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喷泉
喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态进行表演艺术.水泵由电机带动工作,水泵的叶轮高速旋转,驱使水飞离叶轮向外喷出,从而在叶轮中心区形成真空,将池中的水不断“吸”上来,水泵转速恒定时,喷出的水柱高度稳定。
音乐喷泉系统能将音乐的频率变化转化为水泵的转速变化,达到调节水柱高度的目的,水泵的流量与转速成正比,扬程与转速的平方成正比.流量指水泵单位时间内喷出水的体积,扬程指水泵能将水提升的高度。
如图,游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中,喷泉使用的水泵的部分参数如表一,模型悬停在空中时,水冲击到模型的速度
v与模型的质量
M、水泵流量
Q之间的关系如表二。
表一 | | | | |
额定转速n | 3000r/min | | | | |
额定流量Q | 0.4m3/s | | | | |
额定扬程H | 8m | | | | |
表二 |
速度 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 6.0 |
质量M/kg | 3.0 | 6.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 |
流量Q/ | 0.03 | 0.03 | 0.04 | 0.03 | 0.02 |
(1)欣赏音乐喷泉时,水泵的叶轮中心区形成真空,水池中的水在
___________的作用下不断地进入水泵内,水离开水泵后由于
___________继续上升形成喷泉;
(2)下列关于喷泉的有关说法,正确的是
___________;
A.卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力
B.向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等
C.水泵的工作原理和大型客机升空原理一样
D.水泵的转速越快,喷泉喷的水柱越高
(3)该喷泉第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍,则此时扬程为
___________m;一分钟喷泉喷出
___________kg的水;
(4)小明发现喷泉竖直向上喷出的水柱在上升阶段粗细并不均匀,假设喷泉出水口的内壁直径为
d,水流速度为
v,根据流量的定义可以推出
Q=
____________(用含有
d、
v、
π的式子表示),由此可知,喷出水柱在空中上端较
___________(选填“粗”或“细”);
(5)分析表二数据,当卡通模型的质量为10kg,水冲击模型时的速度为5.0m/s时,对应的流量为
___________m
3/s。