과외하는 두 아이의 아빠
중3 과학 기말고사 기출문제 풀이 -2 본문
3학년 과학 기말고사 대비 일과 에너지에 대한 기출문제 풀이입니다.
다들 화이팅 하세요^^ 늘 응원하겠습니다.
4번 문제
문제풀이
그림을 보면 속력이 시간에 관계없이 일정하죠. 속력이 일정한 운동이네요. 등속운동이라고 합니다. 등속운동에서 거리는 시간에 비례합니다. 근데 보기 전부다 거리가 시간에 비례하네요. 두 번째는 거리 시간 그래프에서 기울기는 속력이므로, 기울기가 2m/s인 것을 찾아보세요^^
6번 문제
문제풀이
그래프를 보면 3초까지는 속력이 일정하게 증가하다가 3초 이후부터는 속력이 일정한 운동입니다. 속력이 일정한 증가하는 구간을 보면 1초에 9.8m/s씩 증가하고 있네요. 자유낙하 운동이고, 3초 이후부터는 등속운동이죠.
속력 - 시간 그래프에서 면적은 이동거리이므로, 3~5초 동안 이동거리는
그래프에서 파란색 구간이 3 ~ 5초동안 이동한 거리가 되죠.
7번 문제
문제풀이
자유낙하 운동이네요. 속력이 일정하게 증가하는 운동입니다. 쇠구슬과 깃털이 동시에 떨어지므로, 공기가 없는 곳에서 실험을 한 것이네요.
낙하시간을 하면 바닥에 도달할 때 속력을 알 수 있죠. 그러면, 위치에너지가 운동에너지로 전환이 되므로, 가장 높을 때 위치에너지와 바닥에서 운동에너지는 같아요. 그럼, 속력을 알고, 위치에너지와 운동에너지가 같다는 것을 통해서 떨어진 높이를 알 수 있고, 또 물체의 질량도 확인이 가능합니다. 하지만, 문제에서 높이가 없기 때문에 질량은 알 수 없습니다.
공기 중에서는 깃털이 늦게 떨어지죠. 그 이유는 가볍기 때문보다는 공기의 저항을 많이 받아서 이예요. 공기가 있든 없든 간에 떨어질 때 쇠구슬과 깃털에 작용하는 중력의 크기는 다르지만, 떨어지는 속도는 중력가속도에 영향을 받고 중력가속도는 질량에 관계없이 일정하죠. 중력가속도는 같지만, 공기와 접촉면적이 넓은 깃털이 저항이 커서 늦게 떨어지는 것입니다.
10번 문제
문제풀이
2N의 힘으로 일정하게 작용하고 있네요. 속력은 어떻게 될까요? 일정할까요? 변화가 있을까요? 속력이 일정하려면 물체에 작용하는 힘이 0N이어야 해요. 따라서 이 물체는 속력이 점점 빨라지는 운동입니다.
따라서 물체에 작용하는 힘이 물체의 운동에너지로 전환이 되고 있네요. 그럼, 일의 양은 어떻게 구할까요?
힘과 거리 그래프에서 일의 양은 면적과 같아요. 1m 이동했을 때 일의 양은 2N X 1m =2J 이죠. 2m이면 4J이 되죠.
2m일 때 일의 양이 4J이고, 4m일 때 일의 양은 8J 이죠. 일의 양이 2배 증가했죠. 그럼 운동에너지도 2배 증가했네요. 그럼 속력은 몇 배 증가했을까요? 운동에너지와 속력은 제곱에 비례하므로 속력은 √2배 증가했네요^^
14번 문제
문제풀이
가)에서 중력에 대해 한 일은 10m 높이까지 올린 위치에너지와 같고, 나)는 위치에너지가 운동에너지로 전환이 되므로, 5m 높이만큼 감소한 위치에너지는 운동에너지로 전환이 된 것이죠. 계산은 직접 해보세요^^
15번 문제
문제풀이
쇠구슬이 이동하면서 나무도막을 밀고 일을 하고 있네요. 따라서 쇠구슬의 운동에너지가 나무도막을 미는 일로 전부 전환이 되었네요. 그럼 운동에너지는 1/2 X 1kg X (1m/s)^2이고, 미는 일은 힘 X 이동거리(0.04m) 이죠. 구 공식이 같아야 하므로 힘은 구할 수 있네요. 미는 일에서 힘은 지면과의 마찰력과 같은 힘입니다.
이상 3단원에 대한 기말고사 대비 문제풀이였습니다.^^
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