물리 I 정답

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

해설

1. [출제의도] 이동거리와 변위 구분하기

두 물체의 출발점과 도착점이 같고, 전체 이동거리와 걸린 시간이 같다. 따라서 두 물체의 변위, 이동거리, 평균속력은 같다.

2. [출제의도] 속력-시간 그래프 해석하기

ㄱ, ㄴ. 0～[eqn: t]초 구간에서 가속도의 크기는 감소한다. 속도의 크기는 증가하므로 운동방향과 가속도의 방향은 같다. ㄷ. [eqn: t SIM 2t] 초 동안 등속도운동을 하므로 합력은 0이다.

3. [출제의도] 평균속력 및 힘과 가속도 이해하기

ㄱ. 질량 [eqn: m]인 물체의 시간에 따른 속력 그래프에서 처음 0～2[eqn: t]까지 이동거리가 [eqn: 3 over 2 vt]이므로 평균속력은 [eqn: 3 over 4 v]이다. ㄴ. (나)의 경우 A의 가속도는 0이다. ㄷ. B가 받은 합력은 [eqn: {2} over {3}F]에서 [eqn: F]로 증가한다.

시간

속력

0

[eqn: t]

[eqn: v]

2[eqn: t]

4. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

물체 A, B의 시간에 따른 속도 그래프에서

[eqn: t({rm s})]

[eqn: v]

[eqn: rm (m/s)]

0

1

5

2

ㄱ. 1 초까지

가속도의 크기는 5 [eqn: rm m/s^2]이다.

ㄴ. A, B 모두 2 초일 때, 운동방향이 바뀐다.

ㄷ. B의 최고점 높이는 2 초까지의 그래프 면적인 5 m이다.

5. [출제의도] 운동량과 에너지 보존 이해하기

[eqn: m_1]의 충돌 직전과 직후의 속력을 [eqn: v], [eqn: V] 라 하면 운동량 보존과 에너지 보존법칙에 의해

[eqn: m_1 v = (m_1 +m_2 ) V]-①

[eqn: {1} over {3} ( {1} over {2} m _{1} v ^{2} )= {1} over {2} (m _{1} +m _{2} )V ^{2}]-②, ①의 [eqn: V]를 ②에 대입하면 [eqn: m_2 = 2m_1]이다.

6. [출제의도] 충돌에 의한 운동량 보존과 등가속도 운동 이해하기

실을 끊은 후 2 kg 물체의 속력을 [eqn: v]라 하면, 1 kg 물체의 속력은 운동량 보존에 의해 2[eqn: v]가 된다. 또한 한 덩어리가 되어 왼쪽으로 운동하는 물체의 속력은 [eqn: v], 오른쪽으로 운동하는 물체의 속력은 [eqn: {2} over {3} v]가 된다. [eqn: DELTA E _{rm k it} `=F`S]에서 이동거리는 속력의 제곱에 비례한다. [eqn: THEREFORE `L _{1} :L _{2}] = 9 : 4이다.

7. [출제의도] 전류에 의한 발열량 비교하기

발열량은, [eqn: Q=VIt=I ^{2} Rt= {V ^{2}} over {R} t] 이다.

ㄱ. 물의 온도변화가 가장 큰 C의 전력소모가 가장 크다

ㄴ, ㄷ. 니크롬선 A, B, C의 저항비가 1 : 2 : 3이고 A와 B의 합성저항이 C와 같으므로 니크롬선에 흐르는 전류값은 모두 같으며 A, B의 발열량의 합은 C의 발열량과 같다.

8. [출제의도] 전구에 걸리는 전압의 변화와 소비전력 이해하기

전구의 밝기는 소모 전력[eqn: left({V ^{2}} over {R} right)]에 비례하고, 회로 전체의 전압은 [eqn: V=V _{rmA} +V _{rmB}] 이다. [eqn: R _{rm A}] 를 증가시키거나 [eqn: R _{rm B}] 를 감소시키면 전구에 걸리는 전압이 작아지므로 전구에 흐르는 전류의 세기 및 소비전력은 감소한다.

9. [출제의도] 전기회로 이해하기

회로는 접점 P를 경계로 한 병렬회로이다. 접점 P가 C의 중심에 있을 때 합성저항은 [eqn: R]로 가장 크며, P가 중심에서 오른쪽으로 이동할수록 C의 오른쪽 부분의 저항값이 작아지므로 B에 흐르는 전류가 증가하여 B에 걸리는 전압은 커진다.

10. [출제의도] 솔레노이드에 의한 자기장 이해하기

ㄱ. 코일에 전류가 흐르면 코일의 왼쪽이 S극이 되어 자석이 끌려온다.

ㄴ. 코일에 흐르는 전류의 세기를 증가시키면 코일이 당기는 힘이 커지므로 회로의 저항이 증가한다.

ㄷ. 코일에 흐르는 전류의 방향을 반대로 하면 자석은 척력을 받아 저항막대의 길이가 짧아지므로 회로의 저항이 작아져 전류계의 눈금은 커진다.

11. [출제의도] 직선전류에 의한 자기장 비교하기

점 [eqn: rmP _{1}], [eqn: rmP _{2}]에는 도선 A, B에 의한 자기장은 서로 상쇄되어 점 C에 있는 도선에 의한 자기장만 생기며 점 C를 기준으로 같은 거리에 있으므로 자기장의 세기는 같다. 점 [eqn: rmP _{3}]는 도선 A, B에 의한 자기장과 점 C에 있는 도선에 의한 자기장이 더해진다.

12. [출제의도] 자기장 속에서 전류가 받는 힘 이해하기

전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 크기 [eqn: F=][eqn: BI`l`sin theta]이므로 강한 자석으로 바꾸거나 전류의 세기를 크게 하면 자기장 속의 도선이 아래로 받는 힘의 크기가 증가하여 저울의 눈금이 증가한다. 도선을 90° 회전하면 전류와 자기장의 방향이 수평이 되어 전류가 흐르는 도선은 자기력을 받지 않게 되어 저울의 눈금이 감소한다.

13. [출제의도] 전자기 유도 이해하기

A, B, C 영역의 세로 길이를 각각 [eqn: l _{1], [eqn: l _{2], [eqn: l _{3]라 하면 사각형 도선이 각 영역으로 들어가고 있는 동안 유도되는 전류의 세기는 각각 [eqn: Bl_{1 } v], [eqn: B(l_{2 }-l_1}) v], [eqn: B(l_{3 }-l_2}) v]에 비례하며, 각 영역 안에서 운동하는 동안 사각형 도선에 전류가 유도되지 않는다. 각 영역 진입 시 유도전류의 세기가 같기 때문에 [eqn: l_{1 }:(l_{2 }-l_1}):(l_{3 }-l_{2})][eqn: =1:1:1]이며, [eqn: l _{1}:l _{2}:l _{3}=1:2:3]이다.

14. [출제의도] 파동의 전파와 에너지 이해하기

평면파의 세기는 진행 거리에 관계없이 일정하다. 구면파는 파원으로부터 거리가 같은 지점은 위상이 같고 세기는 거리의 제곱에 반비례하므로 파동이 진행하면 진폭은 감소한다.

15. [출제의도] 오목거울 이해하기

ㄱ, ㄷ. 오목 거울은 확대된 허상을 만들며, 빛을 한 점으로 모을 수 있어 성화의 채화에 사용할 수 있다. ㄴ. 굽은 길에 사용하는 거울은 볼록 거울이다.

16. [출제의도] 진동체에 의해 만들어지는 정상파 이해하기

ㄱ, ㄴ. 벽과 연결된 곳은 고정단으로 마디가 되며, 막대가 연결된 곳은 자유단으로 배가 된다. ㄷ. 한 쪽은 고정단, 한 쪽은 자유단일 경우 정상파의 파장은 [eqn: {4} over {2n+1} L]이므로 최대길이는 [eqn: 4L]이다.([eqn: L]:고정단과 자유단 사이의 거리)

17. [출제의도] 빛의 간섭실험 분석하기

인접한 밝은 무늬 간격 [eqn: DELTAx]는 파장이 길수록 이중슬릿 사이의 간격이 좁을수록, 이중슬릿과 스크린까지의 거리가 멀수록 증가하지만, 단일슬릿과 이중슬릿 사이의 거리와는 무관하다.

18. [출제의도] 매질에 따른 굴절의 법칙 이해하기

빛이 A에서 B로 굴절할 때 입사각이 굴절각보다 크므로 프리즘 A에서의 반사광선 a의 속력이 프리즘 B에서의 굴절광선 b의 속력보다 크다. 또한 굴절의 법칙에 의해 굴절률은 A가 B보다 작다.

19. [출제의도] 물질파에 의한 회절 이해하기

물질의 파동성을 보여주는 실험으로 물질파의 파장 [eqn: lambda = {h} over mv]이다. 따라서 전자의 속력이 증가하면 파장은 감소하고 회절무늬의 간격은 파장과 비례하므로 감소한다.

20. [출제의도] 광전효과 원리 적용하기

금속의 일함수보다 큰 빛을 광전관에 비추면 전류가 흐른다. 이때 빛의 세기가 클수록 많은 수의 전자가 방출하므로 전류의 세기는 증가하여 전자석에 의한 자기력도 커진다. 한계진동수보다 작은 진동수의 빛을 비추면 전류가 흐르지 않으므로 스위치가 닫히게 돼 경보시스템이 작동하게 된다.