대단원 평가

Ⅲ. 운동과 에너지

반 번

이름

운동

Ⅲ-1

⎮등속 운동 ⇨ 109쪽⎮

하

다음 중 속력이 가장 빠른 것은?

① 90 km/h로 날아가는 야구공

② 1 초에 150 cm를 굴러가는 공

③ 1 분에 600 m를 달리는 자전거

④ 30 분에 36 km를 달리는 자동차

⑤ 50 m의 거리를 10 초에 달리는 버스

①

정답

속력의 크기를 비교하기 위해서는 단위가 같아야 한다. ① 25 m/s, ② 1.5 m/s, ③ 10 m/s, ④ 20 m/s, ⑤ 5 m/s이다. 따라서 가장 빠른 것은 ①번이다.

해설

⎮등속 운동 ⇨ 109쪽⎮

중

다음 중 물체의 빠르기를 비교하는 방법으로 가장 적절한 것은?

① 걸린 시간을 비교한다.

② 이동한 거리를 비교한다.

③ 같은 시간 동안 이동한 방향을 비교한다.

④ 같은 시간 동안 이동한 거리를 비교한다.

⑤ 같은 거리를 달리는 동안 이동한 방향을 비교한다.

④

정답

빠르기를 비교하려면 같은 시간 동안 이동한 거리를 비교하거나, 같은 거리를 이동하는 동안 걸린 시간을 비교한다. 같은 시간 동안 이동한 거리가 길수록 빠르다.

해설

⎮등속 운동 ⇨ 110쪽⎮

중

표는 어떤 자동차의 시간에 따른 이동 거리를 나타낸 것이다.

걸린 시간(h)	0	1	2	3	4
이동 거리(km)	0	85	180	255	360

3 시간 동안 자동차의 평균 속력이 몇 km/h인지 구하시오.

85 km

정답

평균 속력은 이동 거리를 걸린 시간으로 나눈 값이다. 따라서 3 시간 동안 255 km를 이동하였으므로 자동차의 평균 속력은 [eqn: {255`rmkm} over {3`rmh} =`85`rmkm/h]이다.

해설

⎮등속 운동 ⇨ 111쪽⎮

하

속력과 운동 방향이 일정한 운동을 <보기>에서 모두 고르시오.

	<보기>
ㄱ. 무빙워크 ㄴ. 회전목마 ㄷ. 떨어지는 공 ㄹ. 에스컬레이터

ㄱ, ㄹ

정답

무빙워크와 에스컬레이터는 속력과 운동 방향이 일정한 운동을 한다. 회전목마는 속력은 일정하지만, 방향이 계속 변하는 운동을 하며 떨어지는 공은 운동 방향은 중력 방향으로 변하지 않지만, 속력이 점점 빨라지는 운동을 한다.

해설

⎮등속 운동 ⇨ 111쪽⎮

중

서술형

그래프는 직선 상을 운동하는 두 물체 A, B의 시간에 따른 이동 거리를 나타낸 것이다. A와 B의 속력을 구하고, 그래프의 특징을 한 가지 이상 서술하시오.

A의 속력: 60 m/s, B의 속력: 30 m/s, 특징: A, B 모두 등속 직선 운동을 한다, 1초 동안 A는 60 m, B는 30 m를 이동한다. A의 속력은 B의 속력의 2배이다. A와 B의 이동 거리는 시간에 비례하여 증가한다.

정답

채점 기준	배점
A, B의 속력과 그래프의 특징을 모두 옳게 답한 경우	100 %
A의 속력, B의 속력, 그래프의 특징 중 두 가지를 모두 옳게 답한 경우	70 %
A의 속력, B의 속력, 그래프의 특징 중 한 가지를 모두 옳게 답한 경우	40 %

⎮등속 운동 ⇨ 111쪽⎮

중

그림은 장난감 자동차의 운동을 찍은 다중 섬광 사진이다. 사진의 시간 간격은 1 초이며, 자동차 사이의 간격은 50 cm로 같다.

처음 위치에서 5 초가 지났을 때 자동차의 속력은?

0.5 m/s

정답

그림에서 자동차는 등속 직선 운동을 하고 있다. 따라서 시간이 지나도 속력은 일정하다. 1 초 동안 50 cm, 즉 0.5 m를 이동하므로 자동차의 속력은 0.5 m/s이다.

해설

⎮자유 낙하 운동 ⇨ 114쪽⎮

중

그림은 자유 낙하 하는 공의 다중 섬광 사진이다. 이 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.(단, 공기 저항은 무시한다.)

	<보기>
ㄱ. 공의 속력은 내려갈수록 빨라진다. ㄴ. 공에 작용하는 힘의 방향은 연직 아래쪽이다. ㄷ. 같은 조건으로 달에서 이 실험을 한다면 공 사이의 간격이 넓어진다.

ㄱ, ㄴ

정답

자유 낙하 운동에서 물체는 연직 아래쪽으로 중력을 받기 때문에 속력은 아래로 내려갈수록 빨라진다. 같은 조건으로 달에서 실험하면 중력이 [eqn: {1} over {6}]로 줄어들므로 공 사이의 간격은 줄어든다.

해설

⎮자유 낙하 운동⇨ 119쪽⎮

중

서술형

그래프는 질량이 1 kg인 물체의 자유 낙하 운동을 나타낸 것이다. 1 초일 때 물체의 속력이 9.8 m/s였다면 3 초일 때 물체의 속력은 얼마인지 구하고 그렇게 답한 이유를 설명하시오.

3 초일 때 물체의 속력은 29.4 m/s이다. 자유 낙하 운동에서 물체의 속력은 매초마다 9.8 m/s씩 증가하므로 3 초 동안 속력 변화는 3×9.8(m/s)=29.4(m/s)이다.

정답

자유 낙하 운동에서 물체의 속력은 초당 9.8 m/s씩 증가하므로 2 초 동안 19.6 m/s가 증가하여 3 초일 때는 9.8+19.6=29.4(m/s)가 된다.

해설

채점 기준	배점
속력과 이유를 모두 옳게 설명한 경우	100 %
속력, 이유 중 한 가지만 옳게 답한 경우	50 %

⎮자유 낙하 운동⇨ 114쪽⎮

중

그래프 ㈎, ㈏는 어떤 물체의 속력과 시간의 관계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

㈎                     ㈏

① ㈎는 낙하하는 공의 운동을 나타낸 그래프이다.

② ㈏는 엘리베이터의 운동을 나타낸 그래프이다.

③ ㈎는 시간에 따라 이동 거리가 일정하게 증가한다.

④ ㈏는 시간에 따라 속력이 일정하게 증가한다.

⑤ ㈎, ㈏는 모두 그래프의 기울기가 속력을 나타낸다.

①

정답

㈎는 시간에 따라 속력이 일정하게 증가하는 운동으로 낙하하는 공의 운동을 나타낸다고 볼 수 있다. ㈎에서 이동 거리는 시간에 따라 증가하는 양이 점점 증가한다. ㈏는 속력이 일정한 운동으로 엘리베이터는 속력이 일정한 운동을 하지 않는다. ㈎, ㈏ 모두 그래프의 기울기는 속력 변화량을 나타낸다.

해설

⎮자유 낙하 운동 ⇨ 118쪽⎮

상

그림은 공기 중과 진공 중에서 깃털과 쇠구슬이 낙하하는 모습을 순서 없이 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

㈎       ㈏

① ㈎는 공기 중에서이다.

② ㈏는 진공 중에서이다.

③ ㈎에서는 중력과 공기 저항력이 작용한다.

④ ㈏에서는 중력만 작용한다.

⑤ ㈎에서 쇠구슬이 먼저 떨어지는 이유는 깃털보다 쇠구슬에 더 큰 중력이 작용하기 때문이다.

⑤

정답

그림에서 ㈎)는 쇠구슬이 먼저 떨어지고, ㈏에서는 쇠구슬과 깃털이 동시에 떨어지므로 ㈏에서는 공기 저항력이 작용하지 않는 진공 중임을 알 수 있다.

해설

(11~12) 그림은 자유 낙하 하는 공의 다중 섬광 사진이다. 다음 물음에 답하시오.

⎮자유 낙하 운동 ⇨ 115쪽⎮

중

공의 시간-속력 그래프를 옳게 나타낸 것은?

①	②	③
④	⑤

①

정답

자유 낙하 운동에서는 시간에 따라 속력이 일정하게 증가한다.

해설

⎮자유 낙하 운동 ⇨ 115쪽⎮

상

서술형

정지해 있던 공이 4 초 뒤에 바닥에 떨어졌다면 공의 처음 높이와 바닥에서의 속력은 얼마인가?

78.4 m, 39.2 m/s

정답

자유 낙하 운동에서 물체의 속력은 초당 9.8 m/s씩 증가하므로 4 초 동안 39.2 m/s가 증가하여 바닥에서의 속력은 39.2 m/s가 된다. 시간-속력 그래프 아래의 넓이가 공의 이동 거리이므로 39.2×4÷2=78.4(m)가 4 초 동안 공이 떨어진 거리이다. 즉, 공의 처음 높이는 78.4 m이다.

해설

채점 기준	배점
공의 처음 높이와 바닥에서의 속력 모두 옳게 설명한 경우	100 %
공의 처음 높이와 바닥에서의 속력 중 한 가지만 옳게 답한 경우	50 %

일과 에너지

Ⅲ-2

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 124쪽⎮

하

일에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

	<보기>
ㄱ. 일의 단위로는 J, N, kg 등이 있다. ㄴ. 가방을 들고 계단을 올라간 경우에는 일을 했다. ㄷ. 일의 양은 작용한 힘과 힘의 방향으로 이동한 거리의 곱으로 구한다.

ㄴ, ㄷ

정답

일의 단위는 J(줄), N・m, kg・(m/s)² 등이 있다. 일의 양은 작용한 힘과 힘의 방향으로 이동한 거리의 곱으로 구하므로 가방을 들고 계단을 올라간 경우는 힘의 방향으로 이동한 거리가 있으므로 일을 한 것이다.

해설

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 125쪽⎮

하

그림과 같이 무게가 100 N인 물체를 들고 수평 방향으로 20 m 걸어갔을 때 한 일의 양?

① 0 J	② 20 J	③ 100 J

④ 200 J	⑤ 2000 J

①

정답

힘의 방향은 위쪽이고, 이동 방향은 힘의 방향과 수직이므로 한 일의 양은 0이다.

해설

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 124쪽⎮

하

그림과 같이 지게차가 짐 50 kg을 2 m 들어 올렸다. 이때 지게차가 짐에 한 일의 양은?

980 J

정답

질량이 50 kg인 물체에 작용하는 중력의 크기는 490 N이고, 지게차는 중력에 대하여 짐에 490 N × 2 m=980 J의 일을 하였다.

해설

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 130쪽⎮

하

그림과 같이 진혁이가 10 kg의 물건을 들고 높이가 20 cm인 계단을 올라가고 있다.

계단을 5개 올랐을 때와 10개 올랐을 때 물건의 중력에 의한 위치 에너지의 비는?

1 : 2

정답

물체에 일을 하면 물체의 에너지가 증가한다. 특히 중력에 대해 물체에 일을 하면 물체의 중력에 의한 위치 에너지가 증가한다. 계단을 5개 올랐을 때와 10개 올랐을 때 진혁이가 물건에 한 일의 비는 1 : 2이다.

해설

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 126쪽⎮

상

서술형

그림과 같이 낙하하는 물체의 낙하 거리에 따른 일과 에너지의 관계를 서술하시오.

낙하 거리가 길어지면 중력이 물체에 한 일의 양이 커지므로 물체의 운동 에너지가 증가한다.

정답

물체에 중력이 작용하여 낙하하게 되므로 중력이 물체에 한 일은 물체의 운동 에너지를 증가시킨다. 따라서 낙하 거리가 길수록 중력이 물체에 한 일의 양이 커지므로 물체의 운동 에너지가 증가한다.

해설

채점 기준	배점
중력이 물체에 한 일이 운동 에너지를 증가시킨다는 점과 낙하 거리가 길어질수록 운동에너지가 증가함을 둘 다 옳게 설명한 경우	100 %
중력이 물체에 한 일이 운동 에너지를 증가시킨다는 점과 낙하 거리가 길어질수록 운동에너지가 증가한다는 내용 중 한 가지만 옳게 설명한 경우	50 %

⎮일과 에너지의 관계 ⇨ 126쪽⎮

중

일과 에너지에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오.

	<보기>
ㄱ. 물체가 외부에 일을 하면 물체의 에너지는 증가한다. ㄴ. 중력에 대하여 물체에 일을 하면 물체의 중력에 의한 위치 에너지가 증가한다. ㄷ. 중력이 물체에 일을 하면 물체의 운동 에너지가 증가한다.

ㄴ, ㄷ

정답

외부에서 물체에 일을 하면 물체의 에너지가 증가하고 물체가 외부에 일을 하면 물체의 에너지는 감소한다. 중력에 대하여 한 일은 물체의 위치 에너지로, 중력이 한 일은 물체의 운동 에너지로 전환된다.

해설

⎮위치 에너지와 운동 에너지 ⇨ 131쪽⎮

하

질량 2 kg의 물체가 옥상에 놓여있다. 베란다를 기준으로 했을 때 물체의 중력에 의한 위치 에너지를 구하시오.

49 J

정답

위치 에너지는 9.8×질량×높이로 구할 수 있다. 베란다를 기준면으로 하면 물체는 2.5 m의 높이에 있으므로 9.8×2(kg)×2.5(m)=49(J)이 된다.

해설

⎮위치 에너지와 운동 에너지 ⇨ 129쪽⎮

하

다음 중 위치 에너지와 운동 에너지에 대한 설명으로 옳은 것은?

①	②	③
④	⑤

① 바이킹이 높은 곳에서 내려올 때 위치 에너지가 증가한다.

② 정지해 있는 자동차는 운동 에너지가 0이다.

③ 짐을 들고 계단을 오르면 짐의 운동 에너지는 증가한다.

④ 높은 곳에 있는 물체에 중력이 일을 해주면 위치 에너지가 증가한다.

⑤ 위로 올라가고 있는 롤러코스터는 위치 에너지만 가지고 있다.

②

정답

바이킹이 높은 곳에서 내려오면 위치 에너지가 감소한다. 짐을 들고 계단을 오르면 짐의 위치 에너지가 증가한다. 높은 곳에 있는 물체에 중력이 일을 하면 떨어진다는 뜻이므로 운동 에너지가 증가한다. 위로 올라가고 있는 롤러코스터는 위치 에너지와 운동 에너지를 둘 다 가지고 있다.

해설

⎮위치 에너지와 운동 에너지 ⇨ 131쪽⎮

하

어떤 물체의 질량이 일정할 때 중력에 의한 위치 에너지와 높이와의 관계를 옳게 나타낸 그래프는?

①	②	③
④	⑤

①

정답

중력에 의한 위치 에너지는 놓여 있는 위치가 기준면에서 높아질수록 커진다. 따라서 위치 에너지와 높이는 비례 관계에 있다.

해설

⎮위치 에너지와 운동 에너지 ⇨ 131쪽⎮

중

그림과 같이 질량 3 kg인 물체가 3 m 높이에 있다. 이 물체의 중력에 의한 위치 에너지가 현재보다 2배 더 크게 하려면 중력에 대해 물체에 해줘야 하는 일의 양은?

88.2 J

정답

현재 물체의 중력에 의한 위치 에너지는 9.8×3(kg)×3(m)=88.2(J)이다. 현재보다 2배 더 큰 에너지를 가지려면 중력에 대하여 88.2(J)만큼의 일을 더 해줘야 한다.

해설

⎮위치 에너지와 운동 에너지 ⇨ 89쪽⎮

하

어떤 물체의 속력이 일정할 때 운동 에너지와 질량과의 관계를 옳게 나타낸 그래프는?

①

정답

운동하는 물체의 질량이 커지면 운동 에너지도 비례하여 커진다.     따라서 운동 에너지와 질량은 서로 비례 관계에 있다.

해설