1. 그림은 철수가 부메랑을 던진 순간부터 잡을 때까지 철수와 부메랑의 운동 경로를 각각 점선과 실선으로 나타낸 것이다.

2012학년도 10월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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부메랑을 던진 순간부터 잡을 때까지 철수와 부메랑의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 철수와 부메랑의 크기는 무시한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 부메랑은 이동 거리가 변위의 크기보다 크다. ㄴ. 평균 속도는 철수와 부메랑이 같다. ㄷ. 부메랑은 등속도 운동을 하였다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

2. 그림은 기울기가 30°인 경사면에서 물체 A, B가 동시에 운동을 시작하는 순간의 모습을 나타낸 것이다. A의 처음 속도는 0이고, B의 처음 속도는 수평 방향으로 10 m/s이다. 운동을 시작한 후 1초 동안 A, B는 경사면 위에서 운동한다.

운동을 시작한 후 1초 동안 A, B의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10[eqn: rm m/s^2]이고, 공기 저항과 마찰은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A에 대한 B의 속도는 일정하다. ㄴ. B는 등가속도 운동을 한다. ㄷ. A의 이동 거리는 5 m이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3. 그림과 같이 전체 길이가 4[eqn: d]  인 막대가 있다. 이 막대는 점 O를 중심으로 일정한 각속도로 회전한다. 점 P, Q, R는 O로부터 거리가 각각 [eqn: d], 2[eqn: d], 3[eqn: d] 이고 P의 속력은 [eqn: v]  이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. P의 각속도의 크기는 [eqn: v overd]이다. ㄴ. 구심 가속도의 크기는 P가 Q의 2배이다. ㄷ. R의 속력은 [eqn: 4`v] 이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

4. 그림은 직사각형 모양의 알루미늄 호일 2장을 종이로 된 책에 서로 닿지 않도록 끼워 축전기를 만들고 전지에 연결하여 축전기의 특성을 알아보는 실험을 나타낸 것이다. 표는 실험 (가), (나), (다)에서 두 호일의 간격과 전지의 전압을 나타낸 것이다.

실험	두 호일의 간격	전지의 전압
(가)	[eqn: d]	[eqn: V]
(나)	[eqn: d]	2[eqn: V]
(다)	2[eqn: d]	[eqn: V]

스위치를 닫아 축전기를 완전히 충전시켰을 때, 각 실험에서 충전되는 전하량의 크기 [eqn: Q_가], [eqn: Q_나], [eqn: Q_다]를 바르게 비교한 것은?

① [eqn: Q_나] > [eqn: Q_가] > [eqn: Q_다]	② [eqn: Q_나] > [eqn: Q_가] = [eqn: Q_다]

③ [eqn: Q_다] > [eqn: Q_가] > [eqn: Q_나]	④ [eqn: Q _{다}] > [eqn: Q_가] = [eqn: Q_나]

⑤ [eqn: Q_다] = [eqn: Q_나] > [eqn: Q _{가}]

5. 그림은 코일, 전구, 가변 축전기를 교류 전원에 연결한 모습을
나타낸 것이다. 코일의 자체 유도
계수는 2 H이고, 교류 전원의 진동수는 [eqn: {250} over {pi }] Hz이다.

가변 축전기를 조절하여 전구의 밝기를 변화시킬 때, 전구가 가장 밝은 순간 가변 축전기의 전기 용량은? [3점]

① 1 [eqn: rm mu F]	② 2 [eqn: rm mu F]	③ 5 [eqn: rm mu F]	④ 10 [eqn: rm mu F]	⑤ 20 [eqn: rm mu F]

6. 그림은 지구 주위를 등속 원운동하는 인공 위성 A, B의 운동에 대해 철수, 영희, 민수가 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

철수 : 지구가 A를 당기는 힘의 크기는 A가 지구를 당기는 힘의 크기보다 커.

영희 : 구심 가속도의 크기는 A가 B보다 커.

민수 : 공전 주기는 A가 B보다 길어.

옳게 말한 사람만을 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B에는 지구에 의한 만유인력만 작용한다.)

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① 철수	② 영희	③ 민수

④ 철수, 민수	⑤ 영희, 민수

7. 그림 (가)는 원래 길이가 같은 두 용수철에 질량이 각각 [eqn: m], [eqn: 2`m]인 물체 A, B가 매달려 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 두 용수철 모두 원래 길이보다 [eqn: h]만큼 늘어나 있다. 그림 (나)는(가)의 상태에서 A, B를 각각 [eqn: h], [eqn: h over2]만큼 올려 손으로 잡고 있는 모습을 나타낸 것이다.

(가)

(나)

(나)에서 가만히 놓여진 A, B가 단진동을 할 때, A와 B의 주기의 비 [eqn: T_{rmA] : [eqn: T_{rm B{}]는? (단, 용수철의 질량과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

① [eqn: 1:2]	② [eqn: 1:sqrt{2}]	③ [eqn: 1:1]	④ [eqn: sqrt {2} `:1]	⑤ [eqn: 2:1]

8. 다음은 핵반응 A와 B의 반응식을 나타낸 것으로, (가)는 u쿼크 2개와 d쿼크 1개로 구성되어 있고 (나)는 u쿼크 1개와 d쿼크 2개로 구성되어 있다.

A : [eqn: rm _{1} ^{2} rmH + _{1} ^{2} H~~ -> ~~` _{1} ^{3} H+]

(가)

[eqn: rm +4.0`MeV]

B : [eqn: rm _{1} ^{2} rmH + _{1} ^{3} H~~ -> ~~` _{2} ^{4} He+]

(나)

[eqn: rm +17.6`MeV]

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)와 (나)의 전하량은 같다. ㄴ. 반응 과정에서 질량 결손은 A보다 B에서 크다. ㄷ. 헬륨 원자핵([eqn: `_{2} ^4 \He])에 들어있는 u쿼크의 수와 d쿼크의 수는 서로 같다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄱ, ㄷ     ④ ㄴ, ㄷ     ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

9. 그림 (가)는 밀폐된 실린더에 일정량의 이상 기체가 들어 있는 상태로 피스톤이 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 이때 기체의 압력과 부피는 각각 [eqn: P], [eqn: V] 이다. 그림 (나)는 (가)의 상태에서 기체의 부피가 0.5[eqn: V] 가 될 때까지 피스톤에 모래를 조금씩 부은 모습을 나타낸 것으로 이후 피스톤은 정지 상태를 유지하였다. 피스톤의 단면적은 [eqn: S] 이고 (가)에서 (나)로 변하는 동안 기체의 온도는 일정하였다.

(가)

(나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
(단, 중력 가속도는 [eqn: g] 이고 대기압은 일정하며, 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)에서 (나)로 변할 때 기체가 외부에서 받은 일의 양은 기체가 외부로 방출한 열량과 같다. ㄴ. (나)에서 기체의 압력은 2[eqn: P] 이다. ㄷ. (나)에서 피스톤 위의 모래의 질량은 [eqn: PS over g]이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10. 그림은 균일한 전기장에 대전되지 않은 금속구를 넣어 고정시켰을 때 형성된 등전위면을 나타낸 것이다. 점 O에 양(+)전하로 대전된 입자를 놓았더니 이 입자가 오른쪽으로 움직이기 시작했다. A, B는 동일한 등전위면 위에 있는 점이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 전위는 O가 B보다 높다. ㄴ. 전기장의 방향은 A와 B에서 서로 나란하다. ㄷ. O와 A의 전위차가 O와 B의 전위차보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11. 그림은 저항 [eqn: rm R_1], [eqn: rm R_2], 기전력이 5 V, 10 V, 20 V인 전지 3개와 스위치를 이용해 구성한 회로를 나타낸 것이다. 표는 스위치를 연결한 위치에 따라 점 P, Q에 흐르는 전류의 세기를 나타낸 것이다.

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스위치의 연결 위치	P에 흐르는 전류(A)	Q에 흐르는 전류(A)
a	(가)	0.25
b	0.75	(나)

(가), (나)에 들어갈 값으로 알맞은 것은? (단, 전지의 내부 저항은 무시한다.) [3점]

(가)	(나)	(가)	(나)

①	0.25	0.5	②	0.25	1.0

③	0.5	0.5	④	0.5	1.0

⑤	0.75	0.5

12. 그림은 축전기를 교류 전원에 연결했을 때 어느 순간 두 극판 사이에 전기장이 형성된 모습을 나타낸 것이다. 축전기에서는 전자기파가 발생한다.

축전기에서 전자기파가 발생하는 과정에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	철수 : 축전기 극판 사이의 전기장은 시간에 따라 변해. 영희 : 축전기에서 전기장이 변하면 자기장이 발생해. 민수 : 전자기파의 진행 방향은 전기장의 진동 방향과 나란해.

① 영희	② 민수	③ 철수, 영희

④ 철수, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

13. 그림은 수소 원자의 선스펙트럼 일부를 진동수에 따라 나타낸 것이다. [eqn: f_1], [eqn: f_2]는 발머 계열에서 가장 작은 진동수부터 2개를,  [eqn: f_3], [eqn: f_4], [eqn: f_5]는 라이먼 계열에서 가장 작은 진동수부터 3개를 나타낸 것이다.

진동수 사이의 관계식으로 옳은 것은? [3점]

① [eqn: f_1 + f_2 = f_3]	② [eqn: f_1 + f_3 = f_4]	③ [eqn: f_3 + f_4 = f_5]

④ [eqn: 1 over f_1 + 1 over f_3 = 1 over f_4]	⑤ [eqn: 1 over f_3 + 1 over f_4 = 1 over f_5]

14. 그림은 공이 벽 A와 B 사이에서 수평면을 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 공은 A에서 속력 [eqn: v] 로 출발하여 A, B 사이에서 왕복 운동을 계속한다. 표는 공이 A, B 사이를 이동하는 데 걸린 시간을 구간별로 측정한 것이다.

순서	운동 구간	걸린 시간(s)
1	A → B	2
2	B → A	6
3	A → B	12
4	B → A	(가)
⋮	⋮	⋮

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공은 벽에 수직으로 충돌하며, 공기 저항과 마찰은 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. B에 처음 충돌한 직후 공의 속력은 [eqn: 1over3 v] 이다. ㄴ. 공과 A 사이의 반발 계수는 [eqn: 1over2]이다. ㄷ. (가)는 36이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15. 그림 (가)는 러더퍼드의 [eqn: alpha]입자 산란 실험을 모식적으로 나타낸 것으로 대부분의 [eqn: alpha]입자는 금박을 통과할 때 진행 방향이 변하지 않지만 일부는 산란된다. 그림 (나)는 (가)에서 동일한 속도로 입사한 [eqn: alpha]입자 A, B가 산란된 경로를 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이 실험 결과에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 원자 전체에 양(+)전하가 균일하게 퍼져 있다. ㄴ. [eqn: alpha]입자가 산란되는 이유는 원자핵 때문이다. ㄷ. 산란될 때 받은 충격량의 크기는 A가 B보다 크다.

① ㄱ     ② ㄷ     ③ ㄱ, ㄴ     ④ ㄴ, ㄷ     ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 그림 (가), (나)는 보어의 수소 원자 모형을 모식적으로 나타낸 것이다. 점선은 전자의 원운동 궤도이고 실선은 전자의 물질파가 정상파를 이룬 모습이다.

(가)

(나)

(가)와 (나)에서 전자의 원운동 궤도 반지름의 비 [eqn: r _{가} :`r _{나}] 와 전자의 운동 에너지의 비 [eqn: E_가 : E_나]  로 옳은 것은?

[eqn: r _{가} :`r _{나}]	[eqn: E_가 : E_나]

①	1 : 2	2 : 1

②	1 : 2	4 : 1

③	1 : 4	2 : 1

④	1 : 4	4 : 1

⑤	4 : 1	1 : 2

17. 그림은 일정량의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C → A를 따라 변할 때 압력과 부피의 관계를 나타낸 것이다. A → B는 정적 과정, B → C는 단열 과정, C → A는 등압 과정이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A → B에서 기체는 열을 흡수한다. ㄴ. B → C에서 기체가 외부에 한 일의 양은 [eqn: 3 over2 (P_1 V_1 -P_2 V_2})] 이다. ㄷ. 기체 분자 한 개의 평균 운동 에너지는 C보다 A에서 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

18. 그림과 같이 수평면으로부터 높이 [eqn: H] 에 정지해 있는 물체 A를 가만히 놓는 순간 물체 B를 수평 방향과 30 °의 각으로 A를 향해 [eqn: v]의 속력으로 발사하였더니 A가 [eqn: s]만큼 낙하하였을 때 A와 B가 충돌하였다.

[eqn: s]는? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, A, B의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

① [eqn: 2gH^2 over9v^2]	② [eqn: 2gH^2 over3v^2]	③ [eqn: gH^2 overv^2]	④ [eqn: 2gH^2 overv^2]	⑤ [eqn: 8gH^2 overv^2]

19. 그림과 같이 [eqn: xy] 평면에 수직으로 들어가는 균일한 자기장  속의 원점 O 에서 수소 원자핵([eqn: {}^1 _1 {rm H}])을 [eqn: +x]방향으로 [eqn: v]의 속력으로 입사시켰더니 A점을 지나는 원운동을 하였다.

중수소 원자핵([eqn: {}^2 _1 {rm H}])을 원점 O 에서 [eqn: -x]방향으로 [eqn: v]의 속력으로 입사시켰을 때 지나는 점은? [3점]

① A	② B	③ C	④ D	⑤ E

20. 그림은 어떤 원자핵 A가 [eqn: alpha]붕괴 또는 [eqn: beta]붕괴하여 B를 거쳐 C로 변했을 때 질량수와 양성자수를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. A의 중성자수는 138이다. ㄴ. A가 C로 될 때까지 [eqn: alpha]붕괴는 4회 일어난다. ㄷ. C는 B의 동위 원소이다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄱ, ㄷ     ④ ㄴ, ㄷ     ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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※ 확인 사항

◦ 답안지의 해당란에 필요한 내용을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.