물리 II 정답

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

물리 II 해설

1. [출제의도] 변위와 속도의 개념 이해하기

바퀴 위의 P점은 회전하며 진행하기 때문에 이동거리가 변위의 크기보다 크고 평균 속력이 평균 속도의 크기보다 크다. P점의 운동 방향이 변하므로 가속도운동이다.

2. [출제의도] 포물선 운동 분석하기

1 초 동안 속도의 변화량은 2 m/s이므로 가속도의 크기는 2 m/s2이다. 속도의 [eqn: x]방향의 크기는 일정하고 [eqn: +y]방향의 크기가 증가하므로 가속도의 방향은 [eqn: +y]방향이다.

3. [출제의도] 이상기체의 상태 이해하기

이상기체 상태방정식 [eqn: PV`=nRT]에서 온도가 같으면 [eqn: PV=]일정하므로 압력은 부피에 반비례한다. [eqn: {1} over {2} m bar v ^{2} `=` {3} over {2} kT``]에서 기체의 온도가 같으면 평균 속력이 같고, 내부 에너지([eqn: U= {3} over {2} nRT])는 같다.

4. [출제의도] 경사면에서 단진동 이해하기

경사면의 경사각이 [eqn: phi]일 때 단진자의 주기는 [eqn: 2 pi sqrt {{l} over {g``sin` phi }}]이므로 [eqn: phi]가 작아질 때 주기는 길어진다. [eqn: phi]가 작아지면 O에서 줄에 작용하는 장력의 크기([eqn: mg`sin phi]+구심력의 크기)는 작아지고 단진자의 주기는 질량과 무관하다.

5. [출제의도] 운동량 보존법칙 적용하기

충돌 전후 운동량이 보존되므로, 충돌 후 B의 속도를 [eqn: {`v}]라 하고 성분에 따라 운동량을 계산하면

[eqn: x]성분: 4=3+[eqn: v _{x}] , [eqn: y]성분: 0=[eqn: sqrt {3}]+[eqn: v _{y}]

[eqn: v _{x} =1] m/s, [eqn: v _{y} =- sqrt {3}] m/s이므로 [eqn: v]는 2 m/s이다.

6. [출제의도] 열역학 법칙 적용하기

[eqn: Q`=` DELTA U``+W]에서 [eqn: Q]와 [eqn: W]는 0이므로 온도의 변화는 없다. [eqn: PV``=``nRT]에서 [eqn: P` PROPTO 1overV]이므로 압력은 (가)에서가 (나)에서보다 크다. (가)→(나)과정은 비가역과정이므로 자발적으로 역과정은 일어나지 않는다.

7. [출제의도] 열역학 제1법칙 적용하기

A→B는 부피가 온도에 비례하므로 등압과정이다. B→C는 정적과정으로 [eqn: Q`=` DELTA U`]이다. 온도 변화가 [eqn: T]이므로 내부 에너지 변화량([eqn: {3} over {2} nR` DELTA T])은 [eqn: {3} over {2} R`T] 이다. 등압과정인 A→B에서 압력을 [eqn: P]라하면, [eqn: W=PV]이고, C→A에서는 [eqn: W]보다 작다.

8. [출제의도] 전하에 의한 전기장 이해하기

A와 D에 의한 전기장은 크기가 같고 방향이 반대이므로 상쇄된다. B와 C에 의한 전기장은 [eqn: x]성분은 상쇄되므로 각각의 [eqn: y]성분인 [eqn: {sqrt {3}} over {2} E]만을 더하면 O에서 전기장의 세기는 [eqn: sqrt {3} E]가 된다.

9. [출제의도] 유전체를 넣은 축전기 이해하기

A, B의 전기용량을 [eqn: C`]라 하면 (가)의 합성 전기용량은 [eqn: 2C`]이다. (나)의 A는 전기용량이 증가하므로 (나)의 합성 전기용량은 [eqn: 2C`]보다 크다. [eqn: Q=CV]에서 A에 충전된 전하량은 증가하고, B의 물리량에 변화가 없으므로, B에 저장된 전기 에너지는 변하지 않는다.

10. [출제의도] 축전기 내부 전기장 분석하기

A를 충전 후 S2를 닫으면 A와 B는 전압이 같아질 때까지 충전이 이루어지므로 전압이 같다.  [eqn: E= {V} over {d}]에서 [eqn: E` PROPTO ` {1} over {d}]이므로 [eqn: {E _{rm B it}} over {E _{rm A it}} `=` {d} over {2d} = {1} over {2}]이다.

11. [출제의도] 자기모멘트와 돌림힘 이해하기

자기모멘트의 방향은 원형전류에 의해 만들어지는 자기장의 방향과 같고, 크기는 [eqn: mu =IA]([eqn: A]:면적)이다. 자기장과 자기모멘트의 방향이 나란하므로 돌림힘([eqn: tau = mu B`sin theta])은 0이다.

12. [출제의도] 전류에 의한 자기장 분석하기

직선전류에 의한 자기장의 세기 [eqn: B=k {I} over {r}]이다. A에서 자기장의 세기는 0이므로 Q에 아래 방향으로 [eqn: 3I]의 전류가 흐른다. P가 a에 만드는 자기장의 세기를 [eqn: B]라 하면 b, c의 자기장 세기 [eqn: B _{rm b it}], [eqn: B _{rm c it}]는 각각 [eqn: 4B], [eqn: {8} over {3} B] 이다. [eqn: THEREFORE][eqn: {B _{rm c it}} over {B _{rm b it}} `=` {2} over {3}]이다.

13. [출제의도] 진행파의 방향 및 속력 분석하기

0～1 초 동안 A의 변위가 (-)방향이므로 파동은 왼쪽으로 진행한다. 파장과 주기는 각각 4cm, 2 초이므로 전파속력[eqn: v= lambda overT = 2rm` cm/s]이다.

14. [출제의도] 파동의 중첩과 간섭 이해하기

일정한 수면에서 발생한 두 물결파의 속력은 같다. 두 파동의 파장이 같으므로 진동수([eqn: f= {v} over {lambda }])는 같다. 두 파동의 마루가 반파장 차이로 진행하므로 위상은 서로 반대이고, A에서는 서로 반대 위상의 파동이 만나므로 진폭은 0이다.

15. [출제의도] RLC 교류회로 이해하기

저항, 코일, 축전기에 걸리는 전압의 최댓값이 같으므로 [eqn: R`=`X _{L} `=X _{C} `]이다. 저항의 크기가 2배가 되면 전류가 [eqn: {1} over {2}]배가 되어 저항에 걸리는 전압의 최댓값은 변하지 않는다. [eqn: V _{rm b`c it}]와 [eqn: V _{rm c`d it}]는 반대 위상이므로 [eqn: V _{rm b`d it}]는 0이다.

16. [출제의도] 볼록렌즈의 상 이해하기

O에서 물체와 상까지의 거리가 같으므로 물체와 상의 [eqn: x]축 위치는 모두 [eqn: 2f]이고 상은 도립실상이다. 물체를 [eqn: -x]방향으로 움직이면 상은 렌즈 쪽([eqn: -x])으로 움직인다.([eqn: f]:초점 거리)

17. [출제의도] LC 진동 이해하기

스위치 b를 닫으면 회로에 진동수 [eqn: {1} over {2 pi sqrt {LC}}]인 전류가 흐른다. 주기가 [eqn: 2 pi sqrt {LC}]이므로 [eqn: t _{0}]는 반주기인 [eqn: pi sqrt {LC}]가 된다. [eqn: t _{0}]일 때, 전류는 0이므로 축전기에 충전된 전하량은 최대이다. 축전기 내 전기장의 방향은 0일 때와 [eqn: t _{0}]일 때 반대이다.

18. [출제의도] 정상파 이해하기

두 줄이 연결되어 있으므로 장력은 같고, 진동수가 같을 때, 속력 [eqn: v=f lambda]에서 파장이 길면 속력이 빠르다. 기본진동과 2배진동의 배의 수가 3, 6개이므로 3배진동에서는 9개의 배가 형성된다.

19. [출제의도] 도플러 효과 이해하기

스피커 소리의 속력을 [eqn: v], 음파측정기의 속력을 [eqn: v_o], 스피커에서 발생하는 소리의 진동수를 [eqn: f _{o}]라 할 때, 측정되는 소리의 진동수는 [eqn: f`=` {v±v _{o}} over {v} f _{o}]이다.  왼쪽으로 O를 통과할 때 진동수가 가장 크고, A까지 운동하는 동안 속력이 감소하여 진동수는 작아진다. A, B에서는 정지하므로 진동수가 같다.

20. [출제의도] 레이저의 원리 이해하기

들뜬 상태의 전자는 준안정상태로 전이하면서 진동수 [eqn: f _{2}]의 빛을 자발 방출한다. 유도방출 과정에서 입사한 빛과 방출된 빛의 진동수는 같다([eqn: f _{3} =f _{4}]). 전자가 전이할 때 방출되는 빛의 진동수 [eqn: E _{2} -E _{1} =hf _{4}]에서 [eqn: f _{4} = {E _{2} -E _{1}} over {h}]가 된다.