反冲和火箭模型（原卷版）-2025届高考物理一轮复习

动量守恒的十种模型解读和针对性训练

反冲和火箭模型

模型解读

1.反冲运动

作用原理反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果

反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动

动量守恒

量守恒定律

反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机

机械能增加

械能增加

2.火箭

(1)火箭的原理

火箭的工作原理是反冲运动,其反冲过程动量守恒,它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得同

前的速度。

(2)影响火箭获得速度大小的因素

①喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000〜4000m/so

②火箭的质量比：指火箭起飞时的质指与火箭除燃料外的箭体质量之比,决定于火箭的结构和

材料。现代火箭的质量比一般小于也。

火箭获得的最终速度

火箭发射前的总质量为/、燃料燃尽后的质量为如火箭燃气的喷射速度为。1，如图所示，

在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒。

发射前的总动量为0,设燃料燃尽后火箭的飞行速度为发射后的总动量为

加0—(〃一根)力(以火箭的速度方向为正方向)

由动量守恒定律，mv—(M—m)Vi=0

EgM

解得y=(—l>i

m

由此可知，燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比一决定。

m

喷气速度越大，质量比越大,火箭获得的速度越大。

（3）.多级火箭：能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，但火

箭的级数不是越多越好，级数越多，构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是

三级火箭。

【典例精析】

【典例】（2017•全国理综I卷•14）将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大

小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为

（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）

A.30kg-m/sB.5.7xl02kg-m/s

C.6.0xl02kg-m/sD.6.3xl02kg-m/s

【针对性训练】

1.（2024重庆模拟2）如题图1所示，水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，由饮料瓶、硬纸片等环

保废旧材料制作而成。题图2是水火箭的简易原理图：用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增

大到一定程度时发射，发射时可近似认为水从水火箭中向下以恒定速度v0=40m/s在不到0.1s时间内喷完,

使水火箭升空。已知水和水火箭的质量分别为mt=0.4kg、m2=0.3kg,忽略空气阻力，水刚好喷完时，

水火箭的速度最接近（）

T

打

气

筒

B.30m/sC.50m/sD.120m/s

2.（2024安徽安庆市二中第四次质检）喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，依靠喷出气流的反冲

作用而产生较大推力。设火箭飞行时在极短的时间内连续喷射燃气，喷出的燃气相对于喷气前火箭的速度

为力燃气喷口的横截面积为S,喷出燃气的密度为夕，在燃气喷口的横截面积不变的情况下，要使燃气对

火箭产生的作用力变为原来的4倍，则燃气喷口喷气的速度v要变为原来的（)

A.行倍B.2倍C.4倍D.8倍

5.（2023洛阳名校联考）将静置在地面上、质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对

地面的速度。。竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火

箭模型获得的速度大小是（）

mM

B.-Vo

卜君。m

Mm

C.------vD.------Vo

M一m0M一m

6.（2023鄂东南省级示范性高中教育改革联盟5月模拟）用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料

用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0xl（）3m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500kg,最

后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相

对速度为1.8x103m/s。试求：（计算结果保留两位有效数字）

（1）分离后卫星的速度增加到多少？

（2）分离过程中卫星对火箭壳体所做的功是多少？

7.（2023广州二模）如图。玩具“火箭”由上下A、B两部分和一个劲度系数较大的轻弹簧构成，A的质量

为0.2kg,B的质量为0.4kg,弹簧夹在中间，与两者不固连。开始时让A、B压紧弹簧并锁定为一个整体,

为使A上升得更高，让“火箭”在距地面0.8m高处自由释放，“火箭”着地瞬间以原速率反弹，同时解除锁定,

当弹簧恢复原长时，B恰好停在地面上，不计空气阻力和“火箭”的体积以及弹簧解锁恢复原长的时间，重

力加速度取10m/s2。求

（1）“火箭”着地时的速度大小;

（2）A上升的最大高度;

（3）弹簧被锁定时的弹性势能。

A

B

8在空间技术发展过程中，喷气背包曾经作为宇航员舱外活动的主要动力装置，它能让宇航

员保持较高的机动性。如图8所示，宇航员在距离空间站舱门为d的位置与空间站保持相对静

止，启动喷气背包，压缩气体通过横截面积为S的喷口以速度s持续喷出，宇航员到达舱门

时的速度为牡。若宇航员连同整套舱外太空服的质量为河，不计喷出气体后宇航员和装备质

量的变化，忽略宇航员的速度对喷气速度的影响以及喷气过程中压缩气体密度的变化，则喷出

压缩气体的密度为（）

■宇航员

d

'空——间站-----

图8

2M田MVT:2MviMvi

A.---B.----C.---D.----

SdviISdviSdvl2sd济

9.2022年11月12H,天舟五号与空间站天和核心舱成功对接，在对接的最后阶段，天舟

五号与空间站处于同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均视为圆周。要使天舟五号在同一轨

道上追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可能正确的是（）

天舟

喷气喷气

运行五年运行五W方向

方向

方向方向歹口

，二‘空间站、、、

空间站

AB

天舟天舟

一五号

运行五k运行\

方向方向，二^口,一、、、、

空间站喷气方向'、/'生间站喷气方向、、

CD

10.（2024重庆模拟2）如题图1所示，水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，由饮料瓶、硬纸片等环

保废旧材料制作而成。题图2是水火箭的简易原理图：用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增

大到一定程度时发射，发射时可近似认为水从水火箭中向下以恒定速度为=40m/s在不到0.1s时间内喷完,

使水火箭升空。已知水和水火箭的质量分别为mi=0.4kg,TH2=0.3kg,忽略空气阻力，水刚好喷完时，

水火箭的速度最接近（）

A.12m/sB.30m/sC.50m/sD.120m/s

11.（2024安徽安庆市二中第四次质检）喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，依靠喷出气流的反

冲作用而产生较大推力。设火箭飞行时在极短的时间内连续喷射燃气，喷出的燃气相对于喷气前火箭的速

度为%燃气喷口的横截面积为S,喷出燃气的密度为夕，在燃气喷口的横截面积不变的情况下，要使燃气

对火箭产生的作用力变为原来的4倍，则燃气喷口喷气的速度v要变为原来的（）

A.倍B.2倍C.4倍D.8倍

12.（2020山东检测）如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M（含水）的自制"水火

箭"释放升空,在极短的时间内,质量为m的水以相对地面为vo的速度竖直向下喷出。已知重力加速度为g,空

气阻力不计，下列说法正确的是

A.火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力

B.水喷出的过程中,火箭和水机械能守恒

c.火箭获得的最大速度为也」

M-m

D.火箭上升的最大高度为一丝*J

2g（M-加y

13.（2020全国I卷模拟8）一机枪架在湖中小船上，船正以1m/s的速度前进，小船及机枪总质量

200kg,每颗子弹质量为加=20g,在水平方向机枪以v=600m/s的对地速度射出子弹，打出5颗子弹后船

的速度可能为（）

A.1.4m/sB.1m/s

C.0.8m/sD.0.5m/s

14.为完成某种空间探测任务，需要在太空站上发射空间探测器，探测器通过向后喷气而获得反冲力

使其加速。己知探测器的质量为每秒钟喷出的气体质量为如喷射气体的功率恒为尸，不计喷气后探测

器的质量变化。贝1()

A.喷出气体的速度为

B.喷出气体的速度为

C.喷气Nt秒后探测器获得的动能为匚二

M

D.喷气加秒后探测器获得的动能为-----

2M

15.(10分)某小组在探究反冲运动时，将质量为四的一个小液化瓶固定在质量为加2的小船上，利用

液化瓶向外喷射气体做为船的动力.现把整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射