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頻率特徵，並將其轉化為控制信號，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參數如表一．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，悦耳的聲音是通過_________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説法，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信息控制水泵的轉速
（3）某噴泉裝有四台參數如表一的水泵．第一次調試時水泵轉速為額定值的0.9倍，則此時揚程為_______m；第二次調試時四台水泵都在額定功率下工作，每台水泵先依次各噴20s，然後一起噴70s停噴，則這次調試過程四台水泵消耗的電能為_________kw•h．
（4）分析表二數據，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模擬電路，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，悦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信息控制水泵的轉速，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，第二次調試過程四台水泵消耗的電能相當於一台水泵單獨工作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）由圖像知道，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，由圖像*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：各地中考
題型：綜合題
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