模型5反冲和火箭模型（解析版）-动量守恒的十种模型解读和针对性训练.pdf

动量守恒的十种模型解读和针对性训练

模型五反冲和火箭模型

模型解

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向

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2__000～4__000m/s。

②火箭的质量比：指火箭起飞时的质量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10。

火箭获得的最终速度

火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，如图所示，

1

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v，发射后的总动量为

mv－(M－m)v(以火箭的速度方向为正方向)

1

由动量守恒定律，mv－(M－m)v＝0

1

M

解得v＝(－1)v1

m

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决定。

m

【来源：o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）

2

A.30kg×m/sB.5.7×10kg×m/s

22

C.6.0×10kg×m/sD.6.3×10kg×m/s

【参考答案】A

【命题意图】本题考查动量守恒定律及其相关的知识点。

【关键一步】燃气从火箭喷口在很短的时间内喷出，其重力冲量和空气阻力冲量都很小，因此可把火箭和

燃气组成的系统看作所受合外力为零，运用动量守恒定律解答。

【解题思路】燃气从火箭喷口在很短的时间内喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设火箭的动

量为p，根据动量守恒定律，可得：p-mv=0，解得p=mv=0.050kg×600m/s=30kg·m/s，选项A正确。

00

【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0=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1=0.4kg、2=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/s