그림은 물고기가 점 p, q를 지나는 곡선 경로를 따라 일정한 속력 [eqn: v]로 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

2016학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

물리Ⅱ

과학탐구 영역

물리Ⅱ

9

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p에서 q까지 물고기의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 변위의 크기는 이동 거리보다 작다. ㄴ. 평균 속도의 크기는 [eqn: v]보다 크다. ㄷ. 등속도 운동이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 분자 수가 일정한 이상 기체의 온도가 [eqn: T_0]에서 [eqn: T_1]로 변화했을 때, [eqn: T_0]과 [eqn: T_1]에서 기체 분자 속력에 따른 상대적 분자 수 분포를 나타낸 것이다. [eqn: T _{0}]일 때, 기체 분자의 평균 속력은 [eqn: v _{0}]이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: T _{1}]이 [eqn: T _{0} `]보다 크다. ㄴ. [eqn: T _{1}]일 때, 기체 분자의 평균 속력은 [eqn: v _{0}]보다 크다. ㄷ. [eqn: v_0]보다 속력이 빠른 기체 분자 수는 [eqn: T_{ 0}]일 때가 [eqn: T_{ 1}]일 때보다 많다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 손에서 얼음으로 이동하는 열에 의해 얼음이 녹는 모습을 나타낸 것이다.

이 현상에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 손과 얼음의 온도 차에 의해서 열이 이동한다. ㄴ. 비가역적이다. ㄷ. 얼음이 녹는 과정에서 엔트로피는 증가한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 [eqn: xy]평면에서 운동하는 물체의 위치의 [eqn: x]성분과 가속도의 [eqn: y]성분을 각각 시간에 따라 나타낸 것이다. 0초일 때 물체의 운동 방향은 [eqn: +x]방향이다.

물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 1초일 때 가속도의 크기는 3m/s2이다. ㄴ. 2초부터 4초까지 직선 운동한다. ㄷ. 3초일 때 속력은 10m/s이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 두 원판의 가장자리에 고정된 점 a, b가 같은 속력 [eqn: v]로 반지름이 각각 2m, 3m인 등속 원운동을 하며 동시에 기준선과 만나는 모습을 나타낸 것이다. a의 주기는 2초이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: v]는 [eqn: 2pi] m/s이다. ㄴ. 구심 가속도의 크기는 a와 b가 서로 같다. ㄷ. a와 b가 기준선과 동시에 만나는 시간 간격은 6초이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 영희가 조종하는 무선 조종 비행기가 수평면에 대해 각 [eqn: theta]의 방향으로 직선 운동한다. 그림 (나)는 비행기가 점 p를 통과하는 순간부터 비행기의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

(가)

(나)

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

		보 기
ㄱ. 0부터 [eqn: 2t _{0}]까지, 속도의 수평 성분의 크기는 일정하다. ㄴ. [eqn: t_0]일 때, 알짜힘의 방향은 운동 방향과 같다. ㄷ. [eqn: 4t _{0}]일 때, p로부터의 높이는 [eqn: 7 {v_0 t_0} rmsin theta]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 질량이 1kg으로 같고 온도가 각각 293K, 77℉인 물 A, B를 나타낸 것이고, (나)는 물의 어는점과 끓는점을 섭씨온도, 절대 온도, 화씨온도로 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. A는 B보다 섭씨온도로 5℃ 낮다. ㄴ. A의 온도를 1K 올리는 데 필요한 열량은 B의 온도를 1℉ 올리는 데 필요한 열량보다 크다. ㄷ. (나)에서 화씨온도가 0℉일 때, 분자의 열운동이 멈춘다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 금속 막대 A와 B, B와 금속 막대 C를 접촉시킨 막대를 70℃와 10℃의 열원에 각각 연결하였다. A, B, C의 단면적은 같고, A, B의 접촉 부분의 온도와 B, C의 접촉 부분의 온도는 각각 40℃, 58℃로 일정하다. 표는 금속 막대의 길이와 열전도율을 나타낸 것이다.

금속 막대	길이	열전도율
A	[eqn: 2L]	[eqn: k_{rmA}]
B	[eqn: L]	[eqn: k]
C	[eqn: 2L]	[eqn: k_{rmC}]

[eqn: {k _{rmA}} over {k _{rmC}}]는? (단, 열의 전달은 전도에 의해서만 이루어지고, 외부와의 열 출입은 없으며, 열팽창은 무시한다.) [3점]

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

그림과 같이 높이 [eqn: 4h]인 지점에서 수평 방향으로 속력 [eqn: v_0]으로 공 A를 던진 순간부터 [eqn: t]초 후에 높이 [eqn: h]인 지점에서 수평 방향으로 속력 [eqn: v]로 공 B를 던졌더니 A와 B는 수평면에 동시에 도달하였다. A, B의 수평 도달 거리는 각각 [eqn: R], [eqn: 2R] 이고, A가 던져진 순간부터 수평면에 도달할 때까지 걸린 시간은 [eqn: t_{rmA}]초이다. A와 B는 포물선 운동한다.

[eqn: t_{rmA}]와 [eqn: v]로 옳은 것은? (단, 공의 크기는 무시한다.)

	[eqn: t_{rmA}]	[eqn: v]			[eqn: t_{rmA}]	[eqn: v]
①	[eqn: 2t]	[eqn: 2v_0]		②	[eqn: 2t]	[eqn: 4v_0]
③	[eqn: 3t]	[eqn: 2v_0]		④	[eqn: 3t]	[eqn: 4v_0]
⑤	[eqn: 4t]	[eqn: 2v_0]

그림은 마찰이 없는 [eqn: xy]평면에서 [eqn: +x]방향으로 2m/s의 속력으로 운동하던 물체 A가 원점에 정지해 있던 물체 B와 탄성 충돌 후 A, B가 각각 등속도 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 같다. 표는 충돌 순간부터 [eqn: t]초 후 A, B의 원점으로부터의 [eqn: x]방향과 [eqn: y]방향의 위치를 나타낸 것이다.

	[eqn: x]방향 위치(m)	[eqn: y]방향 위치(m)
A	[eqn: 3]	㉠
B	[eqn: 1]	[eqn: -sqrt3]

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

보 기

ㄱ. ㉠은 [eqn: sqrt3]이다.

ㄴ. [eqn: t]=2이다.

10

32

ㄷ. 충돌 후 B의 속력은 1m/s이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 단열된 피스톤으로 분리된 단열된 밀폐 용기의 두 부분에 각각 2몰, 1몰인 단원자 분자 이상 기체 A, B가 들어 있다. A, B의 내부 에너지는 각각 [eqn: U _{0}], [eqn: 2U _{0}]이고 피스톤은 힘의 평형을 이루며 정지해 있다. A, B의 절대 온도는 각각 [eqn: T _{rmA}], [eqn: T_{rmB}]이고, 부피는 각각 [eqn: V _{rmA], [eqn: V _{rmB}]이다.

[eqn: T _{rmA}:T _{rmB}]와 [eqn: V _{rmA}: V _{rmB}]로 옳은 것은? (단, 용기와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.) [3점]

	[eqn: T _{rmA}:T _{rmB}]	[eqn: V _{rmA}: V _{rmB}]			[eqn: T _{rmA}:T _{rmB}]	[eqn: V _{rmA}: V _{rmB}]
①	1 : 2	1 : 2		②	1 : 2	2 : 3
③	1 : 3	2 : 3		④	1 : 4	1 : 2
⑤	1 : 4	3 : 4

그림과 같이 수평면에서 [eqn: +x]방향으로 직선 운동하는 버스의 바닥에 고정된 경사면에 철수가 물체를 가만히 놓았더니, 물체는 경사면에 대해 정지해 있다. 철수는 버스에 대해, 영희는 수평면에 대해 정지해 있다.

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

		보 기
ㄱ. 영희의 좌표계에서 버스의 속력은 일정하게 증가하고 있다. ㄴ. 영희의 좌표계에서 물체에 작용하는 알짜힘은 0이다. ㄷ. 철수의 좌표계에서 물체에 작용하는 관성력의 방향은 [eqn: +x]방향이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 일정량의 이상 기체의 상태가 A → B → C 과정을 따라 변할 때 부피와 절대 온도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

보 기

ㄱ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 A에서가 B에서의 2배이다.

ㄴ. 기체의 압력은 C에서가 A에서보다 크다.

23

32

ㄷ. B → C 과정에서 기체가 한 일은 0이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 (가) 지역의 단진자 P와 (나) 지역의 단진자 Q를 연직선과 이루는 각을 동일하게 하여 당긴 후 가만히 놓았더니 P, Q가 각각 운동한다. 추의 질량과 실의 길이는 P, Q가 같고, 주기는 P가 Q보다 크다.

(가) 지역

(나) 지역

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

		보 기
ㄱ. 중력 가속도는 (가) 지역에서가 (나) 지역에서보다 작다. ㄴ. P의 실의 길이만을 증가시켰을 때, P의 주기는 증가한다. ㄷ. Q의 추의 질량만을 증가시켰을 때, Q의 추의 최대 속력은 감소한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 수평면에서 전동기로부터 수평 방향으로 힘을 받는 질량이 [eqn: m]인 물체가 점 a를 [eqn: v]의 속력으로 통과한 순간부터 직선 운동하여 점 b, c를 지난다. a와 b, b와 c의 간격은 [eqn: L]로 같고, 물체의 운동 에너지는 c에서가 b에서의 2배이다. 그림 (나)는 물체가 전동기로부터 받는 힘을 a로부터 물체의 이동 거리에 따라 나타낸 것이다.

(가)

(나)

[eqn: v]는? (단, 물체의 크기, 실의 질량, 모든 마찰, 공기 저항은 무시한다.)

[3점]

① [eqn: sqrt{FL over2m}]	② [eqn: sqrt{FL overm}]	③ [eqn: sqrt{3FL over2m}]	④ [eqn: sqrt{2FL overm}]	⑤ [eqn: sqrt{5FL over2m}]

그림 (가)는 마찰이 없는 [eqn: xy]평면에서 스틱을 향해 [eqn: +y]방향으로 운동하는 물체 A의 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 순간부터 A의 운동량의 [eqn: x]성분 [eqn: p_x]와 [eqn: y]성분 [eqn: p_y]를 시간에 따라 나타낸 것이다. [eqn: t_1]부터 [eqn: t_2]까지 A는 스틱으로부터 힘을 받았다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A는 [eqn: xy]평면에서 운동하고, A의 크기는 무시한다.)

		보 기
ㄱ. A의 속력은 [eqn: t_2] 이후가 [eqn: t_1] 이전의 2배이다. ㄴ. [eqn: t_1]부터 [eqn: t_2]까지, A가 받은 평균 힘의 [eqn: x]성분 크기는 [eqn: y]성분 크기의 2배이다. ㄷ. [eqn: t_1]부터 [eqn: t_2]까지, A가 받은 충격량의 크기는 [eqn: 3p]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 두 용수철에 연결된 질량이 각각 [eqn: m], [eqn: 3m]인 물체 A, B가 실로 연결되어 수평면에 정지해 있다. 그림 (나)는 실이 끊긴 순간부터 A, B에 작용하는 탄성력의 크기를 A, B의 이동 거리에 따라 나타낸 것이다. A에 연결된 용수철의 용수철 상수는 [eqn: 2k]이고, A, B는 각각 단진동한다.

(가)

(나)

A, B의 주기를 각각 [eqn: T _{rmA}], [eqn: T _{rmB}]라고 할 때, [eqn: T _{rmA} :T _{rmB}]는? (단, 실의 질량은 무시한다.)

① [eqn: 1: sqrt {2}]	② [eqn: 1: sqrt {3}]	③ [eqn: 1:2]	④ [eqn: 1: sqrt {6}]	⑤ [eqn: 2:3]

그림은 일정량의 이상 기체의 상태가 A → B → C → D → A 과정을 따라 변할 때 압력과 부피를 나타낸 것이다. B → C, D → A 과정은 등온 과정이다.

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

		보 기
ㄱ. A → B 과정에서 기체가 한 일은 [eqn: 3P_0 V_0]이다. ㄴ. C → D 과정에서 기체의 내부 에너지는 감소한다. ㄷ. A → B → C 과정에서 기체가 흡수한 열량은 C → D → A 과정에서 기체가 방출한 열량과 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 책상 위에서 속력 [eqn: v]로 수평 방향에 대해 45°의 방향으로 던져진 물체가 포물선 운동을 하여 수평면에 대해 60°의 방향으로 수평면에 도달했다. 수평면에서 최고점까지의 높이는 [eqn: H] 이다.

[eqn: H] 는? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: v^2over 2g]	② [eqn: 3v^2over 4g]	③ [eqn: v^2over g]	④ [eqn: 5v^2over 4g]	⑤ [eqn: 3v^2over 2g]

그림 (가)와 같이 경사면과 나란한 위 방향으로 힘 [eqn: F] 가 작용하는 물체 A가 실로 연결되어 있는 물체 B를 끌어당기며 경사면 아래 방향으로 운동한다. A는 운동 방향과 같은 방향으로 가속도의 크기가 [eqn: a_1]인 등가속도 직선 운동한다. 그림 (나)와 같이 (가)에서 실이 끊어진 후 A와 B가 각각 경사면 아래 방향으로 가속도의 크기가 [eqn: a_2]인 등가속도 직선 운동한다. A, B의 질량은 각각 [eqn: 2m], [eqn: m]이고, A와 B가 운동하는 경사면이 수평면과 이루는 각은 각각 60°, 30°이다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, 실의 질량, 공기 저항, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. (가)에서 A에 작용하는 알짜힘의 크기는 B에 작용하는 알짜힘의 크기의 2배이다. ㄴ. [eqn: F] 의 크기는 [eqn: sqrt {3}mg]이다. ㄷ. [eqn: a_2 = 3a_1]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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※ 확인 사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.