물리 II 정답

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

해 설

1. [출제의도] 시간-속력 그래프를 해석할 수 있다.

0∼[eqn: t _{1}] : 속력이 증가하는 운동을 한다. 속력변화는 일정하지 않다.

[eqn: t _{1}]∼[eqn: t _{2}] : 등속운동을 한다. 스카이다이버에 작용하는 알짜힘은 0이다.

[eqn: t _{2}]∼[eqn: t _{3}] : 속력이 시간에 따라 작아지고 있다. 운동방향은 바뀌지 않았다.

[eqn: t _{3}]∼[eqn: t _{4}] : 등속운동을 한다. 스카이다이버에 작용하는 알짜힘은 0이다.

2. [출제의도] 구심력 측정 실험을 이해한다.

[eqn: theta]

[eqn: Mg]

[eqn: Mg sintheta]

[eqn: Mg costheta]

[eqn: mg]

고무마개

받침쇠 무게의 수평 성분이 구심력의 역할을 한다. 즉,

[eqn: Mg cos theta ``=``mv^2 over {r costheta], [eqn: v``=``sqrt{Mgr over m} cos theta]

3. [출제의도] 역학적 에너지 보존을 이해한다.

던진 순간 세 개의 공의 속력과 높이가 같아서 지면에 도달하는 동안 역학적 에너지는 항상 일정하고, 지면에 도달했을 때의 속력도 같다. 하지만 지면에 도달하는 시간은 C가 가장 먼저 도달하고, A가 가장 늦게 도달한다.

4. [출제의도] 비탄성 충돌을 이해한다.

역학적 에너지가 보존되지 않으므로 비탄성충돌이고, A가 튀어오른 높이가 B보다 크므로 A의 탄성계수가 크고, 바닥에 충돌 후 속력은 튀어오른 높이의 제곱근에 비례하므로 A의 속력이 B의 2배이다.

5. [출제의도] 기체분자 운동에서 충격량과 운동량의 관계를 이해한다.

ㄱ. 한쪽 벽면에 충돌 후 되돌아오는 시간이 [eqn: {2l} over {v}]이므로 1초 동안 한 쪽 벽면에 충돌한 횟수는 [eqn: {v} over {2l}]이다.

ㄴ, ㄷ 운동량변화가 충격량과 같으므로 벽면에 미치는 충격량은 [eqn: 2mv]가 된다. 한쪽 벽면에 작용하는 평균힘의 크기는
[eqn: F`` DELTA t ``=``DELTA mv]
[eqn: F 2l overv``=``2mv]
[eqn: F``=``mv^2 overl]

6. [출제의도] 단진동에서 물체의 변위와 속도 관계를 해석할 수 있다.

역학적 에너지 보존에 의해 물체가 중심을 지날 때 운동에너지는 용수철이 최대로 늘어났을 때의 탄성위치에너지와 같으므로

[eqn: { 1} over {2 }mv ^{ 2}={ 1} over {2 }kx ^{ 2}]을 이용하여 [eqn: m over k]를 구할 수 있다.

물체의 주기 T는 [eqn: T=2 pi sqrt { { m} over {k } }]이므로 위의 식과 그래프에서 [eqn: { m} over {k }= { 1} over { 100}]이므로 [eqn: T= { pi } over { 5}]초가 된다.

7. [출제의도] 비탄성 충돌에서의 운동량 보존과 역학적에너지 보존을 이해한다.

운동량 보존법칙에 의해 충돌 후 총알과 물체의 속도 [eqn: v'= { mv} over {m+M }] 이므로 최대로 올라갈 수 있는 높이 h는 역학적 에너지 보존에 의해
[eqn: 1 over2 (m+M)v'^2 = (m+M)gh] 에서
[eqn: h= { v '^{ 2} } over { 2g}= { 1} over { 2g} ({ mv} over {m+M }) ^{ 2}]

8. [출제의도] 단열팽창을 이해한다.

단열팽창 과정으로 용기내의 기체의 내부에너지가 감소하므로 온도는 내려간다. 기체분자의 평균 속도가 감소하고 용기의 부피가 팽창하므로 단위 시간당 벽면과의 충돌 횟수가 줄어든다.

9. [출제의도] 궤도가 다른 행성의 운동을 이해한다.

지구와 혜성의 역학적 에너지가 같지 않으므로 A점에서의 속력이 다르다. A점에서는 태양과 같은 거리만큼 떨어져 있으므로 만유인력의 크기는 같다.

10. [출제의도] 전기력선의 분포에 의한 전위와 전기장의 세기를 이해한다.

ㄱ. A에서 전위는 B보다 작다.

ㄴ. 전기력선이 조밀할수록 전기장의 세기는 크다.

11. [출제의도] 축전기가 포함된 회로의 개폐시 전류의 변화를 이해한다.

ㄱ. 축전기가 완전히 충전되기 전까지 축전기에 전류가 흐른다. 따라서 전구 A에 흐르는 전류의 세기가 B보다 크므로 전구 A는 B보다 밝다.

ㄴ. 완전히 충전된 후 축전기에는 전류가 흐르지 않으므로 전구의 밝기는 같다.

ㄷ. 스위치를 여는 순간 축전기에 저장된 에너지에 의해 완전히 방전될 때까지 전구 B는 켜져 있다.

12. [출제의도] 키르히호프의 법칙을 이해한다.

ㄱ. 전체 전류는 부분 전류의 합과 같다.

ㄴ. [eqn: E _{rm 1 it} -E _{rm 2 it} =I _{rm 1 it} R-I _{rm 2 it} R],

ㄷ. ㄴ에서 [eqn: E _{rm 1 it} -E _{rm 2 it} =0]이므로 [eqn: I _{rm 1 it} =I _{rm 2 it}] 따라서 [eqn: I _{rm 3 it} = rm 2 it I _{rm 1 it}]이다.

13. [출제의도] 자기장 안에서 하전입자의 운동을 이해한다.

ㄱ. 운동량의 크기 [eqn: p = mv]이다.

ㄴ. 구심력이 자기력의 크기와 같으므로 원운동하는 대전입자의 전하량은

[eqn: qvB= {mv ^{2}} over {r} ~~rightarrow~~`q= {mv} over {rB}]

[eqn: therefore ~q _{p}:q_q = mv overrB : 2mv overrB = 1:2]

ㄷ. 플레밍의 왼손 법칙에 의해 p는 음(-)으로, q는 양(+)으로 대전되어 있음을 알 수 있다.

14. [출제의도] 교류회로에서 코일과 축전기의 작용을 이해한다.

ㄱ. [eqn: X_{rmL} = omegaL =2pifL]이므로 주파수가 증가하면 유도리액턴스는 증가한다.

ㄴ. [eqn: X _{rm C it} = {1} over {omega C} = {1} over {2 pi fC}]이므로 주파수가 증가하면 용량 리액턴스는 감소한다.

ㄷ. 축전기나 코일에서  소비하는 전력은 0이다.

15. [출제의도] 밀리칸의 기름방울 실험을 이해한다.

ㄱ, ㄷ. 기름방울은 음전하(-)로 대전되어야 중력과 평형을 이루며 정지해 있게 된다.

ㄴ. 전기력의 크기는 [eqn: F~=~qE=~q V over d]

16. [출제의도] 방사성 원소의 붕괴 과정을 이해한다.

[eqn: rm rpile{{} _{226}#{} ^{88}} Ra~~ -> ` rpile{{} _{222}#{} ^{86}} Rn`+~ rpile{{} _{4}#{} ^{2}} He]

[eqn: rm rpile{{} _{14}#{} ^{7}} N~+~n~ -> ` rpile{{} _{14}#{} ^{6}} C~+~ rpile{{} _{1}#{} ^{1}} H]

[eqn: rm rpile{{} _{14}#{} ^{6}} C`~~ -> ~~ pile{{} _{14}#{} ^{7}} N~+~ rpile{{} _{0}#{} ^{-1}} e]

17. [출제의도] 전지의 내부 저항을 이해한다.

E : 전지의 기전력 V : 단자전압

R : 저항   r : 전지의 내부저항

그림에서와 같이 전류의 세기가 증가할수록 전지의 내부저항에 의한 전위차는 증가하며, 내부저항값은 직선의 기울기와 일치한다. 즉, [eqn: r = E-V overI]이다. 또한 전류의 세기가 0에 가까워질수록 전지의 기전력(E )에 수렴한다.

18. [출제의도] 보어의 수소원자 모형을 이해한다.

ㄱ. [eqn: r``=``{n lambda} over 2pi ``=``lambda over pi]

ㄴ. [eqn: lambda = h over mv]이므로 [eqn: v = h over {m lambda}]

ㄷ. [eqn: E_{rm B} ``- ``E_{rmA} ``=`` hc over lambda]

19. [출제의도] 수소 원자의 에너지 준위를 이해한다.

ㄱ. 들뜬 상태에서 바닥 상태로 전이될 때 방출되는 에너지는 여러 단계를 걸쳐 바닥 상태로 전이될 때 각 단계에서 방출되는 에너지의 합과 같다.

ㄴ. 빛의 진동수는 에너지준위의 차이에 비례

ㄷ. 바닥 상태에서 들뜬 상태로 전이되려면 에너지를 흡수해야한다.

20. [출제의도] 러더퍼드의 [eqn: alpha] 입자 산란실험을 이해한다.

ㄱ. [eqn: alpha] 입자는 대부분 B 영역에 산란됨

ㄴ. 톰슨 모형에 의하면 알파입자를 진행방향을 바꿀 수 있을 정도로 밀집된 전하가 원자내부에 존재하지 않는다.

ㄷ. 원자핵에 밀집된 양전하를 지닌 양성자와의 전기적 척력에 의해 A방향으로 산란됨