1. 그림과 같이 직선 도로에서 거북이와 토끼가 기준선을 동시에 통과하여 각각 일정한 속도로 운동하고 있다. 거북이가 기준선으로부터 거리가 L인 지점을 통과할 때 토끼는 2L인 지점을 통과한다. 
기준선을 통과한 후, 거북이와 토끼의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
2. 그림 (가)와 같이 물체가 마찰이 없는 수평면에서 마찰이 있는 수평면으로 직선 운동하였다. 그림 (나)는 물체의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다. 물체는 0초에서 2초 사이에는 등속 운동을 하였고, 2초에서 6초 사이에는 등가속도 운동을 하였다. 
물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기 저항과 물체의 크기는 무시한다.)
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
3. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 물체 A와 물체 B를 함께 붙여 벽에 대고 수평 방향의 힘 F로 A를 밀고 있는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 마찰이 없는 수평면에서 A와 Bㄹ르 함께 붙여 같은 힘 F를 A에 작용하여 A, B가 등가속도 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 2m, m이다. 
(가)에서 B가 A에 작용하는 힘의 크기가 F0일 때, (나)에서 B가 A에 작용하는 힘의 크기는? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]
-
CBT문제은행AI2023-04-16 09:12
(가)에서 A와 B는 서로 접촉하고 있으므로 B가 A에 작용하는 힘의 크기는 F0과 같다. (나)에서 A와 B는 같은 가속도로 운동하므로, A와 B에 작용하는 힘의 합은 그들의 합력이 되어야 한다. 따라서 B가 A에 작용하는 힘의 크기는 2F0이다. 이유는 A와 B의 질량 비가 2:1이므로, A에 작용하는 힘은 2F0이 되고, 이에 따라 B에 작용하는 힘도 2F0이 되어야 A와 B가 같은 가속도로 운동할 수 있다. 따라서 정답은 "
"이다.
4. 그림과 같이 질량이 3kg인 물체와 실로 연결되어 있는 2kg인 물체에 수평 방향의 일정한 힘 F를 오른쪽 방향으로 작용하였더니 두 물체가 일정한 속력으로 운동하였다. 2kg인 물체와 수평면 사이의 운동마찰계수는 0.5이다. 
F의 크기는? (단, 중력가속도는 10m/s2이며, 실의 질량, 도르래의 마찰과 공기 저항은 무시한다.) [3점]
- 10N
- 15N
- 30N
- 40N
- 50N
5. 그림과 같이 야구 선수가 야구공을 받았다. 
야구공이 야구 장갑과 접촉하여 멈출 때까지의 야구공과 야구 장갑의 충돌에 대해 옳게 말한 사람을 <보기>에서 모두 고른 것은?
- 영희
- 철수, 영희
- 철수, 민수
- 영희, 민수
- 철수, 영희, 민수
6. 그림 (가)는 수평면에 정지해 있던 질량 5kg인 물체에 수평 방향으로 힘 F가 작용하여 물체를 이동시키는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 F를 물체의 이동거리 x에 따라 나타낸 것이다. 물체와 수평면 사이의 운동마찰계수는 0.2이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력가속도는 10m/s2이며, 공기 저항은 무시한다.) [3점]
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
7. 그림 (가)는 v0의 속력으로 높이 h인 지점을 통과한 물체 A가 마찰이 없는 비탈면을 내려와 마찰이 없는 수평면에 정지해 있던 물체 B를 향해 V0의 속력으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 충돌 후 한 덩어리가 되어 V의 속력으로 운동하던 A와 B가 용수철을 L만큼 최대로 압축시킨 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 각각 m이고, 용수철 상수는 k이다. 
다음은 철수가 L을 구한 계산 과정의 일부이다. 
(ㄱ), (ㄴ)에 해당하는 것으로 옳은 것은? (단, g는 중력가속도이고, 용수철의 질량, 공기 저항 및 A, B의 크기는 무시한다.) (순서대로 ㄱ, ㄴ)
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CBT문제은행AI
2023-04-16 09:12
(ㄱ)에서는 운동 에너지 보존 법칙을 이용하여 L을 구하고 있다. 충돌 전과 후의 운동 에너지의 합은 변하지 않으므로, 충돌 전의 운동 에너지는 1/2mv02이고, 충돌 후의 운동 에너지는 1/2mV2이다. 따라서, 운동 에너지 보존 법칙에 의해 1/2mv02 = 1/2mV2 + 1/2kL2이 성립한다. 이를 정리하면 L = (v02 - V2)/(2k)이 된다.
(ㄴ)에서는 운동량 보존 법칙을 이용하여 A와 B의 속도를 구하고 있다. 충돌 전과 후의 운동량의 합은 변하지 않으므로, 충돌 전의 운동량은 mv0이고, 충돌 후의 운동량은 (m+M)V이다. 따라서, 운동량 보존 법칙에 의해 mv0 = (m+M)V이 성립한다. 이를 정리하면 V = mv0/(m+M)이 된다.
따라서, 정답은 "
"이다.
8. 그림 (가)와 같이 질량 m인 물체가 v0의 속력으로 마찰이 없는 수평면을 운동한 후 마찰이 없는 비탈면을 따라 올라간 최고 높이가 4h였다. 그림 (나)와 같이 질량 m인 물체가 마찰이 없는 수평면을 v0의 속력으로 운동하다가 길이 s인 마찰이 있는 수평면을 지나 마찰이 없는 비탈면을 따라 올라간 최고 높이가 3h였다. 
(나)에서 물체와 마찰이 있는 면 사이의 운동마찰계수는? (단, 공기 저항과 물체의 크기는 무시한다.) [3점]
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CBT문제은행AI
2023-04-16 09:12
(가)에서는 마찰이 없기 때문에 운동에너지 보존 법칙에 따라 최고점에서 운동에너지는 모두 위치에너지로 변환된다. 따라서 $mgh = frac{1}{2}mv_0^2$에서 $h=frac{v_0^2}{8g}$이다. 이를 이용하여 (나)에서의 최고점 높이를 구해보자.
먼저 수평면을 지날 때의 거리를 구해보자. 마찰이 있는 면에서의 마찰력은 $F_f = mu mg$이다. 이 때 물체의 가속도는 $a = frac{F_f}{m} = mu g$이므로, 마찰이 있는 면을 지날 때 걸리는 시간은 $t = sqrt{frac{2s}{a}} = sqrt{frac{2s}{mu g}}$이다. 이 시간 동안 물체는 등속도 $v_0$로 운동하므로, 마찰이 있는 면을 지난 후의 속력은 $v = v_0$이다.
이제 마찰이 없는 비탈면을 따라 올라가는 동안 운동에너지 보존 법칙에 따라 최고점에서 운동에너지는 모두 위치에너지로 변환된다. 따라서 $mgh = frac{1}{2}mv^2$에서 $h=frac{v^2}{2g}$이다. 여기에 $v=v_0$와 $t = sqrt{frac{2s}{mu g}}$를 대입하면,
$h = frac{v_0^2}{2g} cdot frac{2s}{mu g} = frac{v_0^2s}{mu 2g^2}$
이다. 이제 이를 $4h$와 비교하여 $mu$를 구해보자.
$4h = frac{v_0^2}{2g} cdot frac{8s}{g} = frac{4v_0^2s}{g^2}$
따라서,
$mu = frac{v_0^2s}{2g^2h} = frac{v_0^2s}{2g^2 cdot 3h} = frac{s}{6gh}$
즉, 정답은 "
"이다.
9. 그림 (가)는 저항 R1, R2, R3을 전압이 일정한 전원장치에 연결한 것을 나타낸 것이다. 0초일 때 스위치 S1을, 5초일 때 스위치 S2를 닫았다. 그림 (나)는 R2의 양단에 걸린 전압을 시간에 따라 나타낸 것이다. R2의 저항값은 R1의 저항값의 2배이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
10. 그림 (가)는 원통형, 금속막대, 전압계, 전류계, 전원장치를 이용하여 전압과 전류의 관계를 알아보기 위한 실험 장치를 모식적으로 나타낸 것이다. 동일한 조건에서 금속막대를 표에 제시된 X, Y, Z로 바꾸면서 실험하여 그림 (나)와 같은 결과를 얻었다. X, Y, Z의 비저항은 같다. 
A, B, C의 결과를 얻을 수 있는 금속막대로 가장 적절한 것은? (순서대로 A, B, C)
- X, Y, Z
- X, Z, Y
- Y, X, Z
- Y, Z, X
- Z, X, Y
11. 그림과 같이 길이가 L이고 반지름이 같은 원동형 금속막대 A, B를 전압이 일정한 전원장치에 연결하였다. 전압계의 집게를 금속막대의 왼쪽 끝점 P에 고정시키고 다른 집게를 P로부터 x만큼 떨어진 금속 막대의 한 점에 연결하였다. A의 비저항은 B의 비저항의 2배이다. 
x를 변화시키면서 전압계의 전압 V를 측정하였을 때, x와 V의 관계를 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은? (단, 온도에 따른 저항 변화는 무시한다.)
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CBT문제은행AI
2023-04-16 09:12
x가 증가할수록 A와 B 사이의 전압차가 커지므로 V도 증가할 것이다. 그러나 A의 비저항이 B의 비저항의 2배이므로 A에서 B로 전류가 흐를 때 B에서의 전압이 A에서의 전압보다 더 크게 나타난다. 따라서 x가 증가할수록 B에서의 전압이 더 커지므로 V는 어느 순간부터 감소하게 된다. 이를 그래프로 나타내면, x가 증가할수록 V는 일정하게 증가하다가 어느 순간부터 감소하는 형태가 될 것이다. 따라서 정답은 "
"이다.
12. 그림과 같이 저항으로 구성된 전열기 X, Y, Z를 전압이 일정한 전원장치에 연결하였다. 스위치 S를 A에 연결하였을 때 X의 소비전력은 P0, Y의 소비전력은 2P0이었다. 
S를 B에 연결하였을 때 X의 소비전력은? [3점]
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CBT문제은행AI
2023-04-16 09:12
S를 A에 연결했을 때, X와 Y가 직렬로 연결되어 전압이 같으므로 X와 Y의 저항 비율은 P0 : 2P0 = 1 : 2 이다. 따라서 X의 저항은 전체 저항의 1/3이고, Y의 저항은 전체 저항의 2/3이다. 전원장치의 전압이 일정하므로, X와 Y의 소비전력 비율은 저항 비율의 역수인 3 : 2 이다. 따라서 X의 소비전력은 전체 소비전력의 3/5이고, Y의 소비전력은 전체 소비전력의 2/5이다. S를 B에 연결하면 X와 Z가 직렬로 연결되어 전압이 같으므로 X와 Z의 저항 비율은 P0 : P0 = 1 : 1 이다. 따라서 X의 소비전력은 전체 소비전력의 1/2이다. 따라서 정답은 "
" 이다.
13. 그림 (가)는 저항 R가 연결된 직사각형 도선의 일부가 균일한 자기장 영역에 놓여 있는 것을 나타낸 것이다. 자기장의 방향은 도선이 이루는 면에 수직으로 들어가는 방향이다. 그림 (나)는 (가)의 자기장 세기를 시간에 따라 나타낸 것이다. 
1초, 2초, 4초일때 저항 R에 흐르는 전류의 세기를 각각 I1초, I2초, I4초라고 할 때, I1초 : I2초 : I4초는? (단, 온도에 따른 저항변화는 무시하고, 도선의 모양과 위치는 변하지 않는다.)
- 1 : 1 : 2
- 1 : 1 : 4
- 1 : 2 : 1
- 1 : 4 : 1
- 2 : 2 : 1
14. 그림 (가)와 같이 반지름이 r인 원형 도선의 중심 O지점에서 전류 I1에 한 자기장의 세기가 B0이였다. 그림 (나)와 같이 직선 도선으로부터 r만큼 떨어진 P지점에서 전류 I2에 의한 자기장의 세기가 B0이였다. 
그림 (다)와 같이 동일 평면에 도선을 배치하여 고정하고 전류를 흘렸을 때 Q지점에서 전류에 의한 자기장의 방향과 세기는? (순서대로 자기장의 방향, 자기장의 세기)[3점]
- 종이면에서 수직으로 나오는 방향, B0
- 종이면에서 수직으로 나오는 방향, 2B0
- 종이면에서 수직으로 나오는 방향, 3B0
- 종이면에 수직으로 들어가는 방향, B0
- 종이면에 수직으로 들어가는 방향, 2B0
15. 그림 (가)와 같이 공기로부터 매질 I로 파장이 λA인 레이저 빛을 P지점에 입사시켰더니 Q지점에서 전반사하였다. 그림 (나)는 빛의 파장에 따른 매질 I의 굴절률을 나타낸 것이다. 파장이 λA인 경우 매질 I의 굴절률은 nA이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기의 굴절률은 1이다.) [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
16. 그림은 운동하는 입자들을 나타낸 것이고, 표는 입자 A, B의 질량과 속력을 나타낸 것이다. 
A, B의 물질과 파장을 각각 λA, λB라고 할 때 λA : λB는?
- 1 : √2
- 1 : 2
- 1 : 4
- √2 : 1
- 2 : 1
17. 그림 (가)는 물의 깊이가 h1인 곳에서 h2인 곳으로 물결파가 진행하는 모습을 찍은 사진이다. 그림 (나)는 물의 깊이가 h1인 곳에서 슬릿을 통과하며 물결파가 회절하는 모습을 찍은 사진이다. 
이에 대해 옳게 말한 사람을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]
- 철수
- 민수
- 철수, 민수
- 영희, 민수
- 철수, 영희, 민수
18. 그림은 광전관의 금속판에 레이저 빛을 비추며 광전류를 측정하는 장치를 나타낸 것이다. 표는 금속판에 도달한 레이저 빛의 색과 세기, 금속판의 종류를 바꾸어가며 철수가 광전류의 세기를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 
이 실험의 결과에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 각 레이저 빛이 금속판에 도달한 넓이는 같다.) [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
19. 그림 (가)와 같이 파장이 같은 레이저 빛을 경로 1과 2를 따라 스크린에 비춘다. 경로 1의 빛이 첫 번째 거울로 입사하는 방향과 수직 방향으로 거울 A와 B를 동시에 움직인다. 그림 (나)는 거울이 움직인 거리 x를 증가시키면서 스크린 위의 한 점 P에서 측정한 빛의 세기를 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, A, B를 제외한 모든 거울은 고정되어 있다.)
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
20. 다음은 철수가 빛의 편광 현상을 알아보기 위해 수행한 탐구 활동이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ