대수지수와 로그수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

우물 양수량 비

문제

우물에서 단위 시간당 끌어올리는 물의 양을 양수량이라 한다. 양수량이 일정하면 우물의 수위는 일정한 높이를 유지하게 된다. 우물의 영향권의 반지름의 길이가 RR(m)\mathrm{\left( m \right)}인 어느 지역에 반지름의 길이가 rr(m)\mathrm{\left( m \right)}인 우물의 양수량을 QQ((m3/\mathrm{m} ^{3} /)), 원지하수의 두께를 HH(m)\mathrm{\left( m \right)}, 양수 중 유지되는 우물의 수심을 hh(m)\mathrm{\left( m \right)}라고 할 때, 다음 관계식이 성립한다고 한다. Q=k(H2h2)log(Rr)\displaystyle Q = \frac{k \left( H ^{2} - h ^{2} \right)}{\log \left( \frac{R}{r} \right)} (단, kk는 양의 상수이다.) 우물의 영향권의 반지름의 길이가 512512m\mathrm{m}로 일정한 어느 지역에 두 우물 AA, BB가 있다. 반지름의 길이가 11m\mathrm{m}인 우물 AA와 반지름의 길이가 22m\mathrm{m}인 우물 BB의 양수량을 각각 QAQ _{A}((m3/\mathrm{m} ^{3} /)), QBQ _{B}((m3/\mathrm{m} ^{3} /))이라 하자. 우물 AA, BB의 원지하수의 두께가 모두 88m\mathrm{m}일 때, 양수 중 두 우물의 수심이 모두 66m\mathrm{m}를 유지하였다. QAQB\displaystyle \frac{Q _{A}}{Q _{B}}의 값은? [4점] 45\displaystyle \frac{4}{5}56\displaystyle \frac{5}{6}67\displaystyle \frac{6}{7}78\displaystyle \frac{7}{8}89\displaystyle \frac{8}{9}

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해설

[출제의도] 로그를 활용하여 문제해결하기 R=512R = 512, H=8H = 8, h=6h = 6, 우물의 반지름의 길이가 1m1 {\mathrm{m}}인 우물 AA의 양수량 QAQ _{A}QA=k(8262)log(5121)=28k9log\displaystyle Q _{A} = \frac{k \left( 8 ^{2} - 6 ^{2} \right)}{\log \left( \frac{512}{1} \right) ^{}} = \frac{28 k}{9 \log \left. \right.} R=512R = 512, H=8H = 8, h=6h = 6, 우물의 반지름의 길이가 2m2 {\mathrm{m}}인 우물 BB의 양수량 QBQ _{B}QB=k(8262)log(5122)=28k8log\displaystyle Q _{B} = \frac{k \left( 8 ^{2} - 6 ^{2} \right)}{\log \left( \frac{512}{2} \right) ^{}} = \frac{28 k}{8 \log \left. \right.} \therefore QAQB=89\displaystyle \frac{Q _{A}}{Q _{B}} = \frac{8}{9}

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