[물리Ⅱ]

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

[출제의도] 두 힘의 합력 구하기

[해설] 두 힘의 [eqn: x,``y] 성분의 합은 각각 [eqn: F _{x}]=3[eqn: rm N] , [eqn: F _{y}]=4[eqn: rm N]이므로 [eqn: F= sqrt {3 ^{2} +4 ^{2}} =5][eqn: rmN]이다.

[출제의도] 경로에 따른 자동차의 물리량 이해하기

[해설] (가), (나), (다)에서 도달 시간은 각각 5, 5, 4초이지만 출발 시간이 1초 간격이므로 (가)에서가 가장 빨리 도달하고, (나), (다)에서는 1초 뒤에 동시에 도달한다.

[출제의도] 상대속도를 통한 운동 해석하기

[해설] 자동차의 속도가 빠를수록 [eqn: theta]는 커지고, 순간 속도가 가장 큰 지점은 B이다. A와 C지점에서 속도가 같으므로 평균 가속도의 크기는 0이다.

[출제의도] 속도-시간 그래프 해석하기

[해설] 0～1초 동안 이동거리는 1보다 작고, 1～2초 동안 평균 속도는 2.5[eqn: rmm/s]보다 크다. 2～3초 동안 물체에 작용한 힘의 크기는 일정하다.

[출제의도] 연직 위로 던진 두 물체의 물리량 비교하기

[해설] 연직 위로 던진 두 물체의 가속도는 [eqn: g]로 같고, 작용한 힘은 중력으로 질량이 작은 A가 B보다 작다. 최고점 높이([eqn: {v _{0} ^{2}} over {2g}])는 A가 4배 크고, 최고점 도달 시간([eqn: {v _{0}} over {g}])은 A가 2배 크며, 최고점에서 역학적 에너지([eqn: {1} over {2} mv _{0} ^{2} `=mgH])는 A가 2배 크다.

[출제의도] 자유낙하 운동 분석하기

[해설] A, B, C 모두 등가속도 운동이고, 지면에 도달하는 순간 속력은 [eqn: v= sqrt {2gh}]이므로 [eqn: v _{rm A it}]:[eqn: v _{rm B it}]:[eqn: v _{rm C it}]=3:2:1, 지면에 도달하는데 걸린 시간은 [eqn: t= sqrt {{2h} over {g}}]이므로 [eqn: t _{rm A it}]:[eqn: t _{rm B it}]:[eqn: t _{rm C it}]=3:2:1이다.

[출제의도] 비스듬히 던진 물체의 운동 분석하기

[해설] 수평 방향으로는 힘이 작용하지 않아  등속도 운동을 하며, 연직 방향으로는 중력이 작용하여 등가속도 운동을 한다. 지면 도달 속도의 수직 성분의 크기는 [eqn: v=gt]=10×0.4=4[eqn: rmm/s]이며, 최고점에서는 수평 방향으로 운동한다.

[출제의도] 포물선 운동하는 물체의 운동 분석하기

[해설] [eqn: 45°]이므로 수평도달거리와 연직방향거리는 같고, [eqn: {1} over {2} gt ^{2} =vt]에서 [eqn: t`=2]초이고, [eqn: S=20 sqrt {2}]m이다. 이동하는 동안 속도가 계속 변화하고 있으므로 운동량은 계속 변한다.

[출제의도] 화살의 수평 도달거리 이해하기

[해설] 바람이 불지 않으므로 (나)의 과녁은 오른쪽으로 겨누어야 하고, 수평도달거리 = [eqn: {v _{0} ^{2} `sin2 theta } over {g}]이므로 45° 범위 내에서 (가)는 좀 더 멀리 날아가야 하므로 [eqn: theta]를 크게 해야 하고, (다)는 작게 해야 한다.

[출제의도] 운동량 보존 적용하기

[해설] 충돌 후, 운동량 보존에 의해 [eqn: x]성분은 [eqn: m _{rmA}][eqn: v _{0}] =[eqn: m _{{rmA}} v_{{rmA}x}]+[eqn: m _{{rmB}} v_{{rmB}x}]이고, [eqn: v _{0}]=[eqn: sqrt {2gh}]=[eqn: sqrt {2 g }], [eqn: v _{{rmA}x}]=[eqn: {x _{rmA}} over {t}], [eqn: v _{{rmB}x}]=[eqn: {x _{rmB}} over {t}], [eqn: t= sqrt {{2 h} over {g}} = sqrt {{2 } over {g}}], [eqn: x _{rmA}=1], [eqn: x _{rmB}=2]이며 대입하면 [eqn: m _{rmA}]+2[eqn: m _{rmB}]=2[eqn: m _{rmA}]이므로 [eqn: m _{rmA}]:[eqn: m _{rmB}]=2:1이다. [eqn: y]성분은 0이고, 도달 시간은 같으므로 질량의 비는 [eqn: y]좌표 값과  반비례한다.

[출제의도] 반발계수 구하기

[해설] 공과 지면 사이의 반발 계수(e)=[eqn: sqrt {{h _{2}} over {h _{1}}}]=0.5이다.

[출제의도] 충돌 전 후의 물체의 운동 해석하기

[해설] A 점에서는 완전탄성충돌이므로 충돌 전․후 운동에너지는 같고, 속도가 변하였으므로 충격량(=운동량의 변화량)은 0이 아니다. B 점은 비탄성 충돌을 하였으므로 반발계수는 1보다 작고, 속력은 [eqn: v]보다 작아지며, 충격량의 방향은 충돌한 벽면에 수직한 방향이다.

[출제의도] 완전탄성충돌에서 물체의 운동 해석하기

[해설] 완전탄성충돌이므로 충돌 직후 A는 정지하고, B의 속력(=충돌 전 A의 속력)은 [eqn: sqrt {2gR(1-cos theta )}]이다. 충돌 후 B가 올라갈 수 있는 최고 높이(=A의 처음 높이)는 [eqn: R(1-cos theta )]이고, 운동량 보존 법칙에 의해 충돌 직전 A의 운동량과 충돌 직후 B의 운동량이 같다. 충돌 전 후 운동 에너지의 합은 같고, 역학적 에너지는 보존된다.

[출제의도] 등속 원운동에서 물리량 비교하기

[해설] 줄의 장력은 A 점에서는 (원심력-중력), B 점에서는 (원심력+중력)이므로 B점이 더 크다, 등속 원운동을 하므로 A, B점에서 운동에너지는 같고, 역학적 에너지(운동에너지+위치에너지)는 A점이 더 크다.

[출제의도] 등속 원운동에서 속력과 반지름의 관계 구하기

[해설] 수평면에서 등속원운동하기 위해서는 원심력과 마찰력이 같으므로 [eqn: {mv ^{2}} over {r} = mu mg] 이고, 자동차와 바닥 사이의 마찰력이 일정하므로 [eqn: v PROPTO sqrt {r}]이다.

[출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 적용하기

[해설] [eqn: L]만큼 압축시킨 에너지는 보존되어야하므로[eqn: {1} over {2} kL ^{2} `=` {1} over {2} k` LEFT ( {L} over {2} RIGHT ) ^{2} + {1} over {2} mv ^{2} `]에서 [eqn: v= sqrt {{3kL ^{2}} over {4m}}]이다.

[출제의도] 완전탄성충돌과 단진동의 주기 적용하기

[해설] 운동에너지가 탄성력에 의한 위치에너지는 16번 해설에서 알 수 있고, 판의 질량과 용수철상수가 같으므로 판 A, B의 주기는 같다. B가 A로부터 받은 에너지는 충돌 전 A의 위치에너지의 3배이므로 B의 진폭은 [eqn: {L} over {2}]보다 커지지만 주기는 변하지 않아 (나)영역에서 서로 반대 방향으로 움직이던 A, B가 정면충돌한다.

[출제의도] 등속 원운동의 물리량 이해하기

[해설] B의 반지름은 A의 2배이므로 B가 1회전하면 A는 2회전하게 되고, 주기는 A가  B의 [eqn: 1over2]배이다. 각속도는 주기에 반비례하므로 A가 B의 2배이다.

[출제의도] 단진동하는 물체의 운동량 이해하기

[해설] [eqn: T=2pi sqrt{{m}over{k}}]이므로 주기는 A가 B보다 크다. 평형점에서의 운동에너지(=탄성력에 의한 위치에너지)와 역학적 에너지는 (나)가 (가)의 2배이다.

[출제의도] 단진자의 주기 비교하기

[해설] [eqn: T=2pi sqrt{{l}over{g}}]이므로 주기는 [eqn: m], [eqn: theta]와는 무관하고, 진자 길이 [eqn: l]의 제곱근에 비례한다.