그림은 수평면으로부터 높이가 3h인 점 p에 가만히 놓은 물체가 궤도를… | [9급 지방직 고졸경채 물리] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림은 수평면으로부터 높이가 $3h$인 점 p에 가만히 놓은 물체가 궤도를 따라 운동하여 점 q와 높이가 $h$인 점 r을 차례대로 지나는 모습을 나타낸 것이다. q에서 물체의 운동 에너지는 r에서 물체의 중력 퍼텐셜 에너지와 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, $g$는 중력 가속도이고, 수평면에서 물체의 중력 퍼텐셜 에너지는 0이며, 물체의 크기와 모든 마찰은 무시한다)

ㄱ. q에서 r까지 운동하는 동안 물체의 중력 퍼텐셜 에너지 감소량은 물체의 운동 에너지 증가량과 같다.
ㄴ. q에서 물체의 중력 퍼텐셜 에너지는 운동 에너지의 2배이다.
ㄷ. r에서 물체의 속력은 $\sqrt{8gh}$이다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

역학적 에너지가 보존되므로 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.
p에서 정지했으므로 전체 역학적 에너지는 $3mgh$이다. q의 운동 에너지는 r의 퍼텐셜 에너지 $mgh$와 같으므로 q의 퍼텐셜 에너지는 $3mgh-mgh=2mgh$이다.
ㄱ: 마찰이 없어 역학적 에너지 보존이 성립하므로 퍼텐셜 에너지 감소량과 운동 에너지 증가량이 같다.
ㄴ: q에서 퍼텐셜 에너지 $2mgh$는 운동 에너지 $mgh$의 2배이므로 옳다.
ㄷ: r에서 운동 에너지는 $3mgh-mgh=2mgh$이므로 $v=\sqrt{4gh}$이고, √8gh가 아니다.