◦ 자신이 선택한 과목의 문제지인지 확인하시오.

물리Ⅰ

물리Ⅰ

2012학년도 6월 고2 전국연합학력평가 문제지

제 4 교시      과학탐구 영역(물리Ⅰ)

성명			수험 번호						2

과학탐구 영역(물리Ⅰ)

물리Ⅰ

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과학탐구 영역(물리Ⅰ)

물리Ⅰ

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◦ 문제지의 해당란에 성명과 수험 번호를 정확히 쓰시오.

◦ 답안지의 해당란에 성명과 수험 번호를 쓰고, 또 수험 번호와 답을 정확히 표시하시오.

◦ 선택한 과목 순서대로 문제를 풀고, 답을 표시하시오.

◦ 문항에 따라 배점이 다르니, 각 물음의 끝에 표시된 배점을 참고하시오. 3점 문항에만 점수가 표시되어 있습니다. 점수 표시가 없는 문항은 모두 2점입니다.

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1. 그림은 조선 시대 해시계인 앙부일구를 나타낸 것이다. 이 해시계는 가로선과 세로선이 있는 반구형 접시에 영침이라는 막대가 세워져 있다.

앙부일구에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 영침이 천구에서 가장 밝은 별을 향하게 앙부일구를 설치한다. ㄴ. 태양에 의한 영침의 그림자가 어느 세로선에 있는지를 보면 시각을 알 수 있다. ㄷ. 정오일 때 영침의 그림자 길이는 겨울이 여름보다 짧다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

2. 그림은 공기 중에서 초음파 거리 측정 장치가 물체까지의 거리를 측정하는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 장치에서 물체까지의 거리는 [eqn: d`]이고, 장치에서 발생한 초음파가 물체까지 왕복하는 데 걸린 시간은 [eqn: t]이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 거리를 측정하는 동안 공기의 이동은 없으며 장치와 물체는 정지해 있다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 초음파의 속력은 [eqn: {2d} over {t}]이다. ㄴ. 초음파가 물체에서 반사되면 진동수가 변한다. ㄷ. 장치에서 거리가 [eqn: 2d]인 지점에 있는 물체의 경우는 초음파의 왕복 시간이 [eqn: 4t]가 된다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3. 그림 (가), (나)는 자동차 경주 대회에서 두 자동차 A, B가 결승선을 통과하는 모습을 짧은 시간 간격 [eqn: t_0]으로 찍은 사진을 나타낸 것이다. (가)를 촬영한 순간부터 (나)를 촬영한 순간까지 A, B는 등속 직선 운동을 했다.

(가)		(나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		<보 기>
	ㄱ. 결승선을 통과할 때의 속력은 A가 B보다 크다. ㄴ. A가 B보다 결승선에 먼저 도달했다. ㄷ. A가 결승선에 도달한 시각은 (가)를 촬영한 순간부터 [eqn: 0.6`t _{0}] 지났을 때이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

4. 그림은 어두운 실험실에서 일정한 시간 간격으로 빛을 비추는 조명 장치를 켜놓고 빗면을 미끄러져 내려가는 나무 도막을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.

이 나무 도막의 운동을 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은?

①			②			③
④			⑤

5. 영희는 집에서 출발하여 0.8 m/s의 평균 속력으로 240 m를 걸어서 가게로 갔다. 가게에 도착한 순간 영희는 지갑을 두고 온 것이 생각나서 곧바로 240 m를 걸어서 집으로 되돌아왔다. 가게에서 집으로 오는 데 걸린 시간은 100초였다.

집에서 출발하여 되돌아올 때까지 영희의 평균 속력은?

① 1.0 m/s	② 1.2 m/s	③ 1.4 m/s	④ 1.6 m/s	⑤ 1.8 m/s

6. 그림은 P 지점에 정지해 있던 비행기가 수평으로 작용하는 일정한 합력 [eqn: F`]로 가속되어 Q 지점을 통과하는 모습을 나타낸 것이다.

동일한 조건에서 비행기의 질량이 2배인 경우에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 가속도는 [eqn: {1} over {2}]배가 된다. ㄴ. P에서 Q까지 이동하는 시간은 [eqn: 2]배가 된다. ㄷ. Q를 통과하는 순간의 속력은 [eqn: {1} over {2}]배가 된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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7. 그림은 마찰이 없는 수평면에서 질량이 각각 [eqn: M], [eqn: m]인 물체 A, B를 실로 연결하여 B를 일정한 힘 [eqn: F`]로 당기는 모습을 나타낸 것이다.

뉴턴의 운동 제2법칙을 이용하여 A, B에 작용하는 힘의 크기를 구하기 위하여 다음과 같이 추론하였다.

◦ 공기 저항과 실의 질량은 무시할 만하다.

◦ A, B를 하나의 물체라고 생각하면 이 물체에 작용하는 힘의 크기는 [eqn: F`]이므로 두 물체의 가속도의 크기는  이다.

(가)

◦ A만을 따로 생각하면 A에 작용하는 힘의 크기는 [eqn: {MF} over {M+m}]이고, B만을 따로 생각하면 B에 작용하는 힘의 크기는  이다.

(나)

(가)와 (나)에 들어갈 내용으로 옳은 것은? [3점]

(가)	(나)	(가)	(나)

①	[eqn: {F} over {M+m}]	[eqn: {mF} over {M}]	②	[eqn: {F} over {M+m}]	[eqn: {mF} over {M+m}]

③	[eqn: {F} over {M}]	[eqn: {mF} over {M}]	④	[eqn: {F} over {M}]	[eqn: {mF} over {M+m}]

⑤	[eqn: {F} over {m}]	[eqn: {mF} over {M}]

8. 그림은 수평면에서 견인차 A가 자동차 B에 크기가 [eqn: F`]로 일정한 힘을 수평면과 [eqn: theta]의 각도로 작용하여 견인하는 모습을 나타낸 것이다. 정지해 있던 B가 출발하여 일정한 가속도로 거리 [eqn: s]만큼 이동하였을 때 속력은 [eqn: v]이었다.

B가 [eqn: s]만큼 이동하는 동안, 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 걸린 시간은 [eqn: {2s} over {v}]이다. ㄴ. A가 B에 한 일은 [eqn: F`s]이다. ㄷ. B의 운동량의 크기는 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

9. 그림과 같이 바닥에 놓여 있던 물체 A를 도르래와 줄을 이용하여 일정한 힘 [eqn: F`]로 당겼더니 A가 일정한 가속도로 올라갔다.

A가 올라가는 동안, 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		<보 기>
	ㄱ. [eqn: F`]의 크기는 A의 무게와 같다. ㄴ. A의 운동 에너지가 증가한다. ㄷ. 줄이 A에 한 일만큼 A의 퍼텐셜 에너지가 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

10. 다음은 물리적 충격을 받을 때 접촉 시간을 길게 하여 작용하는 힘의 크기를 감소시키는 사례를 학생들이 조사한 내용이다. 적절한 사례를 조사한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

철수 : 포수가 낀 야구 장갑은 두꺼워서 투수가 던진 공을 받을 때 공이 멈추는 데 걸리는 시간을 길게 한다.

영희 : 야구 선수는 공을 멀리 보내기 위해 배트를 충분히 휘둘러 배트와 공의 접촉 시간을 길게 한다.

민수 : 자동차 충돌 사고가 일어났을 때 에어백은 운전자에게 힘이 작용하는 시간을 길게 한다.

① 철수	② 영희	③ 철수, 영희

④ 철수, 민수	⑤ 영희, 민수

11. 그림은 어느 별을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 운동하고 있는 두 행성 P와 Q를 나타낸 것이다. 행성 궤도의 긴반지름은 P가 Q의 4배이다. P의 궤도에서 a와 b는 각각 근일점과 원일점이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P와 Q 사이에 작용하는 만유인력은 무시한다.)

		<보 기>
	ㄱ. P의 속력은 b보다 a에서 크다. ㄴ. 공전 주기는 P가 Q의 8배이다. ㄷ. a에서 b까지 운동하는 동안 P의 운동 에너지는 증가한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

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12. 다음은 뉴턴의 만유인력 법칙에서 케플러 제3법칙을 이끌어 내는 과정을 정리한 것이다.

◦ 태양계의 행성은 원에 가까운 타원 궤도를 따라 운동하므로 행성의 운동을 등속 원운동으로 볼 수 있다.

◦ 태양과 행성의 질량을 각각 [eqn: M], [eqn: m]이라 하고, 행성이 반지름 [eqn: r]인 궤도를 따라 속력 [eqn: v]로 등속 원운동한다면, 행성이 태양으로부터 받는 만유인력[eqn: left( G Mm over r^2 right)]이 구심력[eqn: left( mv^2 over r right)]이라는 사실로부터 [eqn: v^2 = GM over r]임을 알 수 있다. 여기서 [eqn: G`]는 만유인력 상수이다.

◦ [eqn: 속력= {이동``거리} over {시간}]이므로 행성의 주기를 [eqn: T] 라 하면 속력[eqn: v =]  이다.

(가)

◦ 이로부터 다음과 같이 케플러 제3법칙을 이끌어 낼 수 있다.

[eqn: T^2 =]

(나)

(가)와 (나)에 들어갈 식으로 옳은 것은? [3점]

(가)	(나)	(가)	(나)

①	[eqn: 2pir over T]	[eqn: 4pi^2 over GM r^3]	②	[eqn: {4pi^2 r^2 }over T^2]	[eqn: 4pi^2 over GM r^3]

③	[eqn: 2pir over T]	[eqn: 4pi^2 over GM r]	④	[eqn: {4pi^2 r^2 }over T^2]	[eqn: 4pi^2 over GM r]

⑤	[eqn: {2pi^2 r^2 }over T^2]	[eqn: 4pi^2 over GM r]

13. 다음은 특수 상대성 이론에서 사건의 동시성에 대한 사고 실험을 설명한 글의 일부이다.

◦ 철수는 정지한 영희에 대해 광속에 가깝게 등속 직선 운동하는 우주선 안에 있다.

◦ 그림과 같이 우주선 안에 빛을 검출하는 장치 A, B 사이에 전구가 설치되어 있다. 전구에서 A, B까지의 거리는 서로 같다.

◦ 우주선이 영희를 지나는 순간 전구가 켜진다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		<보 기>
	ㄱ. 철수의 좌표계에서 전구의 빛은 A와 B에 동시에 도착한다. ㄴ. 영희의 좌표계에서 전구의 빛은 A보다 B에 먼저 도착한다. ㄷ. A에서 B까지의 길이는 철수의 좌표계보다 영희의 좌표계에서 짧다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14. 그림은 특수 상대성 이론에 대해 학생들이 주고받은 문자 메시지를 나타낸 것이다.

옳은 내용을 알려준 학생만을 있는 대로 고른 것은?

① 철수	② 영희	③ 민수

④ 철수, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

15. 그림 (가)는 천장에 고정된 용수철에 추가 가만히 매달려 있는 엘리베이터를 나타낸 것이다. 엘리베이터는 지면에 정지해 있다. 그림 (나)는 중력이 작용하지 않는 공간에서 (가)의 엘리베이터가 화살표 방향으로 가속도 [eqn: g]로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. (가)와 (나)에서 늘어난 용수철의 길이는 같다.

(가)		(나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지면에서 중력 가속도는 [eqn: g]이다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. (가)에서 용수철이 추에 작용하는 힘과 추에 작용하는 중력은 크기가 같다. ㄴ. (나)에서 추에 작용하는 관성력의 방향은 엘리베이터의 가속도 방향과 반대이다. ㄷ. 엘리베이터 안에서는 늘어난 용수철을 보고 (가)의 상황인지 (나)의 상황인지 알 수 없다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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16. 특수 상대성 이론으로 설명할 수 없지만 일반 상대성 이론으로는 설명할 수 있는 현상만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 빠르게 움직이는 뮤온의 수명은 정지했을 때보다 길다. ㄴ. 수성의 세차 운동은 뉴턴의 이론으로 예측한 것과 차이가 있다. ㄷ. 별빛이 지구까지 오는 도중에 무거운 천체가 있으면 빛의 경로가 휘어진다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

17. 그림은 지구에서 관측한 은하 A, B, C의 후퇴 속도를 거리에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 시간이 경과하면 A와 B 사이의 거리가 증가한다. ㄴ. C에서 관측하면 B에서 나온 빛의 적색 편이가 관측된다. ㄷ. A에서 관측하면 B에서 나온 빛의 적색 편이의 정도가 C보다 더 크게 관측된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

18. 그림은 우주 탐사선이 측정한 우주 배경 복사를 나타낸 것이다.

이에 대하여 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	철수 : 우주 배경 복사는 우주에 있는 수소가 방출하는 전자기파야. 영희 : 대폭발 우주론을 뒷받침하는 증거로 인정받았어. 민수 : 우주의 온도가 높았던 과거에는 우주 배경 복사의 파장이 지금보다 더 길었을 거야.

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

[19~20] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

그림은 핵 안에서 위쿼크(u) 1개와 아래쿼크(d) 2개로 이루어진 중성자가 양성자로 바뀌면서 (A)와 중성미자가 방출되는 베타 붕괴를 모식적으로 나타낸 것이다.

19. 중성자를 이루는 u와 d에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 질량은 u가 d의 2배이다. ㄴ. 전하량은 u와 d가 같다. ㄷ. 전하의 종류는 u와 d가 서로 다르다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

20. (A)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 렙톤에 속한다. ㄴ. 음(-) 전하를 띤다. ㄷ. 약한 상호 작용을 매개하는 입자이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

※ 확인 사항

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