2026년 3월 고1 학평 통합과학 22번 해설

핵심 개념

자유 낙하 하는 물체는 감소한 위치 에너지만큼 운동 에너지가 증가해 역학적 에너지가 보존된다.

단서 따라가기

1. 질량이 다른 A(0.5 kg), B(1 kg)를 같은 높이 40 cm에서 동시에 놓음자유 낙하 하는 물체의 속력은 질량과 관계없이 1초마다 9.8 m/s씩 증가하므로 동시에 지면에 도달한다 보기 ㄱ (틀림 — 동시에 도달)
2. B 1 kg, 높이 40 cm = 0.4 m중력이 B에 한 일 = B의 위치 에너지 감소량 = 9.8 × 1 kg × 0.4 m = 3.92 J 보기 ㄴ (옳음)
3. A는 0.4 m → p(0.1 m), B는 0.4 m → q(0.3 m)운동 에너지 = 위치 에너지 감소량: A는 9.8 × 0.5 × 0.3 = 1.47 J, B는 9.8 × 1 × 0.1 = 0.98 J 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄴ: 높이 0.4 m에서 B(1 kg)의 위치 에너지는 9.8 × 1 kg × 0.4 m = 3.92 J이다. 지면에 도달할 때까지 중력이 B에 한 일은 B의 위치 에너지 감소량과 같으므로 3.92 J이다. 보기 ㄷ: 운동 에너지 증가량은 위치 에너지 감소량과 같다. A가 0.4 m에서 p(0.1 m)까지 떨어질 때 9.8 × 0.5 kg × (0.4 − 0.1) m = 1.47 J이고, B가 0.4 m에서 q(0.3 m)까지 떨어질 때 9.8 × 1 kg × (0.4 − 0.3) m = 0.98 J이다. 처음에 정지해 있었으므로 p에서 A의 운동 에너지(1.47 J)가 q에서 B의 운동 에너지(0.98 J)보다 크다. 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이므로 정답은 ④이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

높이의 단위를 m로 바꿔 위치 에너지와 중력이 한 일을 계산하고, 역학적 에너지 보존으로 두 지점의 운동 에너지를 비교하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

높이를 m 단위로 바꾸기 → 각 지점까지 떨어진 높이(처음 높이 − 지점 높이) 구하기 → 위치 에너지 감소량 = 9.8 × 질량 × 떨어진 높이 = 운동 에너지 증가량으로 계산해 비교