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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 20년 1회차
그림은 충분히 긴 구리관 속으로 자석이 낙하하는 모습이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 공기저항, 자석과 구리관 사이의 마찰은 무시한다)ㄱ. 자석이 낙하하는 동안 자석의 위치에너지는 감소한다.
ㄴ. 자석이 낙하한 거리만큼 자석의 운동에너지는 증가한다.
ㄷ. 자석의 역학적 에너지는 보존된다.
ㄹ. 감소한 역학적 에너지만큼 전기 에너지로 전환된다.
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ㄱ, ㄴ
2
ㄱ, ㄷ
3
ㄱ, ㄹ
4
ㄴ, ㄹ
해설
옳은 것은 ㄱ과 ㄹ이다. 자석이 구리관을 지날 때 유도 전류가 생겨 역학적 에너지 일부가 전기 에너지로 바뀐다.
자석이 움직이면 구리관을 지나는 자기 선속이 변해 맴돌이 전류가 흐르고, 렌츠 법칙에 따라 이 전류가 자석의 낙하를 방해한다. 감소한 역학적 에너지만큼 전기 에너지(결국 열)로 전환된다.
- ㄱ(옳음): 자석은 아래로 내려가므로 높이가 낮아져 위치에너지가 감소한다.
- ㄴ(옳지 않음): 위치에너지 감소분의 일부가 전기 에너지로 빠져나가므로 운동에너지는 위치에너지가 줄어든 만큼 늘지 않는다.
- ㄷ(옳지 않음): 유도 전류에 의한 에너지 전환이 있어 자석의 역학적 에너지는 보존되지 않는다.
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