물리Ⅰ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 원자력 발전 과정을 이해한다.

철수, 영희 : 핵분열 할 때 질량 결손이 일어나고, 핵에너지가 열에너지로 전환된다. 민수 : 전자기 유도에 의해 운동 에너지가 전기 에너지로 전환된다.

2. [출제의도] 특수 상대성 이론을 이해한다.

ㄱ. 민수가 탄 우주선이 철수가 탄 우주선보다 빠르므로 길이 수축이 더 크게 일어난다.

[오답풀이] ㄴ. 철수가 측정할 때 P는 수축되지만 Q는 수축되지 않으므로 Q가 P보다 길다. ㄷ. 속력이 빠를수록 시간 팽창이 더 크므로 영희가 측정할 때 민수의 시간이 철수의 시간보다 느리게 간다.

3. [출제의도] 전자기파 활용 사례를 이해한다.

ㄴ. 자외선은 살균 작용을 한다. ㄷ. 카드 정보를 읽을 때 전자기 유도에 의해 안테나에 전류가 흐른다.

[오답풀이] ㄱ. 전파는 자외선보다 파장이 길다.

4. [출제의도] 전기장을 이용해 대전 상태를 이해한다.

ㄴ, ㄷ. (나), (다)에서 A, B는 각각 양(+)전하, 음(-)전하로 대전되고, 전하량은 A가 B보다 크다. 따라서 (가)에서 A, B는 모두 양(+)전하로, (다)에서 A는 양(+)전하로 대전된다.

[오답풀이] ㄱ. 전기력선이 더 많이 나오는 A의 전하량이 더 크다.

5. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙을 이해한다.

ㄱ. 높이가 [eqn: 4h]이므로 중력이 한 일은 [eqn: 4mgh]이다.

ㄴ. b에서 운동 에너지가 c에서의 4배이므로 속력은 2배이다.

[오답풀이] ㄷ. 마찰과 공기 저항이 없으므로 물체의 역학적 에너지는 일정하다.

6. [출제의도] 케플러 법칙을 이해한다.

ㄴ. 지구에서 거리가 가까울수록 가속도가 크다.

ㄷ. Q의 속력은 지구에서 먼 지점에서 더 느리다.

[오답풀이] ㄱ. P, Q의 궤도 긴반지름의 비가 [eqn: 4:9]이므로 공전 주기의 비는 [eqn: 8:27]이다.

7. [출제의도] 표준 모형을 이해한다.

A는 쿼크, B는 렙톤, C는 매개 입자이다.

8. [출제의도] 등가속도 직선 운동을 이해한다.

P와 Q의 가속도를 [eqn: a], 운동 시간을 [eqn: t]라고 하면, [eqn: v_{rm Q}]는 [eqn: at]이고 P의 처음 속력은 [eqn: v_{rm P} - at]이다. P, Q가 등가속도 직선 운동하므로 [eqn: {(2v_{rm P} - at )t }over2 = 2L], [eqn: {v_{rm Q} t } over2 = L]에서 [eqn: 2v_{rm P} = 3 v_{rm Q}]이다.

9. [출제의도] 뉴턴의 운동 법칙을 이해한다.

가속도가 0 ~ 2초 동안은  [eqn: 5``rm m/s^2], 2 ~ 4초 동안은 0, 4 ~ 6초 동안은 [eqn: -10`` rm m/s^2]이므로, 물체는 연직 위 방향으로 35 m까지 올라갔다가 5 m만큼 내려온다.

10. [출제의도] 전자기 유도와 LED의 특징을 이해한다.

ㄴ. [eqn: t_0]일 때 LED에 전류가 흐르므로 Y는 p형 반도체, X는 n형 반도체이다.

[오답풀이] ㄱ. [eqn: t_0]일 때 전류는 저항 → Y → X 방향으로 흐른다. ㄷ. LED에 역방향 전압이 걸리므로 유도 전류가 흐르지 않는다.

11. [출제의도] 물질의 자성을 이해한다.

ㄱ. P에 인력이 작용하였으므로 솔레노이드에 가까운 부분은 S극으로 자기화되었다.

[오답풀이] ㄴ. Q에 척력이 작용하였으므로 Q는 외부 자기장과 반대 방향으로 자기화되었다. 따라서 Q는 반자성체이다. ㄷ. 외부 자기장 방향이 바뀌어도 Q에는 척력이 작용하여 오른쪽으로 이동한다.

12. [출제의도] 코일, 축전기의 특성을 이해한다.

ㄱ. 진동수가 클수록 소리의 세기가 커지므로 X는 축전기이다. ㄴ, ㄷ. [eqn: f_0]일 때 전류가 최대가 되어 공명이 일어나므로 Y는 코일이다.

13. [출제의도] 전류에 의한 자기장을 이해한다.

ㄱ. Q에서 자기장이 0이므로 C에 의한 자기장은 A, B에 의한 자기장과 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서 C에 [eqn: I_0]보다 센 전류가 [eqn: +y]방향으로 흐른다.

[오답풀이] ㄴ. C의 전류 방향은 [eqn: +y]이다. ㄷ. P에서는 A, B에 의한 자기장의 합은 0이므로 자기장의 방향은 C에 의한 자기장의 방향과 같다.

14. [출제의도] 파동과 정상파의 특성을 이해한다.

[eqn: rm S_1], [eqn: rm S_2]의 파장 비는 [eqn: 1:2], [eqn: rm S_1], [eqn: rm S_2]에서 발생한 소리의 진동수 비는 [eqn: 2:3]이므로 전파 속력의 비는 [eqn: 1:3]이다.

15. [출제의도] 광전 효과를 이해한다.

ㄱ. 진동수는 c가 b보다 크므로 광전자가 방출된다. ㄴ. 진동수와 파장은 반비례한다.

[오답풀이] ㄷ. 문턱 진동수는 b의 진동수보다 작다.

16. [출제의도] 보어의 수소 원자 모형을 이해한다.

ㄱ. a, b, c의 에너지는 각각 [eqn: hf_{rm a}], [eqn: hf_{rm b}], [eqn: hf_{rm c}]이고 [eqn: hf_{rm c} = hf_{rm a} + hf_{rm b}]이므로 [eqn: f_{rm c} = f_{rm a} + f_{rm b}]이다.

[오답풀이] ㄴ. 진동수는 c가 a보다 크므로 파장은 c가 a보다 짧다. ㄷ. 바닥상태의 수소 원자는 b, a 중 a만 흡수하므로 [eqn: n=3]인 상태로 전이할 수 없다.

17. [출제의도] 손실 전력과 전압의 관계를 이해한다.

송전선의 손실 전력은 A, B에서 같고, 저항은 B에서가 A에서의 2배이므로 [eqn: V_{rm A} : V_{rm B} = 1: root2]이다.

18. [출제의도] 열역학 법칙을 이해한다.

ㄴ. 열평형 상태이므로 A, B의 온도는 같다. ㄷ. 압력이 일정하고 부피가 팽창하므로 온도는 증가한다.

[오답풀이] ㄱ. A가 한 일은 0이고, A에서 B로 열이 이동하므로 A의 내부 에너지 변화량은 [eqn: Q]보다 작다.

19. [출제의도] 아르키메데스 법칙을 이해한다.

ㄱ. X, Y의 부피가 같으므로 부력의 크기도 같다. ㄷ. B에 측정된 힘의 크기는 (가), (나)에서 모두 물, 비커, Y의 무게를 합한 것이므로 크기가 같다.

[오답풀이] ㄴ. X가 Y보다 무거우므로 (나)에서 저울에 측정된 힘의 크기는 B보다 A에서 크다.

20. [출제의도] 힘과 돌림힘의 평형을 이해한다.

A, B를 잇는 실과 천장에 매단 두 실이 B에 작용하는 힘의 크기를 순서대로 [eqn: F], [eqn: T_1], [eqn: T_2]라고 하면, [eqn: ( L over 2 - 2 over5 L)mg+ ( 3 over 5 L-x)mg = 2 over 5 L F], [eqn: L over 2 F = L over 4 mg + L over 2 T_2], [eqn: LF + L over 2 T_1 = 3 over 4 Lmg + L over 2 mg] 이다. [eqn: x]는 [eqn: T _{2} =0]일 때 최댓값 [eqn: L over 2]이고, [eqn: T_1 = 0]일 때 최솟값 [eqn: L over 5]이다.