1. 그림은 로봇이 일정한 속력으로 선을 따라 이동하면서 직선 구간의 점 A와 곡선 구간의 점 B를 지나간 모습을 나타낸 것이다.

2013학년도 10월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. A에서 로봇에 작용한 알짜힘은 0이다. ㄴ. A에서 B까지 로봇은 등속도 운동을 한다. ㄷ. A에서 B까지 로봇의 평균 속력은 평균 속도의 크기보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

2. 그림과 같이 수평면으로부터의 높이가 [eqn: h]로 같은 두 지점에서 공 A, B를 수평 방향으로 각각 10 m/s, [eqn: v]의 속력으로 던졌다. A, B의 수평 도달 거리는 각각 20 m, 40 m이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10 [eqn: rm m/s^2]이고, 공의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: h]는 20 m이다. ㄴ. [eqn: v]는 20 m/s이다. ㄷ. 수평면에 도달하는 순간의 속력은 B가 A의 [eqn: 2sqrt10]배이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3. 그림과 같이 같은 종류의 이상 기체가 들어 있는 단열된 상자가 고정된 칸막이에 의해 부피가 같은 두 부분 A, B로 나뉘어 있다. A, B에서 기체의 몰수는 각각 1몰, 2몰이며 기체의 절대 온도는 각각 [eqn: 2T], [eqn: T] 이다. 열은 칸막이를 통해 이동할 수 있다.

열평형 상태에 도달한 이후 A, B에서 서로 같은 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 기체의 압력 ㄴ. 기체의 내부 에너지 ㄷ. 기체 분자의 평균 운동 에너지

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

4. 그림은 오른쪽으로 진행하는 파동의 어느 순간의 모습을 나타낸 것이며, A는 매질 위의 한 점이다.

이 순간부터 A의 변위와 속도를 시간에 따라 나타낸 그래프로 가장 적절한 것을 <보기>에서 고른 것은? (단, 속도는 A가 위 방향으로 운동할 때를 (+)로 한다.)

			< 보 기 >
	ㄱ.	ㄴ.			ㄷ.

변위-시간	속도-시간

①	ㄱ	ㄴ

②	ㄱ	ㄷ

③	ㄴ	ㄱ

④	ㄴ	ㄷ

⑤	ㄷ	ㄱ

5. 그림과 같이 정지한 엘리베이터에서 용수철에 매달린 물체가 천장으로부터 [eqn: L_0]만큼 떨어진 지점을 중심으로 주기가 [eqn: T_0]인 단진동을 한다. 이후 엘리베이터가 연직 위로 등가속도 운동을 하였더니 물체가 천장으로부터 [eqn: L]만큼 떨어진 지점을 중심으로 주기가 [eqn: T] 인 단진동을 하였다.

[eqn: L_0]과 [eqn: L], [eqn: T_0]과 [eqn: T] 를 모두 옳게 비교한 것은? [3점]

① [eqn: L_0] < [eqn: L], [eqn: T_0] = [eqn: T]	② [eqn: L_0] < [eqn: L], [eqn: T_0] > [eqn: T]

③ [eqn: L_0] = [eqn: L], [eqn: T_0] = [eqn: T]	④ [eqn: L_0] = [eqn: L], [eqn: T_0] > [eqn: T]

⑤ [eqn: L_0] > [eqn: L], [eqn: T_0] < [eqn: T]

6. 그림은 전기장 영역의 [eqn: x=0]에 가만히 놓인 대전 입자 A가 전기력을 받아 [eqn: x]축을 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 전기장 영역의 전위를 [eqn: x]에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. A는 양(+)전하이다. ㄴ. 0에서 [eqn: 2d]까지 A가 받는 전기력의 크기는 증가한다. ㄷ. A의 운동 에너지는 [eqn: 3d]에서가 [eqn: 2d]에서의 2배이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3

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7. 다음은 전자가 슬릿을 통과하면서 회절하는 현상을 불확정성 원리로 설명한 것이다.

슬릿의 폭이 좁아져 슬릿을 지나는 전자의  (가)  정확도가 커지면 불확정성 원리에 따라  (나) 의 불확정성이 증가하게 된다. 따라서 슬릿의 폭이 좁을수록 슬릿을 지난 전자가 진행하는 범위가 넓어진다.

(가)와 (나)에 들어갈 물리량으로 가장 적절한 것은?

(가)	(나)                (가)	(나)

①    위치     운동량	②    위치     에너지

③   운동량     위치	④   운동량    에너지

⑤   에너지     위치

8. 그림 (가)는 일정량의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C → A를 따라 변할 때 압력과 부피의 관계를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)를 부피와 온도의 관계로 나타낸 것이다.

(가)                        (나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A → B 과정은 Z → Y 과정이다. ㄴ. B → C 과정에서 기체가 방출한 열량은 [eqn: 3PV`] 이다. ㄷ. C → A 과정에서 기체의 내부 에너지는 일정하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10

32

9. 그림은 균일한 자기장 속에서 코일이 자기장의 방향에 수직인 회전축을 중심으로 일정한 각속도 [eqn: omega]로 회전하는 모습을 나타낸 것이다. P는 코일 위의 한 점이다. 그래프는 코일면을 통과하는 자기력선속의 변화를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: omega = pi over t_0]이다. ㄴ. [eqn: 2t_0]일 때 코일에 유도되는 기전력은 0이다. ㄷ. P에 흐르는 유도 전류의 방향은 [eqn: t_0]일 때와 [eqn: 3t_0]일 때가 서로 반대이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10. 그림과 같이 전기 용량이 각각 2 ㎌, 1 ㎌, 1 ㎌인 축전기 A, B, C와 스위치 S를 전압이 일정한 전원 장치에 연결하였다. S가 열린 상태에서 A가 완전히 충전되었을 때 A에 저장된 전하량은 [eqn: Q]이었다.

S를 닫은 후 A가 완전히 충전되었을 때 A에 저장된 전하량은? [3점]

① [eqn: 4 over 9 Q]	② [eqn: 2 over 3 Q]	③ [eqn: Q]	④ [eqn: 3 over 2 Q]	⑤ [eqn: 9 over 4 Q]

11. 그림은 [eqn: xy]평면에 수직으로 들어가는 방향의 균일한 자기장 영역에서 전원 장치에 연결되어 있는 금속 막대가 [eqn: y]축과 나란하게 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. a, b는 금속 막대에 있는 점으로, a와 b를 잇는 선분은 [eqn: x]축과 나란하다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. a의 전위는 b의 전위보다 높다. ㄴ. 금속 막대가 받는 자기력의 방향은 [eqn: +x] 방향이다. ㄷ. 전원 장치의 전압을 증가시키면 금속 막대가 받는 자기력의 크기가 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

23

32

12. 그림은 두 가지 투명한 매질로 이루어진 정사각형 물체 속에서 레이저 빛이 지나가는 경로를 나타낸 것으로, 빛은 사각형의 중심인 점 O에서 굴절되었다. A, B, C, D는 각 변의 중점이며, 매질의 경계는 선분 AC 또는 BD이다.

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	철수 : 매질의 경계가 AC라면 굴절 후 빛의 파장은 짧아져. 영희 : 매질의 경계가 BD라면 굴절 후 빛의 속력은 느려져. 민수 : 빛이 정사각형 물체를 지나가는 동안 진동수는 일정해.

① 철수	② 영희	③ 철수, 민수	④ 영희, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

13. 그림은 물체의 한 점에서 나온 빛 중 두 광선이 볼록 거울에서 반사되는 경로를 나타낸 것이다.

물체의 상에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 상의 크기는 물체의 크기보다 작다. ㄴ. 상과 거울 사이의 거리는 거울의 초점 거리보다 크다. ㄷ. 물체가 거울에 가까워지면 상은 거울에서 멀어진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

14. 그림과 같이 저항값이 [eqn: R] 인 저항, 코일, 축전기가 전압의 최댓값이 [eqn: V] 인 교류 전원에 연결되어 있다. 그래프는 코일에 흐르는 전류를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 교류 전원의 진동수는 [eqn: 1 over T]이다. ㄴ. [eqn: T] 일 때 코일에 걸리는 전압은 최대이다. ㄷ. 코일의 유도 리액턴스는 축전기의 용량 리액턴스보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15. 그림은 철수가 부분적으로 겹쳐진 세 편광판 A, B, C를 통해 형광등의 밝기를 관찰하는 모습을 나타낸 것이다. 세 편광판은 A, B, C 순서대로 겹쳐져 있으며, Ⅰ은 A만 있는 영역, Ⅱ는 A와 C가 겹쳐진 영역, Ⅲ은 A, B, C가 모두 겹쳐진 영역이다. A와 C의 편광축은 서로 수직이고, B의 편광축은 A의 편광축에 대해 45°만큼 기울어져 있다.

Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ을 통해서 본 형광등의 밝기를 옳게 비교한 것은?

① Ⅰ > Ⅱ > Ⅲ	② Ⅰ > Ⅱ = Ⅲ

③ Ⅰ > Ⅲ > Ⅱ	④ Ⅰ = Ⅲ > Ⅱ

⑤ Ⅲ > Ⅰ > Ⅱ

16. 그림과 같이 세기가 [eqn: B`]로 균일한 자기장 영역의 [eqn: xy]평면에 반지름이 [eqn: r] 인 원형 도선이 놓여 있다. 자기장의 방향은 [eqn: +x] 방향이고, 원형 도선에는 세기가 [eqn: I`] 인 전류가 화살표 방향으로 흐르고 있다.

이때 자기장에 의해 도선이 받는 돌림힘의 크기는?

① [eqn: pi rIB]	② [eqn: 2pi r IB]	③ [eqn: pi over 2 r^2 IB]	④ [eqn: pi r ^{2}IB]	⑤ [eqn: 2pi r ^{2} IB]

24

32

17. 그림 (가)는 정지한 음원으로부터 음파 측정기가 [eqn: v]의 속력으로 멀어지고 있는 모습을, 그림 (나)는 정지한 음파 측정기로부터 음원이 [eqn: v]의 속력으로 멀어지고 있는 모습을 나타낸 것이다. (가)와 (나)의 음원에서는 진동수가 [eqn: f_0]인 소리가 발생한다.

(가)                       (나)

(가)와 (나)에서 음파 측정기가 측정한 음파의 진동수가 각각 [eqn: f _{가}], [eqn: f _{나}]일 때, 진동수를 옳게 비교한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: f _{가} `<`f _{0}] ㄴ. [eqn: f _{나} `<`f _{0}] ㄷ. [eqn: f_가 = f_나]

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

18. 그림은 [eqn: x]축 위에 있는 어떤 입자의 파동 함수 [eqn: Psi(x)]를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: x<= 0]인 영역과 [eqn: x`>=`4L]인 영역에서 [eqn: Psi(x)]=0이다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: Psi (x)]는 슈뢰딩거 방정식의 해이다. ㄴ. [eqn: x=2L]에서 입자가 발견될 확률은 0이다. ㄷ. [eqn: x=L]과 [eqn: x= 3L]에서 입자가 발견될 확률은 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

19. 그림과 같이 진동수가 [eqn: f_0]인 X선이 정지해 있던 전자와 충돌한 후 산란되어 진동수가 [eqn: f]로 변하였다. 전자의 질량은 [eqn: m]이고 플랑크 상수는 [eqn: h]이다.

충돌 후 전자의 운동 에너지와 드브로이 파장으로 옳은 것은?

[3점]

운동 에너지	드브로이 파장

①	[eqn: hf_0 - hf]	[eqn: root { h over {2m{(f_0 + f)}]

②	[eqn: hf_0 - hf]	[eqn: root { h over {2m{(f_0 - f)}]

③	[eqn: hf_0 - hf]	[eqn: root { h over {m{(f_0 - f)}]

④	[eqn: hf_0 + hf]	[eqn: root { h over {m{(f_0 + f)}]

⑤	[eqn: hf_0 + hf]	[eqn: root { h over {2m{(f_0 - f)}]

20. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 실에 연결된 물체 A가 반지름이 [eqn: r] 인 원궤도를 따라 구심 가속도가 [eqn: a]인 등속 원운동을 하다가 실이 끊어져 정지해 있던 물체 B와 충돌하였다. 충돌 후 A, B는 충돌 전 A의 진행 방향과 각각 30°, 60°의 각을 이루며 운동한다. A와 B의 질량은 같고, 충돌 후 B의 속력은 [eqn: v]이다.

[eqn: a]는? (단, A와 B의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: v^2 over 2r]	② [eqn: v^2 over r]	③ [eqn: 2v^2 over r]	④ [eqn: 3v^2 over r]	⑤ [eqn: 4v^2 over r]

※ 확인 사항

◦ 답안지의 해당란에 필요한 내용을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.