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6　反冲现象　火箭
[1、2、4~6题，每题4分]
考点一　反冲现象
1.(多选)下列属于反冲现象的是(　　)
A.乒乓球碰到墙壁后弹回
B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退
C.用力向后蹬地，人向前运动
D.章鱼向某个方向喷出水，身体向相反的方向运动
2.(2025·揭阳市第一中学高二检测)乌贼在水中的运动方式是十分奇特的，它不用鳍也不用手足，而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动，在无脊椎动物中游泳最快，速度可达15 m/s。遇到危险逃命时更可以达到40 m/s，被称为“水中火箭”。如图所示，一只悬浮在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为4 kg，遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而迅速逃窜，喷射出的水的质量为0.8 kg，则喷射出水的速度大小为(　　)
A.200 m/s B.160 m/s
C.75 m/s D.60 m/s
3.(8分)反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车运动前总质量m1=3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m2=0.1 kg。水蒸气质量忽略不计。
(1)(4分)若橡皮塞喷出时获得水平速度v=2.9 m/s，求小车的反冲速度。
(2)(4分)若橡皮塞喷出时速度大小为v=2.9 m/s，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度。(小车一直在水平方向运动)
考点二　火箭
4.(2025·苏州市高二期中)下列关于火箭的描述正确的是(　　)
A.增加单位时间内燃气喷射量可以增大火箭的推力
B.气体喷出的过程中，火箭和燃气组成的系统机械能守恒
C.火箭是靠喷出气流与空气间的作用而获得巨大速度的
D.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速
5.(来自教科教材)将质量为1.00 kg的火箭模型点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的对地速度在很短时间内从火箭喷口喷出。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.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/s
C.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s
6.某电影中，航天员在太空中与飞船之间相距7.5 m，飞船无法实施救援活动，为了靠近飞船，航天员剪破自己的航天服，反向喷出气体使自己飞向飞船。开始时航天员连同装备共100 kg，航天员和飞船保持相对静止，航天员必须在100 s内到达飞船，且喷出气体的质量最多为150 g，则喷出气体的速度至少为(不计气体喷出的时间)(　　)
A.30 m/s B.50 m/s
C.70 m/s D.100 m/s
[7、8题，每题6分]
7.如图所示，一架喷气式飞机正相对地面以600 m/s的速度飞行，若它喷出的气体相对飞机的速度大小为350 m/s，不计重力和空气阻力，则下列说法正确的是(　　)
A.以地面为参考系，气体的速度方向与飞机飞行方向相反
B.以地面为参考系，气体喷出时的速度大小为950 m/s
C.以这种速度继续喷出气体，飞机的速度会增加
D.只有喷出的气体相对飞机的速度大于600 m/s，飞机速度才会增加
8.(2025·江苏省海安高级中学高二检测)如图所示，某中学航天兴趣小组在一次发射实验中将总质量为M的自制“水火箭”静置在地面上。发射时“水火箭”在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的水。已知“水火箭”运动过程中所受阻力与速度大小成正比，“水火箭”落地时速度为v，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)
A.“水火箭”的动力来源于“水火箭”外的空气对它的推力
B.“水火箭”上升过程中一直处于超重状态
C.“水火箭”获得的最大速度为v0
D.“水火箭”在空中飞行的时间为t=
9.(10分)一个连同装备共有M=100 kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船x=45 m处与飞船处于相对静止状态。他带着一个装有m0=0.5 kg氧气的贮氧筒，贮氧筒有个喷嘴可以使氧气相对于飞船以v=50 m/s的速率向后喷出。航天员必须向着与返回飞船相反的方向喷出氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在飞回飞船的途中呼吸。航天员呼吸的耗氧率为Q=2.5×10-4 kg/s。
(1)(4分)如果航天员在开始返回的瞬间喷出m1=0.1 kg的氧气，求喷出氧气后航天员相对于飞船的速度大小。
(2)(6分)试计算，喷出m1=0.1 kg的氧气后，该航天员能安全返回飞船吗？
6　反冲现象　火箭
[1、2、4~6题，每题4分]
考点一　反冲现象
1.(多选)下列属于反冲现象的是(　　)
A.乒乓球碰到墙壁后弹回
B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退
C.用力向后蹬地，人向前运动
D.章鱼向某个方向喷出水，身体向相反的方向运动
答案　BD
解析　乒乓球碰到墙壁后弹回属于碰撞类问题，碰前乒乓球并非静止，而墙壁始终保持静止，不属于反冲现象，选项A错误；人用力向后蹬地，人向前运动，是人脚与外部地面的作用，地面保持静止，不属于反冲现象，选项C错误；B、D均为系统内力作用下系统的两部分向相反方向运动，是反冲现象，选项B、D正确。
2.(2025·揭阳市第一中学高二检测)乌贼在水中的运动方式是十分奇特的，它不用鳍也不用手足，而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动，在无脊椎动物中游泳最快，速度可达15 m/s。遇到危险逃命时更可以达到40 m/s，被称为“水中火箭”。如图所示，一只悬浮在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为4 kg，遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而迅速逃窜，喷射出的水的质量为0.8 kg，则喷射出水的速度大小为(　　)
A.200 m/s B.160 m/s
C.75 m/s D.60 m/s
答案　B
解析　乌贼逃命时的速度大小为v1=40 m/s，设乌贼向前逃窜的方向为正方向，由系统动量守恒得0=(m-m0)v1-m0v2，可得v2=v1=×40 m/s=160 m/s，故选B。
3.(8分)反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车运动前总质量m1=3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m2=0.1 kg。水蒸气质量忽略不计。
(1)(4分)若橡皮塞喷出时获得水平速度v=2.9 m/s，求小车的反冲速度。
(2)(4分)若橡皮塞喷出时速度大小为v=2.9 m/s，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度。(小车一直在水平方向运动)
答案　(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞速度方向相反　(2)0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分速度方向相反
解析　(1)反冲过程动量守恒，根据动量守恒定律有m2v-(m1-m2)v1=0，解得v1=0.1 m/s，方向与橡皮塞速度方向相反。
(2)此时系统水平方向的动量守恒，则有m2vcos 60°-(m1-m2)v2=0，解得v2=0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分速度方向相反。
考点二　火箭
4.(2025·苏州市高二期中)下列关于火箭的描述正确的是(　　)
A.增加单位时间内燃气喷射量可以增大火箭的推力
B.气体喷出的过程中，火箭和燃气组成的系统机械能守恒
C.火箭是靠喷出气流与空气间的作用而获得巨大速度的
D.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速
答案　A
解析　设在Δt时间内喷射燃气的质量为Δm，则由动量定理FΔt=Δm·v，可得F=v，由牛顿第三定律可知增加单位时间内燃气喷射量可以增大火箭的推力，选项A正确；气体喷出的过程中，燃料燃烧放出能量，可知火箭和燃气组成的系统机械能增加，选项B错误；燃料燃烧时火箭向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，即火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度，故C错误；当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时，燃气相对火箭仍有速度，仍可使得火箭加速，故D错误。
5.(来自教科教材)将质量为1.00 kg的火箭模型点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的对地速度在很短时间内从火箭喷口喷出。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.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/s
C.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s
答案　A
解析　开始总动量为零，规定燃气喷出的方向为正方向，根据动量守恒定律得0=m1v1+p，解得火箭的动量p=-m1v1=-0.05×600 kg·m/s=-30 kg·m/s，负号表示方向与燃气喷出的方向相反，故A正确，B、C、D错误。
6.某电影中，航天员在太空中与飞船之间相距7.5 m，飞船无法实施救援活动，为了靠近飞船，航天员剪破自己的航天服，反向喷出气体使自己飞向飞船。开始时航天员连同装备共100 kg，航天员和飞船保持相对静止，航天员必须在100 s内到达飞船，且喷出气体的质量最多为150 g，则喷出气体的速度至少为(不计气体喷出的时间)(　　)
A.30 m/s B.50 m/s
C.70 m/s D.100 m/s
答案　B
解析　设喷出气体质量为m=0.15 kg，则系统剩余质量为(100 kg-m)，根据动量守恒，以气体喷出方向为正方向，则有mv-(100 kg-m)=0，其中x=7.5 m，t=100 s，代入数据解得v≈50 m/s，因此，喷出气体的速度至少为50 m/s，故选B。
[7、8题，每题6分]
7.如图所示，一架喷气式飞机正相对地面以600 m/s的速度飞行，若它喷出的气体相对飞机的速度大小为350 m/s，不计重力和空气阻力，则下列说法正确的是(　　)
A.以地面为参考系，气体的速度方向与飞机飞行方向相反
B.以地面为参考系，气体喷出时的速度大小为950 m/s
C.以这种速度继续喷出气体，飞机的速度会增加
D.只有喷出的气体相对飞机的速度大于600 m/s，飞机速度才会增加
答案　C
解析　根据相对速度关系，由于喷出的气体相对飞机的速度大小为350 m/s，小于600 m/s，可知气体相对于地面的速度与飞机速度同向，大小为v=600 m/s-350 m/s=250 m/s，故A、B错误；令飞机的总质量为M，喷出气体的质量为m，根据动量守恒定律有Mv0=(M-m)v1+mv2，所以喷出气体后，飞机的速度v1=v0+(v0-v2)，若喷出的气体相对于飞机的速度小于600 m/s，则气体相对于地面的速度与飞机速度同向，根据表达式可知，v1>v0，所以喷出气体后的飞机速度仍是增加的，故C正确，D错误。
8.(2025·江苏省海安高级中学高二检测)如图所示，某中学航天兴趣小组在一次发射实验中将总质量为M的自制“水火箭”静置在地面上。发射时“水火箭”在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的水。已知“水火箭”运动过程中所受阻力与速度大小成正比，“水火箭”落地时速度为v，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)
A.“水火箭”的动力来源于“水火箭”外的空气对它的推力
B.“水火箭”上升过程中一直处于超重状态
C.“水火箭”获得的最大速度为v0
D.“水火箭”在空中飞行的时间为t=
答案　D
解析　“水火箭”向下喷出水，水对“水火箭”的反作用力是“水火箭”的动力，A错误；“水火箭”减速上升过程和加速下降过程处于失重状态，B错误；喷水瞬间由动量守恒定律有mv0-(M-m)v1=0，解得“水火箭”获得的最大速度为v1=v0，C错误；以竖直向下为正方向，上升过程由动量定理有(M-m)gt1+t1=(M-m)v1，下降过程由动量定理有(M-m)gt2-t2=(M-m)v，其中t1=kt1=kh，t2=kt2=kh，联立解得t=t1+t2=，D正确。
9.(10分)一个连同装备共有M=100 kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船x=45 m处与飞船处于相对静止状态。他带着一个装有m0=0.5 kg氧气的贮氧筒，贮氧筒有个喷嘴可以使氧气相对于飞船以v=50 m/s的速率向后喷出。航天员必须向着与返回飞船相反的方向喷出氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在飞回飞船的途中呼吸。航天员呼吸的耗氧率为Q=2.5×10-4 kg/s。
(1)(4分)如果航天员在开始返回的瞬间喷出m1=0.1 kg的氧气，求喷出氧气后航天员相对于飞船的速度大小。
(2)(6分)试计算，喷出m1=0.1 kg的氧气后，该航天员能安全返回飞船吗？
答案　(1)0.05 m/s　(2)能
解析　(1)根据动量守恒定律可知
m1v=(M-m1)v'，解得v'≈0.05 m/s
(2)航天员回到飞船时需要的氧气Δm=Q=×2.5×10-4 kg=0.225 kg

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