• 4교시 과학탐구 영역 •

[물리Ⅰ]

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

1. [출제의도] 속도-시간 그래프에서 운동 분석하기

[해설] ㄱ. 2초까지 A의 속도가 크므로 점점 가까워진다. ㄴ. 3초까지 A, B의 이동거리는 그래프 아래 면적이며 각각 10m, 9m이므로 평균속력은 A가 크다. ㄷ. A에 대한 B의 상대속도는 [eqn: v _{rmAB} =v _{rmB} -v _{rmA}]이므로 2m/s이다.

2. [출제의도] 물체에 작용하는 힘 이해하기

[해설] ㄱ. 중력만 작용한다. ㄴ. 질량이 같으므로 중력의 크기는 같다. ㄷ. 작용-반작용 관계이므로 크기는 같다.

3. [출제의도] 운동의 법칙 적용하기

[해설] A와 B의 가속도의 크기는 같고, 작용하는 힘은 B의 중력(10N)과 A의 마찰력(4N)이므로 가속도의 크기 [eqn: a= {F} over {m}]=[eqn: {(10-4)rmN} over {3rmkg}]=[eqn: 2rmm/s ^{2}]이다.

4. [출제의도] 운동량 보존 법칙 적용하기

[해설] 충돌 전과 후 운동량은 보존되고 위치-시간 관계 그래프에서 기울기는 속도이다. 충돌은 A의 속도가 변한 1초, 2초에서 일어났고, 두 번의 충돌 과정에서 [eqn: 4m _{rmA}]=[eqn: 2(m _{rmA} +m _{rmB} )]=[eqn: (m _{rmA} +m _{rmB} +m _{rmC} )]이므로, [eqn: m _{rmA} :m _{rmB} :m _{rmC}]=1 : 1 : 2이다.

5. [출제의도] 힘-시간 그래프에서 운동 분석하기

[해설] ㄱ. 2초까지 가속도의 크기가 [eqn: 0.5rmm/s ^{2}]이므로 1초까지 이동거리는 [eqn: s= {1} over {2} at ^{2} =0.25rmm]이다. ㄴ. 3초일 때 운동량이 [eqn: 4 rm kg.`m/s]이므로 속력은 2m/s이다. ㄷ. 운동량의 변화량(충격량)의 크기는 그래프 아래 면적이므로 [eqn: 3 rm kg.`m/s]이다.

6. [출제의도] 물체에 작용하는 합력과 한 일 구하기

[해설] 일률(P)=힘(F)ㆍ속력([eqn: v])이므로 전동기가 200W의 일률로 무게 100N인 물체를 끌어 올리는 속력 [eqn: v]는 2m/s이고, 이 속력으로 물체를 2m 이동시키면서 한 일은 200J이다. 등속도 운동하는 물체에 작용하는 합력은 0이다.

7. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 적용하기

[해설] ㄱ. 역학적 에너지 보존에 의해 분리 된 직후 운동에너지 [eqn: 1 over 2 mv^2]은 [eqn: 1over2 kx^2]이므로 속력은 [eqn: x sqrt {{k} over {m}}]이다. ㄷ. 마찰이 있는 면에서 초기 속력은 [eqn: x sqrt { k over m}]이므로 [eqn: 2as = v^2 - {v_0 }^2]에서 [eqn: a = kx^2 over 2ms]이다.

8. [출제의도] 역학적 에너지 보존 법칙 적용하기

[해설] A, B, C점에서 역학적 에너지는 같으므로 [eqn: mgh]+[eqn: 2mv ^{2}]=[eqn: 2mgh]+[eqn: {1} over {2} mv ^{2}]이고, [eqn: mgh]=[eqn: {3} over {2} mv ^{2}]이다. C점에서 위치에너지는 0이므로 운동에너지는 [eqn: 7over2 mv^2]이다.

9. [출제의도] 금속막대의 길이, 단면적과 저항값의 관계 이해하기

[해설] A, B, C의 저항의 비는 2 : 1 : 4이므로 스위치가 각각 P, Q에 연결될 때 전체 저항의 비는 1 : 2이고, 전류의 비는 2 : 1이다.

10. [출제의도] 전기회로에서 소비 전력 구하기

[해설] 전압, 저항값을 [eqn: V], [eqn: R] 라 할 때, 스위치를 닫기 전 후의 전체 저항값은 각각 [eqn: {3} over {2} R], [eqn: R] 가 되며, 스위치를 닫기 전 후 세 저항의 소비전력은 각각 [eqn: {2V ^{2}} over {3R}], [eqn: {V ^{2}} over {R}]이고, [eqn: P _{rm0}]=[eqn: {2V ^{2}} over {3R}]이므로 [eqn: {V ^{2}} over {R}]=[eqn: {3} over {2} P _{rm0}]이다.

11. [출제의도] 저항변화에 따른 회로의 전압, 전류 변화 이해하기

[해설] 전원장치의 전압이 일정하므로, (나)과정에서 가변저항기 저항값이 증가해도 전압계의 측정값은 일정하고, (다)과정에서 가변저항기의 저항값이 감소하면 전류계의 측정값은 증가한다.

12. [출제의도] 전류가 흐르는 직선 도선 주변의 자기장의 세기 구하기

[해설] 종이면에 수직으로 나오는 자기장의 방향을 +방향, 모눈의 간격을 [eqn: l]이라 할 때, p에서의 자기장의 세기 [eqn: B _{rmp}]=[eqn: k {3I} over {l}]-[eqn: k {I} over {l}]=[eqn: k {2I} over {l}]=[eqn: B _{rm0}]이고, q에서의 자기장의 세기 [eqn: B _{rmq}]=[eqn: k {3I} over {3l}]+[eqn: k {I} over {l}]=[eqn: k {2I} over {l}]=[eqn: B _{rm0}]이다.

13. [출제의도] 자기장 영역에서 전류가 흐르는 도선에 작용하는 힘 비교하기

[해설] PQ와 RS는 각각 서로 반대 방향으로 자기력이 작용한다. PS와 QR는 각각 서로 반대 방향으로 자기력이 작용하고, PS에서의 자기장의 세기가 QR에서 보다 크므로 PS에 더 큰 자기력이 작용한다.

14. [출제의도] 자기장 영역에서 운동하는 도체막대에 흐르는 유도 전류 분석하기

[해설] 자기장 속에 놓여 있는 도체막대를 왼쪽으로 등속 운동시키면 ‘ㄷ’자 모양의 도선에 시계 방향으로 일정한 세기의 유도 전류가 생기고, 막대에 작용하는 자기력의 방향은 운동방향과 반대이다.

15. [출제의도] 자기장 변화에 따라 도선에 유도되는 전류의 세기 구하기

[해설] 1초일 때, 3초일 때 각각 [eqn: rmI]에 의해 도선에 유도 전류가 흐르고, 1초일 때, 3초일 때 [eqn: rmI] 영역의 자기장 변화(그래프 기울기)가 같으므로 유도전류의 세기는 각각 같다.

16. [출제의도] 파장에 따른 빛의 굴절 이해하기

[해설] 단색광 A와 B가 동일한 각으로 공기에서 유리로 입사할 때 A가 B보다 굴절각이 크므로 파장과 유리 내부에서의 속력은 A가 B보다 크고, 굴절률은 A가 B보다 작다.

17. [출제의도] 파동의 특성을 나타내는 요소들 사이의 관계 이해하기

[해설] 파장이 40cm인 파동이 0.3초 동안에 15cm 진행하므로 파동의 주기는 0.8초이고, 속력 [eqn: v]=[eqn: {파장} over {주기}]=[eqn: {0.4rmm} over {0.8초}]= 0.5 m/s이다.

18. [출제의도] 물의 깊이에 따른 물결파의 속력 이해하기

[해설] 물의 깊이가 깊을수록 물결파의 속력은 빨라지고 파장은 길어진다.

19. [출제의도] 전반사가 일어나는 조건 이해하기

[해설] 단색광이 O점에서 굴절될 때, 입사각이 굴절각보다 크므로 매질Ⅱ의 굴절률이 매질Ⅰ보다 크다. 임계각보다 큰 입사각으로 빛이 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 전반사가 일어난다. 이 단색광이 매질Ⅱ에서 매질Ⅰ로 입사할 때의 임계각을 [eqn: theta]라 하면 [eqn: rm sin theta ``=` {2} over {3}]이다. B에서 O로 입사할 때, 입사각의 [eqn: rm sin theta ``]값이 [eqn: rm {1} over {2}]이므로 전반사는 일어나지 않고, C에서 O로 입사할 때, 입사각의 [eqn: rm sin theta ``]값이 [eqn: rm {2} over {3}]보다 크므로 전반사가 일어난다.

20. [출제의도] 빛의 간섭 이해하기

[해설] 이중 슬릿 간격을 [eqn: d], 슬릿에서 스크린까지의 거리를 [eqn: l]이라 할 때, 파장이 [eqn: lambda]인 빛에 의한 간섭 무늬 사이의 간격 [eqn: DELTA x= {lambda l} over {d}]이다. 따라서 무늬 간격이 큰 [eqn: lambda _{2}]의 파장이 [eqn: lambda _{1}]보다 크고 이중 슬릿간격이 좁을수록 무늬 간격은 넓어진다. 이중슬릿을 통과한 빛이 보강 간섭을 일으키면 밝은 무늬가 생긴다.