1.

◈ Note

과학에서의 일 : 물체에 힘을 작용하여 물체를 힘의 방향으로 이동시키는 것을 물체에 일을 하였다고 한다.

시험대비 요점정리

Ⅳ-1 물질의 상태 변화

중1

과

학

Ⅱ. 빛

학원명: 학원명    강사명: 강사명

-  -

시험대비 요점정리

01. 일과 일률

중2

과

학

Ⅵ. 일과 에너지 전환

학원명     강사명

(1) 과학에서의 일을 하지 않은 경우(일의 양이 0이 되는 경우)

① 물체의 이동 거리가 0일 때

□ 벽을 미는 경우, 물체를 들고 가만히 서 있는 경우

② 물체에 작용하는 힘이 0일 때

□ 마찰이 없는 얼음판 위에서 물체가 등속 직선 운동을 하는 경우

③ 물체의 이동 방향과 힘의 방향이 수직일 때

□ 가방을 들고 수평 방향으로 걸어가는 경우

(2) 일의 양([eqn: W]) = 힘([eqn: F]) × 이동 거리([eqn: s])

① 일의 단위 : J(줄), N⋅m

② 1J : 1N의 힘을 작용하여 물체를 힘의 방향으로 1m 이동시켰을 때 한 일의 양

(3) 이동 거리-힘 그래프에서 일의 양 : 그래프 아랫부분의 넓이는 힘이 한 일의 양을 나타낸다.

넓이 = 힘 × 이동 거리 = 일의 양

구분	수평면에서 물체를 이동시킬 때	물체를 들어 올릴 때
과정	마찰력에 대하여 일을 한다.	중력에 대하여 일을 한다.
힘의 크기	끄는 힘=물체가 받는 마찰력([eqn: F])	들어 올리는 힘=물체의 무게([eqn: w])
이동 거리	물체의 이동 거리([eqn: s])	물체를 들어 올린 높이([eqn: h])
일의 양([eqn: W])	마찰력([eqn: F])×이동 거리([eqn: s])	무게([eqn: w])×들어 올린 높이([eqn: h])

2.

◈ Note

일의 양 계산

3. 일률 : 단위 시간(1초) 동안 한 일의 양, 일의 능률을 나타낸다.

➡ 일률이 클수록 더 효율적으로 일을 한다.

⑴ 일률([eqn: P]) = [eqn: {일의````양(W``)} over {걸린~시간(t)}]

⑵ 일률의 단위 : W(와트), HP(마력)

∙ 1W : 1초 동안 1J의 일을 할 때의 일률 ⇨ 1W = 1J/s = 1N⋅m/s, 1kW = 1000W

(3) 물체의 속력이 일정할 때 : 일률([eqn: P]) = 힘([eqn: F]) × 속력([eqn: v])

시험대비 기출문제

01. 일과 일률

중2

과

학

Ⅵ. 일과 에너지 전환

이름 : 이  름     점수 : 점    수

시험에 꼭! 나오는 문제

ㄱ. 과학 시간에 제자리에서 의자를 들고 벌을 섰다.

ㄴ. 무게가 100N인 깡통에 실을 매달아 10분 동안 원운동시켰다.

ㄷ. 과학실 탁자를 밀어서 수평 방향으로 2m 옮겼다.

ㄹ. 무게가 100N인 가방을 든 채로 1시간 동안 서 있었다.

ㅁ. 1층 교실에 있는 무게가 98N인 책상을 2층으로 옮겼다.

과학에서 말하는 일을 한 경우를 보기에서 모두 고른 것은?

<보기>

① ㄱ, ㄹ	② ㄷ, ㅁ	③ ㄱ, ㄴ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ, ㄹ	⑤ ㄷ, ㄹ, ㅁ

2.예삐는 한 권의 무게가 2N인 책 5권을 들고 수평 방향으로 30m만큼 걸어갔다. 예삐가 책에 한 일의 양은 몇 J인지 구하시오.

3.오른쪽 그래프는 수평면에서 질량이 2kg인 물체를 수평 방향으로 6m 끌어당기는 데 작용한 힘의 크기와 이동 거리의 관계를 나타낸 것이다. 물체를 6m 끌어당기는 동안 한 일의 양은 몇 J인지 구하시오.

4.오른쪽 그림과 같이 수평면에 놓인 질량이 20kg인 물체에 수평 방향으로 30N의 힘을 계속 작용하였더니 물체가 일정한 속력으로 10m 이동하였다. 이때 사람이 한 일의 양은?

① 20J	② 30J	③ 60J

④ 200J	⑤ 300J

.질량이 30kg인 물체를 지면에서 50cm 들어 올렸다면 이 때 한 일의 양은?

① 15J	② 50J	③ 147J

④ 200J	⑤ 15000J

그림과 같이 영서는 교실 바닥에 놓여 있는 질량이 20kg인 상자를 2m 들어 올려 3m 떨어진 곳에 있는 높이 2m의 책상 위에 올려놓았다.

이때 영서가 한 일의 양은?

① 40J	② 100J	③ 392J

④ 588J	⑤ 980J

어떤 기중기가 무게가 300N인 물체를 2m 들어 올리는 데 10초가 걸렸다면, 이 기중기의 일률은?

① 20W	② 40W	③ 60W

④ 80W	⑤ 100W

무게가 10N인 물체를 3m 높이까지 들어 올리는 일을 하는 데 전동기 A는 2초, B는 3초, C는 6초가 걸렸다. 이때 전동기의 일률의 비(A : B : C)는?

① 1 : 1 : 1	② 1 : 2 : 3	③ 2 : 3 : 6

④ 3 : 2 : 1	⑤ 6 : 3 : 2

매번 자주! 출제되는 문제

한 일의 양이 0이 아닌 경우는?

① 질량이 1kg인 돌멩이를 실에 묶어 돌렸다.

② 질량이 1kg인 물체를 빗면을 따라 5m 끌어 올렸다.

③ 마찰이 없는 수평면에서 물체를 일정한 속력으로 10m 이동시켰다.

④ 500N의 힘으로 바위를 밀었으나 바위가 움직이지 않았다.

⑤ 무게가 100N인 물체를 들고 수평 방향으로 2m 이동하였다.

보기에서 일을 많이 한 것부터 순서대로 나열하시오.

ㄱ. 질량이 3kg인 물체를 2시간 동안 들고 서 있었다.

ㄴ. 질량이 1kg인 물체를 0.5m 높이까지 들어 올렸다.

ㄷ. 질량이 2kg인 물체에 2N의 힘을 작용하여 힘의 방향으로 3m 이동시켰다.

<보기>

11.수평면 위에서 무게가 20N인 물체를 일정한 속력으로 5m 밀었을 때 한 일의 양이 20J이었다면, 물체와 수평면 사이에 작용하는 마찰력의 크기는 몇 N인지 구하시오.

12.물체를 들어 올릴 때 한 일에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 물체에는 지구의 중심 방향으로 중력이 작용하고 있으므로 물체를 일정한 속력으로 들어 올리려면 중력과 같은 크기의 힘을 작용해야 한다.

② 질량이 1kg인 물체에 작용하는 중력의 크기는 9.8N이다.

③ 물체를 들어 올릴 때 한 일은 물체를 들어 올린 높이에 비례한다.

④ 물체를 들어 올릴 때에는 마찰력에 대해 일을 한다.

⑤ 질량이 [eqn: m]인 물체를  [eqn: h]만큼 들어 올릴 때 한 일의 양은  [eqn: 9.8mh]이다.

13.어떤 물체를 10N의 힘으로 들어 올릴 때 한 일의 양이 50J이었다. 이때 물체가 올라간 높이는?

① 5m	② 10m	③ 15m

④ 20m	⑤ 30m

14.일률에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 같은 양의 일을 할 때 걸린 시간이 짧으면 일률이 크다.

② 같은 시간 동안 일을 할 때 한 일의 양이 많을수록 일률이 크다.

③ 일의 능률을 나타내는 양이다.

④ 1초 동안에 한 일의 양을 나타낸다.

⑤ 단위는 J(줄)을 사용한다.

이것까지 풀면! 100점 맞는 문제

15.

ㄱ. N	ㄴ. J	ㄷ. N․m	ㄹ. N/m

ㅁ. kg․m    ㅂ. kg/m    ㅅ. W	ㅇ. HP

일의 단위로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

<보기>

① ㄱ, ㄴ	② ㄴ, ㄷ

③ ㄴ, ㄷ, ㅂ	④ ㄴ, ㄷ, ㅁ, ㅅ

⑤ ㄴ, ㄷ, ㅁ, ㅇ

16.1J의 정의를 옳게 설명한 것은?

① 1kg의 물체를 1m 들어 올릴 때 한 일의 양이다.

② 1kg의 물체를 1m 밀고 갔을 때 한 일의 양이다.

③ 1N의 힘으로 물체를 1cm 이동시켰을 때 한 일의 양이다.

④ 1N의 힘으로 물체를 1m 이동시켰을 때 한 일의 양이다.

⑤ 1N의 힘으로 물체를 1m 이동시켰을 때의 일률이다.

1성곤이가 벽을 힘껏 밀고 있으나 성곤이가 벽에 한 일은 0이다. 그 이유를 간단히 설명하시오.

한별이는 환경 정리 때 1층에서 3층 교실까지 화분을 들고 올라가면서 다음과 같은 물리량을 조사하였다.

A. 한별이의 몸무게        B. 화분의 무게

C. 한별이의 걸음 수       D. 한 계단의 높이

E. 계단의 수              F. 계단의 폭

한별이가 화분에 한 일의 양을 구하기 위해 반드시 알아야 할 것을 옳게 짝지은 것은?

① B, C, D	② B, D, E

③ B, D, F	④ C, D, F

⑤ D, E, F

그림과 같이 무게가 10N인 물체를 수평면에서 밀어서 서서히 5m 이동시킨 후 수직으로 2m 들어 올렸다.

이때 한 일의 양이 45J이라면, 수평면과 물체 사이에 작용하는 마찰력의 크기는?

① 1N	② 2N	③ 3N

④ 4N	⑤ 5N

몸무게가 600N인 보배가 계단 한 개의 높이가 15cm, 폭이 30cm인 계단 60개를 뛰어서 올라갔을 때, 보배의 일률은 270W였다. 이때 보배가 계단을 올라가는 데 걸린 시간은?

① 10초	② 20초	③ 25초

④ 33초	⑤ 35초

1. ②

ㄱ과 ㄹ은 이동 거리가 0이고, ㄴ은 힘의 방향과 물체의 이동 방향이 수직이므로 한 일의 양이 0이다.

2. 0

책이 총 5권이므로 책의 총 무게는 10N이지만, 예삐가 책에 작용한 힘의 방향과 책의 이동 방향이 수직이므로 한 일의 양은 0이다.

3. 50J

이동 거리-힘 그래프에서 그래프 아랫부분의 넓이는 한 일의 양을 나타내므로 (5 × 2) + (10 × 4) = 50(J)이다.

4. ⑤

일의 양 = 힘 × 이동 거리 = [eqn: RM 30N×10m=300J]

5. ③

물체의 무게는 (9.8×30)N=294N이고, 이동 거리는 0.5m이므로 한 일의 양 ＝[eqn: RM 294N``×``0.5m``=``147J]이다.

6. ③

영서가 상자를 2m 높이까지 들어 올리면서 한 일의 양은

[eqn: RM(9.8``×``20)N``×``2m``=``392J]이고, 상자를 3m 떨어진 곳까지 이동시키면서 한 일의 양은 힘의 방향과 상자의 이동 방향이 수직이므로  0이다.

7. ③

한 일의 양 = 300N × 2m = 600J

일률 = [eqn: { 일의~양} over {걸린~시간 }] = [eqn: rm {600J } over { 10초}] = 60W

8. ④

같은 양의 일을 할 때 일률은 걸린 시간에 반비례한다.

A : B : C = [eqn: {1} over {2} : {1} over {3} : {1} over {6}] = 3 : 2 : 1

9. ②

①, ⑤ 힘의 방향과 물체의 이동 방향이 수직이므로 힘의 방향으로 물체가 이동한 거리가 0이다.

③ 물체에 작용한 힘의 크기가 0이다.

④ 이동 거리가 0이다.

10. ㄷ - ㄴ - ㄱ

ㄱ. 이동 거리가 0이므로 한 일의 양은 0이다.

ㄴ. (9.8 × 1)N × 0.5m = 4.9J

ㄷ. 2N × 3m = 6J

11. 4N

한 일의 양 = 마찰력의 크기 × 이동 거리

20J = F × 5m

[eqn: THEREFORE ````F＝RM4N]

12. ④

물체를 들어 올릴 때에는 중력에 대해 일을 한다.

13. ①

한 일의 양 = 작용한 힘 × 들어 올린 높이

50J = 10N × 들어 올린 높이

∴ 들어 올린 높이 = 5m

14. ⑤

J(줄)은 일의 단위이고, 일률의 단위는 W(와트)이다.

15. ②

일은 힘과 이동 거리의 곱으로 나타낸다. 힘의 단위는 N이고, 이동 거리의 단위는 m이다. 따라서 일의 단위는 J, N․m 이다.

16. ④

1J은 물체를 1N의 힘으로 1m 이동시켰을 때 한 일의 양이다.

17. □ 벽에 힘을 작용했지만 벽의 이동 거리가 0이기 때문이다.

18. ②

한별이가 화분에 한 일의 양을 구하기 위해서는 화분의 무게, 화분의 이동 거리를 알아야 하는데, 이때 화분의 이동 거리는 한 계단의 높이와 계단의 수를 곱하여 구한다.

19. ⑤

(마찰력 × 5m) + (10N × 2m) = 45J

[eqn: THEREFORE] 마찰력 = 5N

20. ②

[eqn: 일률={힘 ×이동````거리} OVER {걸린~시간}]

[eqn: 걸린~시간={힘×이동````거리} OVER {일률} =][eqn: {RM 600N×(0.15×60)m} over {RM 270W}]=20초