과학탐구 영역

물리 I 정답

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

물리 I 해설

1. [출제의도] 달의 크기를 측정하는 방법에 대한 문제 인식 및 가설 설정하기

「달의 지름 : 동전의 지름([eqn: D]) = 눈에서 달까지의 거리([eqn: L _{2}]) : 눈에서 동전까지의 거리([eqn: L _{1}])」로 달의 지름을 측정할 수 있다.

2. [출제의도] 등가속도 운동 자료 분석 및 해석하기

0~1s, 1~2s 사이의 평균 속도가 각각 3m/s, 1m/s이므로  0.5 s, 1.5 s, 일 때의 순간 속력은 각각 3 m/s, 1 m/s이다. 따라서 물체의 가속도 [eqn: a =rm {1m/s -3m/s`} over {1.5s - 0.5s`}][eqn: = rm -2 m/s^2]이다. 또한 1초일 때 순간 속력이 2m/s이므로, 물체의 처음 속력  [eqn: v _{0}]은 [eqn: rm-2m/s^2]=[eqn: {2 rm m/s- it v _{0}} over {rm 1s-0 it}]에서 [eqn: v_0 = rm 4m/s]이다. 따라서 물체의 운동을 옳게 나타낸 그래프는 ㄱ, ㄷ이다.

3. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

물체의 전체 질량은 같고, 가속도는 (가)에서가 (나)에서의 2배이므로 알짜힘은 (가)에서가 (나)에서의 2배이다. 따라서 질량은 A가 B의 2배이다. (가)에서 실이 A를 당기는 힘 [eqn: T _{1}]은 실이 B를 당기는 힘과 같으므로 [eqn: T _{1}]=(B의 질량)×((가)에서 가속도), [eqn: T _{2}]= (A의 질량)×((나)에서 가속도)이다. 따라서 [eqn: T _{1}] : [eqn: T _{2}] = 1 : 1이다.

4. [출제의도] 충격량 및 일-운동 에너지 정리 적용하기

ㄱ. [eqn: F=ma]를 적용하면 가속도의 크기는 A가 B보다 크므로 같은 거리 [eqn: s]를 이동하는 데 걸린 시간은 A가 B보다 짧다.

ㄴ. 두 물체에 작용한 힘의 크기가 같고 걸린 시간은 A가 B보다 짧으므로 충격량의 크기는 A가 B보다 작다.

ㄷ. 운동 에너지 변화량은 물체에 작용하는 알짜힘이 한 일과 같다. [eqn: s]만큼 이동하는 동안 [eqn: F]가 A, B에 한 일이 같으므로 A, B의 운동 에너지 변화량은 같다.

5. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 적용하기

ㄱ. 중력 퍼텐셜 에너지는 지면으로부터 높이에 비례하므로 중력 퍼텐셜 에너지의 최댓값은 a방향으로 던졌을 때가 b방향으로 던졌을 때 보다 크다.

ㄴ, ㄷ. 지면에 도달할 때까지 공의 역학적 에너지는 일정하므로 지면에 도달할 때 속력은 같다.

6. [출제의도] 케플러 법칙 적용하기

ㄱ. 행성이 타원 궤도 운동을 하므로 태양과의 거리는 변한다.

ㄴ. 행성의 속력은 근일점으로 갈수록 커지고, 원일점으로 갈수록 작아진다.

ㄷ. 공전 궤도의 긴반지름이 화성에서가 금성에서보다 길기 때문에 공전 주기는 화성이 금성보다 길다.

7. [출제의도] 특수상대성 이론의 현상 이해하기

ㄱ. 등을 켜 빛이 A, B로 이동하는 동안 기차가 앞으로 이동하므로 영희는 빛이 A에 먼저 도달하는 것으로 측정된다.

ㄴ. 철수가 측정한 A, B 사이의 거리([eqn: L])가 고유 길이이므로, 영희가 측정한 A, B 사이의 거리는 [eqn: L]보다 짧다.

ㄷ. [eqn: T]는 고유 시간이므로, 영희가 측정한 시간은  [eqn: T]보다 크다.

8. [출제의도] 일반상대성이론의 기본 원리 이해하기

ㄱ. 특수상대성이론의 기본 원리는 상대성 원리와 광속 불변의 원리이다.

ㄴ. 중력과 관성력을 구분할 수 없는 것이 등가원리이다.

ㄷ. 시공간의 휘어짐으로 태양 주위를 지나는 별빛은 휘어진다.

9. [출제의도] 대폭발 우주론에 대한 자료 분석 및 해석하기

ㄱ. 대폭발이 일어날 때, 우주의 모든 질량과 에너지가 한 점에 모여 있었다.

ㄴ. 대폭발 이후 우주가 팽창하면서 우주의 밀도는 감소하였다.

ㄷ. 우주 배경 복사는 대폭발 우주론의 증거이다.

10. [출제의도] 표준 모형에 대한 자료 분석 및 해석하기

ㄱ. 원자핵을 구성하는 양성자는 위 쿼크 2개와 아래 쿼크 1개로, 중성자는 위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개로 이루어져 있다.

ㄴ. 렙톤은 강한 상호 작용을 하지 않는다.

ㄷ. 강력을 매개하는 입자는 글루온이다.

11. [출제의도] 점전하에 의한 전기력선 이해하기

ㄱ. 전기력선의 밀도는 A 근처가 B 근처보다 크므로 A의 전하량이 B의 전하량보다 더 크다.

ㄴ. 전기력선은 양(+)전하에서 나와 음(-)전하로 들어간다.

ㄷ. 전기장의 방향은 전기력선의 접선방향이므로 P에서 전기장의 방향은 +[eqn: x]방향이다.

12. [출제의도] 전류에 의한 자기장에 대한 탐구 설계 및 수행하기

ㄱ. (나)에서 전류에 의한 자기장의 방향이 동쪽이므로 직선 도선에는 q방향으로 전류가 흐른다.

ㄴ. 직선 전류에 의한 자기장의 세기는 도선에 가까울수록 커지므로, A의 자침이 회전한 각도는 [eqn: theta]보다 크다.

ㄷ. (나)에서 직선 전류에 의해 B가 놓인 위치에 형성된 자기장의 방향은 동쪽이고, (다)에서 전원의 극을 반대로 연결하면 전류의 방향이 반대가 되므로 자기장의 방향은 서쪽이다.

13. [출제의도] 정전기 유도 실험에 대한 결론 도출 및 평가하기

ㄱ, ㄴ. 에보나이트 막대를 도체인 A에 가까이 하면 정전기 유도에 의해 막대와 A 사이에 전기적 인력이 작용하여 접촉한다. 막대와 접촉한 A는 막대와 같은 전하로 대전되고 A와 막대 사이에 밀어내는 전기력이 작용하여 떨어지게 된다.

ㄷ. A는 대전된 상태이고 절연체 B를 가까이 하면 유전 분극에 의해 A와 B 사이에는 끌어당기는 전기력이 작용한다.

14. [출제의도] 전자기 유도 현상 이해하기

ㄱ. [eqn: +y]방향으로 원형 도선이 움직일 때에는 도선을 통과하는 자기 선속이 변하지 않으므로 유도전류가 흐르지 않는다.

ㄴ, ㄷ. 직선 전류에 의한 자기장의 세기는 도선에서 멀어질수록 작아지므로, 원형 도선이 [eqn: +x]방향으로 움직이면 도선을 통과하는 자기 선속은 감소하여 시계 방향으로 유도전류가 흐른다.

15. [출제의도] 물질의 자성에 대한 문제 인식 및 가설 설정하기

ㄱ. A는 강자성체이므로 내부에서 원자자석에 의한 자기장의 방향은 외부 자기장과 같은 방향이다.

ㄴ, ㄷ. B는 반자성체이므로 내부는 외부 자기장과 반대방향으로 자기화되고 외부 자기장이 사라지면 자기화된 상태를 유지하지 못한다.

16. [출제의도] 보어의 수소 원자 모형 및 에너지 준위 이해하기

ㄱ. 에너지 준위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전자가 전이할 때 빛이 방출된다.

ㄴ, ㄷ. 전자의 에너지 준위는 양자화 되어 있고  원자핵에서 멀어질수록 크다.

17. [출제의도] 고체의 에너지띠 구조 이해하기

ㄱ, ㄴ. 기체와 달리 고체는 무수히 많은 인접한 원자에 의한 에너지 준위가 겹쳐서 에너지띠 구조를 가지게 된다. 따라서 원자가띠에는 무수히 많은 전자가 존재한다.

ㄷ. 띠틈이 작을수록 물질의 전기전도도는 크다.

18. [출제의도] LED의 원리 이해하기

LED에 순방향 전압(p형이 전원의 (+)극, n형은 (–)극에 연결)이 걸리면 p형 반도체의 양공과 n형 반도체의 전자가 결합하여 빛을 방출한다.

19. [출제의도] 신소재 이해하기

ㄱ. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기저항이 0이 되는 물질이다.

ㄴ. 유전체는 전기장 속에서 유전 분극 현상을 일으키는 물질로, 구리보다 전기전도도가 작다.

ㄷ. 액정은 전압에 따라 분자 배열이 변하는 성질이 있는 물질이다.

20. [출제의도] 공명 현상에 대한 결론 도출 및 평가하기

ㄱ. 병 안으로 들어가는 음파의 진동수와 병 안의 공기 기둥의 고유 진동수가 같아지면 공명에 의해 큰 소리가 발생한다.

ㄴ. 병 안에 생긴 정상파의 파장은 공기 기둥의 길이에 비례한다. 음파의 속력이 일정하므로 진동수는 파장에 반비례하여, 진동수가 큰 B에서 더 높은 음이 난다.

ㄷ. 음정이 한 옥타브인 두 음의 진동수는 2배만큼 차이가 나므로, A와 B에서 발생한 소리는 한 옥타브 관계가 아니다.