5. 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 $ $ \mathrm{m}^3 $的反比例函数,且当$ V=1.5 \, \mathrm{m}^3 $时,$ p=16\,000 \, \mathrm{Pa} $. 当气球内的气压大于$ 40\,000 \, \mathrm{Pa} $时,气球将爆炸,为确保气球不爆炸,气球的体积应(
C
)
A.不小于$ 0.5 \, \mathrm{m}^3 $
B.不大于$ 0.5 \, \mathrm{m}^3 $
C.不小于$ 0.6 \, \mathrm{m}^3 $
D.不大于$ 0.6 \, \mathrm{m}^3 $
解析:
【分析】首先,根据题意可知压强$ p $与体积$ V $成反比例关系,需先设出反比例函数解析式,利用已知条件求出解析式中的常数$ k $;再根据气球不爆炸的条件(压强不大于$ 40000 \, \mathrm{Pa} $),代入解析式得到关于$ V $的不等式,结合体积为正数的性质解不等式,即可得到$ V $的取值范围,进而选出正确选项。
【解析】解:设压强$ p $与体积$ V $的反比例函数解析式为$ p = \frac{k}{V} $($ k ≠ 0 $)。
将$ V = 1.5 \, \mathrm{m}^3 $,$ p = 16000 \, \mathrm{Pa} $代入解析式,得:
$ 16000 = \frac{k}{1.5} $,
解得$ k = 16000 × 1.5 = 24000 $,
因此函数解析式为$ p = \frac{24000}{V} $。
要确保气球不爆炸,则压强$ p ≤ 40000 \, \mathrm{Pa} $,代入解析式得:
$ \frac{24000}{V} ≤ 40000 $,
因为体积$ V > 0 $,两边同时乘$ V $,不等号方向不变,得:
$ 24000 ≤ 40000V $,
解得$ V ≥ \frac{24000}{40000} = 0.6 \, \mathrm{m}^3 $,
即气球体积应不小于$ 0.6 \, \mathrm{m}^3 $,故选C。
【答案】C
【知识点】反比例函数的应用,一元一次不等式的应用
【点评】本题考查反比例函数在实际问题中的应用,核心是先确定函数解析式,再结合不等式求解,属于基础应用题,难度适中。
【难度系数】0.7