물리 I 정답

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

해설

1. [출제의도] 물체의 운동 분석하기

ㄱ. A는 1초일 때 운동 방향이 변한다.

ㄴ. A는 0초와 3초일 때 같은 위치에 있으므로 평균 속도는 0이다.

ㄷ. 속도-시간 그래프의 면적이 위치 변화이므로 0초부터 3초까지 B의 위치 변화는 3 m이다.

2. [출제의도] 힘의 평형, 작용과 반작용 이해하기

ㄱ. 정지 상태인 자석에 작용하는 합력은 0이다.

ㄴ. (나)에서 철판이 자석을 당기는 자기력에 대한 반작용은 자석이 철판을 당기는 힘이다.

ㄷ. 철판이 자석을 미는 힘을 각각 [eqn: N_(가)], [eqn: N_(나)]라고 하면, [eqn: N_(가)]=자기력+중력, [eqn: N_(나)]=자기력-중력이므로 [eqn: N_(가)]>[eqn: N_(나)]이다.

3. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

(가)에서 각각의 물체에 운동법칙([eqn: F``=m``a])을 적용하면,

A: [eqn: T _{rm 가 it} - mu m _{ rmA} g=3a _{가}], [eqn: T _{rm 가 it} -0.5 TIMES 3 TIMES 10=3a _{가}] - ①

B: [eqn: m_{ rmB} `g`] - [eqn: T _{가}] = [eqn: 2a` _{가}], [eqn: 2 TIMES 10] -[eqn: T _{가}] = [eqn: 2a` _{가}] -- ②

①식과 ②식을 풀면 [eqn: a _{가}]=1[eqn: rm`{m/s ^{2} }], [eqn: T _{RM가}]=18[eqn: RM`N]이다.

(나)에서 각각의 물체에 운동 법칙을 적용하면

A: [eqn: T _{rm `나 it} `=3a _{나}] -------------------------- ③

B: [eqn: m_{ rmB} `g`]-[eqn: T _{나}] = [eqn: 2a` _{나}], [eqn: 2 TIMES 10]-[eqn: T _{나}]=[eqn: 2a` _{나}] ---- ④

③식과 ④식을 풀면 [eqn: a _{나}]=4[eqn: rm`{m/s ^{2} }], [eqn: T _{rm 나 it}]=12[eqn: RM`N]이다.

∴ [eqn: T _{rm가}] : [eqn: T _{rm 나}] = 18 : 12 = 3 : 2

4. [출제의도] 일-에너지 정리 적용하기

ㄱ. 과정 (1)은 일-에너지 정리를 적용한 것이다.

ㄴ. 과정 (2)로부터 미끄러진 거리는 버스의 처음 속력의 제곱에 비례함을 알 수 있다. 따라서 미끄러진 거리는 9배이다.

ㄷ. [eqn: s`=` {m} over {2f} v^{2} `=` {m} over {2 mu mg} v^{2} `=` {v^{2}} over {2 mu g}]이므로, [eqn: s]는 버스의 질량과 무관하다.

5. [출제의도] 운동량과 충격량 이해하기

ㄱ. 그래프의 기울기가 힘이므로 철수가 영희를 미는 힘의 크기는 감소한다.

ㄴ, ㄷ. 운동량의 변화량과 충격량은 같고, 철수가 영희에게 작용하는 충격량과 영희가 철수에게 작용하는 충격량의 크기는 같다. 0초부터 0.2초까지 철수가 받은 충격량은 80 N·s이고, 철수와 영희의 질량이 다르므로 0.2초일 때, 철수와 영희의 속력은 다르다.

6. [출제의도] 운동량 보존 법칙 적용하기

ㄱ, ㄴ. 2초일 때, 충돌 후 A는 정지하였고 정지해 있던 B는 충돌 전 A의 속도로 운동하였다. 이 상황을 운동량 보존에 적용하면 A와 B의 질량은 같고, 충돌 전후 운동 에너지는 보존된다.

ㄷ. 충격량은 속도 변화에 비례하므로 A가 받은 충격량은 2초일 때가 8초일 때보다 더 크다.

7. [출제의도] 물질파 적용하기

물질파의 파장은 [eqn: lambda = {h} over {m`v} `= {h} over {sqrt {2mE _{k}}}]이 된다. 지면에 도달하는 순간 운동 에너지는 위치 에너지 변화량과 같다. 따라서 지면에 도달하는 순간 물질파 파장 [eqn: lambda = {h} over {sqrt {2m ^{2} `g`H}}]가 된다. 따라서 [eqn: lambda _{rmA} `: lambda _{rm`B}] = [eqn: 1``:`sqrt {2}] 이다.

8. [출제의도] 일과 에너지 적용하기

물체의 질량이 2배가 되면 용수철이 최대로 늘어난 길이가 2배가 되므로 탄성력이 물체에 한 일은 4배가 된다.

9. [출제의도] 빗면에서 물체의 운동 이해하기

ㄷ. 두 물체의 가속도가 같기 때문에 A에 대한 B의 상대 속도는 일정하다.

ㄱ, ㄴ. 상대 속도가 10 [eqn: rm m/s]이기 때문에 충돌할 때까지 걸린 시간은 5초이고, 충돌 직전 A는 정지하고, B의 속력은 10 [eqn: rm m/s]이다.

10. [출제의도] 저항의 연결에 따른 발열량 이해하기

저항 A, B, C의 저항값을 [eqn: R_{ rmA}], [eqn: R_{ rmB}], [eqn: R_{ rmC}]라고 하면, 세 열량계의 발열량이 같으므로 [eqn: R_{ rmA}]:[eqn: R_{ rmB}]:[eqn: R_{ rmC}] = 4:1:2 = [eqn: rho_{rm A } {2L} over {S}] : [eqn: rho_{rm B} {L} over {2S}] : [eqn: rho_{rm C } {L} over {S}] 이다. 따라서 [eqn: rho_{rmA}]:[eqn: rho_{rmB]:[eqn: rho_{rmC] =[eqn: 1:1:1]이다.

11. [출제의도] 자기력 및 옴의 법칙 적용하기

ㄱ. 도체 막대에 흐르는 전류의 방향이 위쪽이므로 자기력의 방향은 왼쪽이다.

ㄴ. [eqn: rm S _{ 1}]만 닫을 때 전체 저항이 작아져 전구에 흐르는 전류의 세기가 증가한다. 따라서 전구의 소비전력은 증가한다.

ㄷ. [eqn: rm S _{ 1}]만을 닫을 때와 [eqn: rm S _{ 2}]만을 닫을 때 전체 저항이 같으므로 회로에 흐르는 전류는 같다. 따라서 자기력의 크기는 두 경우가 같다.

12. [출제의도] 직선 도선에 의한 자기장 이해하기

직선 도선에 의한 자기장의 세기 [eqn: B][eqn: =k {I} over {r}]이고, 자기장의 방향은 오른나사의 법칙으로 찾는다. [eqn: 0 LEQ x LEQ 6]인 범위에서 자기장의 세기가 0이 아닌 경우는 전류의 방향은 [eqn: -y]이고, 전류의 세기 [eqn: I`` prime]은 [eqn: {1} over {2} ``I<I`` prime <`2I] 이다.

13. [출제의도] 전자기 유도 이해하기

ㄱ, ㄴ. 렌츠의 법칙에 의해 자석의 운동 방향의 반대 방향으로 자기력이 작용하고, 자석의 운동 에너지의 일부는 전기 에너지로 바뀌어 자석의 역학적 에너지는 점점 감소하게 된다.

ㄷ. 관을 통과하는 자석의 속력은 자석의 극에는 관계없다.

14. [출제의도] 정격 전압-소비 전력 이해하기

ㄱ. P에 걸린 전압이 정격 전압 220V이므로 소비전력은 60W이다.

ㄴ. [eqn: I `= P over V]에서 [eqn: I `=` rm { (60W +50W) } over 220V `=` 0.5 A]이다.

ㄷ. 두 전구에서 소비되는 전력은 110W이다.

15. [출제의도] 저항의 연결과 옴의 법칙 이해하기

ㄱ. Q를 P쪽으로 이동시키면 금속 막대의 저항은 작아지고 B와의 합성 저항도 작아진다. 따라서 A에 걸린 전압은 증가하고, B에 걸린 전압은 감소한다.

ㄴ. 전체 저항이 감소해서 전류계에 흐르는 전류의 세기는 증가한다.

ㄷ. 소비 전력 [eqn: P`=` {V ^{2}} over {R}]으로부터 A의 소비 전력은 증가하고 B는 감소한다.

16. [출제의도] 파동의 전파 이해하기

ㄱ. [eqn: f= {1} over {T} = {1} over {0.4} =2.5][eqn: rm`Hz]

ㄴ. 파동의 속력 [eqn: v `=` lambda over T `=` rm2m over 0.4s `=` 5m/s]이다.

ㄷ. 구면파는 파원에서 멀어질수록 진폭은 감소한다.

17. [출제의도] 광전 효과 이해하기

단색광의 진동수가 증가하면 광전자의 최대 운동 에너지가 증가하고 일함수와 한계 진동수는 B가 A의 2배이다.

18. [출제의도] 빛의 파장에 따른 반사와 굴절 이해하기

ㄱ. 입사각과 반사각은 파장에 관계없이 항상 같다.

ㄴ. [eqn: sin` theta _{rmC} = {1} over {n}]에서 굴절률이 작아지면 임계각이 커지므로 전반사는 일어날 수 없다.

ㄷ. [eqn: n= {c} over {v}]에서 굴절률이 감소하면 [eqn: v]가 증가하므로 걸리는 시간은 감소한다.

19. [출제의도] 매질의 굴절률에 따른 빛의 굴절 현상 이해하기

(가)에서 단색광의 경로가 법선과 이루는 각이 A에서가 B, C에서보다 크다. 따라서 B, C의 굴절률은 A보다 크다. (나)에서 B, C의 두께가 변하였을 때 투과광선이 직진경로에 가까워진 것은 빛이 B와 C의 경계에서 그림과 같이 진행했기 때문이다.

[eqn: THEREFORE``` n _{rmB} >n _{rmC} >n _{rmA}]

20. [출제의도] 빛의 간섭과 회절 현상 이해하기

ㄱ. [eqn: x]를 증가시키면 경로차가 [eqn: x]에 따라 변하므로 P점에서는 밝고 어두운 무늬가 나타날 수 있다.

ㄴ. [eqn: L]을 감소시켜도 경로차가 변하지 않으므로 P지점에서는 항상 밝은 무늬가 나타난다.

ㄷ. 백색광을 사용하면 파장별로 모두 나타나야 하므로 무지개색의 간섭 무늬가 나타난다.