물리Ⅰ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 관성에 의한 운동을 이해할 수 있는가를 묻는 문제이다.

ㄴ, ㄷ. 가속도 운동하는 물체 내부의 물체는 가속도와 반대 방향으로 관성력을 받아 운동하는 것으로 보인다. 1초 간격으로 가방의 이동거리를 구해 보면 1m, 3m, 5m이므로 버스를 기준으로 가방의 속력이  빨라졌다. 그 이유는 버스의 속력이 느려져, 가방이 버스 앞쪽으로 관성력을 받아 운동했기 때문이다.

[오답풀이] ㄱ. 버스가 가속도 운동을 하므로 버스에 작용하는 합력은 0이 아니다.

2. [출제의도] 그래프를 통해 물체의 운동을 분석할 수 있는가를 묻는 문제이다.

ㄴ. 속도-시간 그래프의 기울기가 가속도이고, 두 그래프의 기울기가 같다.  ㄷ. 공의 질량과 가속도가 같으므로 합력도 같다.

[오답풀이] ㄱ. 속도-시간 그래프와 시간축 사이의 면적이 이동거리이다. [eqn: h _{1}]은 [eqn: h _{2}]의 4배이다.

3. [출제의도] 이동거리와 변위, 속력과 속도를 비교할 수 있는지를 묻는 문제이다.

ㄷ. 속도는 방향까지 포함하는 물리량이므로 다르다.

[오답풀이] ㄱ. 이동거리는 물체가 움직인 경로의 길이이다. A와 B사이의 직선거리가 1m이므로 호의 길이는 1m보다 크다. ㄴ. A에서 B까지의 직선거리는 A에서 O까지의 직선거리의 2배보다 작다.

4. [출제의도] 관측자에 따른 상대속도를 비교할 수 있는가를 묻는 문제이다.

(가)에서 숙희의 오른쪽 위치가 (+)값으로 되어 있으므로 (나)에서 A가 철수, B가 숙희의 위치를 나타낸다. 처음에 철수의 위치는 영희 오른쪽 6m이고, 3초 후 숙희의 위치는 영희 왼쪽 4m이다.

5. [출제의도] 힘의 합력을 구하여 운동 방향을 알 수 있는가를 묻는 문제이다.

물체가 움직이는 방향은 용수철의 탄성력과 외력의 합력 방향이다.

6. [출제의도] 그래프를 통해 물체에 작용한 충격량을 구할 수  있는가를 묻는 문제이다.

철수가 물체에 작용하는 힘은 저울의 눈금에서 몸무게인 500N을 뺀 값이다. 따라서 물체가 받은 충격량은 그래프와 500N 사이의 면적과 같은 80N․s이다.

7. [출제의도] 일과 에너지와의 관계를 알 수 있는가를 묻는 문제이다.

(다)의 경우 물체의 역학적 에너지 변화가 없다. 사람이 해 준 일이 모두 열에너지로 전환된다.

[오답풀이] 마찰이 없는 수평면에서 물체가 받은 합력에 의한 일만큼 물체의 운동에너지가 변한다. 등속으로 움직이면 합력이 0이므로 물체의 운동에너지 변화는 없다. 연직 위로 올라가는 경우에는 위치에너지가 증가한다.

8. [출제의도] 가속도 변화를 통해 합력의 변화를 알 수 있는가를 묻는 문제이다.

질량이 일정할 때 물체에 작용하는 합력과 가속도는 비례한다.

9. [출제의도] 그래프를 통해 역학적 에너지 보존을 이해하는가를 묻는 문제이다.

ㄱ. 위치에너지([eqn: mgh])는 높이에 비례하므로 낙하거리에 따라 계속 감소하고 줄이 늘어나면서 탄성력에 의한 위치에너지([eqn: {1} over {2} kx ^{2}])도 증가한다.

ㄴ. 원래의 길이인 30m보다 줄의 길이가 늘어나면 늘어난 반대 방향으로 탄성력이 작용한다.

ㄷ. 중력과 탄성력이 같은 34m 지점을 지나면서부터 탄성력이 더 크므로 알짜 힘의 방향이 연직 위 방향이 되어 속력이 감소한다.

10. [출제의도] 운동량과 충격량의 관계, 운동량 보존 을 이해하는가를  묻는 문제이다.

①, ② 운동량 보존의 법칙은 충돌 전과 후의 각 자동차의 운동량 합이 보존되는 것이며, A의 운동량이 B의 운동량으로 보존되는 것은 아니다.

11. [출제의도] 물체의 일률을 구하고, 비교할 수 있는가를 묻는 문제이다.

가속도는 B가 A의 두 배이므로 힘도 두 배이고, 10초 동안 이동거리도 두 배이므로 일률은 네 배이다.

12. [출제의도] 운동하는 두 물체의 역학적 에너지를 비교할 수 있는가를 묻는 문제이다.

① 중력만을 받아 운동하는 동안 두 공의 역학적 에너지가 각각 보존되므로 그 차이는 일정하다.

[오답풀이] ③ 공 B의 위치에너지가 최대인 순간은 최고점에 도달하는 시간인 1초이다.

13. [출제의도] 일-에너지 관계 실험에서 변인 설정을  바르게 하는가를 묻는 문제이다.

ㄷ. 마찰을 무시할 때 수평면에서 수레의 운동에너지는 일정하므로 막대자의 이동거리는 수레의 수평이동거리와 상관이 없다.

14. [출제의도] 실생활에서 충격력을 크게 하는 경우를 찾을 수 있는가를 묻는 문제이다.

① 충격량=충격력×충돌 시간이다. 충격량이 일정할 때 충돌 시간이 짧을수록 충격력이 크다.

[오답풀이] ②, ④, ⑤의 경우 충격량이 일정할 때 충돌 시간을 길게 하여 충격력을 줄이고, ③의 경우 힘의 크기나 충돌 시간을 늘려 충격량을 크게 한다.

15. [출제의도] 저항의 병렬 연결과 소비전력을 이해하는가를 묻는 문제이다.

ㄴ. 두 스위치를 닫으면 두 필라멘트가 모두 빛을 내므로 가장 밝다.

[오답풀이] ㄱ. 전구의 최대 소비전력은 두 필라멘트의 소비전력을 합한 값과 같다. ㄷ. [eqn: R= {V ^{2}} over {P}]이므로 두 필라멘트의 저항은 800Ω과 400Ω이다. 병렬 관계인 두 저항의 합성 저항은 [eqn: {800} over {3}]Ω이다.

16. [출제의도] 물질의 비저항과 온도의 관계를 파악할 수 있는가를 묻는 문제이다.

ㄷ. 온도, 굵기, 길이가 같으면 비저항이 작을수록 저항이 작다.

[오답풀이] ㄱ. 20℃는 절대온도로 293K이다. 그래프의 293K(약 300K)에서 세 물질의 비저항을 비교하면 A가 알루미늄임을 알 수 있다.

17. [출제의도] 굵기와 길이에 따른 합성 저항을 구할 수 있는가를 묻는 문제이다.

가는 니크롬선의 저항이 굵은 것보다 크다. 저항이 클수록 회로에 흐르는 전류가 작아 전구가 어둡다.

18. [출제의도] 전구, 저항을 병렬 연결할 때 밝기를 비교할 수 있는가를 묻는 문제이다.

스위치 [eqn: rm `S _{2}]를 닫는 것은 밝기에 상관이 없으며, [eqn: rm `S _{1}]이 닫히면 두 개의 전구에 불이 켜지므로 밝다.

19. [출제의도] 회로에서 전류계와 전압계의 연결 방법을 알고 있는가를 묻는 문제이다.

전압계는 니크롬선에 병렬로, 전류계는 직렬로 연결하고, (+)극과 (-)극을 맞추어서 연결해야 한다.

20. [출제의도] 전류의 열작용을 알고 전기에너지를 비교할 수 있는가를 묻는 문제이다.

같은 시간 동안 열량계에서 발생하는 열은 공급된 전력에 비례한다. [eqn: `P= {V ^{2}} over {R}]에 의해 전력을 구한다.