물리 정답

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

해 설

1. [출제의도] 행성의 탈출 속도 문제 인식하기

철수. 탈출 속도는 물체가 행성을 벗어나기 위한 최소한의 속도이다. 물체의 속도가 행성의 탈출 속도보다 크면 행성을 탈출할 수 있다.

[오답풀이] 영희. 행성의 탈출 속도는 행성의 질량과  반지름에 관계되고 물체의 질량과는 관계가 없다. 민수. 탈출 속도([eqn: v])는 행성의 질량([eqn: M]) 제곱근에 비례하고, 행성의 반지름([eqn: R]) 제곱근에 반비례한다. ([eqn: v PROPTO sqrt {{M} over {R}}])

2. [출제의도] 은하의 후퇴 속도를 통한 결론 도출하기

ㄴ. 은하들이 특정한 한 점을 중심으로 서로 멀어지는 것이 아니라 우주 공간의 팽창 때문에 은하들 사이의 거리가 멀어지는 것이다. B에서 관측할 때 지구는 [eqn: 2v]로, A는 [eqn: 3v]로 멀어지므로 후퇴 속도는 A가 지구보다 크다.

[오답풀이] ㄱ. A에서 B를 관측하면 B가 멀어지고 있으므로 파장이 길어지는 적색 편이가 나타난다. ㄷ. 지구에서 관측할 때 후퇴 속도는 B가 A보다 크므로, 적색 편이의 정도는 B가 A보다 크다.

3. [출제의도] 빅뱅 이후 원자의 생성 과정 해석하기

ㄴ. 원자핵과 전자들이 결합하여 중성인 원자가 만들어지는 과정에서 빛은 상호 작용할 입자수가 줄어들어 빛은 자유롭게 진행할 수 있었다. 이때 방출된 빛이 우주 배경 복사가 되었고, 우주는 투명해졌다. ㄷ. 빅뱅 이후 우주가 팽창함에 따라 우주의 온도는 점점 낮아지고 밀도는 작아졌다.

[오답풀이] ㄱ. 쿼크는 기본 입자로 양성자와 중성자가 생성되기 이전에 생성되었다.

4. [출제의도] 빛의 스펙트럼 자료 분석하기

ㄱ. 태양과 A의 스펙트럼에는 수소의 스펙트럼과 일치하는 선이 있으므로 태양과 A에는 수소가 있다. ㄴ. A 스펙트럼의 흡수선이 적색편이 하였으므로 외부 은하 A가 지구로부터 멀어지고 있음을 알 수 있다.

[오답풀이] ㄷ. A에는 수소에 의한 흡수선 이외에 다른 흡수선도 나타난다.

5. [출제의도] 그래프 분석을 통하여 케플러 제3법칙 도출하기

ㄱ. 수성의 공전 주기의 제곱([eqn: T^{ 2}]) 값이 가장 작으므로 공전 주기가 가장 짧다. ㄷ. 공전 주기([eqn: T])를 알면 공전 궤도 긴반지름([eqn: a])을 구할 수 있다. 토성의 공전 궤도 긴반지름의 세제곱 [eqn: a ^{3}]=[eqn: 10 ^{3}] 이므로 공전 궤도 긴반지름은 10 AU이다.

[오답풀이] ㄴ. 태양 주위를 공전하는 행성들의 [eqn: a ^{3} /T ^{2}] 값은 그래프의 기울기로 거의 1과 같다.

6. [출제의도] 인공위성의 운동 자료 분석하기

ㄱ. 행성을 중심으로 인공위성 Q가 P보다 더 큰 궤도를 그리므로 a에서 Q가 P보다 빠르다. ㄴ. 궤도 긴반지름은 P가 1.5칸, Q가 3칸으로 Q가 P의 2배이다.

[오답풀이] ㄷ. 만유인력의 크기는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다. 행성과의 거리는 P가 b에 있을 때 2칸이고, Q가 c에 있을 때 5칸이므로 만유인력의 크기는 [eqn: {25} over {4}]배이다.

7. [출제의도] 열의 이동 방법 적용하기

프라이팬의 아래쪽을 가열하면 손잡이까지 뜨거워지는 것은 전도에 의한 열의 이동 현상이다.

[오답풀이] ① 복사 ②, ③, ⑤ 대류에 의한 열의 이동 현상이다.

8. [출제의도] 물의 상태 변화 문제 인식하기

ㄴ. 공기 중의 기체인 수증기가 액체인 물방울로 변하여 컵 표면에 맺힐 때 액화열을 방출한다. ㄷ. 컵 표면의 물방울과 이슬은 공기 중의 수증기가 물방울로 변한 것이다.

[오답풀이] ㄱ. 열은 고온에서 저온으로 이동하므로, 열은 물에서 얼음으로 이동한다.

9. [출제의도] 열에 의한 금속의 열팽창 자료 분석하기

ㄴ, ㄷ. 물질은 열에너지를 받으면 물질을 이루는 입자들의 운동이 활발해져 길이, 면적, 부피가 팽창한다.

[오답풀이] ㄱ. (나)는 (가)보다 전깃줄이 길게 늘어져 있고, 철로 사이의 이음새 틈이 좁으므로 기온이 더 높을 때의 모습이다.

10. [출제의도] 물결파에 관해 이해하기

ㄱ. 파장은 마루에서 마루까지 거리이므로 3 m이다.

[오답풀이] ㄴ. 마루에서 골까지의 높이가 1 m이므로 진폭은 0.5 m이다. ㄷ. 물결파가 오른쪽으로 진행할 때 매질은 위로 진동하므로 공은 다음 순간 위로 운동한다.

11. [출제의도] 거울의 종류에 따른 물체의 상의 특징 이해 및 적용하기

거울은 빛의 반사를 이용하여 물체를 볼 수 있는 기구이다. ㄱ. 평면거울에는 물체와 크기가 같고 좌우 대칭인 상이 나타난다. ㄴ. 편의점에 설치된 거울이나 도로 모퉁이 안전 거울은 볼록거울이다. 볼록거울은 항상 물체보다 작고 바로 선 상이 보이므로 넓은 범위를 볼 수 있다. ㄷ. 자동차 전조등은 불빛을 멀리까지 보내야 하므로, 초점에서 나온 빛을 평행하게 반사하는 오목거울을 이용한다.

12. [출제의도] 물체의 색 탐구 설계 및 수행하기

ㄱ. 셀로판지는 셀로판지의 색과 같은 색의 빛만 통과시킨다. 노란색 빛은 빨간색과 초록색 빛이 합성된 빛이라서, 빨간색 셀로판지를 통해 레몬을 관찰하면 빨간색 빛만 셀로판지를 통과하므로 레몬은 빨간색으로 관찰된다.

[오답풀이] ㄴ. 노란색에는 파란색을 포함하고 있지 않으므로, 노란색 레몬을 파란색 셀로판지로 관찰하면 검은색으로 보인다. ㄷ. 빨간색 셀로판지와 파란색 셀로판지를 겹쳐서 노란색 레몬을 관찰하면 파란색 셀로판지를 통과할 빛이 없으므로 레몬은 검은색으로 보인다.

13. [출제의도] 마찰 전기와 전기력 문제 인식하기

ㄱ. 마찰시키는 과정에서 전자는 털가죽에서 플라스틱 빨대로 이동한다. 따라서 털가죽은 양(+)전하를 띠고, 플라스틱은 음(-)전하를 띤다. ㄴ. 서로 다른 전하를 띤 A와 털가죽 사이에는 서로 당기는 힘이 작용한다.  ㄷ. 같은 종류의 전하를 띤 A와 B 사이에는 서로 밀어내는 힘이 작용한다.

14. [출제의도] 전기 회로 분석 및 결론 도출하기

ㄱ. 전류계는 회로에 흐르는 전류의 세기를 측정해야 하므로, 전류계는 회로에 직렬로 연결해야 한다. ㄴ. 전류계의 (+)단자는 회로의 (+)극에, 전류계의 (-)단자는 회로의 (-)극에 연결해야 한다. 따라서 전류계의 (+)단자는 P에, (-)단자는 Q에 연결한다.

[오답풀이] ㄷ. 전류계의 (-)단자 중 500 mA 단자가 회로에 연결되어 있고, 바늘이 400 mA를 가리키므로 전류의 세기는 0.4 A이다.

15. [출제의도] 직선 전류에 의한 자기장 탐구 설계 및 수행하기

ㄱ. 이 실험의 목적은 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장 방향을 알아보는 것이다. 나침반 자침의 N극이 회전하는 것은 전류에 의해 자기장이 생겼기 때문이다. 오른손의 엄지손가락을 도선의 전류 방향에 놓고 네 손가락으로 감아쥐는 동심원 방향이 자기장 방향이 된다. ㄷ. 전류의 방향을 바꾸면 자기장 방향이 반대가 되므로, 자침의 N극은 동쪽으로 회전한다.

[오답풀이] ㄴ. (나)에서 도선의 전류는 북쪽으로 흐르는 것으로 보아 전원 장치의 a는 (-)극이다.

16. [출제의도] 물체에 작용하는 힘의 관계 결론 도출하기

ㄱ. (가)에서 추의 무게는 용수철 저울의 눈금이므로 40 N이다. ㄴ. (나)에서 용수철 저울의 눈금(60 N)은 추의 무게(40 N)와 자기력의 합이므로 자기력은 20 N이다.

[오답풀이] ㄷ. (가) 상태에서 자석의 S극을 추 아래에 가까이 하면 쇠로 된 추는 아래 방향으로 자기력을 받으므로 용수철 저울 눈금은 40 N보다 크다.

17. [출제의도] 뉴턴의 운동 법칙 적용하기

노를 저으면 노와 물 사이의 작용 ․ 반작용에 의해 노를 젓는 반대 방향으로 배가 나아간다. ㄴ. 수영 선수의 발이 벽을 뒤로 밀면 벽이 사람을 앞으로 미는 작용 ․ 반작용 법칙을 보여주는 예이다. ㄷ. 로켓이 연소 기체를 뒤로 밀면 연소 기체가 로켓을 앞으로 밀어내므로 작용 ․ 반작용의 예이다.

[오답풀이] ㄱ. 버스가 갑자기 출발할 때 몸이 뒤로 쏠리는 현상은 관성의 예이다.

18. [출제의도] 역학적 에너지 그래프 해석 및 결론 도출하기

ㄷ. 0.4초일 때 위치 에너지는 1 J 이고 운동 에너지는 4 J 이므로 역학적 에너지는 5 J 이다.

[오답풀이] ㄱ. 공이 떨어지는 동안 운동 에너지는 점점 증가하고, 위치 에너지는 점점 감소한다. ㄴ. 공이 낙하한 후 0.2초일 때 위치 에너지는 4 J 이고 운동 에너지는 1 J 이다.

19. [출제의도] 일의 원리 탐구 설계 및 수행하기

ㄴ. 고정 도르래는 힘의 방향만 바꾸는 역할을 하고, 움직 도르래는 힘의 세기는 1/2배로, 줄을 당긴 거리는 2배가 되게 한다. 따라서 방법 B에서는 줄을 당긴 거리가 방법 A에서의 2배인 2 m이다. ㄷ. 힘이 물체에 한 일은 힘과 이동 거리의 곱이므로 방법 A에서는 [eqn: rm 500``N TIMES 1``m=500``J]이고, 방법 B와 C에서는 [eqn: rm 250``N TIMES 2``m=500``J]이다. 즉, 3가지 방법으로 한 일의 양은 모두 같다. 도르래를 사용하면 힘의 이득은 있으나 일에는 이득이 없다.

[오답풀이] ㄱ. 고정 도르래는 힘의 방향만 바꾸기 때문에 500 N의 물체를 들어올리기 위해서는 [eqn: F _{1}]는 500 N이 된다. 움직 도르래 1개를 사용하면 힘의 크기는 [eqn: 1/2]배가 되므로 [eqn: F _{2}]는 250 N이 된다. 따라서 [eqn: F _{1} =2F _{2}]이다.

20. [출제의도] 역학적 에너지 보존 적용 및 결론 도출하기

물체의 위치 에너지와 운동 에너지를 합한 역학적 에너지는 일정하다. 위치 에너지는 높이에 비례하므로 P에서 [eqn: E]라고 하면, Q와 R에서는 [eqn: {1} over {3} E]와 0이다. Q에서 운동 에너지는 P에서 위치 에너지와 Q에서 위치 에너지의 차이이므로 [eqn: {2} over {3} E]이고, R에서 운동 에너지는 P에서 위치 에너지와 R에서 위치 에너지의 차이로 [eqn: E]이다. [eqn: E _{rm Q it}] : [eqn: E _{rm R it}]는 2 : 3이다.