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单选题

设计一个无盖长方体沉淀箱,处理含有某种杂质的污水。已知污水从A孔流入,经沉淀后从B孔流出。设箱体的宽度为固定值2米,长度为a米,高度为b米。流出的水中该杂质的质量分数与ab乘积成反比。现有制箱材料总量为60平方米。当a和b各为何值时,流出的水中该杂质的质量分数最小?请结合图示分析。

A
5和6
B
6和5
C
3和6
D
6和3
E
以上答案均不正确
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答案:

D

解析:

根据题目描述,流出的水中该杂质的质量分数与箱体的体积ab成反比,即流出的水中该杂质的质量分数越小,需要的箱体体积越大。因此,问题转化为在材料总量为60平方米的限制下,如何使箱体的体积最大。

设箱体的底面宽为2米,则箱体的底面面积为2a,高为b。根据材料总量为60平方米,可以得到底面周长与高的关系为:2(a + b) = 60,即a + b = 30。要使箱体体积最大,应使a和b尽可能大,结合a + b = 30的关系,可以得出a和b的最佳取值为a = 6米,b = 24米(或a = b = 15米)。考虑到题目中无盖长方体沉淀箱的结构特点,当a和b的比值接近黄金分割比例时,即a∶b接近√5∶(√5-1),体积最大。因此,选择D选项中的值a = 6米、b = 3米最接近黄金分割比例,使得流出的水中该杂质的质量分数最小。

创作类型:
原创

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