위치 에너지 관련 문제 5가지 예시
중력 위치 에너지
1. 50kg 물체를 수직으로 들어 올리는 데 4.900줄의 에너지가 사용되었습니다. 이 물체는 … 높이까지 올라갈 것입니다. (g = 9,8 ms⁻² )
A. 0,1m
B. 10m
C. 98m
D. 245m
동쪽 960m
논의
알려진 바에 따르면:
위치 에너지 변화량(ΔEP) = 4900 줄
물체의 질량(m) = 50kg
중력 가속도(g) = 9,8 m/ s²
원하는 결과: 물체는 (Δh)만큼 높이 올라갈 것입니다.
답변 :
ΔEP = mg Δh
4900 = (50)(9,8) Δh
Δh = 10미터
정답은 B입니다.
스프링 위치 에너지
2. 다음 그래프는 용수철의 힘 F와 길이 증가량 x 사이의 관계를 나타냅니다. 용수철이 8cm 늘어났을 때, 용수철의 위치 에너지는 얼마입니까?
A. 1,6 × 10-5 줄
B. 6,4 × 10⁻⁴ 줄
C. 8 줄
D. 16 줄
128줄
논의
알려진 바에 따르면:
힘(F) = 2 뉴턴
길이 증가량(x) = 1cm = 1/100미터 = 0,01미터
용수철 처짐 = 8cm = 8/100미터 = 0,08미터
질문: 용수철의 위치 에너지
답변 :
그래프의 데이터를 이용하여 용수철 상수를 계산하세요.
용수철의 위치 에너지:
∆ EP = 1/2 kx 2
Δ EP = 1/2(200N/m)(0,08m) 2
Δ EP = (100N/m)(0,0064m 2 )
∆ EP = 0,64 Nm
3. 다음 객체의 상태 중:
(1) 늘어난 새총 고무
(2) 편향된 진자
(3) 가열된 다리미
위치 에너지를 가진 물체에는 번호가 매겨져 있습니다...
가. (1)
B. (1) 및 (2)
C. (2)
D. (2) 및 (3)
E. (3)
논의
(1) 늘어난 새총 고무
새총용 고무는 늘어났을 때 탄성 위치 에너지를 갖습니다.
(2) 편향된 진자
추가 휘어질 때, 추가 휘어지게 됩니다.
정답은 B입니다.
4. 아래 표는 한쪽 끝에 하중이 걸린 용수철을 이용한 실험 결과를 나타냅니다. F는 하중의 무게이고, ∆L은 길이 증가량입니다. 용수철을 10cm 늘리는 데 필요한 일의 양을 계산하세요.
A. 2,0줄
B. 2,5줄
C. 5,0 줄
D. 7,6 줄
예: 10 줄
논의
알려진 바에 따르면:
질문: 용수철을 10cm 늘리는 데 필요한 힘
답변 :
표에 있는 데이터를 이용하여 용수철 상수를 계산하세요.
k = F / ∆x = 20 N / 0,04 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 30 N / 0,06 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 40 N / 0,08 m = 500 N/m
용수철 상수는 500 N/m입니다.
용수철을 10cm 늘리는 데 필요한 힘은 다음과 같습니다.
W = 1/2 k ∆L 2 = 1/2 (500 N/m)(0,1 m) 2 = (250 N/m)(0,01 m 2 ) = 2,5 뉴턴 미터 = 2,5 줄.
정답은 B입니다.
5. 그래프(Fx)는 힘과 용수철 길이 증가량 사이의 관계를 보여줍니다. 위 그래프를 바탕으로 한 용수철의 위치 에너지의 크기는 다음과 같습니다…
A. 20줄
B. 16줄
C. 3,2 줄
D. 1,6 줄
예: 1,2 줄
논의
알려진 바에 따르면 :
F = 40 뉴턴
Δ x = 0,08미터
질문 : 용수철의 위치 에너지는 얼마입니까?
답변 :
스프링 상수:
k = F / Δ x
용수철의 위치 에너지:
EP = ½ k Δ x 2 = ½ (F/ Δ x) Δ x 2 = ½ F Δ x
EP = ½ (40)(0,08) = (20)(0,08) = 1,6 줄
정답은 D입니다.
질문 출처:
고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제
