물리 II 정답

1	①	2	④	3	①	4	④	5	③
6	④	7	⑤	8	②	9	①	10	⑤
11	③	12	②	13	⑤	14	②	15	⑤
16	③	17	⑤	18	③	19	③	20	④

물리 II 해설

1. [출제의도] 속력과 속도 이해하기

부메랑의 운동 경로는 p점을 지나 다시 되돌아오는 경로이므로, 변위의 크기는 0이지만 이동 거리는 0이 아니다. 따라서 등속도 운동이 될 수 없고 평균 속력도 0이 아니다.

2. [출제의도] 포물선 운동 적용하기

A가 발사될 때의 수평과 연직 방향의 속도 성분의 크기는 모두 [eqn: {sqrt { 2} } over {2}v _{ 0}]이다. A, B의 수평 방향의 속도는 같고, 같은 시간 동안 연직 방향의 속도 변화량은 같으므로 B의 연직 방향의 처음 속도 성분은 [eqn: { sqrt { 2} } over {4 } v _{ 0}]이 되어 [eqn: v= sqrt {{v _{0} ^{2}} over {2} + {v _{0} ^{2}} over {8}} = {sqrt {10}} over {4} v _{0}]이다.

3. [출제의도] 단진동 자료 해석하기

ㄱ. 주기가 2초이므로 진동수는 0.5 Hz이다.

ㄴ. 물체의 속력은 2 m/s, 각속도는 [eqn: pi] rad/s 이다. 따라서 [eqn: r]는 [eqn: {2} over {pi }]m이다.

ㄷ. 1초일 때, 그림자의 가속도의 크기는 0이다.

4. [출제의도] 전기장에서의 운동 분석하기

물체가 운동하는 동안 속도가 변하지 않기 때문에 감소한 중력 퍼텐셜 에너지는 증가한 전기력 퍼텐셜 에너지와 같다. 따라서 [eqn: mgh=2qV _{ 0}]이고,  [eqn: h= { 2qV _{ 0} } over {mg }]이다.

[별해]  물체가 등속도 운동하므로 입자에 작용하는 전기력과 중력의 크기는 같다. 따라서 [eqn: q 2V_0 over h =mg]가 되어 [eqn: h= { 2qV _{ 0} } over {mg }]이다.

5. [출제의도] 단진자와 용수철진자 문제 인식하기

두 진자의 주기가 같으므로 [eqn: 2 pi sqrt {{l} over {g}}]= [eqn: 2 pi sqrt {{M} over {k}}]가 되어 [eqn: l= {Mg } over {k }]이고, (가)에서 실이 길어지면, (나)에서 물체의 질량이 커지면 주기는 증가한다.

6. [출제의도] 운동량 보존 법칙 자료 분석하기

충돌 전후 운동량 보존 법칙을 적용하면 충돌 후 B의 [eqn: x], [eqn: y]방향의 운동량의 크기는 각각 [eqn: 3P], [eqn: sqrt 3 P]이다. 따라서 [eqn: {P_{rmB }} over {P_{rmA }} = sqrt 9+3 over sqrt 1+3 = sqrt 3]이다.

7. [출제의도] 열의 이동 결론 도출하기

접촉면의 온도, B의 열전도율을 각각 [eqn: T], [eqn: k]라 하면 A, B에서 단위시간 동안 이동하는 열량, 단면적은 같으므로 [eqn: 2k {T _{1} -T } over {l} =k {T-T _{2} } over {2l}]이 되어 [eqn: T={4T _{1} +T _{2}} over {5}]이다.

8. [출제의도] RLC 회로 자료 해석하기

ㄱ, ㄴ. 전원의 진동수가 [eqn: f_{ 0}]일 때, 코일의 유도 리액턴스와 축전기의 용량 리액턴스가 같아 회로의 임피던스는 최소이고, 전원의 진동수가 [eqn: f_{ 0}]보다 작을 때는 코일의 유도 리액턴스가 축전기의 용량 리액턴스보다 작다.

ㄷ. 저항값과 회로의 고유 진동수와는 무관하다.

9. [출제의도] 맥스웰 속력 분포 이해하기

ㄱ, ㄷ. 단원자 분자 이상기체 한 개의 평균 분자 운동 에너지 [eqn: { 1} over { 2}m bar {v } ^{2 }= { 3} over {2 }kT] 이므로 기체의 절대 온도와 평균 운동 에너지는 분자속력의 평균값이 큰 [eqn: T_{ 2}]일 때가 [eqn: T_{ 1}]일 때보다 크다.

ㄴ. 맥스웰 속력 분포를 통해 같은 온도의 계를 구성하는 분자들의 속력은 같지 않다.

10. [출제의도] 공기 기둥 공명 장치 탐구 수행하기

ㄱ. 정상파가 만들어질 때 크게 울리는 소리가 들린다.

ㄴ, ㄷ. 소리의 진동수는 항상 소리굽쇠의 고유 진동수와 같다. 반파장이 62-37 =25(cm)이므로 [eqn: f = v over lambda = 340 over 0.5 = 680( rm Hz)]이다.

11. [출제의도] 전기장 결론 도출하기

ㄱ, ㄴ. O점에서 전기장의 [eqn: x], [eqn: y]성분의 크기가 같으므로 Q는 음(-)전하이고, R는 –4C이다.

ㄷ. P와 Q, Q와 R사이에 작용하는 전기력의 크기가 다르므로 P, R에 작용하는 전기력이 다르다.

12. [출제의도] 축전기 적용하기

A에 충전된 전하량 [eqn: Q _{0} =CV _{0}]인 상태에서 스위치를 b에 연결하면 축전기 A, B에 걸리는 전압이 같으므로 충전된 전하량은 전기 용량에 비례한다. A, B에 충전되는 전하량은 각각 [eqn: {1} over {3} Q _{0}], [eqn: {2} over {3} Q _{0}]이다. B에 걸리는 전압은 [eqn: {2 over 3 Q _0} over {2C } = {1} over {3} V _{0}]이다. 또한 [eqn: U_0 = Q_0^2 over 2C]이므로 A에 저장된 전기 에너지는 [eqn: {LEFT ( { 1} over {3} Q_0 RIGHT )^2 } } over 2C = {1} over {9} U _{0}]이다.

13. [출제의도] 파동의 진행 이해하기

ㄱ. 이웃한 마루와 마루 사이의 거리가 파장이므로 파장은 [eqn: 2L]이다.

ㄴ. 파동의 속력은 [eqn: {파장} over {주기}]이므로 속력은 [eqn: { 2L} over {T }]이다.

ㄷ. [eqn: { T} over {2 }]시간 후 마루는 골이 된다.

14. [출제의도] 축전기와 유전체 평가하기

ㄱ. 축전기의 전기 용량 [eqn: C = varepsilon {S} over {d}]이다. 축전기에 유전체를 채우면 전기 용량이 커진다.

ㄴ. (가)와 (다)에서 축전기 두 극판 사이의 전압이 같으므로 전기장도 같아야 한다.

ㄷ. (가)와 (나)에서 축전기에 충전되어 있는 전하량은 같지만 축전기 양단의 전압이 (나)에서가 더 작으므로 저장된 에너지도 더 작다.

15. [출제의도] LC 진동 이해하기

ㄱ. 축전기에 전하가 최대로 충전되어 있을 때, 전류는 흐르지 않는다.

ㄴ. 회로의 고유 진동수는 (가)와 (나)에서 각각 [eqn: {1} over {2 pi sqrt {LC}}], [eqn: {1} over { pi sqrt {LC}}]이다.

ㄷ. 진동수는 (나)가 (가)에서의 2배이므로 [eqn: t_{ 0}]일 때, (나)에 전류는 흐르지 않는다.

16. [출제의도] 열역학 법칙 적용하기

A→B 과정, B→C과정은 각각 등압, 등적 과정이므로 B→C과정에서 흡수한 열량을 [eqn: Q]라 하고, 열역학 제1법칙을 적용하면, [eqn: Q _{0} = 5 over 2 P_0 V_0],

[eqn: Q = 3 over 2 P_0 TIMES 2 V_0 = 6 over 2 P_0 V_0]이다.

따라서 [eqn: Q = {6} over {5} Q _{0}]이다.

17. [출제의도] 도플러 효과 결론 도출하기

ㄱ. 철수와 소리 발생 장치는 지면에 대해 정지해 있기 때문에 도플러 효과가 일어나지 않아 철수가 측정한 소리의 진동수는 [eqn: f _{0}]이다.

ㄴ. 철수는 정지해 있고 영희는 소리 발생 장치를 향해 가고 있기 때문에 철수가 측정한 소리의 진동수가 작다.

ㄷ. 소리 발생 장치는 정지 상태이므로 철수와 민수가 측정한 소리의 파장은 같다.

18. [출제의도] 유도 방출 이해하기

ㄱ. b도 a와 같이 전자가 [eqn: E_{ 2}]인 상태에서 [eqn: E_{ 1}]인 상태로 전이하는 과정에서 방출되는 빛이다.

ㄴ. b는 a에 의해 유도 방출되었으므로 a와 b는 위상이 같다.

ㄷ. [eqn: E _{2} -E _{1}]값이 클수록 빛의 파장은 짧다.

19. [출제의도] 렌즈에 의한 상 결론 도출하기

ㄱ. 확대된 도립 실상이 생겼으므로 렌즈는 볼록 렌즈이고, [eqn: f<a<2f] 이다.

ㄴ, ㄷ. 액체 속에서 상이 물체와 같은 쪽에 생겼으므로 허상이고 [eqn: a]는 볼록 렌즈의 초점 거리보다 작다.

20. [출제의도] 로런츠 힘과 전기력에 의한 물체의 운동 적용하기

입자의 질량과 전하량을 각각 [eqn: m], [eqn: q]라 하고, 원운동의 회전 반지름을 [eqn: r]라 하면, 자기장 영역에서 [eqn: y]축 방향으로 이동한 거리 [eqn: s _{1} = r over sqrt 2]와 [eqn: Bqv=m {v ^{2}} over {r}]에 의해  [eqn: s_1 = {mv} over {sqrt {2} Bq}]가 된다. 전기장 영역에서 걸린 시간을 [eqn: t]라 하면 전기력에 의해 입자가 받은 충격량의 크기는 [eqn: qEt = mv over sqrt 2]가 되어 [eqn: t = mv over {sqrt 2 qE}]이고, [eqn: s _{2} = v over sqrt 2 TIMES mv over {sqrt 2 qE} = {mv ^{2}} over {2Eq}]이다. 따라서 [eqn: {s _{1}} over {s _{2}} = {sqrt {2} E} over {vB}] 이다.