1. 그림은 영희가 천정에 고정된 도르래와 줄을 이용하여 질량 [eqn: m]인 물체를 들어 올리는 모습을 나타낸 것이다. 물체는 일정한 속력 [eqn: v]로 올라간다.

2011학년도 10월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅰ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

과학탐구 영역

(물리Ⅰ)

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과학탐구 영역

(물리Ⅰ)

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이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, 줄의 질량 및 도르래의 마찰은 무시하고, 중력 가속도는 [eqn: g]이다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 물체에 작용하는 합력은 0이다. ㄴ. 영희가 줄을 당기는 힘의 크기는 일정하다. ㄷ. 물체가 줄에 작용하는 힘의 크기는 [eqn: mg]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

2. 그림은 두 자동차 A, B가 직선 도로에서 같은 방향으로 달리는 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다. 이때 A와 B 사이의 거리는 100 m이다. 그래프는 이때부터 A에 대한 B의 상대 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다. A의 속도는 10 m/s로 일정하다.

지면에 대한 B의 운동으로 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 0초에서 10초까지 이동 거리는 150 m이다. ㄴ. 0초에서 10초까지 가속도의 크기는 1 [eqn: rm m/s^2]으로 일정하다. ㄷ. 0초에서 20초 사이에 운동 방향이 한 번 바뀐다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

3. 그림은 질량이 각각 1 kg, 2 kg인 물체 A, B가 수평면에서 미끄러지다가 정지한 모습을 나타낸 것이다. A, B는 마찰이 없는 면에서 일정한 속력 10 m/s로 이동하고, 마찰이 있는 면에서 10 m를 이동한 뒤 정지한다. 물체와 마찰이 있는 면 사이의 운동 마찰 계수는 A, B가 같으며, 이동하는 동안 A, B는 서로 접촉한 상태를 유지한다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체 A, B의 크기는 무시하고, 중력 가속도는 10 [eqn: rm m/s^2]이다.)

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 마찰이 없는 면에서 운동하는 동안 A에 작용하는 합력은 0이다. ㄴ. 마찰이 있는 면에서 운동하는 동안 A가 B에 작용하는 힘의 크기는 0이다. ㄷ. B와 마찰이 있는 면 사이의 운동 마찰 계수는 0.5이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

4. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 자석 A가 한쪽이 벽에 고정된 길이가 [eqn: L _{1}]인 용수철에 연결되어 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 A에 자석 B를 접근시켰더니 용수철의 길이가 [eqn: L_2]로 늘어난 채 정지한 모습을 나타낸 것이다. 용수철 상수는 [eqn: k]이다.

(가)

(나)

(나)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철과 자석 사이의 자기력과 용수철의 질량은 무시한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. B가 A를 당기는 힘의 크기는 용수철이 A를 당기는 힘보다 작다. ㄴ. B가 A를 당기는 자기력의 크기는 [eqn: kL_2 - kL_1]이다. ㄷ. 용수철에 저장된 에너지는 [eqn: 1over2 k L_2 ^2 - 1over2 k L_1 ^2]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

5. 그림은 수상 스키를 포함한 질량이 80 kg인 철수가 수상 스키를 타고 직선 운동하는 모습을 나타낸 것으로 보트는 철수를 수평 방향의 일정한 힘으로 끌고 있다. 철수가 기준선으로부터 5 m인 지점에서 잡고 있던 줄을 놓았더니 10 m인 지점에서 멈추었다. 그래프는 철수의 운동 에너지를 이동 거리에 따라 나타낸 것이다. 운동하는 동안 철수에게 작용한 마찰력은 일정하다.

철수가 0에서 5 m까지 이동하는 동안 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 줄의 질량과 공기 저항은 무시하고, 중력 가속도는 [eqn: 10``rm`m/s ^{2}]이다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 보트가 줄에 작용한 힘이 한 일은 4000 J이다. ㄴ. 보트가 줄에 작용한 힘이 한 일의 일률은 800 W이다. ㄷ. 중력이 철수에게 한 일의 일률은 400 W이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

6. 그림과 같이 수평면에서 한쪽을 벽에 고정한 용수철에 질량 1 kg인 물체를 접촉시켜 용수철을 평형 위치에서 0.2 m만큼 압축시켰다. 용수철 상수 [eqn: k]는 [eqn: 500`` rm N/m]이다. 물체를 잡고 있는 손을 놓으면 물체는 수평면을 지나 빗면을 따라 지면으로부터 높이 [eqn: H`]인 최고점까지 올라갔다가 다시 내려온다. 지면으로부터 높이 [eqn: h]인 지점을 통과하는 순간 물체의 속력은 2 m/s였다.

[eqn: h] : [eqn: H`]는? (단, 물체의 크기와 모든 마찰은 무시한다.)

① 2 : 3	② 3 : 4	③ 4 : 5	④ 8 : 9	⑤ 9 : 10

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7. 그림과 같이 마찰이 없는 수평인 책상 면에 놓인 질량 1 kg의 물체 A에 질량 2 kg의 물체 B를 줄로 연결하였더니 A가 정지 상태에서 출발하여 거리 [eqn: d]만큼 이동하는 데 걸린 시간이 [eqn: t]였다.

A와 B를 서로 바꾸어 동일한 실험을 하면 B가 [eqn: d]를 이동하는 데 걸린 시간은? (단, 도르래의 마찰과 줄의 질량은 무시한다.)

[3점]

① [eqn: {1} over {2} t]	② [eqn: {1} over { sqrt { 2}} t]	③ [eqn: t]	④ [eqn: sqrt { 2} t]	⑤ [eqn: 2t]

8. 그림은 마찰이 없는 수평면에서 속도 [eqn: 2v]로 운동하는 질량 [eqn: m]인 물체 A가 정지해 있는 질량 [eqn: 3m]인 물체 B와 충돌하기 전의 모습을 나타낸 것이고, 그래프는 충돌 전후 A의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

A, B의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 충돌 전후에 A, B는 동일 직선상에서 운동하며, 충돌 전 A의 운동 방향을 양(+)으로 한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 충돌 전 A, B의 운동량의 합은 [eqn: 5mv]이다. ㄴ. 충돌하는 과정에서 A가 받은 충격량의 크기는 [eqn: mv]이다. ㄷ. 충돌 후 B의 속도는 [eqn: v]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

9. 그림은 원통형 금속 막대, 전압계, 전류계, 전원 장치를 이용하여 전압과 전류의 관계를 알아보는 실험 장치를 나타낸 것이다. 금속 막대를 표에 제시된 P 또는 Q로 바꾸어 가며 실험하여 그래프와 같은 결과를 얻었다.

금속 막대	지름	길이
P	[eqn: d]	[eqn: L]
Q	[eqn: 2d]	[eqn: 2L]

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. P에 5 V의 전압을 걸어주면 5 A의 전류가 흐른다. ㄴ. 저항값은 P가 Q의 1.5배이다. ㄷ. 비저항은 P가 Q의 3배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

10. 그림은 저항값이 2 Ω, 4 Ω, 6 Ω인 세 전구 A, B, C와 저항값이 2 Ω인 저항을 전원 장치에 연결한 회로를 나타낸 것이다.

A, B, C의 소비 전력을 각각 [eqn: P _{ rm A}], [eqn: P _{ rm B}], [eqn: P _{ rm C}]라 할 때, 소비 전력의 크기를 바르게 비교한 것은?

① [eqn: P _{ rm A}] > [eqn: P _{ rm B}] = [eqn: P _{ rm C}]

② [eqn: P _{ rm A}] > [eqn: P _{ rm C}] > [eqn: P _{ rm B}]

③ [eqn: P _{ rm A}] = [eqn: P _{ rm C}] > [eqn: P _{ rm B}]

④ [eqn: P _{ rm B}] > [eqn: P _{ rm C}] > [eqn: P _{ rm A}]

⑤ [eqn: P _{ rm C}] > [eqn: P _{ rm B}] > [eqn: P _{ rm A}]

11. 그림과 같이 솔레노이드와 원형 도선을 중심축이 일치하도록 고정하고, 솔레노이드와 원형 도선 사이에 나침반을 놓았더니 자침의 N극이 [eqn: +x] 방향을 가리켰다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장은 무시한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 나침반이 놓인 곳에서 자기장의 방향은 [eqn: +x] 방향이다. ㄴ. 솔레노이드가 연결된 전원 장치의 단자 a는 양(+)극이다. ㄷ. 원형 도선에 연결된 가변 저항의 저항값을 증가시켜도 나침반 자침의 N극이 가리키는 방향은 변하지 않는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

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32

12. 그림은 저항 R가 연결된 도선을 종이면에 고정시키고 도선 위에 도체 막대를 올려놓은 모습을 나타낸 것이다. 종이면에는 수직으로 들어가는 방향의 자기장이 있고, 영역 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에서 자기장의 세기는 각각 [eqn: 2B], [eqn: B], [eqn: B]이며 도선 사이의 간격은 각각 [eqn: l], [eqn: 2l], [eqn: l]이다. 도체 막대를 오른쪽으로 일정한 속도 [eqn: v]로 당겼더니 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ을 지나는 동안 R에 전류가 흘렀다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 도체 막대의 저항과 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 도체 막대가 Ⅰ에서 이동할 때와 Ⅱ에서 이동할 때 R에 흐르는 전류의 세기는 같다. ㄴ. 도체 막대가 Ⅰ에서 이동할 때와 Ⅱ에서 이동할 때 R에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대이다. ㄷ. 도체 막대를 당기는 힘의 크기는 도체 막대가 Ⅱ에서 이동할 때가 Ⅲ에서 이동할 때의 4배이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13. 그림 (가)는 폭이 [eqn: L]인 균일한 자기장 영역에 직선 도선이 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이고, 그림 (나)는 자기장을 시간에 따라 나타낸 그래프로 자기장은 종이면에 수직으로 들어가는 방향을 (+)로 한다. 그림 (다)는 직선 도선에 흐르는 전류의 세기를 시간에 따라 나타낸 그래프로 전류의 방향은 [eqn: +x] 방향이다.

(가)

(나)

(다)

도선에 작용하는 자기력의 크기가 가장 클 때, 그 크기와 방향을 바르게 연결한 것은?

크기	방향	크기	방향

①	[eqn: 2B _{0} I _{0} L]	[eqn: +y]	②	[eqn: 2B _{0} I _{0} L]	[eqn: -y]

③	[eqn: 4B _{0} I _{0} L]	[eqn: +y]	④	[eqn: 4B _{0} I _{0} L]	[eqn: -y]

⑤	[eqn: 5B _{0} I _{0} L]	[eqn: -y]

14. 그림은 두 파동이 속력 5 cm/s로 서로 마주보며 진행하다가 만나기 전 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다.

이 순간부터 점 P에서의 변위가 최대가 되는 순간까지 걸리는 시간은? [3점]

① 2.0초	② 2.5초	③ 4.0초	④ 4.5초	⑤ 5.0초

15. 그림 (가)는 수면파의 어느 순간의 변위를 위치에 따라 나타낸 것이고, 그림 (나)는 이 순간부터 수면 위의 한 점 P의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이 파동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 진행 속력은 1 m/s이다. ㄴ. 진행 방향은 왼쪽이다. ㄷ. 진동수는 0.25 Hz이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 그림은 두 단색광 A와 B가 공기에서 물체 Ⅰ의 점 P를 향해 동일한 경로로 입사하여 물체 Ⅱ로 진행하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	철수 : 물체 Ⅰ에서 파장은 A가 B보다 길어. 영희 : A의 속력은 물체 Ⅰ에서가 물체 Ⅱ에서보다 느려. 민수 : 점 P에서 입사각을 증가시키다 보면 물체 Ⅰ과 물체 Ⅱ의 경계면에서 A가 전반사하게 되지.

① 철수	② 영희	③ 철수, 민수

④ 영희, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

17. 그림은 두 점파원 [eqn: rmS _{1}]과 [eqn: rm S _{2}]에서 진동수가 1 Hz이고 진행 속력이 4 cm/s인 물결파를 같은 위상으로 발생시켰을 때 어느 순간의 물결파의 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 이때 시간이 경과하여도 지점 A에서 수면의 높이는 변하지 않았다.

[eqn: rm S _{ 1}]과 [eqn: rm S _{ 2}]의 진동수만을 변화시킬 때, 지점 A에서 수면의 높이가 계속 변하지 않는 진동수만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, [eqn: rm S _{ 1}], [eqn: rm S _{ 2}]의 진동수는 서로 같다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: {1} over {2}] Hz ㄴ. 2 Hz ㄷ. 3 Hz

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

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32

18. 그림은 진공으로 된 장치 안에서 정지 상태에 있던 입자에 힘이 작용하여 입자가 직선 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 입자에 작용하는 힘을 이동 거리에 따라 나타낸 것이다.

이동 거리가 [eqn: d], [eqn: 2d]일 때, 입자의 물질파 파장을 각각 [eqn: lambda _{1}], [eqn: lambda _{2}]라고 하면, [eqn: lambda _{1}] : [eqn: lambda _{2}]는? [3점]

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

④ [eqn: sqrt {3}]	: 1	⑤ [eqn: sqrt {3}] : [eqn: sqrt {2}]

19. 그림은 광전자의 최대 운동 에너지를 알아보기 위해 금속판에 단색광을 비추는 실험 장치를 나타낸 것이고, 표는 이 장치에서 금속판이나 단색광의 진동수를 변화시켜 얻은 실험 결과이다.

실험	금속판	진동수	최대 운동 에너지
Ⅰ	A	[eqn: 3f]	[eqn: 2E]
Ⅱ	A	[eqn: 2f]	[eqn: E]
Ⅲ	B	[eqn: f]	[eqn: 0.5E _{}]

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A의 일함수는 [eqn: E] 이다. ㄴ. B의 일함수는 A보다 크다. ㄷ. B에 진동수가 [eqn: 2f]인 빛을 비추면 광전자의 최대 운동 에너지는 [eqn: E] 이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

20. 그림은 저항값이 3 Ω, 6 Ω, [eqn: R _{1}], [eqn: R _{2}]인 저항, 스위치 S를 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 회로를 나타낸 것이다. S를 열었을 때 저항 [eqn: R _{1}], [eqn: R _{2}]에 걸리는 전압의 비는 1 : 2이다. 스위치를 열었을 때와 닫았을 때 6 Ω인 저항에 흐르는 전류의 비는 2 : 3이다.

[eqn: R _{1}] : [eqn: R _{2}]는? [3점]

① 1 : 1	② 1 : 2	③ 2 : 1	④ 3 : 1	⑤ 3 : 2

※ 확인 사항

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