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风洞
风洞即风洞实验室,是以人工的方式产生并控制气流,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,其中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。试验段的截面是方形的,可以将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。

因为风洞的可控性佳,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的结果与现场风场的观测结果相近。
(1)用图甲所示的风洞做实验,实验模型应放置在段,风洞工作时风速的方向向(选填“左”或“右”)。
(2)风洞通过调节获得不同的风速,实验时以为参照物,模型是运动的。
(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,有风时测力计的示数将随着风速的变化而变化,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,机翼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$v^2$的关系图像如图丙所示,当风速是原来的2倍时,力$F$是原来的()
A. 2倍 B. 4倍
C. 0.5倍 D. 0.25倍
(5)在其他条件不变时,试验段的横截面面积越小,试验段的风速越。

(1)试验 右 (2)电机转速 气流 (3)D (4)B (5)大

【分析】
本题围绕风洞的相关知识，结合短文信息、流体压强与流速的关系、参照物、图像分析等知识点解题。需逐一提取短文中的关键信息，结合对应物理原理分析每个问题：
(1) 先确定放置模型的部位，再结合风扇位置判断气流方向；
(2) 从短文中找到调节风速的方式，根据参照物的定义判断模型运动的参照物；
(3) 利用机翼升力的原理（流体流速大的位置压强小）分析测力计示数和上下流速关系；
(4) 观察F与v²的图像关系，结合比例规律判断力的变化；
(5) 根据流体流量与横截面积、流速的关系分析风速变化。
【解析】
(1) 由短文可知，试验段用于放置实验模型；风洞工作时，右侧风扇将空气从左向右吸入风洞，因此风速方向向右。
(2) 短文中明确“通过调节电机转速以获得不同的试验段速度”，故调节电机转速可改变风速；实验时，模型相对于气流的位置发生变化，所以以气流为参照物，模型是运动的。
(3) 机翼模型上凸下平，有风时，上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生向上的升力，测力计示数等于模型重力减去升力，因此示数比无风时小，且下方流速小于上方，故选D。
(4) 由图丙可知，F与v²成正比，当风速变为原来的2倍时，v²变为原来的4倍，因此力F变为原来的4倍，故选B。
(5) 根据流体流量公式Q=Sv（Q为流量，S为横截面积，v为流速），其他条件不变时，横截面积越小，流速越大，故试验段横截面越小，风速越大。
【答案】
(1) 试验；右 (2) 电机转速；气流 (3) D (4) B (5) 大
【知识点】
流体压强与流速的关系；参照物；图像分析
【点评】
本题以风洞为背景，综合考查多个基础物理知识点，需要学生结合短文信息和物理原理逐一分析，难度适中，适合初中阶段学生巩固相关知识。
【难度系数】
0.6