【물리학】 물리1 역학 고난이도 문제 #1

물리1 역학 고난이도 문제 #1

 

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1. 2020년 6월 모의고사 물리Ⅰ 18번

 

⑴ 문제. 그림은 점 p에 가만히 놓은 물체가 궤도를 따라 운동하여 점 q에서 정지한 모습을 나타낸 것이다. 길이가 각각  ℓ, 2ℓ인 수평 구간 A, B에서는 물체에 같은 크기의 일정한 힘이 운동 방향의 반대 방향으로 작용한다. p와 A의 높이 차는 h₁, A와 B의 높이 차는 h₂이다. 물체가 B를 지나는 데 걸린 시간은 A를 지나는 데 걸린 시간의 2배이다.

 

 

은? (단, 물체의 크기, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 1/2        ② 3/5        ③ 3/4        ④ 4/5        ⑤ 5/6

⑵ 풀이 1. 

① F의 계산

 

 

② 걸린 시간을 통해 속력 변화를 추측

 

 

③ 주요 방정식 도출

 

 

④ 일일히 값을 넣어보기 : 

 

 

인 경우 다음과 같음

 

 

⑤ 답 : ② 3/5

⑶ 풀이 2. 

① 걸린 시간을 통해 속력 변화를 추측

 

 

② 방정식 1. 역학적 에너지 보존 법칙

 

 

③ 방정식 2. 운동 에너지 변화량의 비가 1 : 2임을 이용

 

 

④ 방정식 연립

 

 

⑤ 답 : ② 3/5

 

 

2. 2019년 6월 모의고사 물리Ⅰ 20번

 

⑴ 문제. 그림과 같이 물체 A, B를 실로 연결하고 빗면의 점 P에 A를 가만히 놓았더니 A, B가 함께 등가속도 운동을 하다가 A가 점 Q를 지나는 순간 실이 끊어졌다. 이후 A는 등가속도 직선 운동을 하여 점 R를 지난다. A가 P에서 Q까지 운동하는 동안, A의 운동 에너지 증가량은 B의 중력 퍼텐셜 에너지 증가량의 4/5배이고, A의 운동 에너지는 R에서가 Q에서의 9/4배이다. A, B의 질량을 각각 m_A, m_B라 할 때, 

 

 

는? (단, 물체의 크기, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 3        ② 4        ③ 5        ④ 6        ⑤ 7

⑵ 풀이. 

① 파라미터 정의

○ A가 P에 있을 때 A의 운동에너지 : 0

○ A가 P에 있을 때 A의 위치에너지 : x

○ A가 Q에 있을 때 A의 운동에너지 : 4

○ A가 Q에 있을 때 A의 위치에너지 : 0

○ A가 R에 있을 때 A의 운동에너지 : 9

○ A가 R에 있을 때 A의 위치에너지 : y

○ A가 P에 있을 때 B의 운동에너지 : 0

○ A가 P에 있을 때 B의 위치에너지 : 0

○ A가 Q에 있을 때 B의 운동에너지 : X

○ A가 Q에 있을 때 B의 위치에너지 : 5

② A가 Q에서 R로 운동하는 동안 A에 대해 역학적 에너지 보존법칙이 성립

 

4 + 0 = 9 + y

∴  y = -5

 

③ PQ : QR = 2 : 1이므로 x = 10

④ A가 P에서 Q로 운동하는 동안 A와 B에 대해 역학적 에너지 보존법칙이 성립

 

0 + 10 + 0 + 0 = 4 + 0 + X + 5

∴ X = 1

 

⑤ A가 P에서 Q로 운동하는 동안 A의 속력과 B의 속력은 같음

 

 

⑥ 답 : ② 4

 

 

3. 2018년 6월 모의고사 물리Ⅰ 20번

 

⑴ 문제. 그림은 물체 B와 실로 연결되어 있는 물체 A를 수평면 위의 점 P에 가만히 놓았더니 오른쪽으로 운동하여 점 Q를 지나는 모습을 나타낸 것이다. A가 Q를 지나는 순간부터 운동방향과 반대 방향으로 일정한 힘 F를 받아 점 R에서 속력이 0이 되었다. A가 Q에서 R까지 운동하는 동안, A의 운동 에너지 감소량은 B의 중력 퍼텐셜 에너지 감소량과 같다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이고, A가 P에서 R까지 운동하는 데 걸린 시간은 t이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 실의 질량, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

ㄱ. A가 P에서 Q까지 운동하는 동안, A와 B의 운동 에너지 증가량의 합은 중력이 B에 한 일과 같다.

ㄴ. F는 8mg이다.

ㄷ. P에서 R까지의 거리는 

 

 

이다.

① ㄱ        ② ㄷ        ③ ㄱ, ㄴ        ④ ㄴ, ㄷ        ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

⑵ 풀이. 

① Q에서 A의 속력을 v라고 정의

② F를 계산

 

 

③ P에서 R까지의 거리 계산

 

 

④ 답 : ③ ㄱ, ㄴ

 

 

4. 2020년 대학수학능력시험 물리Ⅰ 20번

 

⑴ 문제. 그림 (가)는 물체 A, B가 운동을 시작하는 순간의 모습을, (나)는 A와 B의 높이가 (가) 이후 처음으로 같아지는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 점 p, q, r, s는 A, B가 직선 운동을 하는 빗면 구간의 점이고, p와 q, r와 s 사이의 거리는 각각 L, 2L이다. A는 p에서 정지 상태에서 출발하고, B는 q에서 속력 v로 출발한다. A가 q를 v의 속력으로 지나는 순간에 B는 r를 지난다. A와 B가 처음으로 만나는 순간, A의 속력은? (단, 물체의 크기, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 1/8 v        ② 1/6 v        ③ 1/5 v        ④ 1/4 v        ⑤ 1/2 v

⑵ 풀이. 

① 발상 : 빗면을 따라 운동하는 물체에 작용하는 가속도는 g sin θ

 

 

② 0 ~ T 

○ A가 p에서 q로 운동

○ B가 q에서 r로 운동

③ T ~ 2T

○ A가 q에서 r로 운동

○ B가 r에서 출발하여 r과 s를 4등분한 점 중 s에 가까운 점에 도달

○ (주석) 속력-시간 곡선을 그려보면 임의의 물체가 r에서 s로 운동할 때 2T의 시간이 필요 

⑤ 2T ~ 3T

○ A가 r에서 출발하여 r과 s를 4등분한 점 중 s에 가까운 점에 도달

○ B가 r과 s를 4등분한 점 중 s에 가까운 점에서 s로 운동

⑥ 3T ~ 3.5T

○ A가 r과 s를 4등분한 점 중 s에 가까운 점에서 r과 s를 16등분한 점 중 s에 가까운 점에 도달

○ B가 s에서 r과 s를 16등분한 점 중 s에 가까운 점에 도달

○ A와 B가 t = 3.5T에서 만남

⑦ A는 r에서 s로 일정한 가속도로 감속하므로 A _{t = 3.5T} = 1/4 v

⑧ 답 : ④ 1/4 v

 

 

5. 2018년 대학수학능력시험 물리Ⅰ 16번

 

⑴ 문제. 그림과 같이 물체 A에 수평방향으로 10 N의 힘 F가 작용하여 물체 A, B가 정지해 있다. 이 상태에서 F의 크기를 30 N으로 하여 실을 당기다가 놓는다. A의 처음 위치 p와 실을 놓는 순간의 위치 q 사이의 거리는 0.4 m이다. A가 p에서 q까지 운동하는 동안 B의 중력 퍼텐셜 에너지 증가량은 B의 운동 에너지 증가량의 2배이다. A가 p를 다시 지나는 순간, A의 운동 에너지는? (단, 중력가속도는 10 m/s²이고, 실의 질량, 물체의 크기, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

 

 

① 4 J        ② 5 J        ③ 6 J        ④ 8 J        ⑤ 9 J

⑵ 풀이. 

① 평형상태로부터 B의 질량은 1 kg임을 앎

② A가 p → q로 운동하는 경우

 

 

③ A가 q → q로 운동하는 경우 

○ 역학적 에너지 보존법칙을 이용

○ 오른쪽으로 2 m/s로 운동하던 계가 왼쪽으로 2 m/s로 운동

④ A가 q → p로 운동하는 경우

 

 

⑤ 답 : ⑤ 9 J

 

입력: 2020.01.13 00:30