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噴泉噴泉是利用水泵將水噴灑成特定形態(tài)的水表演藝術(shù)。水泵由電機(jī)帶動(dòng)工作時(shí)，水泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使水飛離葉輪向外噴出，從而在葉輪中心區(qū)形成真空，將池中的水不斷“吸”上來(lái)，水泵轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，噴出的水柱高度穩(wěn)定。
音樂(lè)噴泉用計(jì)算機(jī)采集音樂(lè)的聲音頻率特征，并將其轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，用以改變輸入電機(jī)的電源頻率；電源頻率的改變使水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)節(jié)水柱高度的目的。水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，流量指水泵單位時(shí)間內(nèi)噴出水的體積，揚(yáng)程指水泵能將水提升的高度。
圖甲所示的是一游樂(lè)噴泉向上噴出的水柱使卡通模型懸停在空中的照片，噴泉使用的水泵的部分參數(shù)如表一，模型懸停在空中時(shí)，水沖擊到模型時(shí)的速度v與模型的質(zhì)量M、水泵流量Q之間的關(guān)系如表二。

表一
額定轉(zhuǎn)速n	2900r/min
額定流量Q	0.04m3/s
額定揚(yáng)程H	8m
額定功率P	7.5kW

表二
速度v/m?s-1	1.0	2.0	3.0	4.0	6.0
質(zhì)量M/kg	3.0	6.0	12.0	12.0	12.0
流量Q/m3?s-1	0.03	0.03	0.04	0.03	0.02

（1）欣賞音樂(lè)噴泉時(shí)，悅耳的聲音是通過(guò)

空氣

空氣

傳入人耳的；水泵的葉輪中心區(qū)形成真空時(shí)，水池中的水在

大氣壓

大氣壓

的作用下不斷地進(jìn)入水泵內(nèi)。
（2）下列關(guān)于噴泉的有關(guān)說(shuō)法，正確的是

D

D

。
A．卡通模型所受重力與水對(duì)模型的沖擊力是相互作用力
B．向上噴出的水在上升過(guò)程中的速度處處相等
C．陽(yáng)光下噴泉附近常出現(xiàn)的彩虹是由光的反射引起的
D．音樂(lè)噴泉通過(guò)采集聲音中的音調(diào)信息控制水泵的轉(zhuǎn)速
（3）某噴泉裝有四臺(tái)參數(shù)如表一的水泵。第一次調(diào)試時(shí)水泵轉(zhuǎn)速為額定值的0.9倍，則此時(shí)揚(yáng)程為

6.48

6.48

m；第二次調(diào)試時(shí)四臺(tái)水泵都在額定功率下工作，每臺(tái)水泵先依次各噴20s,然后一起噴70s停噴，則這次調(diào)試過(guò)程四臺(tái)水泵消耗的電能為

0.75

0.75

kW?h。
（4）分析表二數(shù)據(jù)，當(dāng)卡通模型的質(zhì)量為10kg,水沖擊模型時(shí)的速度為5.0m/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的流量為

0.02

0.02

m³/s,水泵每秒噴出水的質(zhì)量為

20

20

kg。
（5）如圖乙為控制噴泉斷續(xù)工作的模擬電路，AB兩端輸入如圖丙所示的周期性變化的電壓U_AB．定值電阻R=2Ω，D為電子元件，當(dāng)U_AB＜6V時(shí)，D兩端的電壓U_D等于輸入電壓，U_AB≥6V時(shí)，U_D保持6V不變。當(dāng)R的電功率滿足P_R≥8W時(shí)，水泵啟動(dòng)噴水。則t=3s時(shí)電阻R的電功率為

40.5

40.5

W；該電路工作20min,噴水時(shí)間共為

400

400

s。