그림은 전파 A를 이용하여 무선 통신을 하고, 초음파 B를 이용하여 해저 지형을 탐사하는 선박을 나타낸 것이다.

2015학년도 11월 고2 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅰ)

제 4 교시

성명			수험번호						2

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과학탐구 영역

물리Ⅰ

과학탐구 영역

물리Ⅰ

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. A는 가시광선보다 파장이 짧다. ㄴ. B는 물속에서 진행할 때 물의 진동에 의해 전달된다. ㄷ. 공기 중에서 파동의 진행 속력은 A가 B보다 작다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 표준 모형에서 약한 상호 작용에 대한 설명이다.

㉠ 약한 상호 작용은 자연계에 존재하는 기본 힘으로 원자핵 내부의 중성자가 양성자로 붕괴될 때 관여한다. 중성자가 양성자로 붕괴될 때, 아래(d) 쿼크 한 개가 위(u) 쿼크 한 개로 변하고 입자

(가)

과/와

(나)

이/가 생성된다.

(가)

은/는 전하량의 크기가 양성자와 같은 입자이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. ㉠을 매개하는 입자는 광자이다. ㄴ. (가)는 전자이다. ㄷ. (나)는 전하를 띠지 않는다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 높이가 [eqn: h _{1}]인 점 p에 가만히 놓은 물체가 궤도를 따라 운동하여 수평면 상의 점 r를 지난다. 물체의 속력은 r에서가 점 q에서의 2배이고, q의 높이는 [eqn: h _{2}]이다.

[eqn: h _{1} :h _{2}]는? (단, 물체의 크기, 마찰과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

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

그림 (가)는 수평면에서 공 A, B가 서로 반대 방향으로 운동량의 크기가 각각 [eqn: 2p], [eqn: p]인 등속도 운동을 하는 모습을, (나)는 (가)에서 A를 발로 수평 방향으로 찼더니 A가 반대 방향으로 튕겨 나와 B와의 거리가 일정하게 유지되며 등속도 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: 2m]이다.

(가)                                       (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

		보 기
ㄱ. (가)에서 속력은 A가 B보다 크다. ㄴ. (나)에서 운동량의 크기는 A와 B가 같다. ㄷ. A를 발로 차는 동안, A가 발로부터 받은 충격량의 크기는 [eqn: 3p]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 질량이 [eqn: 2m]인 위성 P와 질량이 [eqn: m]인 위성 Q가 행성을 한 초점으로 하는 각각의 타원 궤도를 따라 운동한다. 궤도 긴반지름은 P가 Q의 2배이다. 점 a는 두 궤도가 만나는 지점이고 점 b는 P의 궤도에서 행성으로부터 가장 먼 지점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P와 Q에는 행성에 의한 만유인력만 작용한다.) [3점]

3

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		보 기
ㄱ. P의 속력은 a에서가 b에서보다 크다. ㄴ. P, Q가 각각 a를 지나는 순간, 위성에 작용하는 만유인력의 크기는 P와 Q가 같다. ㄷ. 공전 주기는 P가 Q의 [eqn: 2 sqrt {2}]배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 수평한 책상 위에 놓인 물체 B와 물체 A, C를 실로 연결한 후 A를 연직 아래 방향의 일정한 힘 [eqn: F] 로 당겼더니 A, B, C가 정지해 있었다. A, B, C의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: 2m], [eqn: 3m]이다. 그림 (나)는 (가)에서 [eqn: F] 가 작용하는 실이 끊어진 후, A, B, C가 등가속도 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

(가)                                       (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, 실의 질량, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

[3점]

		보 기
ㄱ. (가)에서 [eqn: F] 의 크기는 [eqn: 2mg]이다. ㄴ. (나)에서 B의 가속도의 크기는 [eqn: {1} over {3} g]이다. ㄷ. (나)에서 실이 C를 당기는 힘의 크기는 [eqn: 4 mg]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 정전기 유도 실험이다.

[실험 과정]

(가) 비커 위에 놓인 대전되지 않은 두 개의 동일한 금속 막대 A, B를 서로 접촉시킨 후, 양(+)으로 대전된 유리 막대를 A의 왼쪽 끝에 가까이한다.

(나) B의 오른쪽 끝 부분을 손가락으로 접촉시켰다가 뗀 후, 유리 막대를 멀리한다.

(다) 비커를 움직여 A와 B를 분리한다.

(가)                     (나)                      (다)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. (나)에서 손가락으로 접촉시켰을 때, B의 전자가 손가락을 통해 빠져나간다. ㄴ. (다)에서 B는 음(-)전하를 띤다. ㄷ. (다)에서 A와 B 사이에는 서로 밀어내는 전기력이 작용한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 우주선이 우주 정거장에 대해 [eqn: 0.8c]의 일정한 속도로 운동하며 우주 정거장을 향해 레이저 빛을 쏘고 있다.

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

		보 기
ㄱ. 우주선에서 측정할 때, 우주 정거장의 속력은 [eqn: 0.8c]이다. ㄴ. 우주선에서 측정할 때, 우주 정거장에서의 시간은 우주선에서의 시간보다 느리게 간다. ㄷ. 우주 정거장에서 측정할 때, 레이저 빛의 속력은 [eqn: c]보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 점 p로부터 같은 거리만큼 떨어져 [eqn: x]축에 고정되어 있는 두 점전하 A, B가 만드는 전기장의 전기력선을 방향 표시 없이 나타낸 것이다. p에서 A, B에 의한 전기장은 0이다. 그림 (나)는 (가)에서 B를 점 q로 옮겨 고정시킨 모습을 나타낸 것으로 p에서 A, B에 의한 전기장의 방향은 [eqn: +x]방향이다.

(가)                                 (나)

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

		보 기
ㄱ. (가)에서 B가 A에 작용하는 전기력의 방향은 [eqn: +x]방향이다. ㄴ. A와 B의 전하량의 크기는 같다. ㄷ. A는 음(-)전하이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 공기와 코어의 경계면의 점 p에 입사각 [eqn: i]로 입사시킨 단색광 A가 코어와 클래딩의 경계면에서 전반사한다. 코어와 클래딩의 굴절률은 각각 [eqn: n_1], [eqn: n_2]이다.

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

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		보 기
				(
ㄱ. [eqn: n_1 >`n_2]이다. ㄴ. 코어와 클래딩 사이의 임계각은 [eqn: theta]보다 크다. ㄷ. A를 [eqn: i]보다 작은 입사각으로 p에 입사시킬 때, 코어와 클래딩의 경계면에 도달한 A는 전반사한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

다음은 원자로에서 일어나는 핵분열 반응에 대한 설명이다.

(가) 중성자([eqn: rm{}^1_0 n])가 우라늄([eqn: rm {}^235 _{~92} U])에 흡수된다.

(나) ㉠ 중성자가 흡수된 우라늄이 크립톤([eqn: rm {}^92 _{36} Kr])과 바륨([eqn: rm {}^141 _{~56} Ba]), 3개의 중성자로 분열되면서 에너지가 방출된다.

(다) 중성자는 ㉡ 감속재에 의해 속력이 변하여 다른 우라늄([eqn: rm {}^235 _{~92} U])에 흡수된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
속력
ㄱ. ㉠의 질량수는 236이다. ㄴ. (나)에서 방출된 에너지는 질량 결손에 의한 것이다. ㄷ. ㉡은 중성자의 속력을 느리게 하는 역할을 한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 서로 다른 현악기의 줄 A, B를 각각 진동시켜 만든 정상파 X, Y를 모식적으로 나타낸 것이다. A, B의 길이는 각각 [eqn: L], [eqn: 2L]이고, X, Y는 진동수가 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. X의 파장은 [eqn: L]이다. ㄴ. 줄에서 파동의 전파 속력은 A가 B의 2배이다. ㄷ. X와 Y에 의해 발생되는 소리의 높낮이는 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 빛의 3원색에 해당하는 빛 a, b, c를 비추었을 때 겹쳐진 영역의 색을, (나)는 광전관의 금속판에 b를 비추었더니 광전 효과에 의해 광전자가 방출되는 것을 나타낸 것이다.

(가)                             (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. a는 빨강이다. ㄴ. (나)에서 b의 세기가 클수록 방출되는 광전자의 수가 많다. ㄷ. (나)에서 b 대신 c를 비추면 광전자가 방출되지 않는다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 위로 던져진 자석이 고정된 원형 도선 A를 통과한 후 다시 A를 통과해 내려온다. 자석이 점 p를 지날 때의 속력은 올라갈 때가 내려올 때보다 크다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석은 회전하지 않으며, 공기 저항, 자석의 크기는 무시한다.)

[3점]

		보 기
ㄱ. A에 흐르는 유도 전류의 세기는 p에서 자석이 올라갈 때가 내려올 때보다 크다. ㄴ. A에 흐르는 유도 전류의 방향은 p에서 자석이 올라갈 때와 내려올 때가 같다. ㄷ. 자석이 A로부터 받는 힘의 방향은 p에서 자석이 올라갈 때와 내려올 때가 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 변전소에서 동일한 송전 전력 [eqn: P] 를 송전선 A, B를 통해 각각 송전하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 저항값은 각각 [eqn: r], [eqn: 2r]이다. 그래프는 송전 전력이 [eqn: P] 일 때 A, B에 흐르는 전류의 세기와 송전 전압을 각각 나타낸 것이다.

A에서 손실 전력이 [eqn: P _{rm 0 it}]일 때, B에서 손실 전력은?

① [eqn: 1over4 P_0]	② [eqn: 1over2 P_0]	③ [eqn: P_0]	④ [eqn: 2 P_0]	⑤ [eqn: 4 P_0]

그림과 같이 태양 전지, 동일한 p-n 접합 다이오드 A, B로 회로를 구성하여 태양 전지에 빛을 비추었더니 A에 순방향 전압이 걸렸다. X는 p형 반도체와 n형 반도체 중 하나이다.

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

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		보 기
ㄱ. 태양 전지에서는 빛에너지가 전기 에너지로 전환된다. ㄴ. X는 p형 반도체이다. ㄷ. B의 내부에서 n형 반도체에 있는 전자는 p-n 접합면 쪽으로 이동한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

표는 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 [eqn: n]에 따른 에너지 [eqn: E_n]을 나타낸 것이고, 그림은 수소 원자에서 전자가 [eqn: n=2]인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛의 선 스펙트럼을 진동수에 따라 나타낸 것이다. [eqn: f_{rmA}], [eqn: f_{rm B}]는 전자가 각각 [eqn: n=3]에서 [eqn: n=2]인 궤도로, [eqn: n=4]에서 [eqn: n=2]인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛의 진동수 중 하나이다.

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

		보 기
ㄱ. 수소 원자의 에너지 준위는 불연속적이다. ㄴ. [eqn: f_{rmA}]는 [eqn: n=4]에서 [eqn: n=2]인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛의 진동수이다. ㄷ. [eqn: f_{rmB}-f_{rmA} ={E_4 -E_3}overh]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 전압이 일정한 교류 전원에 저항, 전기 소자　X를 이용하여 회로를 구성하였다. X는 축전기와 코일 중 하나이다. 그림 (나)는 (가)의 전류계에 측정된 전류의 세기를 교류 전원의 진동수에 따라 나타낸 것이다. 진동수가 [eqn: f_1], [eqn: f_2]일 때, 전압계에 측정된 전압은 각각 [eqn: V_1], [eqn: V_2]이다.

(가)                                       (나)

전압 [eqn: V_1], [eqn: V_2]의 크기 비교와 전기 소자 X로 옳은 것은? [3점]

	전압	X		전압	X
①	[eqn: V_1 <V_2]	코일	②	[eqn: V_1 >V_2]	코일
③	[eqn: V_1 =V_2]	코일	④	[eqn: V_1 <V_2]	축전기
⑤	[eqn: V_1 >V_2]	축전기

그림과 같이 종이면에 수직으로 고정되어 있는 무한히 긴 직선 도선 P, Q에 같은 세기의 전류를 흘렸더니 동일한 자침 A, B가 각각 [eqn: theta _{rmA`}], [eqn: theta _{rm B}]만큼 회전하여 정지해 있다. P, A, Q, B는 각각 같은 거리만큼 떨어져 있다.

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

		보 기
ㄱ. P와 Q에 흐르는 전류의 방향은 같다. ㄴ. A의 위치에서 두 도선의 전류에 의한 자기장의 방향은 서쪽이다. ㄷ. [eqn: theta_{rmA}>`theta_{rmB}]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 직선 도로에서 자동차 A가 속력 [eqn: 2v _{0}]으로 기준선 P를 통과하는 순간, 기준선 Q에 정지해 있던 자동차 B가 출발한다. A와 B는 각각 P, Q에서부터 같은 가속도 [eqn: a]로 등가속도 운동하여 속력이 같은 순간 스쳐 지나간다. P에서 Q까지의 거리는 [eqn: L]이다.

[eqn: a]의 크기는? (단, A, B는 도로와 평행한 직선 경로를 따라 운동하며, A, B의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: {v _{0} ^{2}} over {2L}]	② [eqn: {2v _{0} ^{2}} over {3L}]	③ [eqn: {v _{0} ^{2}} over {L}]	④ [eqn: {3v _{0} ^{2}} over {2L}]	⑤ [eqn: {2v _{0} ^{2}} over {L}]

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※ 확인 사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.