물리 Ⅱ 정답

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

해설

1. [출제의도] 변위, 평균 속도, 상대 속도 이해하기

ㄱ. 직선 운동하였으므로 변위의 크기는 60 m이다.

ㄴ. 변위의 크기는 이동거리보다 작으므로 평균 속도의 크기는 8 m/s보다 작다.

ㄷ. 곡선 경주로에서 철수의 속도는 변하므로 속도가 변하지 않는 영희가 본 철수의 속력은 변한다.

2. [출제의도] 비스듬히 던진 물체의 운동 해석하기

ㄱ. AB구간에서 등가속도 운동하므로 [eqn: v=v _{0} +at] [eqn: =v _{0} +(-g`sin theta )t=10-5=5](m/s)이다.

ㄴ. 평균 가속도의 크기는 내려올 때가 올라갈 때보다 크므로 걸린 시간은 내려올 때가 더 짧다.

ㄷ. 수직항력이 물체에 한 일은 0이므로 중력에 의한 역학적 에너지는 보존된다. 따라서 높이가 같으므로 속력도 같다.

3. [출제의도] 2차원 충돌 해석하기

ㄱ. 질량이 같으므로 [eqn: I= DELTA P` PROPTO DELTA v] 에서 A의 [eqn: DELTA v]는 (가)의 경우가 더 크다.

ㄴ. 두 경우 충돌 직전 A의 운동량이 같으므로 운동량 보존 법칙에서 충돌 직후 운동량의 합은 같다.

ㄷ. 점선 화살표 길이의 제곱의 합이 충돌 직후 운동 에너지의 합에 비례하므로 (가)의 경우가 더 크다.

4. [출제의도] 운동량 보존 법칙 이해하기

[eqn: R _{rmB}], [eqn: R _{rm C it}]는 B, C 속도의 수평성분에 비례하고, 수평방향으로 운동량 보존 법칙을 적용하면 수평도달거리는 질량과 반비례한다.

따라서 [eqn: `R _{rm B it} :R _{rm C it} =4:3]이다.

5. [출제의도] 인공위성의 운동 해석하기

ㄱ. [eqn: a= {GM} over {r^2}]에서 [eqn: r]이 작은 A의 가속도가 크다.

ㄴ. [eqn: E _{rm P it} =- {GMm} over {r}]에서 [eqn: r]이 큰 B의 위치 에너지가 크다.

ㄷ. [eqn: E_{rm B} - E _{rm A} =- {GMm} over {2(2r)} - LEFT ( - {GMm} over {2r} RIGHT ) `= {GMm} over {4r}]이다.

6. [출제의도] 원운동 해석하기

ㄱ. 각속도가 같으므로 주기는 같다.

ㄴ, ㄷ. 질량, 각속도, 속력, 구심력, 반지름을 각각 [eqn: m,` omega ,``v,``F,``r]이라 할 때, [eqn: m,` omega]가 같으므로 [eqn: v=r omega], [eqn: F=mr omega ^{2}]에서 [eqn: v]와 [eqn: F]  모두 [eqn: r]에 비례한다.

7. [출제의도] 단진동의 주기 구하기

A, B의 주기를 각각 [eqn: T _{rmA,} ``T _{rmB}]라 할 때,  [eqn: T _{rmA} =2 pi sqrt {{m} over {k}}]에서 [eqn: T _{rm A it}]는 가속도와 관계없이 일정하다. [eqn: T _{rm B it} =2 pi sqrt {{l} over {g±a}}]에서 (가)는 [eqn: 2 pi sqrt {{l} over {g+a}}]로 짧아지고, (나)는 [eqn: 2 pi sqrt {{l} over {g-a}}]로 길어진다.

8. [출제의도] 등전위선 이해하기

ㄱ. 전기장의 방향은 등전위선과 수직하게 머리카락에서 멀어지는 방향이다.

ㄴ. 전기장의 세기는 등전위선의 간격이 좁을수록 크다.

ㄷ. 양전하를 띤 머리카락에 가까운 등전위선일수록 전위가 높다.

9. [출제의도] 열역학 제1 법칙 해석하기

ㄱ.  이상기체상태방정식 [eqn: PV=nRT] 에서 [eqn: n], [eqn: P]가 같으므로 부피가 크면 온도가 높다.

ㄴ, ㄷ. A에서는 [eqn: Q= DELTA U_{rm A} +W]이고 B에서는 [eqn: Q= DELTA U _{rm B}]이므로 온도변화와 기체분자 1개의 평균 운동 에너지는 B가 크고, A에서의 압력은 대기압으로 일정하고, B에서의 압력은 온도에 비례하여 증가한다.

10. [출제의도] 정적변화 이해하기

플라스크 내부 기체의 온도를 수조 속 물의 온도로 간접 측정하기 때문에 기체와 물의 온도가 열평형 상태를 유지하도록 서서히 가열해야 하고 기체의 부피가 일정하므로 온도가 증가하면 압력도 증가한다.

11. [출제의도] 전기장 내 전하 운동 이해하기

전기장을 [eqn: E]라 할 때, 입자에 작용하는 합력은 0이므로 전기력은 중력과 크기는 같고 방향은 반대이다. 따라서 [eqn: mg=QE]에서 [eqn: E= {mg} over {Q}]이다.

12. [출제의도] 전지의 연결 이해하기

(나)에서 기울기 절대값은 전지의 내부저항이다. 따라서 내부저항이 [eqn: {1} over {2}]배가 되는 전지의 연결방법은 ① 이다.

13. [출제의도] 축전기에 저장된 전하량 구하기

전지의 전압을 [eqn: V]라 할 때, 저항에 흐르는 전류 는 모두 같고, 전압강하에 의해 A의 위쪽과 아래쪽의 전위는 전지의 (+)단자보다 각각 [eqn: {1} over {3} V], [eqn: {2} over {3} V]씩 낮다. 따라서 A에는 [eqn: {1} over {3} V]의 전압이 걸린다. B에 걸리는 전압은 [eqn: V]이므로, [eqn: Q=CV]에서 [eqn: Q _{rmA} :Q _{rmB} =1:3]이다.

14. [출제의도] 키르히호프법칙 적용하기

스위치를 닫기 전과 후 [eqn: R_{ 2}]에 흐르는 전류는 모두 2 A이므로 소비전력도 같다.

15. [출제의도] 휘트스톤브리지 이해하기

P점의 전위는 [eqn: theta =120 DEG]일 때 [eqn: arch{AP} ``:` arch{PB``} =2:1]이 되어  Q점과 같고, [eqn: 0 DEG < theta <120 DEG]일 때는 Q점보다 높으며, [eqn: 120 DEG < theta < 180 DEG]일 때는 Q점보다 낮다. 따라서  [eqn: theta =120 DEG]일 때 검류계에 전류가 흐르지 않고, 회전하는 동안 전류의 방향은 한 번 바뀐다.

16. [출제의도] 전자기파의 발생 이해하기

방사광은 투과력이 강한 전자기파이고, 진공 중에서 모든 전자기파의 속력은 같다.

17. [출제의도] 자기장 내 운동전하 해석하기

ㄱ. 플레밍의 왼손 법칙을 적용하면 A는 양전하이다.

ㄴ, ㄷ. 구심력, 속력, 자기장을 각각 [eqn: F,``v,``B] 라 할 때, 입자에 구심력 역할을 하는 로렌츠의 힘[eqn: F = m v^2 over r =qvB]에서 A, B의 전하량과 구심력은 서로 같다.

18. [출제의도] 비스듬히 던진 물체의 운동 해석하기

ㄱ. 같은 높이에서 A, B의 가속도, 이동거리, 속도를 각각 [eqn: a,``s,``v]라 할 때, 운동방정식을 세우면 [eqn: 3mg-mg][eqn: =4ma]에서 [eqn: a = 1 over 2 g]이고, [eqn: s=2h]이므로 [eqn: 2as = v^2]에서 [eqn: v= sqrt {2gh}]이다.

ㄴ. 두 포탄은 수평방향으로는 등속도 운동, 수직방향으로는 같은 가속도로 등가속도 운동하므로 상대속도의 크기는 일정하다.

ㄷ. A에서 발사된 포탄이 최고점에 도달하는 시간 [eqn: t= sqrt {2h over g}]이고, B에서 발사된 포탄은 [eqn: t= sqrt {2h over g}]동안 [eqn: s = v_0 t + 1 over 2 at^2]에서 [eqn: s=3h]가 되므로 포탄의 위치는 수평면이다.

19. [출제의도] 자기장 내 운동전하 해석하기

ㄱ. 양전하로 대전된 입자라면 입자가 받는 자기력의 방향은 [eqn: -y]이고, 합력이 0이므로 전기장의 방향은 [eqn: +y]방향이다.

ㄴ. 전기력은 일정하지만 로렌츠의 힘(자기력) [eqn: F=qvB]에서 [eqn: v]를 증가시키면 자기력이 증가하여 합력이  0이 아니므로 가속운동을 한다.

ㄷ. 자기력과 전기력의 크기는 변하지 않고 방향만 동시에 바뀌므로 입자의 운동 상태는 변하지 않는다.

20. [출제의도] 교류회로 해석하기

ㄱ. 교류전원의 주파수가 [eqn: f _{0}]이면 코일과 축전기에 걸리는 전압의 크기는 같고, 위상차가 180° 이므로 서로 상쇄되어 저항에 걸리는 전압은 교류전원의 전압과 같다.

ㄴ. 공진주파수 [eqn: f _{0}]에서 저항에 흐르는 전류가 최대이므로 저항의 소비전력도 최대이다.

ㄷ. [eqn: f _{0} = {1} over {2 pi sqrt {L`C}}]이므로 전기용량 [eqn: C``]가 증가하면 [eqn: f _{0}]는 감소한다.