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問題詳情:
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噴 泉
噴泉是利用水泵將水噴酒成特定形態的水錶演藝術.水泵由電機帶動工作時,水泵的葉輪高速旋轉,驅使水飛高葉輪向外噴出,從而在葉輪中心區形成真空,將池中的水不斷“吸”上來.水泵轉速恆定時,噴出的水柱高度穩定.
音樂噴泉用計算機採集音樂的聲音訊率特徵,並將其轉化為控制訊號,用以改變輸入電機的電源頻率;電源頻率的改變使水泵的轉速發生變化,達到調節水柱高度的目的.水泵的流量與轉速成正比,揚程與轉速的平方成正比.流量指水泵単位時間內噴出水的體積,揚程指水泵能將水提升的高度.
圖*所示的是一遊樂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引數如表一.模型懸停在空中時,水衝擊到模型時的速度與模型的質量M、水泵流量Q之間的關係如表二.
(1)欣賞音樂噴泉時,悅耳的聲音是通過_________傳入人耳的;水泵的葉輪中心區形成真空時,水池中的水在________的作用下不斷地進入水泵內.
(2)下列關於噴泉的有關說法,正確的是_________.
A.卡通模型所受重力與水對模型的衝擊力是相互作用力
B.向上噴出的水在上升過程中的速度處處相等
C.陽光下噴泉附近常出現的*虹是由光的反*引起的
D.音樂噴泉通過採集聲音中的音調資訊控制水泵的轉速
(3)某噴泉裝有四臺引數如表一的水泵.第一次除錯時水泵轉速為額定值的0.9倍,則此時揚程為_______m;第二次除錯時四臺水泵都在額定功率下工作,每臺水泵先依次各噴20s,然後一起噴70s停噴,則這次除錯過程四臺水泵消耗的電能為_________kw•h.
(4)分析表二資料,當卡通模型的質量為10kg,水衝擊模型時的速度為5.0m/s時,對應的流量為____m3/s,水泵每秒噴出水的質量為__________kg.
(5)如圖乙為控制噴泉斷續工作的類比電路,AB兩端輸入如圖*所示的週期*變化的電壓UAB.定值電阻R=2Ω,D為電子元件,當UAB<6V時,D兩端的電壓UD等於輸入電壓,UAB ≥6V時,UD保持6V不變.當R的電功率滿足PR≥8W時,水泵啟動噴水.則t=3s時電阻R的電功率為________W;該電路工作20min,噴水時間共為________s.
【回答】
(1). 空氣 (2). 大氣壓 (3). D (4). 6.48 (5). 0.75 (6). 0.02 (7). 20 (8). 40.5 (9). 400
【詳解】(1)聲音的傳播需要介質,欣賞音樂噴泉時,悅耳的聲音是通過空氣傳入人耳的;由於水泵的葉輪中心區形成真空時,所以水池中的水在大氣壓的作用下不斷地進入水泵內;
(2)卡通模型所受重力與水對模型的衝擊力都作用在模型上,使模型懸停,所以,它們是一對平衡力,故A錯誤;向上噴出的水在上升過程中,受到重力作用,速度越來越小,故B錯誤;陽光下噴泉附近常出現的*虹是由光的折*引起的,故C錯誤;根據短文知道,音樂噴泉通過採集聲音中的音調資訊控制水泵的轉速,故D正確;
(3)根據短文知道,揚程與轉速的平方成正比,即H=kn2,由表一知道,額定轉速是n=2900r
min,額定揚程是H=8m,所以,當水泵轉速為額定值的0.9倍時,揚程為0.92×8m=6.48m;
根據題意知道,第二次除錯過程四臺水泵消耗的電能相當於一臺水泵單獨工作t=4×20s+4×70s=360s=0.1h所消耗的電能,根據表一知道,此過程消耗的電能是:W=Pt=7.5kw×0.1h=0.75kw•h;
(4)根據表二知道,水衝擊到模型時的速度v與模型的質量M、水泵流量Q之間的數量關係是:M=100vQ,所以,當卡通模型的質量為10kg,水衝擊模型時的速度為5.0m/s時,對應的流量是:Q=M/100v=10/100×5=0.02 m3/s,由於水的密度是1×103kg/m3,所以水泵每秒噴出水的質量是:m=0.02 m3/s×1×103kg/m3=20kg;
(5)由影象知道,當t=3s時,UAB=15V,根據題意知道,此時,由於UAB ≥6V,UD保持6V不變,由串聯電路的特點知道,定值電阻R兩端的電壓UR=15V-6V=9V,由P=U2/R知道,電阻R的電功率是:PR=UR2/R=9V2/2Ω=40.5W;
根據題意知道,當R的電功率滿足PR≥8W時,水泵啟動噴水,由P=U2/R知道,此時定值電阻兩端的電壓是:UR≥即此時AB兩端輸入電壓是U=UR+UD=4V+6V=10V,由影象*知道,週期是:T=6s,每個週期U>10V的時間是2s,當該電路工作20min時,噴水時間共是:2s×20×60s/6s=400s。
知識點:各地會考
題型:綜合題
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