[물리Ⅰ]

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

1. [출제의도] 에너지 전환 이해하기

[해설] 같은 시간 동안에 이동한 거리가 점점 커지므로 운동에너지는 증가하고, 지면으로부터 높이가 작아지므로 위치에너지는 감소하며, 중력의 크기는 항상 일정하다.

2. [출제의도] 일과 일률 구하기

[해설] 두 물체의 이동 거리, 속력, 중력의 크기가 같으므로 전동기가 물체에 작용한 힘은 빗면의 경우가 더 작다. 따라서 전동기가 물체에 한 일과 일률은 A가 B보다 크다.

3. [출제의도] 속력-시간 그래프 분석하기

[해설] ㄱ. 0초에서 2초 사이에 가속도는 1.5[eqn: rm m/s ^{2}]으로 일정하다. ㄴ. 이동 거리는 그래프 아래 면적이므로 8m이다. ㄷ. 가속도가 0이므로 합력은 0이다.

4. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

[해설] 종이테이프에서 6타점 구간을 이동하는데 걸린 시간은 0.1초이고, 물체의 가속도의 크기는 [eqn: a= {0.1rmm} over {0.1rm s} =1 rm m/s ^{2}] 이다.

따라서 4kg인 물체에 작용하는 합력은 4N이고, 수평 방향으로 작용하는 힘이 6N이므로 물체와 수평면 사이에 작용하는 운동 마찰력의 크기는 2N이다.

5. [출제의도] 운동량 보존 적용하기

[해설] A, B가 1초일 때 기준선으로부터 3m인 위치에서 충돌하므로 충돌 전 A의 속력은 3[eqn: rm m/s]이고  B의 속력은 1[eqn: rm m/s]이다. 그래프에서 충돌 후 A의 속력이 1[eqn: rm m/s]이므로 운동량 보존 법칙에 의해 충돌 후 B의 속력은 3[eqn: rm m/s]이다.

6. [출제의도] 운동방정식 세우기

[해설]  B에 작용한 힘은 중력과 줄이 당기는 장력이며 중력이 장력보다 크므로 B에 대한 식은 [eqn: mg-T=ma]이다. 따라서 가속도 [eqn: a]=[eqn: {mg} over {2m}]=[eqn: {g} over {2}]이다.

7. [출제의도] 운동량과 충격량의 관계 이해하기

[해설] ㄱ. 그래프의 기울기로부터 2초일 때 A의 속도는 [eqn: {1} over {2}][eqn: rm m/s], C의 속도는 - [eqn: {1} over {4}][eqn: rm m/s]이므로 속력은 A가 C보다 크다. ㄴ. 충돌 후 한 덩어리가 된 물체의 속력은  [eqn: {1} over {12}][eqn: rm m/s]이므로 A가 받은 충격량이 C가 받은 충격량보다 크다. ㄷ. 충돌 후 한 덩어리가 된 물체의 속력은 충돌 전 C의 속력보다 작다.

8. [출제의도] 역학적 에너지 보존법칙 적용하기

[해설] P점에서 위치에너지가 운동에너지의 2배이므로 P점의 높이는 [eqn: {2h} over {3}], Q점에서 운동에너지가 P점에서 위치에너지와 같으므로 Q점의 높이는 [eqn: {h} over {3}]이므로 P점과  Q점 사이의 거리는  [eqn: {h} over {3}]이다.

9. [출제의도] 회로 분석하기

[해설] ㄱ. 병렬 연결된 저항의 저항 값이 직렬 연결된 저항의 저항 값보다 작으므로 a점에 흐르는 전류가 크다. ㄴ. 직렬 회로에서 전류가 일정하므로 b, c에 흐르는 전류는 같다. ㄷ. 병렬 연결된 저항과 직렬 연결된 저항이 서로 병렬로 연결되어 있으므로 걸리는 전압은 같다.

10. [출제의도] 회로 분석하기

[해설]  스위치 S가 a에 연결될 때 [eqn: R _{1}]에는 30V의 전압이 걸리고 5A의 전류가 흐르므로 [eqn: R _{1}]의 저항 값은 6Ω이다. 스위치 S가 b에 연결될 때 2A의 전류가 흐르므로 [eqn: R _{1}], [eqn: R _{2}]에 걸리는 전압은 12V, 3Ω 저항에 걸리는 전압은 18V이다. 저항에 걸리는 전압은 저항 값에 비례하므로 병렬 연결된 [eqn: R _{1}], [eqn: R _{2}]의 합성 저항은 2Ω이다. 따라서 [eqn: R _{2}]의 저항은 3Ω이다.

11. [출제의도] 옴의 법칙 이해하기

[해설] (나)에서 가변저항기의 저항 값은 [eqn: {2} over {0.2} `=`10`]Ω이다. 저항 값이 일정할 때 저항 양단에 걸리는 전압이 증가하면 저항에 흐르는 전류의 세기는 증가한다. 전압이 일정할 때 저항 값을 증가시키면 저항에 흐르는 전류의 세기는 감소한다.

12. [출제의도] 전자기 유도 적용하기

[해설] 유도 전류의 세기는 시간에 따른 자속 변화의 크기에 비례하고, 방향은 자속 변화의 반대 방향이다. 따라서 ㄱ. (가)로 움직이면 자속 변화가 없으므로 유도 전류는 0이다. ㄴ. (다)로 움직이면 자속이 증가하므로 a → R → b방향으로 유도 전류가 흐른다. ㄷ. (나)와 (다)로 움직일 때 자속 변화의 방향이 반대이므로 유도 전류는 반대로 흐른다.

13. [출제의도] 온도에 따른 비저항의 변화 이해하기

[해설] 0℃에서 병렬 연결된 두 저항 [eqn: R _{rmA}], [eqn: R _{rmB}]에 흐르는 전류가 같으므로 [eqn: R _{rmA}], [eqn: R _{rmB}]의 저항 값은 같다. 0℃에서 비저항의 비가 1 : 2이므로 [eqn: R _{rmA}], [eqn: R _{rmB}]의 [eqn: {길이} over {단면적}]의 비는 2 : 1이다. 400℃에서 비저항의 비가 5 : 4 이므로 저항의 비는 5 : 2이다. 따라서 [eqn: R _{rmA}], [eqn: R _{rmB}]에 흐르는 전류의 비는 2 : 5이다.

14. [출제의도] 회로에서 소비전력 구하기

[해설]  스위치를 닫으면 [eqn: R _{rm A it}], [eqn: R _{rm B it}]에 전류가 흐르지 않는다. 그러므로 스위치를 닫기 전과 닫은 후 전체 저항의 비는 3 : 2이다. 따라서 [eqn: R _{rm C it}]에 흐르는 전류의 비는 2 : 3이고, 소비전력의 비는 4 : 9이다.

15. [출제의도] 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장 구하기

[해설] 앙페르의 법칙에 의해 O점에서 자기장의 방향이 종이면에서 나오는 경우는 (가), (다)이고,  (가), (나), (다)에서 자기장의 세기의 비는 1 : 3 : 1이므로 (나)의 경우가 가장 크다.

16. [출제의도] 수면파의 특성 이해하기

[해설] 물의 깊이가 일정하면 발생하는 수면파의 진동수와 관계없이 전파 속력은 일정하다. 수면파 발생 장치의 진동수를 증가시키면 주기와 파장은 작아진다.

17. [출제의도] 수면파의 간섭현상 분석하기

[해설] P점에서는 마루와 마루가 만나므로 보강간섭, Q점에서는 마루와 골이 만나므로 상쇄간섭이 일어난다. Q점과 R점 사이의 거리는 마루와 마루 사이의 거리이므로 λ이다.

18. [출제의도] 파장에 따른 빛의 굴절 이해하기

[해설]  단색광 A와 B가 동일한 각으로 입사할 때 A가 B보다 굴절각이 작으므로 파장과 유리 내부에서의 속력은 A가 B보다 작고, 굴절률은 A가 B보다 크다.

19. [출제의도] 광전효과에 영향을 주는 변인 적용하기

[해설] 정지전압은 B가 크고 광전류의 세기는 A가 크므로  파장은 A가 더 크고, 진동수와 빛의 세기는 B가 더 크다.

20. [출제의도] 물질파의 파장과 운동에너지의 관계 이해하기

[해설] 물질파의 λ=[eqn: {h} over {p}], [eqn: E _{k}]=[eqn: {p ^{2}} over {2m}]이므로  λ=[eqn: {h} over {sqrt {2`m ` E _{k}}}]이다. 따라서 λA : λB는 2 : 1이다.