Question

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风洞

风洞即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。

风洞种类繁多，如图甲所示为闭口直流式风洞，其主要组成部分为收缩段、试验段、扩散段和动力装置。动力装置包括直流电机和风扇。风扇转动后，将空气吸入风洞中， 通过调节电机转速以获得不同的试验段速度。收缩段前装有整流栅，整流栅是做成方格状的，用来消除气流中的旋涡。气流通过收缩段后，流速增大。这样可使进入试验段的气流较为均匀。试验段截面是方形的。模型放在其中进行试验。扩散段的功能是使试验段后面的气流减速后再排入大气。

因为风洞的控制性佳，可重复性高，现今风洞广泛用于空气动力学工程的测试，譬如结构物的风力荷载和振动、风力发电、防风设施的功效等。一些研究也指出风洞实验之结果与现地风场的观测的结果相近，

（1）用图甲所示的风洞做实验，实验模型应放置在_____段，风机工作时风速的方向向_____（左/右）。

（2）风洞通过调节_____，获得不同的风速。实验时，模型以_____为参照物， 是运动的。

（3）将图乙所示的机翼模型固定在台式测力计上并放置于风洞中，无风时记录测力计的示数，风机工作时测力计的示数将随着风速的变化面变化，关于这一现象，以下说法正确的 是 （___）

A．有风时测力计的示数比无风时的大，机冀模型下方的空气流速比上方的大

B．有风时测力计的示数比无风时的大，机翼模型下方的空气流速比上方的小

C．有风时测力计的示数比无风时的小，机翼模型下方的空气流速比上方的大

D．有风时测力计的示数比无风时的小，机翼模型下方的空气流速比上方的小

（4）若图乙所示机翼模型在水平风的作用下获得竖直方向的力的大小为 F，实验得到 F 与风速的二次方 v² 关系图象如图丙所示，当风速是原来的 2 倍时，力 F 是原来的_____倍。

Answer

试验 右 电机转速 风 D 4

【解析】

（1）试验段的横截面面积最小，则试验段的风速最大，所以实验模型应放置在试验段；
风机工作时，根据”风扇转动后，将空气吸入风洞中”知，风从左端进入风洞中，即风速的方向向右；
（2）根据题意：“风扇转动后，将空气吸入风洞中，通过调节电机转速以获得不同的实验段速度”可知，风洞通过调节电机转速来获得不同的风速；
实验时，模型和风有位置的变化，故以风为参照物，模型是运动的；
（3）有风时，模型上表面凸起，速度大，压强小，下表面平直，速度小，压强大，产生向上的升力，测力计示数小，故D正确；
（4）根据F与风速的二次方v2关系图象知，力F与v2成正比，故当风速是原来的2倍时，力F是原来4倍。