물리Ⅰ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 직선 운동에서 속도와 속력의 차이점을 이해하는지 묻는 문제이다.

ㄱ. A의 이동 거리가 더 작아 속력도 작다.

[오답풀이] ㄷ. B의 변위가 더 작다.

2. [출제의도] 운동 방정식을 적용하는 문제이다.

(가)에서 탄성계수 [eqn: k= {F} over {x} = 2.5 rm N/cm]이다. (나)에서 물체와 추에 10N이 작용하므로 [eqn: a= rm {10N} over {(1+1)kg} =5m/s ^{2}]이고 물체를 당기는 힘은 5N이다. 용수철의 길이 [eqn: L=`10` rm cm+ {5N} over {2.5N/cm} =12cm]이다.

3. [출제의도] 등가속도 운동을 이해하는지 묻는 문제이다.

클립의 가속도는 모두 [eqn: g]로 같고, 낙하할 때 처음 속도가 0이면 이동 거리는 시간의 제곱에 비례한다.

4. [출제의도] 힘과 가속도 및 질량의 관계를 묻는 문제이다.

세 물체의 질량비는 1 : 1 : 2이고, 종이테이프의 타점을 분석하면 가속도의 비가 1 : 2 : 1이므로 작용한 힘의 비는 질량과 가속도의 곱인 1 : 2 : 2가 된다.

5. [출제의도] 속도-시간 그래프를 해석하여 물체의 운동을 분석하는 문제이다.

ㄱ. [eqn: v _{rm AB it} =v _{rm B it} -`v _{rm A it} =`-5][eqn: rm`m/s]이다. ㄴ. 가속도는 그래프의 기울기이므로 -1[eqn: rm m/s ^{2}]이다. ㄷ. A는 10초, B는 5초 때 속도가 감소하기 시작한다.

6. [출제의도] 속도-시간 그래프를 해석하여 물체의 운동을 분석하는 문제이다.

10초부터 15초까지 A, B 면적의 차이는 25m이므로 15초일 때 거리는 27m이다.

7. [출제의도] 힘과 이동 방향에 따른 일을 이해하는지 묻는 문제이다.

ㄴ. 운동 마찰력은 운동의 반대 방향으로 작용하므로 마찰력이 한 일은 -fs로 같다. ㄷ. 수직항력은 이동 방향에 수직이므로 일이 0이다.

[오답풀이] ㄱ. 중력이 한 일은 [eqn: -mgs`sin theta]이다.

8. [출제의도] 운동량 보존 법칙을 적용하는 문제이다.

수레가 분리된 후 멈출 때까지 걸린 시간은 B가 A의 2배이므로 속력은 A가 B의 2배이다. 운동량 보존 법칙에 의해 운동량의 합이 0이므로 질량비는 1 : 2이다.

9. [출제의도] 운동의 법칙과 마찰력을 이해하는지 묻는 문제이다.

ㄱ. 등속도 운동이므로 합력은 0이다. ㄷ. 수평면이 C에 작용하는 마찰력의 크기는 F와 같고 수직항력은 [eqn: 6mg]이므로 마찰계수는 [eqn: {F} over {6mg}]이다.

[오답풀이] ㄴ. 마찰력은 운동 방향과 같다.

10. [출제의도] 작용ㆍ반작용 법칙과 마찰력을 적용할 수 있는지 묻는 문제이다.

줄을 당길 때 어른과 아이에게 작용하는 힘은 작용ㆍ반작용으로 같은 크기의 힘(60N)을 받는다. 따라서 최대 정지 마찰력이 60N보다 작은 어른은 움직이고, 60N보다 큰 아이는 움직이지 않는다.

11. [출제의도] 충격량과 운동량의 개념을 이해하는지를 묻는 문제이다.

충돌 전후의 속도 차이가 A가 더 커 충격량도 더 크다.

[오답풀이] A, B의 충돌 전 속력과 운동량은 같고, 충돌 후 속력과 운동량은 A가 더 크다. 최고점 도달시간도 A가 더 길다. 충돌과정에서 바닥이 받은 충격량은 A가 더 크다.

12. [출제의도] 속도-시간 그래프를 해석할 수 있는지를 묻는 문제이다.

ㄴ. [eqn: t _{2}]일 때 속도의 방향이 변하므로 최고 높이이다. ㄷ. 속도 변화가 0 ~ [eqn: t _{1}]이 더 커 충격량도 크다.

[오답풀이] 운동 방향이 바뀌는 시간은 [eqn: t _{2}]이다. [eqn: t _{1}]일 때 가속도의 방향이 바뀐다.

13. [출제의도] 힘-이동 거리 그래프에서 일을 구할 수 있는지 묻는 문제이다.

그래프 아래의 면적을 구하면 14J이다.

14. [출제의도] 힘-시간 그래프를 해석하여 물체의 충돌 상황을 분석할 수 있는지 묻는 문제이다.

ㄱ, ㄴ. 그래프의 면적이 충격량이므로 슛이 패스의 2배이고, 시간이 0.5배이므로 평균 힘은 4배이다.

[오답풀이] ㄷ. 슛할 때 충격량이 2배이므로 운동량도 2배가 변해 충돌 직후 속력은 2배이다.

15. [출제의도] 충돌 상황을 해석하는 문제이다.

같은 제품의 인형이므로 큰 힘을 받을수록 많이 부서진다. A, B는 운동량의 변화량이 같으므로 충격량은 같으나 A의 충돌 시간이 짧아 힘을 크게 받는다.

16. [출제의도] 운동량 보존 법칙을 적용하는 문제이다.

ㄱ. 충돌은 짧은 시간 동안 일어나 외력을 무시할 수 있으므로 운동량은 보존된다.

[오답풀이] ㄴ. 충돌 후 (다)의 속도는 [eqn: {2v} over {3}]이다. ㄷ. 충돌 후 (나)의 속도는 [eqn: v]이므로 (다)보다 크다.

17. [출제의도] 일을 이해하는지 묻는 문제이다.

일은 힘×이동 거리이므로 ㄱ. [eqn: rm 200N TIMES 0.5m=100J] ㄴ. [eqn: rm 200N TIMES 0.5m=100J]이다.

[오답풀이] ㄷ. [eqn: rm 200N TIMES -0.5m=-100J]이다.

18. [출제의도] 힘-시간 그래프로 물체에 한 일을 구하는 문제이다.

[eqn: F=ma]에 의해 가속도는 2[eqn: rm m/s ^{2}]이다. [eqn: s= {1} over {2} at ^{2} =4]m 이므로 전동기가 한 일[eqn: W=Fs=40]J이다.

19. [출제의도] 힘과 일률을 묻는 문제이다.

ㄴ. [eqn: t] ~ [eqn: 2t]까지 합력이 0이므로 (가)의 전동기는  [eqn: 2mg], (나)는 [eqn: mg]의 힘으로 당긴다. ㄷ. [eqn: t]~[eqn: 2t]까지 일률은 [eqn: P=Fv]인데 (가)는 [eqn: F]가 2배이므로 일률이 (나)의 2배이다.

[오답풀이] ㄱ. 0 ~ [eqn: t]까지 A는 위로 가속되므로 줄은 중력([eqn: 2mg])보다 큰 힘으로 당긴다.

20. [출제의도] 운동 방정식을 이해하고 적용하는 능력을 묻는 문제이다.

등가속도 운동이므로 [eqn: 2as=-v ^{2}]이다. A의 가속도는 [eqn: - {2 ^{2}} over {2 TIMES 1} =-2][eqn: rmm/s ^{2}], B는 [eqn: - {2} over {3}][eqn: rmm/s ^{2}]이다.

(다)에서 합력은 두 물체의 마찰력의 합이므로 [eqn: F=f _{A} +f _{B} =m(a _{B} +a _{B} )=][eqn: 1 TIMES (-2- {2} over {3} )=- {8} over {3} rm N]이고 가속도는 ([eqn: - {8} over {3}]N)/2kg=[eqn: - {4} over {3} rmm/s ^{2}]이다.