그림은 보트가 점 p, q를 지나는 곡선 경로를 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

2018학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

물리Ⅱ

과학탐구 영역

물리Ⅱ

p에서 q까지 보트의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 이동 거리와 변위의 크기는 같다. ㄴ. 평균 속력은 평균 속도의 크기보다 크다. ㄷ. 등속도 운동을 한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

9

32

그림과 같이 회전하는 장난감의 날개에 고정된 점 p, q가 같은 주기로 등속 원운동을 한다. 회전축으로부터의 거리는 p가 q보다 작다.

p, q의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 각속도는 p가 q보다 크다. ㄴ. 속력은 p와 q가 같다. ㄷ. 구심 가속도의 크기는 p가 q보다 작다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 [eqn: xy]평면에서 정지해 있던 물체가 운동하는 순간부터 물체의 속도의 [eqn: x]성분 [eqn: v _{x}]와 가속도의 [eqn: y]성분 [eqn: a _{y}]를 각각 시간 [eqn: t]에 따라 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. 1초일 때 속력은 5m/s이다. ㄴ. 2초일 때 가속도의 크기는 5m/s2이다. ㄷ. 0초부터 2초까지 변위의 크기는 10m이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 마찰이 없는 [eqn: xy]평면에서 일정한 속력으로 [eqn: +x]방향으로 운동하던 질량 [eqn: m]인 물체 A가 물체 B로부터 힘을 받은 후 [eqn: xy]평면에서 일정한 속력으로 운동한다. 그림 (나)는 A의 속도의 [eqn: x], [eqn: y]성분 [eqn: v _{x}], [eqn: v _{y}]를 시간에 따라 각각 나타낸 것이다. [eqn: t _{1}]부터 [eqn: t _{2}]까지 A는 B로부터 힘을 받았다.

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

		보 기
ㄱ. A의 속력은 [eqn: t_1] 이전과 [eqn: t_2] 이후가 같다. ㄴ. [eqn: t _{1}]부터 [eqn: t _{2}]까지, A가 받은 평균 힘의 [eqn: x]성분 크기는 [eqn: y]성분 크기의 2배이다. ㄷ. [eqn: t _{1}]부터 [eqn: t _{2}]까지, A가 받은 충격량의 크기는 [eqn: 2 sqrt {5} mv]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 수평면에서 일정하게 속력이 변하며 [eqn: +x]방향으로 운동하는 버스 안에서 관찰자 A가 버스 바닥에 놓인 물체를 잡고 있다. 물체를 가만히 놓았더니 A의 좌표계에서 물체는 [eqn: +x]방향으로 운동한다. A는 버스에 대해, 관찰자 B는 수평면에 대해 각각 정지해 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 버스 바닥은 수평면과 나란하고, 버스 바닥과 물체 사이의 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

		보 기
ㄱ. A의 좌표계에서 물체에 작용하는 관성력의 방향은 [eqn: +x]방향이다. ㄴ. B의 좌표계에서 버스의 속력은 증가하고 있다. ㄷ. A의 좌표계에서 물체는 등속도 운동한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 난로에서 물로 열이 이동하여 물이 끓는 과정에 대해 학생 A, B, C가 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

제시한 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

① A	② B	③ A, C	④ B, C	⑤ A, B, C

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32

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 [eqn: x=0]에 정지해 있던 물체가 전동기로부터 수평 방향의 힘을 받아 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 물체는 [eqn: x=0]에서 [eqn: x=2L]까지 일정한 힘 [eqn: F _{1}]을, [eqn: x=2L]을 지나는 순간부터 일정한 힘 [eqn: F _{2}]를 전동기로부터 받는다. 그림 (나)는 (가)에서 물체의 운동 에너지를 물체의 위치 [eqn: x]에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기, 실의 질량, 공기 저항은 무시한다.)

		보 기
ㄱ. [eqn: x=0]에서 [eqn: x=2L]까지 전동기가 물체에 한 일은 [eqn: 2E] 이다. ㄴ. 물체의 속력은 [eqn: x=3L]에서가 [eqn: x=L]에서의 4배이다. ㄷ. [eqn: F _{1} :F _{2} =1:2]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 물체 A, B가 각각 실에 매달려 동일 연직선상에 있는 점 p, q를 중심으로 반지름이 [eqn: r]인 등속 원운동을 한다. A, B가 매달린 실의 끝의 점 O에서 p까지의 거리는 [eqn: r]이다. 질량은 A, B가 [eqn: m]으로 같고, 주기는 B가 A의 2배이다.

B에 작용하는 구심력의 크기는? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, A, B의 크기는 무시한다.)

[3점]

① [eqn: {1} over {4} mg]	② [eqn: {1} over {3} mg]	③ [eqn: {1} over {2} mg]	④ [eqn: {2} over {3} mg]	⑤ [eqn: {3} over {4} mg]

그림은 출발지 온도와 도착지 온도가 표시된 비행기의 안내 화면을 나타낸 것이고, 표는 물의 어는점과 끓는점을 섭씨온도, 화씨온도, 절대 온도로 나타낸 것이다.

	물의 어는점	물의 끓는점
섭씨온도	0℃	100℃
화씨온도	32℉	212℉
절대 온도	273K	373K

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 출발지 온도는 절대 온도로 293K이다. ㄴ. 출발지 온도는 도착지 온도보다 화씨온도로 9℉ 높다. ㄷ. 질량이 1kg인 물의 온도를 1℉ 올리는 데 필요한 열량은 1K올리는 데 필요한 열량보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 핀으로 고정된 피스톤에 의해 분리된 실린더의 두 부분에 단원자 분자 이상 기체 A, B가 각각 들어 있다. 표는 A, B의 몰수, 부피, 절대 온도, 내부 에너지를 나타낸 것이다. 핀을 제거하는 순간 피스톤의 이동 방향은 ㉠ 또는 ㉡ 중 하나이다.

	A	B
몰수	[eqn: n _{rm A}]	[eqn: n _{rm B}]
부피	[eqn: 2V]	[eqn: V]
절대 온도	[eqn: T]	[eqn: 2T]
내부 에너지	[eqn: U]	[eqn: U]

[eqn: n _{rm A}]: [eqn: n _{rm B}]와 핀을 제거하는 순간 피스톤의 이동 방향으로 옳은 것은? (단, 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

	[eqn: n _{rm A it} :n _{rm B it}]	[eqn: 피스톤의```이동```방향]
①	[eqn: 1:2]	㉠
②	[eqn: 1:2]	㉡
③	[eqn: 2:1]	㉠
④	[eqn: 2:1]	㉡
⑤	[eqn: 4:1]	㉠

그림 (가)와 같이 금속 막대 A에 각각 금속 막대 B, C를 접촉시켜 온도가 [eqn: 11T _{0}]과 [eqn: T _{0}]인 열원에 각각 연결하였다. A, B의 접촉 부분의 온도와 A, C의 접촉 부분의 온도는 각각 [eqn: 9T _{0}], [eqn: 5T _{0}]으로 일정하다. 그림 (나)와 같이 B에 C를 접촉시켜 온도가 [eqn: T _{1}]과 [eqn: T _{0}]인 열원에 연결하였다. B, C의 접촉 부분의 온도는 [eqn: 3T _{0}]으로 일정하다. A, B, C의 단면적과 길이는 같다.

[eqn: T _{1}]은? (단, 열의 전달은 전도에 의해서만 이루어지고, 외부와의 열 출입은 없으며 A, B, C의 열팽창은 무시한다.) [3점]

① [eqn: 11T _{0}]	② [eqn: 12T _{0}]	③ [eqn: 13T _{0}]	④ [eqn: 14T _{0}]	⑤ [eqn: 15T _{0}]

그림은 부피가 다른 정육면체 상자에 분자 수가 같은 단원자 분자 이상 기체 A, B가 각각 들어 있는 것을 나타낸 것이다. 표는 A, B의 압력과 절대 온도를 나타낸 것이다.

	A	B
압력	[eqn: P]	[eqn: 2P]
절대 온도	[eqn: 4T]	[eqn: T]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 기체의 내부 에너지는 A가 B의 4배이다. ㄴ. 기체의 부피는 A가 B의 4배이다. ㄷ. 기체가 정육면체 한 면에 작용하는 평균 힘의 크기는 A와 B가 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

23

32

그림과 같이 연직선과 이루는 각을 동일하게 하여 가만히 놓은 단진자 A, B, C가 각각 주기 [eqn: T _{rmA}], [eqn: T _{rm B}], [eqn: T _{rm C}]로 운동한다. A, B, C의 실의 길이는 각각 [eqn: l], [eqn: l], [eqn: 2l]이고, 추의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: 2m], [eqn: m]이다.

[eqn: T _{rmA}], [eqn: T _{rm B}], [eqn: T _{rm C}]를 옳게 비교한 것은?

① [eqn: T _{rm A it} =T _{rm B it} <T _{rm C it}]	② [eqn: T _{rm A it} =T _{rm C it} <T _{rm B it}]	③ [eqn: T _{rm B it} <T _{rm A it} <T _{rm C it}]

④ [eqn: T _{rm B it} <T _{rm A it} =T _{rm C it}]	⑤ [eqn: T _{rm C it} <T _{rm B it} <T _{rm A it}]

그림과 같이 높이가 [eqn: 2h]인 지점에서 물체 A가 연직 아래 방향으로 [eqn: v _{rmA}]의 속력으로 던져진 순간, 높이가 [eqn: h]인 지점에서 물체 B가 수평 방향으로 [eqn: v]의 속력으로 던져진다. A, B는 던져진 순간부터 각각 등가속도 직선 운동, 포물선 운동하여 수평면에 동시에 도달한다. B의 수평 이동 거리는 [eqn: h]이다.

[eqn: v _{rmA}]는? (단, A, B의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: {1} over {2} v]	② [eqn: v]	③ [eqn: {3} over {2} v]	④ [eqn: 2v]	⑤ [eqn: {5} over {2} v]

표는 단원자 분자 이상 기체 A, B의 절대 온도와 기체 분자 1개의 질량을 나타낸 것이다. 그림은 A, B의 기체 분자 속력에 따른 상대적 분자 수 분포를 나타낸 것이다. X, Y는 각각 A, B의 분포 중 하나이다.

	A	B
절대 온도	[eqn: T]	[eqn: 2T]
기체 분자 1개의 질량	[eqn: 2m]	[eqn: m]

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

		보 기
ㄱ. X는 B의 분포이다. ㄴ. 기체 분자 1개의 평균 운동 에너지는 A가 B보다 작다. ㄷ. 기체 분자의 평균 속력은 A가 B보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 원래 길이가 [eqn: L]인 용수철에 물체 A를 연결하여 손으로 잡고 있다. A를 가만히 놓았더니 A는 진폭이 [eqn: x _{0}]인 단진동을 한다. 그림 (나)는 A를 가만히 놓은 순간부터 A의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, A의 크기, 용수철의 질량은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. [eqn: t]일 때 용수철의 길이는 [eqn: L+x _{0}]이다. ㄴ. A의 가속도의 방향은 [eqn: 2t]일 때와 [eqn: 4t]일 때가 같다. ㄷ. [eqn: t= {pi } over {2} sqrt {{x _{0}} over {g}}]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 1몰의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C → A를 따라 변할 때 절대 온도와 부피를 나타낸 것이다. C → A 과정은 단열 과정이고, A에서 기체의 압력은 [eqn: P _{0}] 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. A → B 과정에서 기체는 열을 방출한다. ㄴ. B → C 과정에서 기체가 방출한 열량은 [eqn: {9} over {8} P _{0} V _{0}] 이다. ㄷ. C → A 과정에서 기체의 내부 에너지 증가량은 기체가 받은 일과 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

24

32

그림과 같이 높이가 15m인 지점에서 물체 A, B가 각각 수평 방향에 대해 60°, 30°의 방향으로 던져진다. A, B는 각각 포물선 운동하여 높이가 20m인 최고점 p, q를 지난 후 수평면의 같은 지점에 도달한다.

p와 q 사이의 거리는? (단, 중력 가속도는 10m/s2이고, A, B는 동일 연직면상에서 운동하며, A, B의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: {65 sqrt {3}} over {3}]m	② [eqn: {70 sqrt {3}} over {3}]m	③ [eqn: 25 sqrt {3}]m

④ [eqn: {80 sqrt {3}} over {3}]m	⑤ [eqn: {85 sqrt {3}} over {3}]m

그림과 같이 마찰이 없는 [eqn: xy]평면에서 일정한 속력으로 [eqn: +x]방향으로 운동하던 물체 A가 원점에 정지해 있던 물체 B와 탄성 충돌한다. 충돌 후 A, B는 각각 등속도 운동하고, A는 점 p를 통과한다. p의 [eqn: x], [eqn: y]좌표는 각각 [eqn: sqrt{3}d], [eqn: d]이고, 질량은 A와 B가 같다.

충돌 전 A의 운동 에너지를 [eqn: E] 라 할 때, 충돌 후 B의 운동 에너지는? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

① [eqn: {1} over {4}E]	② [eqn: {sqrt {3}} over {4} E]	③ [eqn: {1} over {2}E]	④ [eqn: {3} over {4} E]	⑤ [eqn: {sqrt {3}} over {2} E]

그림 (가)와 같이 꺾여 있는 경사면에서 물체 B와 실로 연결된 물체 A에 A가 놓인 경사면과 나란한 위 방향으로 힘 [eqn: F] 를 작용하였더니 A, B가 정지해 있다. 그림 (나)와 같이 (가)의 실을 끊었더니 A, B가 각각 경사면에서 같은 크기의 가속도로 등가속도 직선 운동한다. A, B의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: m _{rm B it}]이고, A와 B가 운동하는 경사면이 수평면과 이루는 각은 각각 30°, 45°이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이고, 실의 질량, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. (나)에서 A의 가속도의 크기는 [eqn: {1} over {2} g]이다. ㄴ. [eqn: F] 는 [eqn: ( sqrt {2} +1)mg]이다. ㄷ. [eqn: m _{rm B it} =m]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

※ 확인 사항

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