1. 그림은 철수가 자전거를 타고 등속 직선 운동하는 모습을 일정한 시간 간격으로 나타낸 것이다. A는 자전거 손잡이에 있는 한 점이고 B는 자전거 앞바퀴에 있는 한 점이다.

2010학년도 10월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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B가 최고점에 있는 순간부터 자전거 앞바퀴가 한 번 회전하는 동안 지면에 서 있는 영희가 본 A와 B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. A와 B의 이동 거리는 같다. ㄴ. A와 B의 평균 속도는 같다. ㄷ. B의 순간 속도는 일정하다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

2. 그림은 높이 [eqn: H``]인 곳에서 물체를 수평 방향으로 속도 [eqn: v`]로 던진 모습을 나타낸 것이다. 물체가 지면에 도달할 때까지 수평 이동 거리는 [eqn: H``]이었다.

이 물체를 다음과 같이 수평 방향으로 다시 던졌다.

(가) 높이가 [eqn: 2H``]인 곳에서 속도 [eqn: v`]로 던졌다.

(나) 높이가 [eqn: H``]인 곳에서 속도 [eqn: 2v`]로 던졌다.

이 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)에서 수평 이동 거리는 [eqn: 2H``]이다. ㄴ. (나)에서 수평 이동 거리는 [eqn: 2H``]이다. ㄷ. 운동하는 동안 역학적 에너지는 (가)와 (나)에서 서로 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3. 그림은 경사각이 30°인 4대의 에스컬레이터에 네 사람 A, B, C, D가 한 명씩 타고 가는 어느 한 순간의 모습을 나타낸 것이다. 각각의 에스컬레이터는 서로 나란한 평면상에서 화살표 방향으로 운행되고 있으며 네 사람의 속력은 모두 같다.

이 순간 A에 대한 B, C, D의 상대 속도의 크기 [eqn: v_{rm AB}`], [eqn: v_{rm AC}`], [eqn: v_{rm AD}`]를 바르게 비교한 것은?

① [eqn: v _{rm AB it}``]>[eqn: v_{rm AC}``]>[eqn: ``v _{rm AD it}]	② [eqn: v_{rm AB}``]>[eqn: v_{rm AD}``]>[eqn: ``v_{rm AC}]	③ [eqn: v_{rm AC}``]>[eqn: v_{rm AB}``]>[eqn: ``v_{rm AD}]

④ [eqn: v_{rm AD}``]>[eqn: v_{rm AB}``]>[eqn: ``v_{rm AC}]	⑤ [eqn: v_{rm AD}``]>[eqn: v_{rm AC}``]>[eqn: ``v_{rm AB}]

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4. 그림은 수평면에서 공 A가 정지해 있는 공 B를 향해 일정한 속도로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 A, B가 서로 충돌한 직후부터 두 물체의 시간에 따른 위치를 [eqn: x], [eqn: y`]성분으로 나타낸 것이다. A, B는 충돌 후 각각 벽 a, b에 충돌한다. 두 공의 질량은 같고, [eqn: theta `]는 A의 처음 운동 방향과 [eqn: y`]축이 이루는 각도이다.

A와 B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: tan `theta = {1} over {2}]이다. ㄴ. A와 B가 서로 충돌한 직후 운동 에너지의 합은 충돌 전 A의 운동 에너지와 같다. ㄷ. A와 a 사이의 반발 계수는 B와 b 사이의 반발 계수와 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

5. 그림은 마찰이 없는 수평면 상에서 용수철 P에 연결된 물체 A에 물체 B를 접촉시켜 평형 위치에서 [eqn: L`]만큼 압축시킨 모습을 나타낸 것이다. 손을 놓으면 A와 B가 평형 위치에서 분리된 후 A는 단진동을 하고, 잠시 후 B는 반대편 용수철 Q에 붙은 상태로 단진동을 하게 된다. A와 B의 질량은 같고 P, Q의 용수철 상수는 각각 [eqn: k`], [eqn: 2k`]이다.

단진동하는 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철의 질량, 물체의 크기, 공기 저항은 무시한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 주기는 A가 B의 [eqn: sqrt {2}]배이다. ㄴ. 진폭은 A가 B의 [eqn: sqrt {2}]배이다. ㄷ. A와 B의 최대 속력은 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

6. 그림은 일정량의 이상 기체가 상태 A에서 (가)와 (나)의 순환 과정에 따라 변화할 때 부피와 절대 온도의 관계를 나타낸 것이다. 순환 과정 (가)는 A → B → C → A, (나)는 A → B → D → A이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

10

32

		< 보 기 >
	ㄱ. A → B 과정에서 기체의 내부 에너지 변화는 없다. ㄴ. 기체의 압력은 D에서가 C에서의 3배이다. ㄷ. (나)의 과정에서, 기체가 외부에 한 일은 외부에서 받은 일보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

7. 다음 (가), (나)는 두 가지의 핵 반응식이다.

(가) [eqn: rm ` _{1} ^{2} H+` _{1} ^{3} H` -> `` _{2} ^{4} He+ _{0} ^{1} n+17.6` rm `MeV]

(나) [eqn: rm ` _{~```92} ^{235} U+` _{0} ^{1} n` -> `X+Y+(2～3) _{0} ^{1} n`+약``200` rm `MeV]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm X], [eqn: rmY]는 다양하게 나타나는 원자핵의 기호이다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)는 핵융합 반응이고, (나)는 핵분열 반응이다. ㄴ. (가)와 (나)의 반응에서 발생한 에너지는 질량 결손에 의한 것이다. ㄷ. 핵자당 결합 에너지는 (가)에서는 증가하고 (나)에서는 감소한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

8. 그림 (가)는 1몰의 단원자 분자 이상 기체가 절대 온도 [eqn: T], 부피 [eqn: V``]인 상태로 밀폐된 실린더 내에 있는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 상태에서 피스톤 위에 모래를 조금씩 부었을 때 피스톤이 서서히 아래로 내려가 기체의 부피가 [eqn: {1} over {2} V``]로 된 모습을 나타낸 것이며, 이 과정에서 온도는 [eqn: T``]로 일정하였다. 그림 (다)는 (나)의 상태에서 열을 가하였더니 부피가 다시 [eqn: V``]가 된 모습을 나타낸 것이다.

(가)	(나)	(다)

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

		< 보 기 >
	ㄱ. (다)에서 기체의 온도는 [eqn: 2T``]이다. ㄴ. (나) → (다)에서 기체가 한 일은 (가) → (나)에서 기체가 받은 일과 같다. ㄷ. (나) → (다)에서 기체가 흡수한 열량은 [eqn: {5RT} over {2}`]이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

9. 그림은 저항값이 각각 4Ω, 10Ω인 두 저항과 전압이 각각 6V, 4V, 12V인 세 전지를 연결한 전기 회로를 나타낸 것이다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. a에 흐르는 전류의 세기는 3A이다. ㄴ. a와 b 사이의 전위차는 18V이다. ㄷ. c에 흐르는 전류의 세기는 4A이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10. 그림은 전기 용량이 각각 3[eqn: mu rm F], 6[eqn: mu rm F`]인 축전기 A, B와 저항값이 각각 6Ω, 3Ω인 저항 C, D를 9V 전지에 연결한 회로를 나타낸 것이다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. A와 B의 합성 전기 용량은 2[eqn: rm mu F]이다. ㄴ. 점 a와 b 사이의 전위차는 3V이다. ㄷ. B에 충전된 전하량은 A의 2배이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11. 그림과 같이 전압 [eqn: V] 를 걸어 균일한 전기장이 형성된 평행한 두 금속판 사이에서, 대전 입자를 절연된 실에 매달아 a에서 가만히 놓으면 대전 입자는 a와 c 사이를 진동한다. b는 진동의 중간 지점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력과 공기 저항, 전자기파 발생은 무시한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 대전 입자가 받는 전기력은 a에서가 b에서보다 크다. ㄴ. 전위는 a에서가 b에서보다 높다. ㄷ. [eqn: V``]가 클수록 진동 주기는 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

12. 그림은 전지 A의 기전력을 알아보기 위한 장치를 나타낸 것이다. 그래프는 가변 저항기의 저항을 다르게 하면서 전압계와 전류계에 나타나는 눈금을 기록한 것이다.

전지 A 2개를 직렬 또는 병렬 연결하여 2Ω의 외부 저항과 연결하였을 때 회로에 흐르는 전류의 세기를 각각 [eqn: I _{직렬}], [eqn: I _{병렬}]이라고 하였을 때, [eqn: I _{직렬} :`I _{병렬}]은?

① 4 : 7	② 7 : 8	③ 8 : 7	④ 7 : 4	⑤ 16 : 7

13. 그림은 전기 용량이 [eqn: C``]인 축전기를 전압이 일정한 전원 장치에 연결하여 완전히 충전시킨 후 자체 유도 계수가 [eqn: L`]인 코일에 연결한 전기 진동 회로를 나타낸 것이다. 그래프는 그림의 전기 진동 회로에서 코일에 흐르는 전류를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: t _{1}`]일 때 축전기에 저장되는 전하량은 최대이다. ㄴ. [eqn: t _{2}`]일 때 코일에 걸리는 전압은 0이다. ㄷ. [eqn: t _{2}`` = ``pi sqrt {LC}`]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14. 그림은 저항값이 [eqn: R`]인 저항, 자체 유도 계수가 각각 [eqn: L], [eqn: 2L`]인 두 코일, 전기 용량이 각각 [eqn: C``], [eqn: 2C``]인 두 축전기, 스위치  S, 교류 전원으로 구성된 회로를 나타낸  것이다. 교류 전원의 진동수는 [eqn: {1} over {2 pi sqrt {LC}}]이고, 전압의 실효값은 일정하다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. S를 A에 연결했을 때 코일에 걸리는 전압은 회로에 흐르는 전류와 위상이 서로 같다. ㄴ. S를 B에 연결했을 때 회로의 임피던스는 [eqn: sqrt {R ^{2} + {9L} over {4C}}``]이다. ㄷ. 저항의 평균 소비 전력은 S를 A에 연결했을 때와 B에 연결했을 때가 서로 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15. 그림 (가), (나)는 보어의 수소 원자 모형에서 전자의 물질파가 반지름이 각각 [eqn: r], [eqn: R`]인 궤도에서 정상파를 이룬 모습을 모식적으로 나타낸 것이다.

(가)               (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: r`]는 [eqn: R`]와 다르다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: R``=2r``]이다. ㄴ. 물질파 파장은 (나)에서가 (가)에서의 2배이다. ㄷ. 전자가 반지름 [eqn: r`]인 궤도에서 [eqn: R`]인 궤도로 전이할 때 광자가 방출된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 그림은 밀리컨의 기름방울 실험 장치를 이용하여 실험하는 모습을 개략적으로 나타낸 것이다. 분무기로 기름방울을 뿜어준 후, 전압이 걸린 평행한 두 극판 사이로 떨어지는 기름방울을 망원경으로 관찰하면서 전압을 조절하여 기름방울 한 개를 정지한 상태로 떠 있게 하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 기름방울은 음(-)전하로 대전되어 있다. ㄴ. 전압을 더 높이면 기름방울은 아래로 내려간다. ㄷ. 밀리컨은 이 실험 장치로 전자의 비전하를 측정하였다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

17. 그림은 수소 원자 선스펙트럼의 일부를 파장에 따라 나타낸 것이다.

이때 파장은 다음 식과 같은 규칙성을 갖고 있음이 밝혀졌다.

[eqn: {1} over {lambda } `=`R ``LEFT ( {1} over {m ^{2}} - {1} over {n ^{2}} RIGHT )] ([eqn: n]은 [eqn: m]보다 큰 정수, [eqn: R]은 리드베리 상수)

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

		< 보 기 >
	ㄱ. 라이먼 계열에서 파장이 가장 긴 경우는 [eqn: n=2`]일 때이다. ㄴ. 발머 계열은 [eqn: m=2`]일 때이며, 이 계열에는 가시광선과 자외선 일부가 포함된다. ㄷ. 파셴 계열의 선스펙트럼 중 가장 짧은 파장은 [eqn: {9} over {R}`]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

18. 그림은 질량 분석기의 원리를 나타낸 것이다. 속도 선택기에는 오른쪽 방향의 균일한 전기장과 종이면에서 나오는 방향의 균일한 자기장이 걸려 있다. 속도 선택기를 통과한 이온은 세기가 [eqn: B``]이고 종이면에 수직으로 들어가는 방향의 균일한 자기장 영역에 수직으로 입사된다.

이온화된 염소 동위 원소 [eqn: rm ` _{17} ^{35} Cl ^{-}], [eqn: rm ` _{17} ^{37} Cl ^{-}`]를 속도 선택기에 입사시켰더니 자기장이 [eqn: B``]인 영역에서 각각 궤도 반지름 [eqn: r _{rm a it}], [eqn: r _{rm b it}`]인 등속 원운동을 하여 사진 건판의 a, b 두 곳에 도달하였다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 원운동하는 두 이온의 속력은 같다. ㄴ. a에 도달한 것은 [eqn: rm ` _{17} ^{35} Cl ^{-}`]이다. ㄷ. [eqn: r _{rm a it}] : [eqn: r _{rm b it}] = [eqn: 37 ^{2} :``35 ^{2}`]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

19. 그림 (가)와 (나)는 길이가 2m인 실에 연결된 물체가 반지름이 1m인 원판 끝에 매달려 연직선과 각각 30°, 45°의 각도를 이루며 등속 원운동하는 것을 나타낸 것이다. (가)와 (나)에서 물체의 질량은 같고 각속도는 각각 [eqn: omega _{1}], [eqn: omega _{2}]이다.

(가)                 (나)

[eqn: {omega _{1} ` ^{2}} over {omega _{2} ` ^{2}}``]은? (단, 물체의 크기와 공기 저항, 실의 질량은 모두

무시한다.) [3점]

① [eqn: {2} over {sqrt {3}}]	② [eqn: {sqrt {3}} over {2}]	③ [eqn: {sqrt {2} +3} over {2}]

④ [eqn: {2+2 sqrt {3}} over {3}]	⑤ [eqn: {sqrt {6} + sqrt {3}} over {6}]

20. 그림 (가)는 어떤 물체가 반지름이 [eqn: R`]인 지구 주위를 궤도 반지름 2[eqn: R``]로 등속 원운동하고 있는 모습을 나타낸 것이며, 이 물체의 역학적 에너지는 [eqn: -E``]이다. 그림 (나)는 이 물체가 질량이 같은 두 물체 A와 B로 순간적으로 분리되는 모습을 나타낸 것이다. 분리 직후 A의 운동 방향은 원의 접선 방향이고, B는 정지 상태에서 지구 중심을 향해 낙하를 시작하였다.

(가)                   (나)

(나)에서 A의 역학적 에너지를 [eqn: E _{rm A it}], B가 지표면에 도달하는 순간 운동 에너지를 [eqn: E _{rm B it}]라고 할 때, [eqn: E _{rm A it}]와 [eqn: E _{rm B it}]를 바르게 짝지은 것은? (단, 공기 저항은 무시하며, 지구 중심으로부터 무한히 먼 곳에서 물체의 위치 에너지는 0이다.) [3점]

[eqn: E _{rm A it}]        [eqn: E _{rm B it}]                [eqn: E _{rm A it}]         [eqn: E _{rm B it}]

①	[eqn: -E]	[eqn: E]	②	[eqn: 0]	[eqn: E over 2]

③	[eqn: 0]	[eqn: E]	④	[eqn: E]	[eqn: E over 2]

⑤	[eqn: E]	[eqn: E]

※ 확인 사항

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