과학탐구 영역

(물리I)

과학탐구 영역

(물리I)

1

제 4 교시

성명

수험 번호

대전광역시교육청 주관

2011학년도 대학수학능력시험 11월 모의평가 문제지

과학탐구 영역(물리 I)

1

32

그림 (가)는 직선 도로에서 자동차가 기준선 A를 지나 터널을 통과한 후 기준선 B를 지나가는 모습을, (나)는 자동차가 A를 지나는 순간부터의 시간에 따른 속도 그래프를 나타낸 것이다. 자동차가 A에서 B까지 도달하는데 걸린 시간은 12 초였다.

터널

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자동차의 질량은 일정하다.)

	<보 기>
ㄱ. 기준선 A에서 B까지의 거리는 270 m이다. ㄴ. 0 초부터 12 초까지 평균 속력은 22.5 m/s 이다. ㄷ. 8 초일 때 자동차가 받는 합력의 크기는 3 초일 때의 2배이다.

① ㄱ       ② ㄴ      ③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 공기의 저항을 받는 가벼운 공을 지면의 A점에서 연직위로 던져 올려 E점으로 다시 내려오는 모습을 나타낸 것이다. B, D점은 A, C점 사이의 중간 지점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. A에서의 운동 에너지와 C에서의 위치 에너지는 같다. ㄴ. B와 D에서의 운동 에너지는 같다. ㄷ. C에서 D까지 중력이 한 일은 D에서 E까지 중력이 한 일과 같다.

① ㄱ      ②  ㄴ     ③  ㄷ     ④ ㄱ,  ㄴ     ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 질량을 무시할 수 있는 고정 도르래에 실을 걸쳐 놓고, 질량이 각각 [eqn: M], [eqn: m]([eqn: M>m])인 두 물체 A, B를 연결한 모습을 나타낸 것이다. 물체 B를 잡고 있다가 가만히 놓고, 2 초가 지난 후의 물체 A의 순간 속력은? (단, 중력가속도는 g이고 실의 질량은 무시한다.)

[eqn: M]

[eqn: m]

① [eqn: ( {M+m} over {M-m} )g]      ② [eqn: ( {M-m} over {M+m})g]     ③ 2[eqn: ( {M+m} over {M-m})g]

④ 2[eqn: ( {M-m} over {M+m})g]     ⑤ 4[eqn: ( {M+m} over {M-m})g]

그림 (가)는 직선 도로에서 두 자동차 A, B가 기준선을 동시에 지나가는 모습을, (나)는 기준선으로부터 시간에 따른 A, B의 위치를 그래프로 나타낸 것이다.

A와 B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 0 초부터 6 초까지 A와 B의 평균 속력은 같다. ㄴ. 2 초부터 9 초까지 B의 가속도의 방향은 두 번 바뀐다. ㄷ. 4 초부터 6 초까지 A에 대한 B의 속도의 크기는 증가한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 마찰이 없는 수평면에서 질량이 각각 [eqn: m], [eqn: 2m]인 두 물체 A, B를 용수철에 압축시켜 정지시킨 다음 놓았더니, A는 길이가 [eqn: 2s]인 마찰이 있는 면을 지나 속력 [eqn: v]로 운동하고, B는 마찰이 있는 면에서 길이 [eqn: s]만큼 운동하여 정지한 모습을 나타낸 것이다. A, B와 마찰이 있는 면 사이의 운동 마찰 계수는 같다.

[eqn: s]

[eqn: s]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철의 질량과 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. 마찰이 있는 면에서 운동 에너지의 변화량은 A와 B가 같다. ㄴ. 용수철에서 분리된 직후 A의 속력은 [eqn: 2v]이다. ㄷ. 용수철에서 분리된 직후 B의 운동 에너지는 [eqn: mv ^{2}]이다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄱ, ㄷ     ④ ㄴ, ㄷ      ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 힘, 질량, 가속도의 관계를 알아보기 위한 실험이다.

<실험 I>

(가) 고무줄 1개를 이용하여 늘어난 길이를 5 cm로 일정하게 유지하면서 질량 1 kg의 수레를 당겨 운동 상태를 측정한다.

(나) 질량 1 kg의 추를 1개, 2개, 3개, …… 차례로 수레에 올려놓으면서 (가)의 과정을 반복한다.

<실험 II>

(가) 고무줄 2개를 겹쳐서 늘어난 길이를 5 cm로 일정하게 유지하면서 질량 1 kg의 수레를 당겨 운동 상태를 측정한다.

(나) 질량 1 kg의 추를 1개, 2개, 3개, …… 차례로 수레에 올려놓으면서 (가)의 과정을 반복한다.

위 실험 결과를 바탕으로 질량과 가속도의 관계를 옳게 나타낸 그래프는? (단, 실험 I은 실선으로, 실험 II는 점선으로 나타낸다.)

①		②		③
	가 속 도 질량 0		가 속 도 질량 0		가 속 도 질량 0
④		⑤
	가 속 도 질량 0		가 속 도 질량 0

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 질량이 같은 두 물체 A와 B가 각각 [eqn: 3v], [eqn: v]의 속력으로 마주보고 운동하는 것을, (나)는 두 물체가 충돌하는 동안 A에 작용한 힘을 시간에 따라 나타낸 것이다.

2

32

A

넓이

[eqn: 2mv]

[eqn: m]

[eqn: m]

B

[eqn: 3v]

[eqn: v] [eqn: v]

힘

시간

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 충돌 후 A의 속력은 5[eqn: v]이다. ㄴ. 충돌 전 후 B의 운동량의 변화량의 크기는 2[eqn: mv]이다. ㄷ. 충돌 과정에서 전체 운동 에너지는 3[eqn: mv ^{2}]만큼 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 마찰이 있는 일직선상의 수평면에서 물체 A 위에 놓여 있는 물체 B에 일정한 힘 [eqn: F]를 계속 작용하여 B가 A 위에서 미끄러져 운동하는 모습을, (나)는 A에 대한 B의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B의 운동 방향은 모두 오른쪽이고, 수평면에 대한 A의 속도의 크기는 [eqn: v]이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른  것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. B가 A에 작용하는 마찰력의 방향은 A의 운동방향과 같다. ㄴ. 힘 [eqn: F]가 B에 작용한 일률의 크기는 [eqn: F`v]이다. ㄷ. 수평면이 A에 작용하는 마찰력의 크기는 [eqn: F`]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 네 저항 a, b, c, d를 전압이 12 V로 일정한 전원 장치에 연결한 회로를 나타낸 것이다. a의 저항은 10 Ω, b는 가변저항, c의 저항은 8 Ω, d의 저항은 4 Ω이고, 스위치는 c에 연결되어 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. b의 저항값이 커질수록 a와 b의 합성 저항은 작아진다. ㄴ. 전류계에 흐르는 전류가 1 A이면 b의 저항은 [eqn: {20} over {3}] Ω이다. ㄷ. 스위치를 d에 연결하면 a에 걸리는 전압은 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 3 Ω의 저항 4개를 사용하여 구성한 회로를 나타낸 것이다.

P점과 Q점 사이의 전압이 10 V일 때 A와 B점 사이의 전압은?

① 1 V	② 2 V	③ 3 V	④ 5 V	⑤ 10 V

그림은 비저항이 같은 원통형 금속 막대 A와 B를 병렬로 연결한 회로를 나타낸 것이다. A의 길이와 단면적은 각각 B의 [eqn: {1} over {2}]배, [eqn: 2]배이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. A의 저항은 B의 [eqn: 1 over 4]배이다. ㄴ. 1초 동안 A의 한 단면을 지나는 전자의 수는 B보다 많다. ㄷ. A, B 내부에서 전자의 평균 속도는 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 일정한 전류가 흐르는 A, B, C 3개의 긴 직선 도선이 종이면에서 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. P는 종이면에 있는 점이고, A와 B는 나란하며 C는 A, B와 수직이다.

A는 +[eqn: x]방향으로, B는 [eqn: -x]방향으로 [eqn: I]의 전류가 흐르고,  P점에서 자기장이 0일 때, C에 흐르는 전류의 방향과 세기로 옳은 것은? (단, 지구 자기장의 영향은 무시한다.) [3점]

방향	세기                 방향       세기

① [eqn: -y]       [eqn: 4.5I]	② [eqn: -y]        [eqn: 3I]

③ [eqn: -y]       [eqn: 1.5{I}]	④ [eqn: +y]        [eqn: 3I]

⑤ [eqn: +y]       [eqn: 4.5I]

그림은 스위치를 이용하여 저항이 직렬로 연결된 전동기의 회전 속도를 조절하는 회로를 나타낸 것이다.

스위치를 A, B에 각각 연결할 때 전동기의 소비전력 비는? (단, 저항과 전동기 외에 소비되는 전력은 없다.)

15

32

① 1 : 5	② 2 : 3	③ 2 : 5	④ 4 : 9	⑤ 5 : 9

그림 (가)는 종이면을 향하는 균일한 자기장 영역에 삼각형 모양의 도선이 일정한 속력 [eqn: v]로 들어가는 모습을, (나)는 자기장 영역에서 나가는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 도선의 유도 전류의 방향은 반시계 방향이다. ㄴ. (가)에서 저항에 걸리는 전압은 증가한다. ㄷ. (나)에서 저항에 걸리는 전압은 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 주기가 같은 두 파동 A, B가 오른쪽으로 진행하는 모습을 나타낸 것이다.

A

B

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 파장은 A가 B보다 작다. ㄴ. 진동수는 A가 B보다 크다. ㄷ. 파동이 진행하는 속력은 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 금속 A와 B에 빛을 비추었을 때 측정되는 광전자의 최대 운동 에너지를 빛의 진동수에 따라 나타낸 것이다.

진동수

최대

운동에너지

0

[eqn: f _{1}]

[eqn: f _{2}]

금속 A

금속 B

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 일함수는 금속 B가 A보다 크다. ㄴ. 진동수가 [eqn: f_{ 1}]인 빛을 금속 A, B에 비추면 A에서만 광전자가 방출된다. ㄷ. 그래프의 기울기는 플랑크 상수 [eqn: h]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ    ④ ㄴ, ㄷ    ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 진동수가 4.5×106 Hz인 초음파를 이용하여 해저를 탐사하는 배의 모습을, 표는 매질에 따른 초음파의 전파 속력을 나타낸 것이다.

매질	속력(m/s)
공기	343
물속	1440

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물속은 균일하며, 초음파의 진동수는 일정하다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. 해저 탐사는 파동의 간섭현상을 이용한다. ㄴ. 물속에서의 초음파의 파장은 3.2×10-4 m이다. ㄷ. 공기 중에서 초음파의 파장은 물속에서의 약 4.2배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 색깔이 다른 두 레이저 빛 A, B를 이용하여 실험한 결과이다.

(가) 공기에서 물을 향하여 그림과 같이 비스듬히 레이저 빛 A 를 비추었더니 일부는 경로 a 를 따라 물속으로 진행하고, 일부는 반사하여 [eqn: theta]의 각도로 경로 a' 를 따라 진행하였다.

(나) 레이저 빛 B 를 (가)와 동일한 입사각으로 물에 비추었더니 일부가 경로 b 를 따라 물속으로 진행하고, 일부는 반사하였다. 이 때, b 의 굴절각은 a 의 굴절각보다 작았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

16

32

	<보 기>
ㄱ. (나)에서 빛 B의 반사각은 [eqn: theta]보다 크다. ㄴ. 물속에서 진행하는 빛의 속력은 A가 B보다 크다. ㄷ. 빛 A의 입사각을 증가시키면 수면에서 전부 반사되는 경우를 관찰할 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 물결파 투영장치에 나타난 간섭 모습을 찍은 사진이다. 이 때 두 점파원 [eqn: S _{1}], [eqn: S _{2}]에서 발생된 물결파는 진폭, 파장, 위상이 같다. 그림 (나)는 (가)를 확대하여 모식적으로 나타낸 것이다. 실선과 점선은 어느 순간의 마루와 골을 나타낸다.

(가)

[eqn: rm S _{1}]

[eqn: rmS_2]

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. P점에서 두 물결파의 위상차는 0 이다. ㄴ. Q점에서 수면의 높이는 항상 일정하게 유지된다. ㄷ. R점에서는 상쇄 간섭이 일어난다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 파장이 400 nm인 레이저 빛을 이중 슬릿에 비추었을 때 스크린에 나타난 무늬를 모식적으로 나타낸 것이다. P점은 중앙점 O로부터 두 번째 밝은 무늬가 나타나는 지점이고, [eqn: DELTA x]는 밝은 무늬 사이의 간격이다.

d

L

P

O

Δx

레이저

이중슬릿

스크린

S1

S2

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. S1과 S2에서 동시에 나온 빛이 O점에 도달했을 때 위상은 같다. ㄴ. 두 슬릿 S1과 S2에서 나온 빛이 P점에 도달했을 때 경로차는 600 nm이다. ㄷ. 800 nm의 빛으로 동일한 실험을 하면 [eqn: DELTA x]는 증가한다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

* 확인 사항

◦  답안지의 해당란에 필요한 내용을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.