• 4교시 과학탐구 영역 •

[물리Ⅰ]

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

1. [출제의도] 직선 운동 이해하기

ㄱ. 연직 아래로 운동하므로 속도의 방향은 일정하다. ㄴ. 운동 방향이 일정한 직선 운동이므로 이동 거리와 변위의 크기는 같다.

2. [출제의도] 위치-시간 그래프 분석하기

ㄱ. A의 기울기가 일정하므로 속력이 일정하다. ㄴ. 2초일 때, 기울기의 부호가 다르므로 속도의 방향은 반대이다. ㄷ. A의 속도는 일정하고, B의 속도는 변하므로, A에 대한 B의 속도는 변한다.

3. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

운동 마찰 계수와 질량이 같으므로, A와 B에 작용하는 마찰력 [eqn: f]의 크기는 같고, 경사면과 나란하다. [eqn: f]의 방향은 운동 방향과 반대 방향이므로 A에는 위 방향, B에는 아래 방향으로 작용한다. 중력의 경사면과 나란한 성분의 크기를 [eqn: w]라 할 때, A에 작용하는 합력은 [eqn: F+w-f=0]이며, B에 작용하는 합력은 [eqn: -2F+f][eqn: +w=0]이다. 두 식을 연립하여 풀면 [eqn: f]=[eqn: {3} over {2} F]이다.

4. [출제의도] 운동의 법칙 탐구 수행하기

ㄱ. 타점 사이의 시간 간격은 같고, 이동 거리는 (라)가 (다)보다 크다. 그러므로 평균 속력은 (라)가 (다)보다 크다. ㄴ, ㄷ. 같은 시간 동안의 타점 간격 변화량은 (라)가 (다)보다 크다. 그러므로, 가속도와 합력의 크기는 (라)가 (다)보다 크다.

5. [출제의도] 작용과 반작용의 관계 이해하기

ㄱ. A에 작용하는 중력의 크기 = A가 B를 누르는 힘의 크기 + A가 C를 누르는 힘의 크기 ㄷ. 책상이 C를 떠받치는 힘의 크기 = C에 작용하는 중력의 크기 + A가 C를 누르는 힘의 크기

6. [출제의도] 상대 속도와 운동량 보존 법칙 적용하기

A에 대한 B의 속도 [eqn: v]=[eqn: v_{rm B}]-[eqn: v_ {rm A}]=[eqn: v_{rm B}]-[eqn: 1over 2 v]이므로, [eqn: v_{rm B}]=[eqn: {3} over {2} v]이다. 충격력과 시간이 같으므로 분리되는 동안 A가 받는 충격량의 크기와 B가 받는 충격량의 크기는 같다. A, B의 질량을 각각 [eqn: m _{RMA}], [eqn: m _{RMB}]라 할 때, [eqn: (m _{rm A it} +m _{rm B it} )v=m _{rm A it} {1} over {2} v+m _{rm B it} {3} over {2} v]이므로 [eqn: m _{RMA}]=[eqn: m _{RMB}]이다.

7. [출제의도] 일과 일률 적용하기

ㄱ. [eqn: P]와 [eqn: v]가 일정하므로 전동기가 A를 당기는 힘의 크기는 일정하다. ㄴ. 운동 에너지의 변화가 없으므로 합력이 하는 일은 0이다. ㄷ. 합력이 0이므로 A와 수평면 사이의 운동 마찰 계수를 [eqn: mu]라 할 때, 마찰력의 크기([eqn: mumg]) = 전동기가 물체를 당기는 힘의 크기([eqn: P over v])이다. 그러므로 [eqn: mu = {P} over {mgv}]이다.

8. [출제의도] 에너지 보존 법칙 적용하기

ㄱ. A, B는 질량이 같고, 마찰이 없는 면을 운동한 연직 높이가 같으므로 역학적 에너지 보존 법칙에 따라 마찰면에 도달하는 순간 운동 에너지는 같다. 마찰면에서 운동 에너지는 감소하므로 마찰면에 도달하는 순간의 운동 에너지가 최대이다. ㄴ, ㄷ. 가만히 놓인 순간부터 정지할 때까지 A, B의 역학적 에너지 변화량은 마찰력이 A, B에 한 일과 같다. 놓인 순간부터 정지할 때까지 역학적 에너지 변화량은 B가 A보다 크므로 마찰력이 한 일은 B가 A보다 크다.

9. [출제의도] 역학적 에너지 보존 해석하기

ㄱ. 물체는 아래로 내려가고 있으므로 중력에 의한 위치 에너지는 감소한다. ㄴ. 용수철이 늘어나고 있으므로 탄성력에 의한 위치 에너지는 증가한다. ㄷ. 중력과 탄성력이 동시에 작용할 때, 탄성력에 의한 위치 에너지 + 중력에 의한 위치 에너지 + 운동 에너지 = 역학적 에너지는 일정하다.

10. [출제의도] 저항의 연결 이해하기

합성 저항의 저항값이 최대인 경우는 가변 저항의 저항값이 모두 [eqn: 6R]일 때이므로 최댓값은 [eqn: 9R]이다.

11. [출제의도] 옴의 법칙 탐구 수행하기

저항값이 일정한 회로에 흐르는 전류의 세기는 전압의 크기에 비례한다는 것이 옴의 법칙이다. 그러므로 저항값이 2Ω, 전압이 5V일 때 회로에 흐르는 전류의 세기는 2.5A이다.

12. [출제의도] 전기 저항과 전기 회로 이해하기

ㄱ. 저항값의 크기=[eqn: 비저항 {길이} over {단면적}]이므로, 저항값의 크기는 B가 A의 2배이다. ㄴ, ㄷ. 스위치를 p에 연결하였을 때가 q에 연결하였을 때보다 합성 저항값이 작으므로 전류계에 흐르는 전류의 세기는 크다. 그러므로 [eqn: RMR]에서 소비하는 전력은 크다.

13. [출제의도] 자기장 속에서 전류가 받는 힘 분석하기

정사각형 도선의 한 변의 길이가 [eqn: L]일 때, 도선이 받는 힘의 크기와 방향은 영역 Ⅰ에서 [eqn: BIL], [eqn: +y]방향이고, 영역 Ⅱ에서 [eqn: 3BIL], [eqn: -y]방향이다. 그러므로 정사각형 도선이 받는 합력은 [eqn: 2BIL=F]이다. 따라서 도선 ab에 작용하는 자기력의 크기는 [eqn: {1} over {2} F]이다.

14. [출제의도] 소비 전력 분석하기

[eqn: RMS _{1}]을 닫는 순간 B에 흐르는 전류가 [eqn: I] 일 때, [eqn: RMS _{2}]를 닫으면 B에 흐르는 전류는 [eqn: 2I] 이다. 그러므로 B의 소비 전력의 [eqn: t] 이전과 이후의 비는 1:4이며 각 구간에서 소비 전력은 일정하다.

15. [출제의도] 직선 도선에 의한 자기장 이해하기

O점에서 A에 의한 자기장의 세기를 [eqn: B_0]이라 할 때, O점에서 자기장 방향이 [eqn: -x]방향이 되려면 C가 만드는 자기장 [eqn: B_{rmC}]의 세기는 [eqn: B_0], 방향은 [eqn: +y]이어야 한다. 따라서 C의 전류방향은 ⊗이다. [eqn: B][eqn: PROPTO I over r]이므로, C에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: I] 이다.

16. [출제의도] 전자기 유도 분석하기

ㄱ. [eqn: t _{1}], [eqn: t _{2}]일 때 자석은 솔레노이드를 향하는 방향으로 움직이므로 유도 전류의 방향은 같다. ㄴ. [eqn: t _{2}]일 때 자석은 솔레노이드에 가까워지고 있으므로 척력이 작용한다. ㄷ. [eqn: t _{3}]일 때 자석이 솔레노이드에서 멀어지는 방향으로 움직이므로 솔레노이드의 왼쪽이 N극이 되는 방향으로 유도 전류가 흐른다. 따라서 유도 전류의 방향은 b → 저항 → a 이다.

17. [출제의도] 파동의 속력 이해하기

매질 Ⅰ, Ⅱ에서 파장의 비는 1:2이고, 진동수는 같으므로 파동의 속력의 비는 1:2이다.

18. [출제의도] 빛의 굴절 이해하기

ㄱ. [eqn: ` {sin theta _{1}} over {sin theta _{2}} = {n _{2}} over {n _{1}}]이므로 [eqn: n _{1} >n _{2}]이다. ㄴ. 빛이 굴절하여 진행할 때, 진동수는 매질이 변하더라도 변하지 않는다. ㄷ. 전반사는 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 빛이 진행할 때 일어날 수 있다.

19. [출제의도] 정상파 분석하기

ㄱ, ㄴ. 속력이 1m/s, 파장이 4m인 두 파동이 중첩되어 만든 정상파이므로 정상파의 파장은 4m, 주기는 4초이다. ㄷ. 5m인 지점에서는 항상 상쇄 간섭이 일어나므로 변위는 항상 0이다.

20. [출제의도] 이중 슬릿에 의한 빛의 간섭 이해하기

P에서 보강 간섭이 일어나려면 인접한 밝은 무늬 사이의 간격 [eqn: DELTA x=L {lambda } over {d}]에서, [eqn: lambda]가 일정하므로 [eqn: {L} over {d}]이(가)의 [eqn: 1over 2], [eqn: 1over4], [eqn: 1over 6]... 배가 되어야 한다. 그러므로 c의 경우만 가능하다.