물리Ⅰ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 기체와 고체 원자의 에너지 준위를 이해한다.

기체 원자는 불연속적인 에너지 준위이고 고체 원자는 주위 원자의 영향으로 에너지 띠가 존재한다.

[오답풀이] 민수: (나)는 에너지 띠가 나타나므로 고체 원자의 에너지 준위이다.

2. [출제의도] 표의 자료를 바탕으로 물체의 운동을 분석한다.

ㄱ. A가 등가속도 직선 운동하므로 평균 속력은 [eqn: {5+15} over {2} =rm10(m/s)]이다.

[오답풀이] ㄴ, ㄷ. A와 B의 평균 속도가 같으므로 P를 동시에 통과하였고 같은 시간 동안 A의 속도 변화가 B보다 크므로 가속도의 크기도 더 크다.

3. [출제의도] 전기력이 작용하는 상황에 뉴턴 운동 법칙을 적용한다.

ㄱ. 대전체가 정지해 있으므로 알짜힘은 0이다.

[오답풀이] ㄴ. 인력이 작용해야 하므로 전하의 종류는 서로 다르다.

4. [출제의도] 자연계의 기본 힘과 매개 입자를 연결 지어 이해한다.

전자기력의 매개 입자는 광자이고, 강한 상호 작용의 매개 입자는 글루온이다.

5. [출제의도] 악기에서 나는 소리의 특성을 이해한다.

ㄱ. 관악기 안에 정상파가 생긴다. ㄴ. 진동수가 높은 B가 파장이 짧다. ㄷ. B가 한 옥타브 높은 음이므로 진동수가 A의 2배이다.

6. [출제의도] 송전 관련 자료를 분석하여 손실 전력을 계산한다.

[eqn: 손실~전력= LEFT ( {송전~전력} over {송전~전압} RIGHT ) ^{2} TIMES (송전선의~저항)]이다. 두 지역에서 손실 전력이 같으면 [eqn: LEFT ( {2P} over {V _{rm A it}} RIGHT ) ^{2} R= LEFT ( {P} over {V} RIGHT ) ^{2} 4R] 이므로 [eqn: V _{rm A it} =V] 이다.

7. [출제의도] 케플러 제3법칙을 적용하여 행성의 공전 주기를 구한다.

A의 긴 반지름이 B의 2배이므로 A의 공전 주기는 B의 [eqn: 2 sqrt {2}]배이다.

8. [출제의도] 금속 고리의 운동 그래프를 해석하여 자속의 변화에 따른 유도 전류를 구한다.

ㄱ. 고리가 정지해 있으므로 유도 전류가 흐르지 않는다. ㄷ. 고리의 이동 방향이 반대이므로 유도 전류의 방향도 반대이다.

[오답풀이] ㄴ. 위치는 같지만 9초일 때가 더 빠르므로 전류의 세기는 9초일 때가 더 세다.

9. [출제의도] 태양 전지와 LED의 작동원리를 이해하고 회로를 분석한다.

ㄱ. 태양 전지에서 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동한다. ㄴ. 태양 전지의 p형 반도체가 양극이므로 전류는 태양 전지  →  저항  →  LED 방향이다.

[오답풀이] ㄷ. LED에 순방향 전압이 걸려야 하므로 A는 n형 반도체이다.

10. [출제의도] 물체의 운동을 특수 상대성 이론으로 해석한다.

ㄱ, ㄴ. 정지 좌표계에서는 운동하는 물체의 길이가 고유 길이보다 짧게 관측된다. ㄷ. 정지한 좌표계에서는 운동하는 물체의 시간이 느리게 관측된다.

11. [출제의도] 수소 원자의 에너지 준위와 선 스펙트럼을 분석한다.

a 과정에서는 흡수한 에너지와 b, c, d 과정에서 방출한 에너지는 12.75 eV로 서로 같다.

[오답풀이] (나)는 전자가 n>2인 궤도에서 n=2인 궤도로 전이할 때 방출하는 발머 계열의 스펙트럼이다. A는 c 과정에서 방출되는 빛이다.

12. [출제의도] 정전기 유도 실험을 수행하고 설명한다.

Ι. B의 왼쪽은 A와 다른 종류의 전하가, 오른쪽은 같은 종류의 전하가 대전된다. Ⅱ. B가 A에 닿으면 A와 같은 종류의 전하로 대전된다.

13. [출제의도] 광양자설로 광전 효과를 설명한다.

ㄱ, ㄴ. 광자의 에너지는 파장에 반비례한다.

[오답풀이] ㄷ. 방출된 전자의 운동 에너지는 광자의 에너지보다 작다.

14. [출제의도] 전반사 현상을 이용한 광섬유의 구조를 이해한다.

ㄱ. 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 전반사가 일어난다.

[오답풀이] ㄷ. 코어는 클래딩보다 굴절률이 크다.

15. [출제의도] 코일과 축전기를 이용한 교류 신호의 세기를 조절한다.

진동수가 커지면 코일에 흐르는 전류는 작아지고,  축전기에 흐르는 전류는 커진다.

16. [출제의도] 일-에너지 정리와 역학적 에너지 보존 법칙을 이용해 물체의 운동을 분석한다.

[eqn: 2FL=FL+mg`․2L]이므로 [eqn: F=2mg]이다.

17. [출제의도] 원자로에서의 핵분열 과정을 이해한다.

ㄴ. 핵분열 후 발생한 에너지는 질량 결손에 의한 것이다. ㄷ. 원자로 안의 감속재는 핵분열 과정에서 고속 중성자의 속도를 느리게 한다.

[오답풀이] ㄱ. (가)의 질량수는 141이다.

18. [출제의도] 유체 법칙을 이용해 유체의 속력을 구한다.

굵은 관에서 기체의 속력이 [eqn: v]일 때 가는 관에서는 [eqn: 4v]이고, [eqn: {rho _{기}} over {2} (v _{2} ^{2} -v _{1} ^{2} )= rho _{액} gh]이므로 [eqn: h= {15 rho _{기} v ^{2}} over {2 rho _{액} g}]이다. 굵은 관에서 기체의 속력이 [eqn: 2v]일 때 가는 관에서는 [eqn: 8v]이므로 [eqn: h prime = {60 rho _{기} v ^{2}} over {2 rho _{액} g} =4h]이다.

19. [출제의도] 열역학 제1법칙을 이해한다.

ㄱ. (가)는 정적 변화이므로 압력이 증가한다.

[오답풀이] ㄴ. (나)는 정압 변화이므로 온도와 부피가 증가한다. ㄷ. (나)에서는 공급한 에너지의 일부가 기체가 외부에 한 일에 쓰인다.

20. [출제의도] 물체의 안정성과 부력을 이용해 물체의 질량을 구한다.

B에 작용하는 부력은 [eqn: LEFT ( {200 TIMES 0.5} over {1000} RIGHT ) TIMES 10=1( rm N)]이므로 B가 막대를 당기는 힘은 5 N이다. 막대가 수평을 이루며 정지해 있으므로 [eqn: 20 TIMES L=(M TIMES 10 TIMES L)+(5 TIMES 3L)]에서 [eqn: M=0.5] kg이다.