물리Ⅱ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 변위, 속도, 가속도를 설명할 수 있다.

ㄱ. 곡선 운동이므로 이동 거리는 변위보다 크다.

[오답풀이] ㄴ. 이동 거리가 변위 크기보다 크므로 평균 속력이 더 크다. ㄷ. S자로 운동하므로 가속도가 일정하지 않다.

2. [출제의도] 전류에 의한 자기장을 분석할 수 있다.

실험Ⅰ : 전류 1A만에 의한 자기장은 [eqn: 1over3 B_0]이다. 실험Ⅱ : 자기장이 상쇄되어 1A에 의한 효과만 발생한다. 실험Ⅲ : 반대 방향의 자기장이 완전히 상쇄된다.

3. [출제의도] 평면에서 운동량 보존을 설명할 수 있다.

공구를 던진 우주인의 +[eqn: x]방향의 운동량은 4 kg·m/s, +[eqn: y]방향의 운동량은 3 kg·m/s 이므로

[eqn: v={sqrt {4 ^{2} +3 ^{2}}} over {100} =0.05` rm( m/s)]이다.

4. [출제의도] 기체의 분자 운동을 이해한다.

ㄱ. 온도가 낮아지므로 분자 1개의 평균 운동 에너지는 감소한다. ㄴ. 기체가 팽창하므로 외부에 일을 한다. ㄷ. [eqn: PV=nRT] 에서 [eqn: V] 는 증가, [eqn: T] 는 감소하므로 [eqn: P] 는 감소한다.

5. [출제의도] 전기장과 전위를 설명할 수 있다.

ㄱ. 전기장 방향은 O, B에서 모두 [eqn: x]축과 45 °이다. ㄷ. (+)전하에 가까운 O가 B보다 전위가 높다.

[오답풀이] ㄴ. A에서 전기장 세기는 0이다.

6. [출제의도] 파동의 변위 그래프를 이해한다.

ㄱ. 파장은 인접한 마루 사이의 거리인 4 m이다. ㄷ. 3초 만에 [eqn: -x]방향으로 3 m 이동하였다.

[오답풀이] ㄴ. 주기 [eqn: T`= { lambda} /{v }`= 4 / 1`=4`rm(s)]이다.

7. [출제의도] 단진동을 설명할 수 있다.

ㄴ. [eqn: { 1} over { 2}k x_{rmA}^{2} = { 1} over { 2}m v_{rmA}^{2}], [eqn: { 1} over {2 }(4k)x_{rm B} ^{2} = { 1} over { 2}m v_{rm B}^{2}]이므로 [eqn: v_{rmA}= 2v_{rmB]

[오답풀이] ㄱ. [eqn: k][eqn: x_{ rmA}]=4[eqn: k][eqn: x_{ rmB}]에서 진폭은 A가 B의 4배이다. ㄷ. [eqn: T_{ RMA}] : [eqn: T_{ RMB}] = 2[eqn: pi][eqn: sqrt { { m} over {k } }] : 2[eqn: pi][eqn: sqrt { { m} over {4k } }] = 2 : 1

8. [출제의도] 평행판 축전기를 설명할 수 있다.

ㄴ. 전하량 [eqn: Q`=CV``]이므로 B가 A의 2배이다.

[오답풀이] ㄱ. 극판 간격은 A가 B의 2배이므로 전기장 세기는 A가 B보다 작다. ㄷ. 축전기의 에너지 [eqn: E=(1/2)QV]이므로 B가 A의 2배이다.

9. [출제의도] 교류 회로를 설명할 수 있다.

ㄴ, ㄷ. 고유 진동수에서는 b, c 사이에서 전압이 0이고, a, c 사이에서 전압과 전류의 위상은 같다.

[오답풀이] ㄱ. 축전기에 걸리는 전압이 최대일 때 코일에 걸리는 전압은 위상이 반대로 최대이다.

10. [출제의도] 파동의 반사와 중첩을 이해한다.

고정단에서 반사된 파동은 위상이 180 ° 바뀌고 [eqn: 2T]동안에 [eqn: 2 lambda] 이동하므로 P와 Q 사이에는 반대 방향으로 진행하는 파동이 중첩되어 진폭이 2배가 된다.

11. [출제의도] 대전 입자에 작용하는 힘을 분석한다.

ㄱ. 균일한 전기장 영역에서 일정한 전기력이 작용하므로 등가속도 운동이다. ㄷ. 자기장에서 원운동 주기는 [eqn: 2pim/ qB] 이므로 반원을 운동하는 시간은 [eqn: pim / qB] 이다.

[오답풀이] ㄴ. 진행 방향의 왼쪽으로 로런츠 힘을 받으므로 양(+)전하로 대전되었음을 알 수 있다.

12. [출제의도] 양자 터널 효과를 설명할 수 있다.

ㄱ. 고전 역학에서는 장벽을 투과할 수 없다. ㄴ. 장벽이 두꺼울수록 투과 확률이 작다.

[오답풀이] ㄷ. [eqn: U] 가 클수록, [eqn: E] 가 작을수록 입자가 장벽을 투과할 확률이 작다.

13. [출제의도] 렌즈에 의한 상의 원리를 이해한다.

ㄱ. 빛이 모이기 때문에 실상이다. ㄴ. 물체가 초점 거리 밖에 있을 때 실상이 생긴다.

[오답풀이] ㄷ. [eqn: a]를 크게 하면 물체에서 상까지의 거리([eqn: b])가 작아져서 상의 크기는 작아진다.

14. [출제의도] 빛과 전자의 이중성을 이해한다.

ㄱ. 파장은 산란 X선이 입사 X선보다 크므로 운동량은 산란 X선이 더 작다. ㄴ. 전자의 파동성이 간섭을 일으킨다. ㄷ. 컴프턴 효과, 데이비슨  거머 실험은 각각 빛의 입자성과 전자의 파동성을 나타낸다.

15. [출제의도] 열역학 법칙을 이해한다.

ㄱ. 순환 과정에서 일을 하므로 A → B에서 흡수한 열량은 C → D에서 방출한 열량보다 크다. ㄴ. 단열 팽창하여 온도가 감소하므로 내부 에너지는 감소한다. ㄷ. 단열 압축하여 기체가 받은 일은 기체의 내부 에너지 증가량과 같아서 [eqn: (3/2)(P_{rmA }V_{rmA} - P_{rm D}V_{rm D} )]이다.

16. [출제의도] 흑체 복사와 양자설을 이해한다.

영희 : [eqn: R`= sigma T^{`4]이므로 A가 B의 16배이다.

[오답풀이] 철수 : [eqn: lambda_max T``]는 일정하므로 B의 표면 온도는 3,000 K이다. 민수 : [eqn: E=hc/lambda]이므로 파장이 짧을수록 에너지가 더 크다.

17. [출제의도] 레이저의 원리를 이해한다.

매질에 공급되는 빛의 에너지는 유도 방출에 의해 레이저에서 방출되는 빛의 에너지보다 커야 하므로 [eqn: f_1]은 [eqn: f_3]보다 크고, 자발 방출되는 빛의 진동수 [eqn: f_2]는 유도 방출되는 빛의 진동수 [eqn: f_3]과 같다.

18. [출제의도] 일차원 상자 속 파동 함수를 이해한다.

ㄱ. 물질파 파장은 [eqn: n] = 1일 때가 2[eqn: L], [eqn: n] = 2일 때가 [eqn: L]이다. ㄷ. [eqn: x] = [eqn: (2/3)][eqn: L]에서 입자가 발견될 확률 밀도는 [eqn: n] = 3일 때가 0이고, [eqn: n] = 2일 때는 0이 아니다.

[오답풀이] ㄴ. [eqn: E_n = n^2 h^2 /(8mL^2 )]에서 [eqn: E_3 = 9E_1]이다.

19. [출제의도] 도플러 효과를 이해한다.

ㄱ. 파원이 이동하는 방향으로 파장은 짧아진다.

[오답풀이] ㄴ. 소리가 이동하는 방향으로 관측자가 운동하므로 관측되는 속력은 작아진다. ㄷ. 상대 속력이 0이므로 진동수는 변하지 않는다.

20. [출제의도] 포물선 운동을 설명할 수 있다.

최고점에서 [eqn: v_x t_최고 = 25L / 2], [eqn: v_y - gt_최고 = 0] 을 연립하면 [eqn: v_x v_y = 25gL/2] (①식) 이다.

받침대에서 [eqn: v_x t = 20L], [eqn: v_y t - (1/2) gt^2 =4L] 을 연립하면 [eqn: v_y ^2 = 25gL/2] (②식) 이다.

①식, ②식과 [eqn: v^2 = v_x ^2 + v_y ^2] 에서 [eqn: v_x ^2 = v_y ^2 = v^2 /2] 을 얻고, 이 결과를 ②식에 대입하여 [eqn: L=v^2 /25g] 을 얻는다.

구하는 속력 [eqn: v'] 을 얻기 위해

[eqn: v' ^2 = v'_x ^2 + v'_y ^2 = v_x ^2 + LEFT { v_y ^2 - 2g(4L) RIGHT }][eqn: = (17/25) v^2] [eqn: THEREFORE v' = ( root17 /5 ) v]