科目：高中物理 來源： 題型：
風洞實驗室可產生水平方向的、大小可調節的風力．在風洞中有一固定的支撐架ABC，該支撐架的上表面光滑，是一半徑為R的| 1 |
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如圖17所示的風洞是對許飛機導彈性能進行檢測的一種高科技產物，現代汽車的生產也有運用風洞技術進行檢沒的，如圖18所示是小麗所在興趣小組設計的一個類似于風動的實驗裝置，他們在桌面上放有許多大小不同的塑料球，測得它們的密度均為
，用水平向左恒定的風作用在球上，使它們做勻加速運動（摩擦不計）。已知風對球的作用力與球的最大橫截面積成正比，即F=kS，k為一常量。 圖17
（1）對塑料球來說，空間存在一個風力場，請定義風力場強度并寫出其表達式
（2）在該風力場中風力對球做功與路徑無關，因此可引入風力勢能和風力勢的概念。若以柵欄P為風力勢能參考平面，寫出風力勢能EP和風力勢U的表達式
（3）寫出風力場中機械能守恒定律的表達式（小球半徑用r表示；第一狀態速度為v1，和P的距離為x1；第二狀態速度為v2，和P的距離為x2）
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風洞實驗室可產生水平方向的、大小可調節的風力．在風洞中有一固定的支撐架ABC，該支撐架的上表面光滑，是一半徑為R的1/4圓弧面，如圖所示，圓弧面的圓心在O點，O離地面高為2R，地面上的D處有一豎直的小洞，離O點的水平距
。現將質量分別為ml和m2的兩小球用一不可伸長的輕繩連接按圖中所示的方式置于圓弧面上，球ml放在與圓心O在同一水平面上的A點，球m2豎直下垂．
(1)在無風情況下，若將兩球由靜止釋放（不計一切摩擦），小球ml沿圓弧面向上滑行，到最高點C與圓弧面脫離，則兩球的質量比ml : m2是多少？
(2)讓風洞實驗室內產生的風迎面吹來，釋放兩小球使它們運動，當小球ml滑至圓弧面的最高點C時輕繩突然斷裂，通過調節水平風力F的大小，使小球m1恰能與洞壁無接觸地落入小洞D的底部，此時小球m1經過C點時的速度是多少？水平風力F的大小是多少（小球m1的質量已知）？
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風洞實驗室可產生水平方向的、大小可調節的風力．在風洞中有一固定的支撐架ABC，該支撐架的上表面光滑，是一半徑為R的1/4圓弧面，如圖所示，圓弧面的圓心在O點，O離地面高為2R，地面上的D處有一豎直的小洞，離O點的水平距
。現將質量分別為ml和m2的兩小球用一不可伸長的輕繩連接按圖中所示的方式置于圓弧面上，球ml放在與圓心O在同一水平面上的A點，球m2豎直下垂．
(1)在無風情況下，若將兩球由靜止釋放（不計一切摩擦），小球ml沿圓弧面向上滑行，恰好到最高點C與圓弧面脫離，則兩球的質量比ml : m2是多少？
(2)讓風洞實驗室內產生的風迎面吹來，釋放兩小球使它們運動，當小球ml滑至圓弧面的最高點C時輕繩突然斷裂，通過調節水平風力F的大小，使小球m1恰能與洞壁無接觸地落入小洞D的底部，此時小球m1經過C點時的速度是多少？水平風力F的大小是多少（小球m1的質量已知）？
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風壓就是垂直于氣流方向上單位面積所受到的風的壓力。某工科大學的學生研究小組進行了風洞實驗，研究風速和風壓之間的關系，得到的實驗數據見下表:
| 風速（米／秒） | 2 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | 32 |
| 風壓（牛／米2） | 2.5 | 10 | 40 | 90 | 160 | 250 | 360 | 640 |
（1）試通過對上述實驗數據的分析，歸納出風速v與風壓P之間的定量關系。
（2）2007年，從烏魯木齊駛往阿克蘇的列車遭遇特大沙塵暴，列車的若干節車廂相繼被吹翻。據鐵路部門設在沿線的測風儀紀錄，當晚當地的平均風速為32米／秒，瞬時風速最高達43．4米／秒。已知每一節車廂重G=2×105N，車廂的高度為h=3米，長度L=25米，寬度d=1．5米，如圖1所示。試計算當時的大風對一節車廂施加的最大水平推力有多大?
（3）上述大風能將列車吹翻嗎?如果能吹翻，試說明你作出判斷的依據是什么?如果不能吹翻，也同樣說明理由，并猜測可能是什么因素使列車發生翻轉的?
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