과학탐구 영역

(물리II)

과학탐구 영역

(물리II)

1

제 4 교시

성명

수험 번호

대전광역시교육청 주관

2011학년도 대학수학능력시험 11월 모의평가 문제지

과학탐구 영역(물리 II)

그림은 A와 B가 O점에서 동시에 출발하여  P점에 동시에 도착하는 경로를 나타낸 것이다. A는 20 m 길이의 모선을 따라 올라가며, B는 50 m 길이를 나선형으로 올라간다. 올라가는 동안 A와 B의 속력은 일정하다.

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O점에서 P점까지 올라가는 동안 각 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. B는 등속도 운동을 한다. ㄴ. B의 이동거리와 변위는 같다. ㄷ. A와 B의 평균속도는 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 수평면에서 지면 위로 비스듬히 던진 공이 점 a, b, c를 지나며 운동하는 모습을 나타낸 것이다. a와 b는 수평면으로부터 연직 높이가 서로 같고, 공이 a에서 b까지, b에서 c까지 이동하는 데 걸린 시간은 각각 2 초이다.

a

b

c

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 10  m/s2이고, 공기 저항은 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. a와 b에서 공의 속력은 같다. ㄴ. a와 b 사이의 수평거리와 b와 c 사이의 수평거리는 같다. ㄷ. b와 c 사이의 연직 높이는 40 m이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 질량 2 kg인 물체 A가 10  m/s의 속력으로 정지하고 있는 질량 5 kg인 물체 B와 충돌하는 모습을 나타낸 것이다. 충돌 후 A와 B는 처음 A가 운동하던 방향과 각각 60°, 30°의 방향으로 운동하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 외력은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. [eqn: v_{rmA }]는 5 m/s이다. ㄴ. A가 받은 충격량의 크기는 [eqn: 10sqrt { 3}] N․s이다. ㄷ. A와 B의 충돌은 탄성 충돌이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 일정한 각속도로 회전하는 원판 모양의 놀이 기구이다. 중심축으로부터 각각 2 m, 3 m 떨어진 곳에 고정되어 있는 의자에 철수와 영희가 앉아 있고, 철수와 영희의 질량은 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 철수와 영희의 회전 각속도는 같다. ㄴ. 철수의 속력은 영희보다 느리다. ㄷ. 철수에게 작용하는 구심력의 크기는 영희보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 궤도 반지름이 각각 [eqn: r], 2[eqn: r]로 지구 주위를 등속 원운동을 하는 두 인공위성 A, B의 모습이다. A의 가속도의 크기는 [eqn: a], 공전 속력은 [eqn: v], 공전 주기는 [eqn: T]로 일정하다.

B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 속력은 [eqn: { v} over { sqrt { 2} }]이다. ㄴ. 가속도의 크기는 [eqn: { a} over {2 }]이다. ㄷ. 공전 주기는 [eqn: 2sqrt { 2}]T이다.

① ㄱ	②  ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 질량이 [eqn: M], 반지름이 [eqn: R]인 행성의 지표면에서 질량이 [eqn: m]인 물체를 연직으로 쏘아올린 모습을 나타낸 것이다. 속력 [eqn: v]로 쏘아 올리면 R만큼 떨어진 A지점까지 올라가고, [eqn: v` prime]로 쏘아 올리면 2R만큼 떨어진 B지점까지 올라간다.

[eqn: M]

A

B

[eqn: R]

[eqn: R]

[eqn: R]

[eqn: 2R]

[eqn: m]

[eqn: v]

[eqn: v` prime]

[eqn: m]

이 물체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, G는 만유인력 상수 이다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. B에서의 역학적 에너지는 A에서보다 [eqn: { GMm} over {6R }]만큼 더 크다. ㄴ. 속력이 [eqn: v` prime]일 때의 운동 에너지는 [eqn: v]일 때보다 [eqn: { GMm} over {6R }]만큼 더 크다. ㄷ. 속력 [eqn: v` prime]은 [eqn: {2 } over { sqrt { 3}}][eqn: v]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 1몰의 단원자 이상기체가 절대온도 [eqn: T]인 상태에 있는 모습을, (나)는 (가)의 이상기체에 열을 가했을 때 부피가 2배가 된 모습을 나타낸 것이다. 이 과정에서 외부로 손실되는 열은 없다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체상수는 [eqn: R]이고, 대기압은 일정하며, 실린더와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. (나)의 절대 온도는 [eqn: 2T]이다. ㄴ. 기체가 외부에 한 일은 [eqn: 2RT]이다. ㄷ. 기체에 가해준 열량은 [eqn: {7} over {2} RT]이다.

① ㄱ	②  ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

그림은 일정량의 이상기체가 A → B → C의 과정을 따라 상태 변화를 할 때 압력과 부피의 관계를 나타낸 것이다. A에서의 온도 T1은 B, C에서의 온도 T2보다 낮다.

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

	<보 기>
-
ㄱ. A → B 과정에서 기체는 외부로부터 열을 흡수한다. ㄴ. B → C 과정에서 기체의 내부에너지가 증가한다. ㄷ. A → B 과정에서 기체가 외부에 한 일은 B → C 과정에서 기체가 받은 일보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 균일한 전기장에서 양(+)전하가 A→B→C→D→E 경로를 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: d_1 > d_2]이다.)

	<보 기>
ㄱ. 전기력이 전하에 한 일은 A→B 구간이 B→C 구간보다 크다. ㄴ. B에서 E로 이동하는 동안 전기력이 한 일은 0이다. ㄷ. 전위는 D가 E보다 높다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 저항, 전지, 가변 저항으로 구성된 회로를 나타낸 것이다. 가변 저항값의 범위는 2～10 Ω이다.

이 회로에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전지의 내부 저항은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
		ㅁㅁ
ㄱ. 가변 저항값이 2 Ω일 때 a에 전류가 흐르지 않는다. ㄴ. a와 b 지점의 전위차가 가장 클 때는 6 V이다. ㄷ. a에 최대로 흐를 수 있는 전류는 0.5 A이다.

① ㄴ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤  ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 축전기 A, B, C에 걸린 전압과 충전된 전하량과의 관계를, (나)는 세 축전기, 가변 저항, 30 V의 직류 전원을 연결한 회로를 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
A
ㄱ. 세 축전기의 합성 전기 용량은 [eqn: {3} over {2}][eqn: rm ` mu F]이다. ㄴ. 가변 저항값이 커지면 축전기의 전하량이 감소한다. ㄷ. A의 두 금속판의 전위차는 15 V이다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 동일한 평면상에 나란한 네 직선 도선 A, B, C, D가 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. A에는 [eqn: 3I], C에는 [eqn: 2I], D에는 [eqn: I]의 전류가 아래에서 위쪽으로 흐른다. A, B, C, D와 나란한 P선 위의 자기장은 모두 0이다.

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

	<보 기>
ㄱ. B에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: I]이다. ㄴ. A와 B 사이에는 인력이 작용한다. ㄷ. B에 작용하는 자기력의 방향은 오른쪽이다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 저항, 코일, 축전기, 교류 전원을 이용하여 회로를 구성한 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 축전기의 금속판의 면적을 넓게 하면 공진 진동수가 감소한다. ㄴ. 축전기의 금속판의 간격이 커지면 용량 리액턴스가 감소한다. ㄷ. 공진 진동수를 증가시키려면 단위 길이당 코일의 감은 수를 늘린다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

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그림은 대전 입자가 균일한 자기장 영역 A에 입사되어 원운동을 한 다음, 전기장 영역 B를 지나 다시 균일한 자기장 영역 C에 들어가 원운동 하는 모습을 나타낸 것이다. A와 C영역에서 원운동의 반지름은 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 대전 입자는 동일한 평면에서 운동하며, 입자의 크기, 중력, 전자기파의 발생은 무시하고, 자기장의 방향은 지면을 향해 들어가는 방향이다.)

	<보 기>
ㄱ. 입자는 음(-)으로 대전되었다. ㄴ. 입자는 전기장에서 속력이 빨라졌다. ㄷ. C 영역의 자기장의 세기가 A 영역보다 크다.

① ㄴ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 수소 기체의 선스펙트럼에서 각각의 선스펙트럼 파장 [eqn: lambda]와 양자수 [eqn: m,``n]과의 관계를 나타낸 계열식이다. [eqn: R]은 리드베리 상수이고, 빛의 속도는 [eqn: c]이다.

[eqn: {1} over {lambda } =R( {1} over {m ^{2}} - {1} over {n ^{2}} )(n>m)]

a

A

B

(가)

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

	<보 기>
r
ㄱ. A는 적외선 영역이다. ㄴ. B는 계열식에서 [eqn: m]값이 3일 때 나타나는 스펙트럼이다. ㄷ. a 스펙트럼의 진동수는 [eqn: {3Rc} over {16}]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 두 방사성 동위 원소 X와 Y에 대한 특성을 나타낸 것이다.

• 최초 X와 Y의 양은 같다.

• X의 반감기는 [eqn: T]이고, Y의 반감기는 [eqn: 4T]이다.

X와 Y가 동시에 붕괴하기 시작하여 X, Y의 질량비가 1 : 64 가 될 때까지 걸린 시간은? (단, X는 Y로, Y는 X로 붕괴되지 않는다.) [3점]

① [eqn: {2T}]	② [eqn: 4T]	③ [eqn: 6T]	④ [eqn: 8T]	⑤ [eqn: 10T]

그림은 가속장치의 전압 [eqn: V]에 의해 가속된 전자가 점선으로 표시된 영역 S를 지나 직진하여 스크린의 O점에 도달하는 모습을 나타낸 것이다. 이 때 영역 S에서 전기장은 [eqn: -y]방향으로 [eqn: E]의 세기를, 자기장은 [eqn: +x]방향으로 [eqn: B]의 세기를 갖는다.

가속장치

전기장([eqn: E])

자기장([eqn: B])

전자의

경로

스크린

S

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

	<보 기>
ㄱ. 전자는 S영역에서 등가속도 운동을 한다. ㄴ. 전자의 비전하([eqn: e/m])값은 [eqn: {E ^{2}} over {2VB ^{2}}]이다. ㄷ. 전기장의 크기를 일정하게 유지한 채 자기장의 크기를 크게 하면 전자는 [eqn: +y]방향으로 휜다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 보어의 원자 모형에 따라 전자가 만든 정상파를 실선으로, 전자의 원운동 궤도를 점선으로 나타낸 것이다. 전자가 A, B 상태일 때의 전자의 에너지 준위는 각각 [eqn: E _{rmA}], [eqn: E _{rmB}]이고, B 상태에서 전자의 원운동 궤도 반지름은 [eqn: r]이다.

•

[eqn: r]

A

B

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 빛의 속도는 [eqn: c]이고, [eqn: h]는 플랑크 상수이다.)

	<보 기>
ㄱ. 전자의 궤도 반지름은 A일 때가 B일 때보다 작다. ㄴ. B 상태일 때 전자의 물질파 파장은 [eqn: {2 pi r} over {3}]이다. ㄷ. B 상태에서 A 상태로 전자가 전이할 때 방출하는 빛의 파장은 [eqn: {hc} over {E _{rmB}-E _{rm A} }]이다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

32

32

그림은 방사성 원소 토륨(Th)의 붕괴 과정 일부를 나타낸 것이다.

양성자수

중성자수

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)과정에서 질량수는 4만큼 증가한다. ㄴ. (나)과정은 [eqn: beta]붕괴이다. ㄷ. 중성자수가 140인 라듐(Ra)은 중성자수가 136인 라듐(Ra)과 동위원소이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

그림은 원자핵의 질량을 측정하는 장치를 나타내는 모식도이다. 전하량이 [eqn: q]인 원자핵을 작은 구멍에 입사시켜 서로 수직인 전기장 [eqn: E]와 자기장 [eqn: B]에 각각 수직으로 통과시키면 일정한 속력이 된다.

이 원자핵이 균일한 자기장 [eqn: B` prime]속으로 입사되어 반지름 [eqn: R]인 원궤도를 따라 운동하였을 때 원자핵의 질량 [eqn: m]은? (단, 전자기파의 발생과 중력의 효과는 무시하고, 자기장 [eqn: B]와 [eqn: B']은 지면을 향해 들어가는 방향이다.)

① [eqn: {qEB` prime R} over {B ^{2}}]	② [eqn: {qEB` prime R} over {B}]	③ [eqn: {qBB` prime R} over {E}]

④ [eqn: {qB prime R} over {BE}]	⑤ [eqn: {qBR} over {B ^{` prime } E}]

* 확인 사항

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