水$ 4 ÷ 2 = 2\ \mathrm{kg} $。
第一次漂洗后浓度:$ d_{\mathrm{后}1} = \dfrac{0.5 × 0.2\%}{0.5 + 2} = \dfrac{0.001}{2.5} = 0.04\% $
第二次漂洗后浓度:$ d_{\mathrm{后}2} = \dfrac{0.5 × 0.04\%}{0.5 + 2} = \dfrac{0.0002}{2.5} = 0.008\% $
因为$ 0.008\% ≤ 0.01\% $,所以能达到洗衣目标。
(3)分多次漂洗比单次漂洗更节约用水。
$ 0.01\% = \dfrac{0.5 × 0.2\%}{0.5 + w} $
将百分数化为小数:$ 0.0001 = \dfrac{0.5 × 0.002}{0.5 + w} $
计算分子:$ 0.5 × 0.002 = 0.001 $
则$ 0.0001 = \dfrac{0.001}{0.5 + w} $,解得$ 0.5 + w = 10 $,$ w = 9.5 $
答:需要$ 9.5\ \mathrm{kg} $清水。
(2)每次漂洗用水$ 4 ÷ 2 = 2\ \mathrm{kg} $。
第一次漂洗后浓度:$ d_{\mathrm{后}1} = \dfrac{0.5 × 0.2\%}{0.5 + 2} = \dfrac{0.001}{2.5} = 0.04\% $
第二次漂洗后浓度:$ d_{\mathrm{后}2} = \dfrac{0.5 × 0.04\%}{0.5 + 2} = \dfrac{0.0002}{2.5} = 0.008\% $
因为$ 0.008\% ≤ 0.01\% $,所以能达到洗衣目标。
(3)分多次漂洗比单次漂洗更节约用水。
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