Question

【題目】實驗室里，水平桌面上有甲、乙兩個圓柱形容器（容器足夠高），底面半徑之比為1∶2，用一個管子在甲、乙兩個容器的15厘米高度處連通（即管子底端離容器底15厘米）．已知只有乙容器中有水，水位高2厘米，如圖所示．現(xiàn)同時向甲、乙兩個容器注水，平均每分鐘注入乙容器的水量是注入甲容器水量的k倍．開始注水1分鐘，甲容器的水位上升a厘米，且比乙容器的水位低1厘米．其中a，k均為正整數(shù)，當(dāng)甲、乙兩個容器的水位都到達(dá)連通管子的位置時，停止注水．甲容器的水位有2次比乙容器的水位高1厘米，設(shè)注水時間為t分鐘．

（1）求k的值（用含a的代數(shù)式表示）．

（2）當(dāng)甲容器的水位第一次比乙容器的水位高1厘米時，求t的值．

（3）當(dāng)甲容器的水位第二次比乙容器的水位高1厘米時，求a，k，t的值．

Answer 1

【答案】（1）（或）；

（2）；

（3）

【解析】（1）根據(jù)“開始注水1分鐘，甲容器的水位上升a厘米，且比乙容器的水位低1厘米”，即可得出a、k之間的關(guān)系式，變形后即可得出結(jié)論；

（2）根據(jù)兩容器水位間的關(guān)系列出a、k、t的代數(shù)式，將（1）的結(jié)論代入其內(nèi)整理后即可得出結(jié)論；

（3）由（1）中的k=4﹣結(jié)合a、k均為正整數(shù)即可得出a、k的值，經(jīng)檢驗后可得出a、k值合適，再將乙容器內(nèi)水位上升的高度轉(zhuǎn)換成甲容器內(nèi)水位上升的高度結(jié)合水位上升的總高度=單位時間水位上升的高度×注水時間即可得出關(guān)于t的一元一次方程，解之即可得出結(jié)論．

解：（1）由題意，得，∴（或）

（2）由題意，得，把代入，

得，化簡，得．

（3）∵，a，k均為正整數(shù)，∴，或

又∵， ，∴，或符合題意．

①時， ，解得， ．

∴．

②當(dāng)時， ，解得， ．

∴．

“點睛”本題考查了一元一次方程中的應(yīng)用以及列代數(shù)式，根據(jù)兩容器半徑及注水量的關(guān)系列出代數(shù)式是解題的關(guān)鍵.