【물리학】 물리2 돌림힘 고난이도 문제 #2

물리2 돌림힘 고난이도 문제 #2

 

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1. (이투스) 2019년 8월 전국연합 모의고사 물리Ⅰ 20번

⑴ 문제. 그림 (가), (나)는 직육면체 막대 위에 놓인 물체 B가 도르래와 실을 이용해 왼쪽은 물체 A에, 오른쪽은 일정량의 이상 기체가 들어 있는 단면적이 S인 실린더의 피스톤에 연결되어 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 막대와 B의 질량은 각각 m, 5m이고, 막대의 길이는 8L이며, 막대의 왼쪽 끝에서 각각 2L, 5L인 지점에 받침대가 놓여 있다. (가), (나)에서 B의 위치는 막대가 수평을 유지할 수 있는 가장 오른쪽 지점과 왼쪽 지점이다. (가)에서 이상기체의 절대 온도는 T₀이고, 부피는 (나)에서가 (가)에서의 3배이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실은 수평을 유지하며, 막대의 밀도는 균일하고 막대의 두께와 폭, 실의 질량, 모든 마찰은 무시하며, 대기압은 일정하다.)

 

 

ㄱ. 기체의 압력은 (가)에서가 (나)에서보다 크다.

ㄴ. (가)에서 기체의 부피는 9LS/5이다.

ㄷ. (나)에서 기체의 절대 온도는 3T₀이다.

 

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

⑵ 풀이. 

① 실린더의 열역학적 과정 : 등압과정 (∵ 압력 = 대기압 - m_Ag / S )

② 물체 B가 오른쪽 받침대로부터 오른쪽으로 이격된 거리 x

 

 

③ 물체 B가 왼쪽 받침대로부터 왼쪽으로 이격된 거리 y

 

 

④ x와 y로부터 (가)와 (나)의 부피를 계산할 수 있음

 

 

⑤ 답 : ④ ㄴ, ㄷ

 

 

2. (이투스) 2019년 9월 고3 전국연합 모의고사 물리 Ⅰ 20번

⑴ 문제. 그림과 같이 질량이 2m, 길이가 2L로 같은 막대 A, B가 동일한 받침대 위에서 수평을 유지하고 있다. A의 오른쪽 끝과 B의 왼쪽 끝은 축바퀴를 통해 실로 연결되어 있고, A의 왼쪽과 B의 오른쪽 끝에서 x만큼 떨어진 곳에는 질량이 3m인 공이 각각 놓여 있다. 축바퀴의 작은 바퀴와 큰 바퀴의 반지름은 각각 r, 2r이다. A, B가 평형을 유지하는 x의 최댓값은? (단, A, B의 밀도는 균일하고, A, B의 두께와 폭, 모든 마찰은 무시한다.)

 

 

① (27/18)L        ② (14/9)L        ③ (29/18)L        ④ (5/3)L        ⑤ (31/18)L

⑵ 풀이. 

① x가 최대가 될 때 다음과 같은 상황이 됨

 

② 연립방정식 

 

 

③ 답 : ② (14/9)L

 

 

3. 2020년 대학수학능력시험 물리Ⅰ 19번

⑴ 문제. 그림은 질량이 각각 M₁, M₂, m인 막대를 이용하여 쌓은 구조물이 평형을 이루고 있는 모습을 나타낸 것이다. 수평으로 놓은 막대의 길이는 8L로 모두 같고, 연직으로 세운 막대의 길이는 모두 같다. x는? (단, 막대는 밀도가 균일하고, 두께와 폭은 무시한다.) 

 

 

① 4L/3        ② 3L/2        ③ 8L/5        ④ 5L/3        ⑤ 7L/4

⑵ 풀이. 

① 왼쪽 위, 오른쪽 위, 왼쪽 아래, 오른쪽 아래의 수직항력을 각각 N₁, N₂, N₃, N₄라고 정의

② 위쪽 막대에 대한 역학적 평형

 

 

③ 왼쪽 막대와 오른쪽 막대에 대한 역학적 평형

 

 

④ 아래쪽 막대에 대한 역학적 평형

 

 

 

⑤ 답 : ② 3L/2 

 

 

4. 2017년 6월 모의고사 물리Ⅰ 20번 

⑴ 문제. 그림과 같이 피에로가 받침대 위에 놓인 수평인 막대 위의 공 위에 서 있다. 받침대 사이의 거리는 3L이고, 공 넣는 통은 막대 위에 고정되어 있다. 수평으로 평형을 유지하며 피에로가 공 위에 서 있을 수 있는 가장 왼쪽 지점과 가장 오른쪽 지점 사이의 거리는 4L이다. 막대와 통의 질량의 합은 m₁이고, 피에로와 공의 질량의 합은 m₂이다. m₁ : m₂는?

 

 

① 1 : 5        ② 1 : 4        ③ 1 : 3        ④ 2 : 5        ⑤ 2 : 3

⑵ 풀이. 

① 피에로가 가장 왼쪽에 있는 경우 : 오른쪽 받침대의 수직항력 = 0

○ 막대의 무게 m₃ 

○ 공 넣는 통의 무게 m₄ 

○ 피에로가 왼쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₁ (왼쪽)

○ 막대의 무게 중심이 왼쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₂ 

○ 공 넣는 통이 왼쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₃ 

 

 

② 피에로가 가장 오른쪽에 있는 경우 : 왼쪽 받침대의 수직항력 = 0

○ 피에로가 오른쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₄ (오른쪽)

○ 막대의 무게 중심이 오른쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₅ 

○ 공 넣는 통이 오른쪽 받침대로부터 떨어진 거리 x₆ 

 

 

③ 연립방정식 풀이

 

 

④ 답 : ③ 1 : 3 

 

입력: 2020.05.16 12:24