물리 I 정답

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

해설

1. [출제의도] 속도-시간 그래프 분석하기

ㄱ. 등가속도 운동이므로 A, B의 평균 속력은 각각 20 m/s, 10 m/s이다

ㄴ. 그래프의 기울기로부터 A, B의 가속도의 크기는 각각 [eqn: 8` rm m/s ^{2}], [eqn: 4` rm m/s ^{2}]이다.

ㄷ. 그래프의 면적으로부터 A, B의 이동거리는 각각 100 m, 50 m이므로 거리 차이는 50 m이다.

2. [출제의도] 등가속도 운동 해석하기

ㄱ. 2 초 동안 20 m를 이동하므로 평균 속력은 10 m/s이다.

ㄴ. Ⅰ, Ⅱ에서 평균 속력은 각각 5 m/s, 10 m/s이고, 2초 동안 5 m/s의 속력이 증가하였으므로 가속도 [eqn: a=2.5 rmm/s^2]이다.

ㄷ. O점에서 속력과 5 m 떨어진 지점에서 속력을 각각 [eqn: v_0], [eqn: v]라 하고, [eqn: s=v _{0} t+ {1} over {2} at ^{2} …①]  과 [eqn: v ^{2} -v _{0} ^{2} =2as…②] 을 연립하면 [eqn: v _{0} =2.5`rmm/s], [eqn: v=2.5 sqrt {5} rmm/s]이다.

3. [출제의도] 마찰력이 작용하는 물체의 운동 분석하기

ㄱ은 같은 시간 동안의 이동 거리인 속력을, ㄴ은 속력의 변화량인 가속도를, ㄷ은 가속도의 비를 각각 의미한다. 따라서 마찰력이 감소하면 속력은 증가하고, 가속도는 감소하며, 가속도의 비는 1로 변화 없다.

4. [출제의도] 탄성력과 탄성력에 의한 위치에너지 이해하기

ㄱ. A에 작용하는 알짜 힘은 0이므로 힘의 평형 관계이다.

ㄴ. A, B에 작용하는 알짜 힘은 0이므로 탄성력의 크기는 같다. 따라서 늘어난 길이의 비는 4 : 1 이다.

ㄷ. 용수철이 최대로 늘어난 길이와 물체의 최대속력을 각각 [eqn: A], [eqn: v_{rmm]이라 하고, 역학적 에너지 보존법칙을 적용하면, [eqn: {1} over {2} kA ^{2} = {1} over {2} mv _{rm m it} ^{````2}]에서 A, B의 [eqn: v_{rmm]은 서로 같다.

5. [출제의도] 충격량과 운동량 변화량의 관계  이해하기

ㄱ. 미끄러지는데 걸린 시간은 가속도가 크고 빗면의 길이가 짧은 A가 더 짧다.

ㄴ, ㄷ. [eqn: h]가 같으므로 속력의 증가량, 충격량의 크기는 같다.

6. [출제의도] 운동량 보존법칙 적용하기

ㄱ. (나)에서 운동량의 합은 [eqn: 4p]이다.

ㄴ. (나)에서 분리된 A가 왼쪽으로 운동하므로 운동량 보존법칙에 의해 (가)에서도 왼쪽이다.

ㄷ. 분리 후 A는 왼쪽으로 운동하고, B는 오른쪽으로 운동하다 C와 충돌하므로 A, C의 운동방향은 반대이다.

7. [출제의도] 물체에 한 일 계산하기

그래프에서 [eqn: f]는 물체에 작용하는 알짜힘이므로 물체와 수레의 가속도는 0～2초까지는 [eqn: rm 1`m/s ^{2}], 2～4초까지는 0, 4～5초까지는 [eqn: rm -1`m/s ^{2}]이다. 따라서 5초일 때 속력은 1 m/s이고, [eqn: F]가 한 일은 수레와 물체의 운동에너지 변화량 [eqn: LEFT ( {1} over {2} ․(1+1)․1 ^{2} RIGHT )]과 같으므로 1 J이다.

8. [출제의도] 역학적 에너지 보존법칙 적용하기

용수철에 닿기 직전 속력을 [eqn: v]라 하고, 역학적 에너지 보존 법칙을 적용하면,

[eqn: {1} over {2} mv ^{2} +mg``․`0.1= {1} over {2} k(0.1) ^{2}]에서 [eqn: v=3 sqrt {2} rmm/s]이다.

9. [출제의도] 저항의 연결 방법 이해하기

ㄱ. b 단자에 연결할 때, 전원의 전압이 모두 A에 걸리게 되어 가장 큰 전압이 걸린다.

ㄴ. 각 저항값을 [eqn: r]이라 하면 합성 저항값 [eqn: R]는 [eqn: {1} over {R} = {1} over {2r} + {1} over {2r}]에서 [eqn: r]과 같다.

ㄷ. 합성 저항값이 같으므로 전체 소비전력도 같다.

10. [출제의도] 저항 값의 변화에 따른 회로의 전압, 전류 변화 이해하기

ㄱ. [eqn: R _{1}]의 저항이 증가하면, A와 [eqn: R _{1}]의 합성저항 값이 커져 A에 걸리는 전압이 증가하므로 A에 흐르는 전류는 증가한다.

ㄴ. [eqn: R _{1}]에 저항이 증가하면, B에 걸리는 전압은 감소한다.

ㄷ. [eqn: R _{2}]의 저항이 증가하면, C에 흐르는 전류가 감소하여 소비전력은 감소한다.

11. [출제의도] 전류에 의한 자기장 이해하기

스위치를 닫았을 때 물체는 미끄러지지 않고, 열었을 때 미끄러지므로 솔레노이드와 자석 사이에는 인력이 작용하고 있다.

ㄱ, ㄷ. 전압을 높이거나 저항이 감소하면 전류가 증가하여 자석에 더 큰 인력이 작용하므로 더 잘 미끄러지지 않는다.

ㄴ. 전류 방향이 반대가 되면 자석에 척력이 작용하고 마찰력(또는 수직항력)이 감소하므로 미끄러질 수 있다.

12. [출제의도] 전류의 열작용과 비저항 이해하기

ㄱ. 합성 저항값은 P 에서가 더 크고, 발열량은 저항에 비례하므로 온도는 P에서가 더 높다.

ㄴ. (나)로부터 온도가 증가하면 비저항이 증가하므로 합성 저항값도 증가한다.

ㄷ. 시간이 지날수록 P와 Q에서 합성 저항값의  차이가 커지므로 P에 걸리는 전압은 증가하고, Q 에 걸리는 전압은 감소한다.

13. [출제의도] 전자기 유도 현상 이해하기

(가)에서 Ⅱ의 자기장 세기는 Ⅰ의 2 배이고, 방향은 반대이다. 따라서 (나)의 Ⅰ과 Ⅱ의 경계면을 통과할 때 최대 전류 [eqn: 3I]가 흐른다.

14. [출제의도] 파동의 진행방향 및 전파 속력 이해하기

ㄱ. 처음 P점의 운동방향이 [eqn: +y]방향이므로 진행방향은 [eqn: -x]방향이다.

ㄴ. 주기 [eqn: T]는 [eqn: 4`t]이고 파장 [eqn: lambda]는 [eqn: 2`x _{0}]이므로 전파 속력 [eqn: v= {lambda } over {T}]에서 [eqn: v= {x _{0}} over {2`t}]이다.

ㄷ. 빗금 친 부분의 면적은 P의 변위이고, 속도가 0일 때부터 다시 0이 될 때까지는 변위가 최저점에서 최고점까지이므로 변위는 2[eqn: A_{ 0}]이다.

15. [출제의도] 빛의 회절 현상 이해하기

ㄱ. 흐릿한 그림자가 생긴 경우 회절이 더 잘 일어나며 회절이 잘 일어난 B의 파장이 더 길다.

ㄴ. A의 파장이 더 짧으므로 굴절률이 커 경로 Ⅱ로 진행한다.

ㄷ. 같은 매질 속에서 파장이 긴 빛일수록 속력이 빠르므로 B의 속력이 더 크다.

16. [출제의도] 전반사를 이용한 굴절률 계산하기

원판의 가장자리로 입사한 빛의 입사각이 임계각이다. 굴절의 법칙을 적용하면,

[eqn: {1} over {n _{물체}} = {{R} over {sqrt {R ^{2} +d ^{2}}}} over {1}] ∴ [eqn: n _{물체} = {sqrt {R ^{2} +d ^{2}}} over {R}]

17. [출제의도] 정상파 이해하기

(가)와 (나)에서 진행하는 파동의 파장 [eqn: lambda]와 진폭은 같고, 주기 [eqn: T]는 (가)에서가 (나)에서의 2 배이므로 전파 속력 [eqn: v= {lambda } over {T}]에서 [eqn: v]는 (나)에서가 (가)에서보다 크다.

18. [출제의도] 간섭무늬의 폭 변화 이해하기

ㄱ. 어두운 무늬는 상쇄 간섭에 의해 일어난다.

ㄴ. (2)에서 [eqn: DELTA x]가 더 커졌으므로 단색광의 파장은 (2)에서가 (1)에서보다 길다. 같은 단색광이라도 굴절률이 큰 매질 속에서 파장은 더 짧아진다. 따라서 [eqn: n_{ 1}> { n _{ 2} }]이다.

ㄷ. 같은 매질 속에서 진동수가 더 큰 단색광은 파장이 짧다. 따라서 [eqn: DELTAx]는 [eqn: 1.2x]보다 작다.

19. [출제의도] 광전효과 이해하기

A, B의 한계 진동수는 각각 [eqn: {1} over {4} f _{0}], [eqn: {3} over {4} f _{0}]이고, 일함수는 한계 진동수에 비례하므로 [eqn: W _{rm A it} `:W _{rmB}]는 1 : 3이다.

20. [출제의도] 물질파 이해하기

그래프의 면적이 충격량 즉, 운동량의 변화량이므로 [eqn: t], [eqn: 2t]일 때 운동량([eqn: p])의 비는 1 : 3 이고, [eqn: lambda = {h} over {p}]에서 파장의 비는 3 : 1이다.