물리 I 정답

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

물리 I 해설

1. [출제의도] 앙부일구 해석하기

ㄱ, ㄷ. 영침의 그림자가 가리키는 시각은 오전 11시경이다. 태양이 동쪽에서 서쪽으로 이동하므로 영침의 그림자는 서쪽에서 동쪽으로 이동한다.

ㄴ. A, B의 위도가 같으므로 A, B의 계절은 같다. A에서 영침의 그림자가 가장 짧으므로 A, B의 계절은 여름이다.

2. [출제의도] 표준 모형 이해하기

표준 모형에 의하면 물질을 구성하는 기본 입자는 쿼크와 렙톤으로 구분하고 쿼크 사이의 강한 상호 작용을 매개하는 입자는 글루온이다. 전자는 렙톤 중 하나이다.

3. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 적용하기

ㄱ. 곡면의 경사가 급할수록 가속도의 크기가 크므로 물체의 속력을 시간에 따라 나타내면 그래프와 같다. 곡면에서 이동한 거리가 같으므로 그래프 아래 면적이 같아지기 위한 시간은 B가 짧다.

ㄴ. 역학적 에너지가 보존되므로 지면에 도달하는 순간 두 물체의 속력은 같다.

ㄷ. 지면에서 물체의 역학적 에너지는 처음 높이에서의 위치에너지와 같다. 따라서 물체 B가 A보다 질량이 2배이므로 역학적 에너지도 2배이다.

4. [출제의도] 뉴턴의 운동 법칙 적용하기

(가)에서 물체의 운동 방정식을 풀면

[eqn: (m+m)a=mg]에서 [eqn: a= g over 2]이다. (나)에서 물체 C의 질량을 [eqn: m _{rm C it}]라 할 때,

[eqn: (m_{rmC }-m) g= (m_{rmC}+m) g over2]이므로 [eqn: m_{rmC}=3m]이다.

5. [출제의도] 특수상대성 이론 이해하기

ㄱ. 지표면의 정지 좌표계에서는 시간팽창으로 인해 뮤온의 수명을 고유 수명보다 길게 측정한다.

ㄴ. 뮤온과 함께 움직이는 좌표계에서는 길이수축으로 인해 뮤온 발생지점에서 발견지점까지의 거리를 고유길이보다 짧게 측정한다.

ㄷ. 시간팽창과 길이수축은 특수상대성 이론으로 설명할 수 있다.

6. [출제의도] 케플러 법칙 적용하기

ㄱ. 케플러 제3법칙은 (공전주기)2∝(공전 궤도 긴반지름)3이므로 공전주기는 A가 B보다 길다.

ㄴ. A와 B는 모두 Q점을 지나고 A는 B보다 궤도가 큰 원운동을 하므로 Q에서 속력은 A가 B보다 크다.

ㄷ. 만유인력은 (물체 사이의 거리)2에 반비례하므로 지구와 인공위성 사이의 거리가 짧을수록 가속도의 크기가 크다.

7. [출제의도] 열역학 제1법칙 적용하기

열역학 제1법칙 [eqn: Q= DELTA U+W`]에서 단열 팽창은 [eqn: Q=0]이므로 [eqn: DELTA U=-W`]이다. 외부에 일을 했으므로 [eqn: W>0]이고, [eqn: DELTA U<0]이므로 온도가 낮아진다. 따라서 평균 속력이 감소한다. [eqn: PV={nRT]에서 [eqn: V]는 증가하고 [eqn: T]는 감소하므로 [eqn: P]는 감소한다.

8. [출제의도] 전기력에 의한 힘의 평형 적용하기

ㄱ, ㄷ. (가)에서 B는 정지해 있고, (나)에서 A를 B로부터 멀리했을 때 B가 C쪽으로 가까워지므로 A와 B, B와 C사이에는 각각 인력이 작용한다. 따라서 B는 A, C와 다른 종류의 전하를 띤다.

ㄴ. (가)에서 B에 작용하는 전기력의 합이 0이다. B에서 C까지의 거리가 B에서 A까지의 거리의 2배이므로 C에 대전된 전하량은 A에 대전된 전하량의 4배이다.

9. [출제의도] 원형 도선에 의한 자기장 이해하기

ㄱ. 앙페르 법칙에 따라 원형 도선에 흐르는 전류의 방향은 b이다.

ㄴ. P에서 자기장의 방향은 O에서와 반대이다.

ㄷ. 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례한다.

10. [출제의도] 에너지띠 이론 이해하기

ㄱ, ㄴ. 전도띠와 원자가띠가 겹쳐 있는 A가 전기 전도성이 좋은 도체이다.

ㄷ. 에너지띠는 여러 개의 에너지 준위가 연속적으로 분포된다. 따라서 전자의 에너지는 모두 다르다.

11. [출제의도] 전자기 유도 이해하기

ㄱ. 렌츠의 법칙에 의해 금속 고리에는 자기 선속의 변화를 방해하는 a방향으로 전류가 유도된다.

ㄴ. 금속 고리에는 자석의 운동을 방해하는 방향으로 전류가 흐르므로 고리와 자석 사이에는 척력이 작용한다.

ㄷ. 자석을 더 빠르게 가까이 하면 금속 고리를 통과하는 자속의 변화가 더 커져 유도 전류의 세기는 증가한다.

12. [출제의도] 공명 현상 이해하기

ㄱ, ㄷ. 외부 진동수가 물체의 고유 진동수와 같을 때 공명 현상이 일어난다. 아파트들의 피해 정도가 높이에 따라 다르므로 아파트의 고유진동수는 높이에 따라 다르다.

ㄴ. 진자 b와 e는 길이가 같으므로 고유 진동수가 같다.

13. [출제의도] 정보 저장 매체 이해하기

ㄱ. 하드디스크는 전류에 의한 자기장을 이용하여 정보를 저장하고, 전자기 유도 현상을 이용하여 정보를 재생한다.

ㄴ. DVD에서 반사된 빛을 이용해 정보를 읽는다.

ㄷ. 플래시 메모리는 반도체 소자를 이용한 저장 매체이다.

14. [출제의도] 핵분열 반응식 이해하기

ㄱ. 우라늄의 핵분열 반응식을 완성하면

[eqn: rm^235 _{```92} rmU +rm^1_0 rmn rarrow rm^{141} _{````56} rmBa +rm^92_36 rmKr +3rm^1_0 rmn +에너지]

이므로 [eqn: rmKr]의 질량수는 92이다.

ㄴ. ⓐ는 중성자([eqn: rm^1_0 rmn])이다.

ㄷ. 핵분열 후 질량 결손만큼 에너지가 발생한다.

15. [출제의도] 발광 다이오드 이해하기

ㄱ. 발광 다이오드는 n형 반도체에 (-)극이, p형 반도체에 (+)극이 연결되면 불이 켜진다.

ㄴ. 발광 다이오드에서는 n형 반도체의 전자가 p형 반도체로 이동한다.

ㄷ. 교류 전원 장치에 연결하면 불이 켜지고 꺼지는 것을 반복한다.

16. [출제의도] 교류회로에서 R, L, C 역할 이해하기

저항에 흐르는 전류는 진동수와 무관하다. 코일에서는 진동수가 감소하면 저항 효과가 작아져서 전류는 많이 흐른다. 축전기에서는 진동수가 감소하면 저항 효과가 커져 전류가 적게 흐른다.

17. [출제의도] 전자기파 활용 이해하기

ㄱ. 우리 몸에서 온도에 따라 방출되는 전자기파는 적외선이다.

ㄴ. 전자레인지에서는 주로 마이크로파를 사용한다.

ㄷ. 진공에서 전자기파의 속력은 파장에 관계없이 일정하다.

18. [출제의도] 역학적 평형 적용하기

역학적 평형 상태에서 막대에 작용하는 알짜힘은 0이고 돌림힘의 합도 0이다. (돌림힘의 크기)=(팔의 길이)×(힘)이고 막대의 O점에 대한 돌림힘의 합이 0이므로 [eqn: 4F _{rmB} L`-(3mgL`+4mgL)`=`0]이다. 따라서 [eqn: F _{rmA} = {5} over {4} mg] 이다.

19. [출제의도] 전력 수송 이해하기

ㄱ. 가정에서 사용할 수 있는 최대 소비 전력은 공급  전력에서 송전 과정에서의 손실 전력을 뺀 값이다.

ㄴ. 송전 전력 [eqn: P], 송전선 저항 [eqn: r], 송전 전압 [eqn: V], 손실전력을 [eqn: P_손실]이라고 할 때, [eqn: P_손실 =( {P} over {V} ) ^{2} r] 이므로  [eqn: P_손실 PROPTO 1 overV^ 2]이다. 따라서 송전 전압만 높이면 손실 전력은 감소한다.

ㄷ. 주상변압기는 전자기유도 현상을 이용해 전압을 낮춘다.

20. [출제의도] 부력 이해하기

ㄱ. 금속이 정지해 있으므로 알짜힘은 0이다. 따라서 (실이 물체에 작용하는 힘)+(부력)=[eqn: mg]이다.

ㄴ. 금속은 물로부터 위 방향으로 부력을 받는다. 작용 반작용 법칙에 의해 물은 금속으로부터 아래 방향으로 부력과 같은 크기의 힘을 받는다.

ㄷ. 유체가 물체에 작용하는 부력의 반작용만큼 앉은뱅이저울의 눈금은 증가한다. (부력의 크기)=[eqn: rho gV=rho gA(h-h_0 )]이므로 저울의 눈금은 [eqn: w_0 + rho gA(h-h_0 )]이다.