[물리Ⅱ]

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

1. [출제의도] 속도-시간 그래프를 이용하여 물체의 운동 분석하기

[해설] ㄱ. 속도의 변화량이 일정하지 않았으므로 등가속도 운동이 아니다.

ㄴ. 0초에서 [eqn: t _{0}]까지 변위의 크기가 [eqn: 2t _{0}]에서 [eqn: 3t _{0}]까지 변위의 크기보다 작으므로 평균속도의 크기가 작다.

ㄷ. 기울기가 (+)이므로 물체의 운동 방향과 가속도 방향은 같다.

2. [출제의도] 물체의 운동 분석하기

[해설] ㄱ. 가속도 크기는 [eqn: 2rm`m/s ^{2}]이다. ㄴ. 6초 동안 이동한 거리는 [eqn: 36`rm`m]이다. ㄷ. 등속 원운동하였으므로 가속도의 크기는 일정하다.

3. [출제의도] 중력가속도 측정 실험 분석하기

[해설] 종이테이프를 6타점 간격으로 잘랐으므로 각 구간의 운동시간이 같고, 구간별 길이의 비가 평균속도의 비이다. 시간에 따른 속도 그래프를 그렸으므로 가속도의 크기를 구할 수 있다

4. [출제의도] 낙하하는 물체의 속도-시간 그래프 분석하기

[해설] 기울기가 중력가속도의 크기이므로 h는 [eqn: 5rm`m]이다. ㄴ. 중력이 물체에 한 일 [eqn: w]=[eqn: `0.2 TIMES 10 TIMES 5]=[eqn: 10rm`J]이다. ㄷ. 1초일 때와 3초일 때 물체가 수평면과 충돌한다.

5. [출제의도] 중력장 내에서 충돌한 물체의 속력 구하기

[해설] A와 B는 0.5초 후 충돌한다. 연직 아래 방향의 속력은 5[eqn: rm`m/s]이고, 운동량은 충돌 후 보존되므로 한 덩어리가 된 물체의 수평 방향의 속력은 5[eqn: rm`m/s]이다. 따라서 물체의 속력은 [eqn: 5 sqrt {2}][eqn: rm`m/s]이다.

6. [출제의도] 비탄성 충돌 후 물체가 올라간 높이 구하기

[해설] 역학적 에너지 보존 법칙과 운동량 보존 법칙에 의해 B와 충돌 직전 A의 속력은 [eqn: v _{rm `A it}]=[eqn: sqrt {2gH}], 충돌 직후 B의 속력은 [eqn: v _{rm `B it}]=[eqn: {1} over {2} v _{rm `A it}], B가 올라간 최고 높이는 [eqn: h]=[eqn: {v _{rm B it} ^{2}} over {2g}]이므로 [eqn: h= {1} over {4} H]이다.

7. [출제의도] 중력장 내에서 실에 매달린 물체의 운동 분석하기

[해설] 물체에 작용하는 중력의 크기는 같고, Q지점을 지날 때 속력이 최대이며, 매 순간 물체의 속도가 변하므로 가속도는 일정하지 않다.

8. [출제의도] 상대속도를 활용하여 반발계수 구하기

[해설] 충돌 전 B와 C의 속력은 각각 [eqn: v _{rm `B it}]=[eqn: 5v], [eqn: v _{rm `C it}]= [eqn: 2v]이고, 충돌 후 B와 C의 속력은 각각 [eqn: v _{rm `B it} ^{prime }]=[eqn: 3v], [eqn: v _{rm `C it} ^{prime }]=[eqn: 4v]이다. 따라서 반발계수 [eqn: e={1} over {3}]이다.

9. [출제의도] 속도-시간 그래프를 이용하여 2차원 물체의 운동 분석하기

[해설] ㄱ. B의 속력이 증가하므로 A에 대한 B의 운동 방향은 변한다. ㄴ. 0초에서 2초까지 그래프의 면적이 같으므로 이동거리는 같다. ㄷ. A에 대한 B의 속도의 크기는 [eqn: v _{rm `AB it}]=[eqn: sqrt {1 ^{2} +1 ^{2}}]=[eqn: sqrt {2} rm `m/s]이다.

10. [출제의도] 중력장 내에서 물체의 운동 분석하기

[해설] 지면에 도달 직전 A의 연직성분 속력과 B의 속력은 각각 [eqn: v _{rm `A it}]=[eqn: sqrt {2gH}], [eqn: v _{rm `B it}]=[eqn: 2 sqrt {g}], B의 지면 도달 시간은 [eqn: t _{rm `B it}]=[eqn: {2} over {sqrt {g}}], p지점에서 A의 연직성분 속력은 [eqn: v _{rm `pA it}]=[eqn: sqrt {g}] 이므로 [eqn: H=4.5rm`m]이다.

11. [출제의도] 등속 원운동하는 물체의 운동 분석하기

[해설] 등속 원운동 하므로 물체의 운동방향과 가속도 방향은 서로 수직이고, 실이 물체를 당기는 힘은 [eqn: T]=[eqn: mLw ^{2}], 구심력의 크기는 [eqn: mLw ^{2} `sin theta]이므로 실이 물체를 당기는 힘의 크기보다 작다.

12. [출제의도] 등속 원운동하는 물체의 수직항력 크기 구하기

[해설] [eqn: N]+[eqn: T`cos theta]=[eqn: mg], 수평면이 물체를 떠받치는 힘 [eqn: N]=[eqn: m(g-Lw ^{2} `cos theta )]이다.

13. [출제의도] 두 정지위성의 운동 비교하기

[해설] 정지위성의 공전 궤도, 속력, 구심가속도의 크기는 정해져 있다. 따라서 정지위성의 질량이 다르더라도 공전주기, 구심가속도의 크기, 공전궤도 반경은 달라지지 않는다.

14. [출제의도] 만유인력이 작용하는 물체의 속력 비교하기

[해설] [eqn: v PROPTO {1} over {sqrt {R}}]이므로 [eqn: v _{rm `A it} :v _{rm `B it}]=[eqn: sqrt {2} :1]이다.

15. [출제의도] 연직 위로 던져 올린 두 물체의 충돌 시간 구하기

[해설] 충돌할 때 A, B의 속도를 각각 [eqn: v _{rm`A}], [eqn: v _{rm`B}]라 할 때 [eqn: -v _{rm`A}]=[eqn: v _{0} -g(T+t)], [eqn: v _{rm`B}]=[eqn: v _{0} -gt]이고, 충돌 높이가 같으므로 A와 B의 속력은 같다. 따라서 [eqn: t]=[eqn: {v _{0}} over {g} - {T} over {2}]이다.

16. [출제의도] 단진동하는 물체의 물리량 비교하기

[해설] 물체의 진동 주기는 [eqn: 2 pi sqrt {{m} over {k}}]이므로 물체의 진동주기는 같다. (나)에서 물체를 [eqn: 2L]만큼 잡아당겼으므로 (가)에서보다 역학적 에너지가 크고, 평형위치에서의 운동에너지도 크다.

17. [출제의도] 2차원 충돌에서 충격량의 크기 구하기

[해설] 충돌 후 B의 속력은 [eqn: {1} over {sqrt {3}} v _{0}]이므로 B가 A로부터 받은 충격량의 크기는 [eqn: {2} over {sqrt {3}} mv _{0}]이다.

18. [출제의도] 단진동하는 물체의 시간-운동에너지 그래프 분석하기

[해설] 물체의 운동에너지가 최대인 지점은 평형위치이고, 운동에너지가 0인 지점은 용수철이 최대로 압축되거나 늘어난 곳이다. 진동 주기는 4초이고, 역학적 에너지가 보존되므로 2초일 때 탄성력에 의한 위치에너지는 운동에너지의 최대값은 [eqn: E _{0}]이다.

19. [출제의도] 풍력발전기의 날개의 운동을 이용하여 구심가속도 크기 비교하기

[해설] 구심가속도의 크기는 [eqn: a]=[eqn: rw ^{2}]이므로 [eqn: a][eqn: PROPTO][eqn: r]이다.

20. [출제의도] 만유인력이 작용하는 물체의 운동 에너지 비교하기

[해설] A의 운동에너지는 [eqn: {GM(2m)} over {2(2r _{0} )}]=[eqn: E _{0}]이다.

[eqn: r _{0}]인 곳에서 B의 에너지는 표와 같다.

만유인력에 의한 위치에너지	운동에너지	역학적에너지
[eqn: - {GM(3m)} over {r _{0}}]	[eqn: E_{ rm B}]	[eqn: - {GM(2m)} over {2(2r _{0} )}]

따라서 [eqn: E_{ rm B}]=[eqn: 5E _{ 0}]이다.