물리 I 정답

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

해 설

1. [출제의도] 물체의 운동에서 변위와 평균 속도의 크기를 구하는 문제이다.

ㄱ. 두 사람 모두 O 에서 P로 갔으므로 변위는 같다. ㄴ. 두 사람의 총 이동 거리는 [eqn: 2`t+3`t=20 rm `m]이므로 4초이다. ㄷ. 4 초 동안 철수의 변위는 2 m이므로 0.5 m/s 이다.

2. [출제의도] 물체가 지면으로부터 떠 있을 때 물체에 작용하는 힘의 종류와 크기를 파악하는 문제이다.

ㄴ. 숙희에게 작용하는 힘은 지구의 중력이고, 이는 숙희의 무게와 같다.

[오답풀이] ㄱ. 숙희에게 작용하는 힘은 중력이다.

ㄷ. 떠 있는 숙희에게 작용하는 힘은 중력으로 일정하다.

3. [출제의도] 물체에 힘이 작용할 때 시간에 대한 가속도와 속력과 거리 사이의 관계를 파악하는 문제이다.

물체에 일정한 힘이 작용하므로 물체는 등가속도 운동을 하며, 이에 해당하는 그래프는 ㄱ, ㅁ, ㅂ이다.

[오답풀이] ㄴ, ㄷ, ㄹ은 등속도 운동의 그래프이다,

4. [출제의도] 용수철에 힘이 작용할 때 용수철이 압축된 길이로 용수철의 상수를 계산하는 문제이다.

ㄱ. 탄성력은 서로 같고, 압축된 길이는  B가  A의 2 배이므로 용수철 상수는 A 가 B 의 2 배이다. ㄴ. 물체가 정지해 있으므로 물체에 작용하는 합력은 0이다. ㄷ. 용수철 A 가 물체에 작용하는 힘의 방향은 오른쪽이다.

5. [출제의도] 자유 낙하하는 물체의 운동과 역학적 에너지가 보존되는지를 파악하는 문제이다.

ㄱ. 이동 거리 [eqn: h]는 [eqn: 2gh=v _{2} ^{2} -v _{1} ^{2}]에서 [eqn: h]=[eqn: ({v _{2} ^{2} -v _{1} ^{2}} ) / {2g}]이다. ㄴ. 중력이 공에 한 일은 A 와 B 사이의 운동 에너지의 증가량과 같으므로 [eqn: m(v _{2} ^{2} -v _{1} ^{2} )/2]이다.

[오답풀이] ㄷ. 공의 위치 에너지는 감소하나 역학적 에너지는 일정하다.

6. [출제의도] 물체에 힘을 작용하여 일을 할 때 물체에 해 준 평균 일률을 계산하는 문제이다.

충격량은 힘과 시간의 곱이고, 운동량의 변화량과 같다. 운동량의 변화량은 20 kg×[eqn: v] 이고 충격량은 60 Nㆍs 이므로 [eqn: v] = 3 m/s이며, 운동에너지의 증가량은 [eqn: 20` rm ` TIMES 3 ^{2}/2]= 90 J 이며, 이때 철수의 평균 일률은 [eqn: rm {90``J} /{10``s} =9``W]이다.

7. [출제의도] 서로 다른 방향으로 운동하는 두 물체의 상대 속도의 방향과 크기를 파악하는 문제이다.

ㄷ. 지면에 대한 철수와 영희의 운동 방향은 모두 전철의 운동 방향인 오른쪽이다.

[오답풀이] ㄱ. 철수에 대한 영희의 속력은 영희의 속도 1 m/s 에서 철수의 속도인 -1 m/s 를 반대 방향으로 하여 합성한 값인 2 m/s이다. ㄴ. 지면에 대한 철수와 영희의 속력은 전철이 철수의 운동 방향으로 5 m/s로 움직이므로 각각 6 m/s, 4 m/s이다.

8. [출제의도] 충돌에서 물체들이 받는 충격량과 운동량 및 운동에너지의 변화량을 계산하는 문제이다.

ㄱ. 충돌 전 두 물체의 운동량의 합이 서로 같고, 충돌 후 붙어서 함께 운동하므로 충돌 후 B 의 운동량은 같다.

[오답풀이] ㄴ. (가)에서 A가 받은 충격량의 크기는 [eqn: {2}mv /{3}]이고, (나)에서는 [eqn: mv/3]이다. ㄷ. 충돌 전 A 와 B 의 총 운동량 [eqn: mv] 는 충돌 후 총 운동량 [eqn: 3mv '] 과 같고 [eqn: mv`=`3`mv ^{prime }] 에서 [eqn: v prime `=` {v} /{3}] 이고, 이 때 A 가 얻은 운동 에너지는 [eqn: {1} over {2} `mv prime ^{2}] = [eqn: {1} over {2} `m( { 1} over {3 }v) ^{ 2}] = [eqn: {1} over {18} mv ^{2}] 이다.

9. [출제의도] 저항에 따른 체지방 측정기의 전류 세기의 변화를 묻는 문제이다.

ㄱ. 체지방이 많을수록 전류가 약해지므로 저항은 크다. ㄷ. 측정 중에 양손의 손목이 닿으면 병렬 회로가 형성되어 저항이 작아지고, 체지방 수치는 낮아진다.

[오답풀이] ㄴ. 몸에 금속이 접촉되면 접촉된 금속에 의해 저항이 작아지고, 전류가 많이 흐르므로 체지방 수치는 낮아진다.

10. [출제의도] 니크롬선과 꼬마 전구에 걸리는 전압이 증가할 때 전류의 변화를 파악하는 문제이다.

ㄷ. 니크롬선은 전압과 전류가 비례하므로 저항이 일정하다.

[오답풀이]  ㄱ. 꼬마 전구에 걸린 전압이 커지면 전류는 증가하다가 점점 증가폭이 줄어든다. ㄴ. 꼬마 전구에 걸린 전압이 증가할 때 전류의 증가폭이 감소하므로 저항은 증가한다.

11. [출제의도] 저항의 연결 방법에 따른 전압과 전류의 변화를 묻는 문제이다.

ㄱ. 하나의 저항을 [eqn: R] 이라 하면 (가)의 전체 저항은 [eqn: { 5}R / {2 }] 이고, (나)는 [eqn: {3R} / {4}] 이다.

[오답풀이] ㄴ. (나)는 저항 1개와 직렬 연결된 저항 3 개가 서로 병렬로 연결된 것이므로 아래의 저항에 흐르는 전류가 더 크다. ㄷ. 전원의 전압을 [eqn: V] 라고 하면 a 와 b 사이의 전압은 [eqn: {V} / {5}]이고, c 와 d 사이의 전압은 [eqn: {V} /{3}] 이다.

12. [출제의도] 회절이 잘 일어나는 조건을 묻는 문제이다.

② 물결파의 파장이 길수록 회절 현상이 잘 일어난다.

[오답풀이] ① 물결파의 진폭은 회절의 정도와 관계가 없다. ③,④,⑤ 진동수를 크게, 주기를 짧게, 물의 깊이를 얕게 하면 파장이 짧아진다.

13. [출제의도] 전구 세 개를 혼합 연결하였을 때 각 전구의 전압과 전류, 밝기를 비교하는 문제이다.

ㄱ. 전구 A와 B에 걸린 전압은 모두 1 V 이다.

[오답풀이] ㄴ. B 에 흐르는 전류는 C 의 1/2이다. ㄷ. C 에 흐르는 전류가 B 에 흐르는 전류보다 크므로 C 가 더 밝다.

14. [출제의도] 정상파의 파장을 구하는 문제이다.

마디와 마디 사이가 6 m인 (나)의 정상파의 파장은 12 m이다. 1 초에 세 번씩 흔들어 만들어질 정상파는 진동수가 3 배가 되고 같은 용수철이므로 파동의 속력은 같고 [eqn: v`=`f lambda]에서 파장은 12 m 의 1/3인 4 m 가 된다.

15. [출제의도] 도선과 금속 막대가 이루는 닫힌 회로에서 코일 넓이의 변화가 유도하는 전류에 대한 문제이다.

ㄱ. (가)에서는 자기장의 변화율이 (나)에서 보다 커서 유도기전력과 유도전류도 크다.

[오답풀이] ㄴ. (나)에서 유도전류가 작아 전류가 만드는 자기력의 크기가 작다. ㄷ. (나)에서도 자기장의 방향과 금속 막대를 움직이는 방향이 (가)와 같기 때문에 유도 전류의 세기는 줄지만 방향은 변하지 않는다.

16. [출제의도] 빛의 반사에 의한 평면거울의 상을 알아보는 문제이다.

ㄱ. 평면거울의 상은 거울 면을 중심으로 대칭인 곳에 맺힌다. ㄴ. 관측자가 이동하더라도 화분은 움직이지 않았으므로 화분 상의 위치는 변하지 않는다.

[오답풀이] ㄷ. 관측자가 어느 방향으로 이동하더라도 화분은 움직이지 않았으므로 상의 위치는 변하지 않는다.

17. [출제의도] 빛의 굴절에 의해 신기루가 나타나게 되는 원리를 묻는 문제이다.

ㄱ. 기온이 급변하는 곳에서 공기층의 공기의 밀도 차이 때문에 각 층에서 빛의 진행 속도가 달라져 굴절 현상이 나타난다. ㄴ. (가)는 빛이 위로 굴절하며 진행하고, (나)는 빛이 아래로 굴절하며 진행한다. ㄷ. 맑은 날 밤 지면이 냉각되어 소리가 아래로 굴절하며 진행한다.

18. [출제의도] 빛의 편광 원리를 묻는 문제이다.

편광 선글라스와 편광판의 편광축이 서로 수직이 될 때이므로 90°와 270°를 이룰 때 물체가 보이지 않는다.

19. [출제의도] 광전 효과의 기본 원리를 묻는 문제이다.

ㄱ. 광전 효과가 일어났으므로 자외선 광자 한 개의 에너지가 아연의 일함수보다 크다는 것을 알 수 있다.

[오답풀이] ㄴ. 자외선의 세기가 증가하면 광전류가 많이 흐르게 되므로 전자석은 강해진다. ㄷ. 적외선의 경우 광전 효과가 발생하지 않거나, 광전 효과가 일어나도 광전류의 세기가 같아 자기력의 변화가 없다.

20. [출제의도] 전자의 물질파 현상을 묻는 문제이다.

ㄱ. 전자의 회절은 파동성이 있음을 보여준다. ㄴ. 전압이 높아지면 물질파의 파장[eqn: LEFT ( lambda `=` {h} /{mv} RIGHT )]은 짧아진다.

[오답풀이] ㄷ. 전압을 낮추면 파장이 길어지고, 회절이 더 잘 일어나므로 무늬 간격이 넓어진다.