旋转的乒乓球

气体和液体统称流体，流体中包含很多有趣的物理知识。来看一个实验：打开吹风机，让风竖直向上吹动，形成一段上升气柱，当在吹风机风筒上方的气柱上放置一个乒乓球时，我们发现乒乓球会悬浮在空中，如图甲所示，并且当乒乓球稍稍偏离竖直气柱的中央轴线时，乒乓球会自动回到气柱中央而保持高度几乎不变。上述实验现象可以用伯努利方程来解释，在流体中，流速大的位置压强小，流速小的位置压强大。伯努利方程可以解释很多生活中与流体有关的现象，比如汽车尾翼的设计、地铁安全线的设计等。

我们不妨进一步改进上述乒乓球的实验，如果我们将一个沿顺时针方向转动的乒乓球放置在上述气柱中，我们会发现乒乓球无法在气柱中保持静止状态，而是会向左运动，就好像乒乓球受到了一个水平向左的力，如图乙所示，这个现象被称作马格努斯效应，这个水平向左的力也被称作马格努斯力，它在一定程度上可以用伯努利方程来解释，由于乒乓球的旋转，带动乒乓球周围空气运动，最终使气流在乒乓球的左侧比其右侧的流速大，导致乒乓球右侧的压强较大，进而产生了一个水平向左的偏向力。马格努斯效应在体育中有很多的应用，比如乒乓球中的“弧圈球”，又比如有经验的足球运动员踢出的“香蕉球”，就是使踢出的足球边飞行、边旋转，从而使足球的轨迹是一条非常复杂的曲线。

根据上述材料，回答下列问题：

（1）被足球运动员踢出的“香蕉球”，其在空中飞行时会受到的作用（正确选项不止一个）；

A ．重力       B．马格努斯力       C．脚对球的作用力

（2）图甲中，将吹风机水平向右缓缓移动时，乒乓球所受合力方向为；

（3）下图中以水平初速度v₀踢出的足球，有可能向上运动的是（正确选项不止一个）。

A.    B.

C.    D.

海上风电

今天，大力发展可再生能源的中国，在水电、风电、太阳能等领域的发电规模均已达世界第一，而其中风电以其技术可靠、成本低廉的优势尤为受到关注，海上蕴含着巨大的风能，随着陆地风电的逐步开发，海上风电技术也得到了快速发展（如下图所示）。

风力发电就是利用风能带动风力发电机组的叶片旋转，通过一系列内部轴承带动发电机发电。叶片设计是风力机研制最核心的步骤之一，直接决定了风力机捕获风能水平的高低，风力机的叶片形状看起来和飞机的机翼很相似，因为它是基于飞机机翼设计原理而发展出来的，让我们以叶片中的某一个翼型（叶片的截面）为例，看看空气和叶片是如何相互作用的。如下图所示，当风以一定的攻角（叶片的前缘和后缘的连线ab与风速的夹角）流经叶片的时候，叶片背面气流速度比较大，叶片腹面气流速度较小，使叶片背面的空气压力与叶片腹面的空气压力不同。由于存在压力差，这个力就是推动叶片转动的“升力”。

请回答下列问题：

（1）在上图中，当风以一定的攻角流经叶片的时候，叶片背面的空气压力（选填“大于”、“等于”或“小于”）叶片腹面的空气压力；

（2）如下图所示设计的原理与风力发电机叶片设计原理相同的是。

A．电风扇的扇叶       

B．飞机的机翼

C．皮艇两头尖中间宽

流体与汽车、飞机的研制

风洞实验室是以人工的方式产生并且控制气流，从而模拟、量度飞行器或实体周围气体的流动效果的管道状实验设备。

汽车在做流线型设计时会做风洞试验。流线型造型设计可以降低风阻，从而节油减排。汽车在高速公路上行驶，车速越大、风阻就越大（风阻是来自空气的阻力），汽车的油耗主要就是用于克服风阻。很多汽车为了降低油耗，会把车身弄低、车身的流线型弄得更好，从而减小风阻系数。

飞机研制时也需要用风洞试验模拟飞机运行。如图为闭口直流式风洞示意图，其主要组成部分有收缩段、试验段、扩散段和动力装置，动力装置包括电机和风扇。将缩小的飞行器模型置于风洞内，风扇转动将空气吸入风洞中；通过调节电机转速以获得不同的试验段速度。收缩段前的整流栅呈方格状，用来消除气流中的旋涡。气流通过收缩段后，流速增大，使进入试验段的气流较为均匀。试验段截面呈方形，模型放在其中进行试验。扩散段的功能是使经过试验段的气流减速后排入大气。

（1）小轿车和越野车相比较，轿车的风阻（选填“大”或“小”），原因是；

（2）用图示风洞做试验，飞行器模型应放置在段；

（3）在其他条件不变时，试验段的横截面积越小，试验段的风速越（选填“大”或“小”）。