典例3(2023·扬州)某气球内充满了一定质量的气体,在温度不变的条件下,气球内气体的压强p(Pa)是气球体积V(m³)的反比例函数,且当V = 3时,p = 8 000.当气球内的气体压强大于40 000 Pa时,气球将爆炸.为确保气球不爆炸,气球的体积应不小于_______m³.
答案
典例3设气球内气体的压强$p(Pa)$与气球体积$V(m^{3})$之间的函数表达式为$p=\frac{k}{V}$. $\because$ 当$V = 3$时,$p = 8000$,$\therefore$ $k = 3×8000 = 24000$. $\therefore$ $p=\frac{24000}{V}$. $\because$ 当气球内的气体压强大于40000 Pa时,气球将爆炸,$\therefore$ 当$p\leq40000$时,气球不爆炸. $\therefore$ $\frac{24000}{V}\leq40000$,解得$V\geq0.6$. $\therefore$ 为确保气球不爆炸,气球的体积应不小于$0.6m^{3}$.
【变式】(2024·南京鼓楼模拟)在温度不变的条件下,通过一次又一次地对汽缸顶部的活塞加压,气体对汽缸壁所产生的压强p(kPa)与汽缸内气体的体积V(mL)成反比例,p关于V的函数图像如图所示.若压强由75 kPa加压到100 kPa,则气体体积压缩了_______mL.

答案
[变式] 20.
典例4(2024·泰州兴化二模)制作一种产品,需先将材料加热达到800 ℃(加热期间可以进行加工),然后停止加热,经过冷却,材料的温度降为600 ℃.如图,加热时,温度y(℃)与时间x(min)成一次函数关系;停止加热后,温度y(℃)与时间x(min)成反比例函数关系.已知该材料的初始温度是20 ℃.
(1)求材料加热时和停止加热后y与x之间的函数表达式;
(2)根据工艺要求,当材料温度高于480 ℃时,可以对材料进行加工,那么加工的时间有多长?

(1)求材料加热时和停止加热后y与x之间的函数表达式;
(2)根据工艺要求,当材料温度高于480 ℃时,可以对材料进行加工,那么加工的时间有多长?
答案
典例4(1)停止加热后,设y与x之间的函数表达式为$y=\frac{k}{x}(k\neq0)$. 将(8,600)代入,得$600=\frac{k}{8}$,$\therefore$ $k = 4800$. $\therefore$ 材料停止加热后,y与x之间的函数表达式为$y=\frac{4800}{x}$. 在$y=\frac{4800}{x}$中,当$y = 800$时,$\frac{4800}{x}=800$,解得$x = 6$. 加热时,设y与x之间的函数表达式为$y = ax + b$,将(0,20),(6,800)代入,得$\begin{cases}6a + b = 800,\\b = 20,\end{cases}$解得$\begin{cases}a = 130,\\b = 20.\end{cases}$ $\therefore$ 材料加热时,y与x之间的函数表达式为$y = 130x + 20$. (2)在$y = 130x + 20$中,令$y = 480$,得$130x + 20 = 480$,解得$x=\frac{46}{13}$. 在$y=\frac{4800}{x}$中,令$y = 480$,得$\frac{4800}{x}=480$,解得$x = 10$. $\because$ $10-\frac{46}{13}=\frac{84}{13}(min)$,$\therefore$ 加工的时间为$\frac{84}{13}min$.
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