물리Ⅰ 정답

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

해설

1. [출제의도] 속도-시간 그래프 분석하기

ㄱ. [eqn: t _{2}～t _{3}] : 위쪽 방향의 탄성력이 중력보다 크므로 속력은 감소한다.

ㄴ. [eqn: t _{3}] : 속도가 0이므로 최하점에 있다.

ㄷ. 0～[eqn: t _{3}]구간은 아래쪽으로, [eqn: t _{3}]～[eqn: t _{4]구간은 속도의 부호가 바뀌었으므로 위쪽으로 운동한다.

2. [출제의도] 마찰력과 탄성력 이해하기

각 물체에 작용하는 마찰력을 [eqn: f]라 할 때, 용수철 A에 작용하는 탄성력 [eqn: F _{rm A it} _{rm }]=[eqn: f _{rm }], B에 작용하는 탄성력 [eqn: F _{rm B it} =F _{A} +f=2f]이므로 [eqn: F _{rm A it} _{rm }] : [eqn: F _{rm B it _{rm }}] = [eqn: x_{rm A} : x_{rmB}] = 1 :  2이다.

3. [출제의도] 상대속도 이해하기

그래프의 기울기는 B에 대한 A의 상대속도이다.

․0～4초 : B는 정지 상태이므로 A의 속력은 5m/s

․0～12초 동안 A의 이동거리=5m/s×12s=60m

․4～8초 : B의 속력은 계속 증가한다.

․8～12초 : B의 운동방향은 A와 같고 속력은 A보다 크다.

4. [출제의도] 운동하는 물체에 작용하는 힘과 위치 에너지 이해하기

ㄱ. 승강기가 등속 운동할 때 알짜힘은 0이다.

ㄴ. 승강기의 질량이 작으므로 승강기에 작용하는 장력이 작다.

ㄷ. 균형추의 질량이 크므로 균형추의 위치에너지 변화량이 더 크다.

5. [출제의도] 일과 역학적 에너지 보존 이해하기

ㄱ, ㄴ. 추진력이 헬리콥터에 해준 일의 양  [eqn: mg(h _{2} -h _{1} )+ {1} over {2} mv ^{2}] 만큼 헬리콥터의 역학적 에너지가 증가한다.

ㄷ. 상승하는 동안 추진력과 중력의 합력이 중력의 반대방향으로 작용한다.

6. [출제의도] 운동량 보존 이해하기

처음 속도는 [eqn: v], 실이 끊어진 후 수레 B의 속도 [eqn: v']은 [eqn: 2mv=-mv+mv ']에서  [eqn: v' =3v]이다. 한 덩어리가 된 후의 속도 [eqn: v'']은 [eqn: 3mv+mv][eqn: =2mv prime prime]에서 [eqn: v prime '=2v]이다.

7. [출제의도] 저항의 연결 및 옴의 법칙 이해하기

회로에 흐르는 전류의 세기가 증가하려면 합성 저항은 감소해야 하고 두 저항은 병렬로 연결되어야 한다. P점에 흐르는 전류의 세기가 5A가 되려면 전압이 12V이므로 합성 저항이 2.4Ω이 되어야 한다.

8. [출제의도] 마찰력과 가속도의 법칙 이해하기

ㄱ. 물체 A의 최대 정지 마찰력은 50 N 이므로 물체 A에 작용하는 줄의 힘이 50 N을 넘는 순간 움직인다.

ㄴ. 운동 마찰력의 크기는 정지 마찰력보다 작다.

ㄷ. 움직이는 동안 운동 마찰력은 30 N이다. 모래의 질량이 2 kg 일 때 중력이 60 N 이므로 알짜힘은 30 N, 전체 질량은 16 kg 이므로 가속도는  m/s2 이다.

9. [출제의도] 힘의 합성과 외력에 의한 일 이해하기

ㄱ. 0～1초 : 가속도는 2 m/s2이므로, 합력이 8N이고, [eqn: F _{rm 2 it}]가 크다.

ㄴ. 1～2초 : 속도가 일정하므로 합력이 0이고 따라서 한 일은 0이다.

ㄷ. 2～3초 : 속도가 감소하므로 [eqn: F _{rm1}]이 [eqn: F _{rm 2}]보다 크다.

10. [출제의도] 전류에 의한 자기장 이해하기

자기장이 강하면 못에 작용하는 인력이 크고, 물에 잠긴 스티로폼의 부피는 증가한다. 자기장의 세기는 전류의 세기와 코일의 감은 수에 비례한다.

11. [출제의도] 소비전력 및 전기 에너지 이해하기

ㄱ. A에 걸린 전압과 B와 C의 양단에 걸린 전압은 전지의 전압과 같다.

ㄴ. A의 소비전력 = 2A × 4V = 8W

B의 소비전력 = C의 소비전력 = 1A × 2V = 2W

ㄷ. C의 소비전력은 2 W이므로 10 초간 소비한 전기 에너지는 20 J이다.

12. [출제의도] 전자기 유도 현상 이해하기

자석이 코일 위를 지나면 코일을 통과하는  자기장의 세기가 변화하므로 코일에 전류가 흐르게 된다. 자석이 내려갈 때는 코일이 자석을 밀어내는 방향으로, 올라갈 때는 잡아당기는 방향으로 힘을 작용하여 시간이 지날수록 진폭은 줄어든다.

13. [출제의도] 일률 이해하기

1초 동안 전동기에 공급된 전기 에너지 즉, 일률은 물체가 받은 일과 같다. 물체가 받은 일은 [eqn: mgh]이며, 높이 [eqn: h=][eqn: vt=]4 m이므로 전동기가 공급한 에너지는 80 J이다.

14. [출제의도] 직선 전류에 의한 자기장 이해하기

ㄱ. 나침반을 이용한 자기장 측정은 지구자기장과 전류에 의한 자기장의 방향이 90˚가 되는 B, D가 적합하다.

ㄴ. B와 D에서 전류에 의한 자기장의 방향이 반대이므로 나침반의 회전 방향은 반대이다.

ㄷ. 거리가 멀어질수록 전류에 의한 자기장의 세기는 작아지고, 나침반 바늘의 회전각도 작아진다.

15. [출제의도] 파동의 중첩과 독립성의 원리 이해하기

ㄱ. 첫번째 펄스의 반사파와 두번째 펄스의 입사파가 합성되어 사라지고, 세번째 펄스의 입사파만 보임

ㄴ. 두번째 펄스의 반사파와 세번째 펄스의 입사파가 합성되어 사라지고, 첫번째 펄스의 반사파만 보임

16. [출제의도] 프리즘을 통한 빛의 굴절과 전반사 이해하기

ㄱ. 굴절의 법칙에 의하면 상대굴절률 [eqn: n= {sini} over {sinr}]이므로 [eqn: sini=n`sinr]이다.

ㄴ. 전반사는 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때에만 일어난다.

ㄷ. 물에 대한 프리즘의 굴절률보다 공기에 대한 프리즘의 굴절률이 크므로 굴절각은 작아진다.

17. [출제의도] 줄의 진동을 통한 정상파의 특성 이해하기

ㄱ, ㄷ. B위치의 줄은 마디이므로 운동하지 않으며, A, C위치의 줄은 배이므로 제자리에서 진동한다.

ㄴ. 정상파의 파장은 마디와 마디 사이의 2배인 [eqn: L]이다.

18. [출제의도] 음파의 간섭 현상에 의한 소리의 세기 변화 이해하기

소리의 진동수가 500 Hz, 속도가 340 m/s이므로 파장은 0.68 m이다. 소리가 간섭할 때, 두 스피커를 잇는 직선상에서 소리의 세기가 큰 두 지점 사이의 거리는 [eqn: {1} over {2}]파장이므로 0.34 m이다.

19. [출제의도] 물질파와 회절 현상 이해하기

ㄱ. 입자의 운동량 [eqn: p=mv]이므로 A, D의 운동량은 같다.

ㄴ. 물질파의 파장 [eqn: lambda = {h} over { p it} = {h} over {mv}]이므로, 운동량이 가장 큰 B가 파장이 가장 짧다.

ㄷ. 파장이 길수록 회절이 잘 일어나고 회절무늬의 간격이 커진다. 따라서 파장이 가장 긴 C가 [eqn: DELTA y]가 가장 크다.

20. [출제의도] 빛의 분산과 광전효과 이해하기

ㄱ. 파장이 짧은 빛의 굴절률이 크므로, 금속판의 아래쪽에 비치게 된다. 파장이 짧은 빛이 도달한 아래쪽 영역에서 광전자가 방출된다.

ㄴ. 방출된 광전자의 속력은 빛의 진동수에만 관계한다.

ㄷ. 일함수가 큰 금속판에서는 한계진동수가 크므로 광전자의 방출 영역이 줄어든다.