【原】2019高考全国卷Ⅰ理综物理部分(第16题)

16．最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×10⁶ N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为（   ）

A．1.6×10² kg

B．1.6×10³ kg

C．1.6×10⁵ kg 

D．1.6×10⁶ kg

【分析】

火箭的运动过程属于反冲现象。所谓反冲现象，是指系统在内力的作用下分裂成两个部分，并分别向着相反的方向运动，反冲的基本特征是分裂过程中内力对两个部分的冲量等大反向。如果系统在分裂方向上不受外力或合外力为零，或者合外力远小于系统的分裂内力，则系统在分裂方向上动量守恒。

火箭发动机工作时，燃料燃烧生成大量高温高压的气体，这些气体在高压下以极高的速度(可达10倍音速)向后喷出。把火箭看成一个系统，已经喷出的气体是这个系统的一部分，火箭箭体以及内部尚未燃烧的燃料，就是系统的另一个部分。两个部分在系统内力(即推力)的作用下向着相反的方向运动，喷出的气体向后运动，火箭箭体向前运动。

火箭发动机产生的所谓推力，就是这两个部分之间的相互作用力，它是燃料燃烧时行成的高压所产生的力。从力的角度分析，火箭系统中的两个部分，正是在这对相互作用力的作用下，向着相反的方向运动。所以在一段时间内，内力对两个部分的冲量大小相同，方向相反。

【解析】

设在时间t内，发动机喷出的气体质量为m；则这些气体从燃烧前的静止到喷出时的3 km/s，其动量的变化，正是推力在时间t内对它的冲量所产生的效果，即：

解得质量

所以，1s时间内喷射的气体质量，等于上式结果除以t，即1.6×10³ kg。

【答案】B。