[과외]중학 과학 3-1학기 중간 04 역학적 에너지(교사용)

목차

1 역학적 에너지
2 역학적 에너지의 전환과 보존

본문내용

에너지위치에너지운동에너지
[공을 던져 올렸을 때 위치 에너지와 운동 에너지]
질량 2kg인 물체를 위로 던져 올렸을 때, 위치 에너지와 운동 에너지를 측정하였다.
높이
위치 에너지(J)
운동 에너지(J)
2
6
39.2
117.6
156.8
78.4
측정값이 위의 표와 같다면 위치 에너지와 운동 에너지가 같게 될 때의 높이는 몇 m 인가? ③
▶
①1m②3m③5m
④10m⑤15m
[낙하하는 공의 운동 에너지] ★★
지면으로부터 20m 높이에서 질량 3kg의 물체가 자유 낙하하였다. 이 물체가 낙하하는 도중, 운동 에너지가 147J이 되는 지점이 높이 h는 지면으로부터 몇 m 인가? ③
▶
①5m②10m③15m
④20m⑤25m
[연직 운동하는 공의 위치 에너지와 운동 에너지] ★
지면에서 어떤 물체를 14m/s의 속력으로 하여 연직 위로 던져 올렸다. 이 물체가 올라가는 도중, 물체의 위치 에너지와 운동 에너지가 같아지는 지점의 높이는 몇 m인가? ①
▶
①5m②10m③15m
④20m⑤25m
전체 높이의 절반이므로 5m
[역학적 에너지의 보존] ★★★
질량 1kg의 물체가 낙하 운동을 하는 과정에서 다음 그림의 A점과 B점을 통과하는 순간의 운동 에너지가 각각 100J과 198J이었다면, 두 지점과 A와 B 사이의 거리 s는? ③
▶
①1m②5m③10m
④20m⑤30m
증가한 운동에너지감소한 위치에너지
[역학적 에너지 보존] ★
질량이 0.5kg인 공을 높이가 2m인 지점에서 가만히 놓았더니 바닥에 충돌한 후 1m인 지점까지 튀어 올랐다. 공이 바닥에 충돌할 때 발생한 열에너지는 몇 J인가? ①
▶
①4.9J②9.8J③19.6J
④49J⑤98J
[역학적 에너지 보존] ★
마찰이 있는 마룻바닥에 물체를 놓고 끌면서 일을 해 준 일의 양만큼 물체의 역학적 에너지가 증가하지 않는다. 그 이유를 간단히 설명하시오. 물체에 해 준 일의 일부가 마찰에 의해 열에너지로 전환되었기 때문이다.
물체에 해 준 일의 일부가 마찰에 의해 열에너지로 전환되었기 때문이다.
[낙하하는 물체의 운동] ★★
다음은 높은 곳에서 낙하하는 물체의 운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ⑤
①물체의 높이가 점점 낮아진다.
②물체의 속력이 점점 빨라진다.
③물체의 위치 에너지가 점점 감소한다.
④물체의 운동 에너지가 점점 감소한다.
▶
⑤물체의 운동 에너지가 위치 에너지로 전환된다.
물체가 낙하하는 동안에 높이가 점점 낮아지기 때문에 위치 에너지가 점점 감소한다. 속력은 빨라지기 때문에 운동 에너지는 점점 증가한다. 물체의 위치 에너지는 운동 에너지로 전환된다.
[역학적 에너지] ★★
다음 중에서 역학적 에너지가 0인 것은? ④
①수평면에서 10m/s의 일정한 속력으로 굴러가는 질량이 1kg인 공
②1m 높이에서 10m/s의 속력으로 날아가는 질량이 1kg인 공
③1m 높이에서 정지한 질량이 1kg의 공
▶
④수평면에서 정지해 있는 질량이 1kg인 공
⑤수평면에서 10m/s의 속력에서 서서히 감소하면서 굴러가는 잘량이 1kg인 공
역학적 에너지는 위치 에너지+운동 에너지이므로, 물체가 움직이고 있으면 운동 에너지가 있고 물체가 높은 곳에 있으면 위치 에너지가 있다. 높이가 0인 곳에서 정지해 있는 물체의 역학적 에너지는 0이다.
[위로 던진 공의 역학적 에너지] ★★
위로 던진 공의 역학적 에너지에 대한 설명이다. 옳지 않은 것은? ⑤
①공이 올라가는 동안에 높이가 높아지기 때문에 위치 에너지는 증가한다.
②공이 올라가는 동안에 속력이 느려지기 때문에 운동 에너지가 감소한다.
③공이 올라가는 동안에 운동 에너지가 위치 에너지로 전환된다.
④공기의 저항이 없으면 올라가는 동안에 공의 감소한 운동 에너지와 증가한 위치 에너지는 같다.
▶
⑤올라간 공이 내려오는 동안에도 운동 에너지가 위치 에너지로 전환된다.
위로 던진 공의 속력은 올라가는 동안에 줄어들어 운동 에너지는 감소하고 위치 에너지는 증가한다. 즉 운동 에너지가 위치 에너지로 전환되고 공기의 저항이 없다면 두 에너지의 크기는 같다. 올라간 공이 내려오는 동안에는 속력이 증가하고 높이가 낮아지기 때문에 위치 에너지가 운동 에너지로 전환된다.
① 공은 아래쪽으로 내려간다. ④ 에너지의 변화가 없다.
⑤ 운동 에너지는 감소하지만 위치 에너지는 증가하지 않는다.
[에너지 전환] ★★
다음 중에서 운동하는 공의 운동 에너지가 위치 에너지로 전환하는 경우는? ②
①수평 방향으로 던진 공
▶
②위로 던져 올라가는 공
③빗면을 굴러 내려오는 공
④마찰이 없는 수평면에서 굴러가는 공
⑤마찰이 있는 수평면에서 굴러가는 공
[운동 에너지] ★★★
질량 2kg의 물체를 20m 높이에서 가만히 떨어뜨릴 때, 지면에서 10m인 지점에서 지나는 순간의 운동 에너지는 몇 J인가?(단, 공기의 저항은 무시한다.) ④
①49J②98J③147J
▶
④196J⑤245J
감소한 위치 에너지 = 증가한 운동 에너지
10m 감소한 위치 에너지 = 9.8×2×10=196(J)
[속력] ★★★
마찰이 없는 수평면에 정지해 있는 질량이 20kg인 수레를 10N의 힘으로 1m 밀었을 때 수레의 속력은 몇 m/s가 되겠는가? ①
▶
① 1m/s② 2m/s③ 3m/s
④ 4m/s⑤ 5m/s
수레를 밀면서 한 일 = 수레의 운동 에너지의 증가량
한 일 = 10N×1m=10J=×20×, =1m/s
[위치에너지] ★★
어떤 물체가 지면에서 10m 지점에서 낙하하였다면 이 물체의 지면에서부터 몇 m 높이인가?(단, 공기의 저항과 마찰은 무시한다.) ①
▶
① 2m② 2.5m③ 5m
④ 7.5m⑤ 8m
감소한 위치 에너지 = 증가한 운동 에너지
위치 에너지는 높이에 비례하므로 낙하한 높이가 남은 높이의 4배가 되는 높이에서 운동 에너지가 위치 에너지의 4배가 된다.
(10 -) : = 4 : 1, 4=10-, =10
(E)
200=98+에너지(E) ∴ 에너지(E) = 102J
[열에너지] ★★
질량이 1kg의 물체를 20m/s의 속력으로 위로 던졌을 때, 10m 높이에서 공의 속력이 0이 되었다. 물체와 공기와의 마찰로 발생한 열은 몇 J인가? ③
▶
① 0J② 98J③ 102J
④ 196J⑤ 200J

키워드

열에너지,   지면,   질량,   운동,   속력