题目内容

【题目】用各种盛水容器可以制作精致的家用流水景观(如图1).

科学原理:如图2,始终盛满水的圆体水桶水面离地面的高度为H(单位:m),如果在离水面竖直距离为h(单校:cm)的地方开大小合适的小孔,那么从小孔射出水的射程(水流落地点离小孔的水平距离)s(单位:cm)与h的关系为s2=4hH—h).

应用思考:现用高度为20cm的圆柱体望料水瓶做相关研究,水瓶直立地面,通过连注水保证它始终盛满水,在离水面竖直距高h cm处开一个小孔.

1)写出s2h的关系式;并求出当h为何值时,射程s有最大值,最大射程是多少?

2)在侧面开两个小孔,这两个小孔离水面的竖直距离分别为ab,要使两孔射出水的射程相同,求ab之间的关系式;

3)如果想通过垫高塑料水瓶,使射出水的最大射程增加16cm,求整高的高度及小孔离水面的竖直距离.

【答案】1,当时,;(2;(3)垫高的高度为16cm,小孔离水面的竖直距离为18cm

【解析】

1)将s2=4h(20-h)写成顶点式,按照二次函数的性质得出s2的最大值,再求s2的算术平方根即可;

2)设存在ab,使两孔射出水的射程相同,则4a(20-a)=4b(20-b),利用因式分解变形即可得出答案;

3)设垫高的高度为m,写出此时s2关于h的函数关系式,根据二次函数的性质可得答案.

解:(1)s2=4h(H-h)

∴当H=20时,s2=4h(20-h)=-4(h-10)2+400

∴当h=10时,s2有最大值400

∴当h=10时,s有最大值20cm

∴当h为何值时,射程s有最大值,最大射程是20cm

故答案为:最大射程是20cm.

(2) s2=4h(20-h)

设存在ab,使两孔射出水的射程相同,则有:

4a(20-a)=4b(20-b)

20a-a2=20b-b2

a2-b2=20a-20b

(a+b)(a-b)=20(a-b)

(a-b)(a+b-20)=0

a-b=0a+b-20=0

a=ba+b=20.

故答案为:a=ba+b=20.

(3)设垫高的高度为m,则

∴当时,

时,此时

∴垫高的高度为16cm,小孔离水面的竖直距离为18cm

故答案为:垫高的高度为16cm,小孔离水面的竖直距离为18cm.

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