물리 I 정답

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

해설

1. [출제의도] 물체의 운동 이해하기

ㄱ. 변위의 크기는 시작점과 끝점을 잇는 직선거리이므로 영희는 10m, 철수는 [eqn: 10 sqrt {2}] m이다.

ㄴ. 이동 거리는 실제로 운동한 거리이므로 영희와 철수는 5[eqn: pi]m로 같다.

ㄷ. 평균 속도의 크기는 (변위/시간)의 절대 값이므로 철수가 더 크다.

2. [출제의도] 물체의 운동 이해하기

ㄱ. A는 타점 간격이 일정하므로 등속도 운동, B는 타점 간격이 일정하게 증가하므로 등가속도 직선운동을 한다.

ㄴ. 두 물체의 변위는 같으므로 걸린 시간이 짧은 B의 평균 속도가 더 크다.

ㄷ. 타점 간격의 변화량이 2 cm씩 증가하므로 가속도는 2 cm/(0.1s)2 = 2 m/s2 이다.

3. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

ㄱ, ㄴ. [eqn: F=mg` rm sin theta it]에서 합력([eqn: F])은 (가)의 경우가 크고, [eqn: a=g rm `sin theta it]에서 가속도([eqn: a])가 일정한 등가속도 운동이다.

ㄷ. 등가속도 운동에서 평균 속력 = [eqn: {v _{처음} `+v _{나중}} over {2}]이므로 평균 속력 = [eqn: {v`+`0} over {2} `=` {v} over {2}]로 같다.

4. [출제의도] 운동량 보존 법칙 적용하기

ㄱ. 수레가 받는 힘의 크기([eqn: F])와 시간([eqn: DELTA t])이 같으므로 충격량([eqn: F`` DELTA t])의 크기는 같다.

ㄴ. 실험 Ⅰ에서는 탄성 에너지가 수레 A와 B의 운동 에너지로 같은 양만큼씩 나누어지지만 실험 Ⅱ에서는 탄성 에너지가 수레 C의 운동 에너지로 전환되므로, C의 운동 에너지 증가량이 더 크다.

ㄷ. 충격량은 운동량의 변화량이므로 속도의 변화가 작은 B가 작다.

5. [출제의도] 가속도의 법칙 적용하기

(나)에서 가속도([eqn: a])는 30 - 20 = 5[eqn: a] 이므로 [eqn: a] = 2 (m/s2)이다. (가), (나)에서의 실이 물체를 당기는 힘을 [eqn: T _{가}], [eqn: T _{나}]라고 하면 30-[eqn: T _{가}] = 3 × 0 과 30 -[eqn: T _{나}] = 3 × 2 에서 [eqn: T _{가}]= 30(N), [eqn: T _{나}] = 24(N)이므로 눈금은 (가)가 더 크다.

6. [출제의도] 일과 일률 이해하기

ㄱ. [eqn: `m _{rm } ` TIMES 10=(2+m) TIMES 6]에서 [eqn: m _{rm } `]= 3kg이다.

ㄴ. 마찰력을 [eqn: f]라고 하면 [eqn: 30-f=5 TIMES 4] 에서 [eqn: f=10(rmN)] 이다. 따라서 마찰력이 한 일

[eqn: W=10 TIMES 2 TIMES cos180°=`-20(rmJ)] 이다.

ㄷ. 일률[eqn: =mg bar{v}]에서 일률은 평균속력 [eqn: bar{v}]가 큰 Q에서 더 크다.

7. [출제의도] 운동량 보존 법칙 이해하기

A, B의 질량을 각각 [eqn: m _{rmA}], [eqn: m_{rm{B}]라고 하면,

18 =[eqn: {1} over {2}] × [eqn: m _{rmA}]× 3 2 에서 [eqn: m _{rmA}]= 4(kg)이고, 또한 충돌 전후 운동량의 합은 보존 되므로 4 ×  3 + 0 = (4+[eqn: m _{rmB}])× 1 에서 [eqn: m _{rmB}] = 8(kg)이다. 따라서 B가 받은 충격량의 크기는 운동량의 변화량의 크기와 같으므로 [eqn: LEFT | 8 TIMES (1-0) RIGHT |] = 8 (N·s)

8. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 이해하기

진동 과정에서 역학적 에너지는 보존된다. P지점에서 질량 [eqn: m], [eqn: 2m]인 물체의 운동 에너지를 각각 [eqn: E], [eqn: E _{rm} ```']라고 하면 [eqn: {1} over {2} kA ^{2} =` {1} over {2} k` LEFT ( {A} over {2} RIGHT ) ^{2} +E] 와 [eqn: {1} over {2} left( {`k} over {2} right )A ^{2} `][eqn: =` {1} over {2} LEFT ( {k} over {2} RIGHT ) left( {A} over {2}right ) ^{2} ``][eqn: +`E``'] 에서 [eqn: E= {3} over {8} kA ^{2}], [eqn: E``'= {3} over {16} kA ^{2}] [eqn: =][eqn: `0.5E] 이다.

9. [출제의도] 저항의 크기와 저항의 연결 이해하기

[eqn: rho {L} over {S} =R]이라 하면, [eqn: R _{rmA} =R _{rmB} =R]이고, [eqn: R _{rmC} =2R]이다. 직렬 연결에서 저항에 걸리는 전압은 저항에 비례하므로 [eqn: V _{rm A it} `:`V _{rm C it} `] = 1 : 4 이다.

10. [출제의도] 소비전력 이해하기

ㄱ. [eqn: R``=` {V ^{2}} over {P}]에서 [eqn: R _{rmA} = {220 ^{2}} over {30}Ω],  [eqn: R _{rmB} = {220 ^{2}} over {60}Ω]이므로 [eqn: R _{rmA} `=2R _{rmB}]이다.

ㄴ. [eqn: P`= {V ^{2}} over {R}]에서 [eqn: P`` PROPTO {1} over {R}]이므로 [eqn: P _{rmA} `<`P _{rmB}] 이다.

ㄷ. [eqn: P=I ^{2} R]에서 [eqn: P`` PROPTO R]이므로 [eqn: P _{rmA} `>P _{rmB}] 이다.

11. [출제의도] 옴의 법칙 적용하기

ㄱ. 스위치를 닫으면 금속 막대가 병렬 연결되므로 금속 막대에 의한 저항값이 작아져 전체 합성 저항은 작아진다.

ㄴ. [eqn: R _{1}]과 금속 막대는 병렬 연결이고 병렬 부분과 [eqn: R _{2}]는 직렬 연결이다. 직렬 연결에서 걸리는 전압의 비는 저항에 비례하므로 병렬 부분의 전압은 작아진다.

ㄷ. 전체 저항이 작아졌으므로 전류는 커진다.

12. [출제의도] 전자기 유도 이해하기

ㄱ. 솔레노이드에 흐르는 전류가 일정하게 증가하므로 도선 P를 통과하는 자기장도 시간에 따라 일정하게 증가한다. P에 유도되는 전압의 크기는 자기장의 시간적 변화율에 비례하므로 유도 전류의 세기는 일정하다.

ㄴ. 도선 P를 통과하는 자속이 증가하므로 자속의 증가를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐른다.

ㄷ. 솔레노이드 내부의 자기장의 세기는 전류의 세기에 비례한다.

13. [출제의도] 전류에 의한 자기장 이해하기

자침의 방향은 도선 P, Q에 의한 합성 자기장([eqn: B_1])과 지구자기장([eqn: B _{2}])의 합성 자기장([eqn: B_3])에 의해 결정된다. A점에서의 [eqn: B_1]은 동쪽이므로 [eqn: B_3]의 방향은 ㄷ, B점에서의 [eqn: B_1]은 0이므로 [eqn: B_3]의 방향은 ㄱ, A점에서의 [eqn: B_1]은 서쪽이므로 [eqn: B_3]의 방향은 ㄴ이 된다.

14. [출제의도] 자기력 및 옴의 법칙 적용하기

자기력은 솔레노이드에 흐르는 전류의 세기에 비례한다. 스위치를 S1만 닫을 때, S1과 S2를 모두 닫을 때, S1만 닫은 상태에서 [eqn: R _{2}]값을 감소시킬 때의 전류의 세기를 각각 [eqn: I _{1}], [eqn: I _{2}], [eqn: I _{3}]라고 하고, 전원장치의 전압을 [eqn: V], 감소시킨 가변저항의 값을 [eqn: R _{2} ']라고 하면, [eqn: I _{1} `= {V} over {R _{1} +R _{2}}], [eqn: I _{2} `=0], [eqn: I _{3} `= {V} over {R _{1} +R _{2} prime }]이며, [eqn: R _{2} >R _{2} ']이므로 [eqn: I _{3} ``>`I _{1} `>I _{2}]가 되어 자기력의 크기는 [eqn: F _{3} ``>`F _{1} `>F _{2}]가 된다.

15. [출제의도] 굴절 현상 이해하기

ㄱ, ㄷ. 젓가락이 꺾여 보이는 것은 물과 공기에서 빛의 속도가 다르기 때문에 일어나는 굴절현상으로 설명된다.

ㄴ. 물에서 빛의 속도가 공기에서보다 작으므로 굴절각이 입사각보다 크다.

16. [출제의도] 파동의 진행 및 속력 이해하기

ㄱ. 초기에 A의 위치가 아래로 내려오므로 이 파동은 왼쪽으로 진행한다.

ㄴ. 파장은 4cm이다.

ㄷ. [eqn: v= {lambda } over {T}] = [eqn: {4} over {4}] = 1(cm/s)

17. [출제의도] 정상파 이해하기

(나)는 (가)의 0.5주기 후의 모습이므로 주기는 1초이다.

18. [출제의도] 단일슬릿에 의한 회절 이해하기

(가)에서 빛 C의 파장이 가장 길고, 중앙의 밝은 무늬의 폭은 파장이 길수록, 슬릿폭이 좁을수록, 슬릿과 스크린 사이의 거리가 멀수록 커지지만 광원과 단일슬릿 사이의 거리에는 무관하다.

19. [출제의도] 굴절 법칙 적용하기

ㄱ. 굴절률이 작은 매질에서 큰 매질로 입사하므로 굴절각은 입사각보다 작다.

ㄴ. [eqn: sin theta _{c} `= {1} over {sqrt {2}}]에서 임계각([eqn: theta _{c}])은 45° 이다. 임계각보다 큰 60°로 입사하므로 전반사가 일어난다.

ㄷ. 굴절률을 [eqn: n], 물질 속에서의 광속을 [eqn: v]라고 하면, [eqn: n= {c} over {v}]에서 [eqn: v= {c} over {sqrt {2}}]이다.

20. [출제의도] 광전효과 이해하기

(다)에서 정지 전압([eqn: V _{0}])은 b가 a보다 크다. 광전자의 최대운동에너지와 전하량을 [eqn: E _{rm k it} `], [eqn: e]라 하고, 플랑크상수와 일함수를 [eqn: h], [eqn: W]라 하면, [eqn: E _{rm k it} `=`hf-W=eV _{0}]이다. 따라서 [eqn: V _{0}]는 [eqn: f]가 클수록 [eqn: W]가 작을수록 커지지만, 빛의 세기와는 무관하다.