◈ Note

1. 지레를 사용할 때의 일

시험대비 요점정리

02. 도구와 일의 원리

중2

과

학

Ⅵ. 일과 에너지 전환

학원명     강사명

(1) 지레의 원리 : [eqn: w TIMES a=F``TIMESb], [eqn: F= w×{a}over{b}]

(2) 사람이 한 일([eqn: F TIMESs]) = 지레가 한 일([eqn: w TIMES h])

(3) 지레의 이용

종류	1종 지레	2종 지레	3종 지레
구조
예	펜치, 가위, 장도리 등	병따개, 호두 까개, 외바퀴 손수레 등	핀셋, 젓가락, 낚싯대 등

2. 도르래를 사용할 때의 일

종류	고정 도르래	움직 도르래
구조
당기는 힘	[eqn: F=w] 이득 없음	[eqn: F= {1} over {2} w] 이득
줄을 당긴 길이	[eqn: s=h] 이득 없음	[eqn: s=2h] 손해
도르래가 한 일	[eqn: w TIMES h]	[eqn: w TIMES h]
사람이 한 일	[eqn: F TIMES s=w TIMES h] 이득 없음	[eqn: F TIMES s= {w} over {2} TIMES 2h=w TIMES h] 이득 없음
이점	힘의 방향을 바꿀 수 있다.	힘의 이득을 볼 수 있다.

3. 빗면을 사용할 때의 일 : 힘-이득, 이동 거리-손해, 일-이득 없음

(1) 빗면을 사용하여 들어 올리는 일([eqn: F`` TIMES s]) = 물체를 직접 들어 올리는 일([eqn: w TIMES h])

[eqn: F`` TIMES s=w TIMES h], [eqn: F=w TIMES { h} over { s}]

(2) 빗면의 이용 : 나사못, 계단, 산길, 병뚜껑, 쐐기, 사다리

4. 일의 원리 : 도구를 사용할 때나 사용하지 않을 때나 한 일의 양은 같다.

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시험대비 기출문제

02. 도구와 일의 원리

중2

과

학

Ⅵ. 일과 에너지 전환

이름 : 이  름      점수 : 점    수

시험에 꼭! 나오는 문제

1.그림과 같이 지레의 한쪽 끝 A점에 무게가 600N인 물체가 놓여 있다. 지레의 다른 쪽 B점을 손으로 0.3m 눌러 물체를 천천히 들어 올릴 때, B점에 작용한 힘의 크기와 한 일의 양을 옳게 짝지은 것은?

힘의 크기   일의 양	힘의 크기   일의 양

①  180N       30J	②  200N       60J

③  200N      120J	④  600N       30J

⑤  600N       60J

2. 오른쪽 그림과 같이 장치하고 용수철저울을 당겨 무게가 10N인 추를 10cm 높이까지 천천히 들어 올렸다. 용수철저울의 눈금과  용수철저울을 당긴 거리를 옳게 짝지은 것은? (단, 실험 장치의 무게는 무시한다.)

눈금       거리	눈금        거리

①  2.5N     20cm	②  2.5N      40cm

③  5N       20cm	④  5N       40cm

⑤  10N      10cm

지레의 원리를 이용한 도구가 아닌 것은?

① 병따개	② 장도리	③ 손수레

④ 가위	⑤ 거중기

7.오른쪽 그림과 같은 장치를 사용하여 무게가 120N인 추를 들어 올리기 위해 줄을 아래로 6m 끌어당겼다. 줄을 당기는 최소한의 힘과 추가 올라간 높이를 옳게 짝지은 것은? (단, 줄과 도르래의 무게 및 마찰은 무시한다.)

힘	높이           힘    높이

① 20N      1m	② 20N     6m

③ 30N      1.5m	④ 30N     6m

⑤ 60N      3m

8.그림 (가)~(다)와 같은 도르래를 사용하여 각각 무게가 20N인 물체를 천천히 1m 높이 만큼 들어 올리려고 한다.

줄을 잡아당길 때 당기는 힘([eqn: F])과 당겨야 하는 줄의 길이([eqn: l]), 한 일의 양([eqn: W])을 옳게 짝지은 것은? (단, 도르래의 무게와 마찰은 무시한다.)

		힘([eqn: F])	줄의 길이([eqn: l])	일의 양([eqn: W])
①	㈎	10N	2m	20J
②	㈎	20N	1m	20J
③	㈏	10N	2m	40J
④	㈏	80N	0.25m	20J
⑤	㈐	5N	4m	80J

빗면의 원리를 이용한 것은?

① 시소	② 나사못	③ 핀셋

④ 젓가락	⑤ 병따개

4그림과 같이 어떤 사람이 질량이 90kg인 드럼통을 빗면을 따라 밀어 올려 트럭에 싣는 일을 하고 있다.

트럭의 바닥이 지면에서 1.5m 높이에 있고 빗면의 길이가 4.5m일 때, 드럼통을 밀어 올리기 위해 사람이 작용해야 하는 최소 힘의 크기는?(단, 모든 마찰은 무시한다.)

① 90N	② 200N	③ 294N

④ 300N	⑤ 500N

9.일의 원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 모든 도구는 힘의 이득을 얻는 원리가 같다.

② 힘의 이득을 얻는 대신 직접 일을 할 때보다는 이동 거리가 짧아진다.

③ 사람이 직접 일을 하면 힘도 더 들고, 일도 많이 한다.

④ 힘의 이득을 얻지 못하더라도 일의 이득을 얻는 경우가 있다.

⑤ 어떤 도구를 사용하더라도 일의 이득은 없다.

매번 자주! 출제되는 문제

그림과 같이 지레에 무게가 100N인 물체를 B점에 올려놓고, A점에 힘을 작용하여 물체를 천천히 들어 올리는 데 25N의 힘이 들었다.

A점이 움직인 거리가 2m일 때, B점이 움직인 거리는?

① 0.5m	② 1m	③ 2m

④ 4m	⑤ 8m

11그림과 같이 지레를 사용하여 질량이 50kg인 물체를 천천히 들어 올리려고 한다. 이때 지레를 3cm 눌렀다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 물체의 무게는 490N이다.

② 사람이 지레를 누르는 힘은 질량 10kg에 해당하는 무게와 같다.

③ 사람이 한 일의 양은 2.94J이다.

④ 물체는 0.6cm 올라간다.

⑤ 사람이 한 일의 양은 지레가 한 일의 양의 [eqn: 1 over 5]배이다.

13.오른쪽 그림과 같이 움직 도르래를 사용하여 무게가 300N인 물체를 일정한 속력으로 1m 들어 올렸다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 도르래의 무게와 마찰은 무시한다.)

① 일의 이득은 없다.

② 힘의 방향을 바꿀 수 있다.

③ 도르래가 한 일의 양은 300J이다.

④ 당긴 줄의 길이는 2m이다.

⑤ 줄을 당길 때 필요한 힘의 크기는 150N이다.

14도르래에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(단, 도르래의 무게와 마찰은 무시한다.)

① 고정 도르래를 사용하면 힘의 이득이 없다.

② 움직 도르래를 사용하면 힘의 이득이 있다.

③ 움직 도르래를 많이 사용할수록 힘이 적게 든다.

④ 고정 도르래를 사용할 때 줄을 당긴 길이는 물체가 올라간 높이의 2배이다.

⑤ 고정 도르래나 움직 도르래를 사용하여도 일의 이득은 없다.

12.오른쪽 그림과 같이 빗면을 사용하여 물체를 A에서 C까지 끌어 올릴 때 작용한 힘과 일의 양을 물체를 직접 들어 올릴 때와 옳게 비교한 것은?(단, 모든 마찰은 무시한다.)

① 힘이 적게 들고, 일의 양은 같다.

② 힘이 많이 들고, 일의 양은 같다.

③ 힘이 많이 들고, 일의 양은 적다.

④ 힘은 같고, 일의 양은 많다.

⑤ 힘과 일의 양은 같다.

15.도구에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 도구를 사용해도 일에는 이득이 없다.

② 지레를 사용할 때 받침점에서 힘점이 멀수록 힘이 적게 든다.

③ 고정 도르래를 사용하면 힘의 이득이 없고, 움직 도르래를 사용하면 힘의 이득이 있다.

④ 빗면을 이용하면 힘은 이득을 보지만 이동 거리는 손해를 본다.

⑤ 병뚜껑, 나사못은 지레의 원리를 사용한 도구이다.

이것까지 풀면! 100점 맞는 문제

그림과 같이 지레를 사용하여 질량이 100kg인 물체를 490N의 힘으로 천천히 들어 올리려고 한다.

작용점에서 받침점까지의 거리를 [eqn: a], 힘점에서 받침점까지의 거리를 [eqn: b]라고 할 때, [eqn: a:b]는?

① 1 : 1	② 1 : 2	③ 1 : 3

④ 2 : 1	⑤ 3 : 2

오른쪽 그림은 가위의 중심에서 손잡이까지의 길이 [eqn: l]을 나타낸 것이고, 길이 [eqn: l]은 가위의 종류에 따라 다르다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① [eqn: l]이 길수록 물체를 자르는 데 작은 힘이 든다.

② [eqn: l]이 길수록 손잡이를 눌러야 하는 거리가 짧아진다.

③ [eqn: l]이 길수록 물체를 자를 때 일의 양은 적어진다.

④ [eqn: l]은 종이를 자르는 가위가 금속을 자르는 가위보다 길어야 한다.

⑤ 가위는 빗면의 원리를 이용한 도구이다.

19고정 도르래 1개와 움직 도르래 1개를 각각 따로 장치하고 무게가 같은 추를 매달았다. 각각의 추에 같은 양의 일을 해 주었을 때, 그 값이 서로 같은 것은? (단, 도르래의 무게와 마찰은 무시한다.)

① 추가 올라간 높이	② 도르래의 이동 거리

③ 사람이 작용한 힘의 크기	④ 줄을 당긴 길이

⑤ 줄에 걸리는 힘의 크기

20.핀셋, 나사못, 도르래, 빗면 등의 도구를 사용하여 일을 하는 경우의 공통점은?

① 힘이 적게 든다.

② 힘의 이득이 없다.

③ 이동 거리가 길어진다.

④ 이동 거리가 짧아진다.

⑤ 일의 이득이 없다.

1. ②

[eqn: {rm 600N ``×``0.5m}``=``F``×``RM1.5m]

[eqn: THEREFORE ````F``=``200rmN]

한 일의 양 = [eqn: RM 200N``×``0.3m``=``60J]

2. ②

[eqn: F × 4{rmcm}=10{rmN}×1{rmcm}]

[eqn: THEREFORE] [eqn: F]= 2.5N

10N × 0.1m = 2.5N × [eqn: s]

[eqn: THEREFORE] [eqn: s]＝ 0.4m = 40cm

3. ⑤

⑤ 거중기는 도르래의 원리를 이용한 도구이다.

4. ③

[eqn: RM120N×{1}OVER {4}=30N],  120N × [eqn: s] = 30N × 6m

[eqn: THEREFORE ````s=1.5 rm m]

5. ②

㈎ : 당긴 힘(20N), 당긴 줄의 길이(1m), 한 일의 양(20J)

㈏ : 당긴 힘(10N), 당긴 줄의 길이(2m), 한 일의 양(20J)

㈐ : 당긴 힘(5N), 당긴 줄의 길이(4m), 한 일의 양(20J)

6. ②

시소, 핀셋, 젓가락, 병따개는 지레의 원리를 사용한 것이다.

7. ③

[eqn: rm (9.8×90)N×1.5m={it F}``TIMES 4.5m]

[eqn: THEREFORE F``=rm294N]

8. ⑤

도구를 사용할 때나 사용하지 않을 때나 한 일의 양은 같다. 이를 일의 원리라고 한다.

9. ①

사람이 지레에 한 일 = 지레가 물체에 한 일

25N × 2m = 100N × [eqn: s]

[eqn: THEREFORE] [eqn: s]= 0.5m

10. ⑤

① 물체의 무게는 (9.8 × 50)N = 490N이다.

② (9.8 × 50)N × 30cm = (9.8 × [eqn: m])N × 150cm

[eqn: THEREFORE][eqn: m] = 10kg

③ 한 일의 양=(9.8×10)N × 0.03m = 2.94J이다.

④ (9.8×50)N × [eqn: s] = (9.8×10)N × 3cm

[eqn: THEREFORE] [eqn: s] = 0.6cm

⑤ 일의 원리에 의해 사람이 한 일의 양과 지레가 한 일의 양은 같다.

11. ②

① 어떠한 도구를 사용하더라도 일의 이득은 없다.

② 고정 도르래를 사용하면 힘의 방향을 바꿀 수 있다.

③ 한 일의 양 = 300N × 1m = 300J

④ 움직 도르래를 사용하면 물체가 올라간 높이의 2배 길이의 줄을 당겨야 하므로 당긴 줄의 길이는 2m이다.

⑤ 움직 도르래를 사용하면 물체 무게의[eqn: 1 over 2]배의 힘을 작용해야 하므로 줄을 당길 때 필요한 힘의 크기는 150N이다.

12. ④

④ 고정 도르래를 사용하면 줄을 당긴 거리만큼 물체가 올라간다.

13. ①

빗면을 사용하여 일을 하면 물체를 직접 들어 올릴 때보다 힘은 적게 들고, 이동 거리는 길어진다. 따라서 일의 양은 변함이 없다.

14. ⑤

⑤ 병뚜껑과 나사못은 빗면의 원리를 사용한다.

15. ②

(9.8 × 100)N = 980N, 980N × [eqn: a] = 490N × [eqn: b]

[eqn: THEREFORE] [eqn: a:b] = 1 : 2

16. ①

①, ② 길이 [eqn: l]이 길수록 받침점과 힘점 사이의 거리가 길어지므로 작용해야 하는 힘의 크기가 작아진다. 따라서 손잡이를 눌러야 하는 거리는 더 길어진다.

③ 동일한 물체를 자를 때 한 일의 양은 길이 [eqn: l]에 관계없이 일정하다.

④ 중심에서 손잡이까지의 길이 [eqn: l]이 길수록 물체를 자르는 데 드는 힘이 작아진다. 따라서 종이를 자르는 가위보다 금속을 자르는 가위의 길이 [eqn: l]이 더 길어야 한다.

⑤ 가위는 지레의 원리를 이용한 도구이다.

17. ①

② 움직 도르래는 물체와 함께 올라가지만 고정 도르래는 제자리에 고정되어 있다.

③ 사람이 작용한 힘의 크기는 움직 도르래를 사용할 때가 고정 도르래를 사용할 때의 [eqn: {1} over {2}]배이다.

④ 줄을 당긴 길이는 움직 도르래를 사용할 때가 고정 도르래를 사용할 때의 2배이다.

⑤ 움직 도르래의 경우에는 줄에 물체 무게의 절반에 해당하는 힘이 걸리지만, 고정 도르래의 경우에는 물체 무게와 같은 크기의 힘이 줄에 걸린다.

18. ⑤

도구를 사용하면 힘 또는 이동 거리의 이득을 보지만 일에는 이득이 없다.