수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2009-09-03)

수능(물리I)
(2009-09-03 기출문제)

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1. 그림은 일직선상에서 운동하는 물체 A, B의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다.

A, B 의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 A와 B가 같은 방향으로 운동하고 있음을 나타내며, 그림에서 A와 B가 모두 오른쪽으로 이동하고 있기 때문에 옳다. "ㄷ"는 A와 B의 속도가 다르기 때문에 시간이 지남에 따라 A와 B의 거리가 멀어지거나 가까워질 수 있음을 나타내며, 그림에서 A와 B의 거리가 번갈아 멀어지고 가까워지는 것을 볼 수 있기 때문에 옳다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
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2. 그림과 같이 직선 도로에서 자동차 A, B가 각각 4v0, v0 의 속력으로 동시에 기준선 P를 통과한 후, 각각 등가속도 운동을 하여 기준선 Q에 동시에 도달하였다. 도달하는 순간, A는 정지하였고 B의 속력은 v 였다.

v 는? (단, A, B는 평행한 직선 경로를 따라 운동하며, P는 Q와 평행하다. A, B의 크기는 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 등가속도 운동에서 가속도는 일정하므로, B가 Q에 도달할 때까지의 시간 t는 다음과 같다.

    v = v0 + at

    Q에 도달할 때 A의 이동거리는 다음과 같다.

    sA = 4v0t

    B의 이동거리는 다음과 같다.

    sB = v0t + (1/2)at2

    A와 B가 동시에 Q에 도달했으므로, 이동거리는 같다.

    4v0t = v0t + (1/2)at2

    3v0t = (1/2)at2

    t = (2/3)(v0/a)

    B가 Q에 도달할 때의 속력 v는 다음과 같다.

    v = v0 + at = v0 + (a)(2/3)(v0/a) = (5/3)v0

    따라서, 정답은 "" 이다.
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3. 그림은 실에 매달린 막대자석 A와 지면에 놓인 막대자석 B가 일정한 거리를 유지한 채 정지해 있는 것을 나타낸 것이다. A, B는 동일한 연직선상에 있고, A의 N극과 B의 S 극은 서로 마주 보고 있다.

A, B에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장의 효과는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄴ"은 막대자석 A와 B 사이에 인력이 작용하기 때문에 옳다. 보기 "ㄷ"는 막대자석 A와 B가 서로 반대 극성이기 때문에 서로 인력으로 작용하고 있다. 보기 "ㄱ"은 지구 자기장의 효과를 무시하므로 A와 B 사이에 작용하는 힘은 인력뿐이다. 따라서 보기 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이 모두 옳다. 보기 "ㄱ, ㄷ"는 A와 B 사이에 인력과 척력이 작용한다는 것을 의미하는데, 이는 지구 자기장의 효과를 고려한 것이므로 문제에서 요구하는 조건과 맞지 않다.
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4. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 모양의 물체 A가 5cm/s 의 속도로 운동하고, A의 안쪽에 물체 B가 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 4m, m이고, A의 안쪽 너비는 L 이며, B의 크기는 무시한다. 그림 (나)는 A의 충돌 전후의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    ㄱ. A와 B는 같은 방향으로 운동하고 있으므로, A가 B에게 충돌하면 B는 A와 같은 방향으로 움직이게 된다. 따라서, A와 B의 속도는 충돌 전과 후에도 변하지 않는다.

    ㄴ. A와 B가 충돌하면 운동량 보존 법칙에 따라, A와 B의 운동량의 합은 충돌 전과 후에도 일정하다. 따라서, A와 B의 속도는 충돌 전과 후에 반비례하게 변한다.

    ㄷ. A와 B가 충돌하면 운동 에너지 보존 법칙에 따라, 충돌 전에는 A만 운동 에너지를 가지고 있었지만, 충돌 후에는 A와 B가 함께 운동 에너지를 가지게 된다. 따라서, 충돌 후에는 A의 속도가 감소하고, B의 속도가 증가하게 된다.
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5. 그림 (가), (나)는 전동기 P, Q가 각각 마찰이 없는 빗면을 따라 질량 m인 물체를 일정한 속력 v0 으로 끌어 올리는 것을 나타낸 것이다. (가), (나)에서 빗면의 경사각은 각각 θ1, θ2이고, θ1 < θ2이다.

전동기가 물체를 같은 높이만큼 끌어 올리는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실의 질량, 도르래의 마찰, 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄷ, 전동기 P에서 소비되는 일의 양이 전동기 Q에서 소비되는 일의 양보다 작다."이다.

    전동기 P와 Q는 물체를 같은 높이만큼 끌어올리기 때문에 두 전동기가 한 일의 양은 같다. 따라서, 전동기 P와 Q가 소비하는 일의 양을 비교하려면 각 전동기에서의 일의 효율성을 비교해야 한다.

    전동기 P에서의 일의 효율성은 $eta_P = frac{W_P}{Q_P}$이고, 전동기 Q에서의 일의 효율성은 $eta_Q = frac{W_Q}{Q_Q}$이다. 여기서 $W$는 일의 양, $Q$는 전기 에너지의 양을 나타낸다.

    전동기 P와 Q는 같은 물체를 끌어올리기 때문에 $W_P = W_Q$이다. 또한, 전동기 P와 Q는 같은 시간 동안 작동하기 때문에 $Q_P = Q_Q$이다. 따라서, $eta_P = eta_Q$이다.

    하지만, 전동기 P와 Q가 물체를 끌어올리는 높이가 다르기 때문에, 전동기 P에서는 더 많은 일을 해야 한다. 따라서, 전동기 P에서의 일의 양은 전동기 Q에서의 일의 양보다 많다. 그러므로, 전동기 P에서 소비되는 일의 양이 전동기 Q에서 소비되는 일의 양보다 크다는 보기는 옳지 않다.

    따라서, 정답은 "ㄷ, 전동기 P에서 소비되는 일의 양이 전동기 Q에서 소비되는 일의 양보다 작다."이다.
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6. 그림은 행성 A에서 질량 5kg인 물체 P의 중력에 의한 위치 에너지와 행성 B에서 질량 2 kg 인 물체 Q 의 중력에 의한 위치 에너지를 지면으로부터 높이에 따라 나타낸 것이다.

지면으로부터 높이가 10m인 지점에서 A와 B의 중력가속도의 크기를 각각 gA, gB 라고 할 때, gA : gB는?

  1. 1:1
  2. 1:2
  3. 2:1
  4. 4:5
  5. 5:2
(정답률: 알수없음)
  • 위치 에너지는 높이와 중력가속도에 비례하므로, 높이가 같은 지점에서의 위치 에너지는 중력가속도의 크기에 비례한다. 따라서, 높이가 10m인 지점에서 물체 P와 Q의 위치 에너지는 각각 gA×10×5 = 50gA와 gB×10×2 = 20gB이다. 이를 이용하여 gA : gB를 구하면, 50gA : 20gB = 5gA : 2gB이다. 이때, 5와 2는 서로 소이므로, 최대공약수를 구하면 1이다. 따라서, 답은 5gA : 2gB = 4:5이다.
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7. 그림과 같이 2 개의 저항체와 전압계를 전압이 일정한 전원장치에 연결하였다.

집게를 각각 a 지점과 b 지점에 연결할 때에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"입니다.

    a 지점과 b 지점 사이의 전압차는 전압계를 통해 측정할 수 있습니다. 이 때, a 지점과 b 지점 사이의 전압차는 전압계에 표시되는 값과 같습니다.

    따라서, a 지점과 b 지점에 집게를 연결하여 전압계에 표시되는 값을 측정하면, 이 값은 2개의 저항체에 걸리는 전압의 합과 같습니다. 이를 이용하여 각각의 저항체에 걸리는 전압을 계산할 수 있습니다.

    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것입니다.
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8. 그림은 가늘고 무한히 긴 평행한 직선 도선 A, B, C가 종이면에 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다. A, B, C에 흐르는 전류의 세기는 각각 2I, I, 3I 이다. A, B 사이의 거리와 B, C 사이의 거리는 서로 같다. 점 P, Q는 종이면에 있으며, P는 A, B로부터, Q는 B, C로부터 같은 거리에 있다.

P, Q에서의 자기장의 세기를 각각 BP, BQ라고 할 때, P에서 자기장의 방향과 BP, BQ를 비교한 것으로 옳은 것은? (단, 지구자기장의 효과는 무시한다.) (순서대로 P에서 자기장의 방향, 자기장의 세기)[3점]

  1. 종이면에서 수직으로 나오는 방향, BP < BQ
  2. 종이면에서 수직으로 나오는 방향, BP > BQ
  3. 종이면에서 수직으로 나오는 방향, BP = BQ
  4. 종이면에서 수직으로 들어가는 방향, BP < BQ
  5. 종이면에서 수직으로 들어가는 방향, BP > BQ
(정답률: 알수없음)
  • P에서의 자기장은 A와 B에서의 자기장이 서로 합쳐진 것이므로, 종이면에서 수직으로 들어가는 방향이다. 따라서, "종이면에서 수직으로 들어가는 방향"이 정답 중 하나이다.

    BP는 A와 B에서의 자기장이 서로 상쇄되지 않고 더해진 것이므로, BP > I이다. 반면, BQ는 B와 C에서의 자기장이 서로 상쇄되어 I만큼 남게 되므로, BQ = I이다. 따라서, "BP < BQ"이 정답 중 하나이다.
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9. 그림 (가)와 같이 질량 2m인 물체 A를 빗면의 높이 h인 곳에 가만히 놓아 수평면에 정지해 있던 질량 m인 물체 B와 충돌시켰다. 충돌 후, B의 속력은 A의 속력의 2 배이다. 그림 (나)와 같이 질량 2m인 물체 C를 빗면의 높이 h 인 곳에 가만히 놓아 수평면에 정지해 있던 질량 m인 물체 D와 충돌시켰다. 충돌 후 C, D는 한 덩어리가 되었다. (가), (나)에서 빗면과 수평면은 마찰이 없다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.

    - "ㄴ"은 운동량 보존 법칙에 따른 결과이다. 충돌 전에는 A와 B의 운동량의 합과 충돌 후에는 A와 B의 운동량의 합이 동일하다. 따라서, A와 B의 운동량의 합은 m(2v) + 2mv = 3mv로, 충돌 후 B의 속력은 2v이므로, A의 속력은 v/3이다.
    - "ㄷ"는 운동 에너지 보존 법칙에 따른 결과이다. 충돌 전에는 C와 D의 운동 에너지의 합과 충돌 후에는 C와 D의 운동 에너지의 합이 동일하다. 따라서, C와 D의 운동 에너지의 합은 mgh로, 충돌 후의 속력은 v = √(2gh)이다. C와 D가 한 덩어리가 되었으므로, 이 덩어리의 운동량은 3mv이다. 따라서, 이 덩어리의 운동 에너지는 (3mv)^2/2m = 9/2 mv^2이다. 이 운동 에너지는 충돌 전의 운동 에너지 mgh보다 크므로, 운동 에너지가 보존되지 않았다. 이는 충돌 시에 역학적 에너지가 내부적으로 소멸되었기 때문이다.
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10. 그림 (가)는 진폭이 A이고 주기가 T 인 두 수면파가 진행하는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 실선과 점선은 각각 수면파의 마루와 골을 나타내며, 점 P와 점 Q는 공간상에 고정된 점이다. 그림 (나)는 t=0인 순간 (가)의 P와 Q 사이에서 중첩된 파동의 변위를 위치에 따라 나타낸 것이다.

t=0일 때 P와 Q 사이에서 중첩된 파동의 변위를 위치에 따라 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 정답: ""

    이유: 그림 (가)에서 P와 Q 사이에서 진행하는 두 수면파는 같은 주기를 가지고 있으므로, 중첩된 파동의 주기도 T이다. 또한, 두 수면파의 진폭이 같으므로 중첩된 파동의 진폭도 A이다. 따라서, 중첩된 파동의 변위는 P와 Q 사이에서 진행하는 두 수면파의 변위를 더한 것과 같다. 이를 그림 (나)에 나타내면, P와 Q 사이에서 중첩된 파동의 변위는 두 수면파의 변위가 최대로 합쳐진 지점에서 A이고, 두 수면파의 변위가 상쇄되어 서로 상반되는 지점에서는 변위가 0이 된다. 따라서, ""이 가장 적절한 것이다.
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11. 그림 (가)는 저항값이 R1, R2 인 저항을 전원장치에 연결한 것을 나타낸 것이고, (나)는 (가)에서 점 A에 흐르는 전류의 세기를 전원장치의 전압에 따라 나타낸 것이다. 그림 (다)는 저항값이 R1 인 3 개의 저항과 R2 인 3 개의 저항을 연결한 것을 나타낸 것이다.

(다)에서 점 P와 점 Q 사이의 합성저항은?

  1. 1.5Ω
  2. 2Ω
  3. 3Ω
  4. 4.5Ω
  5. 6Ω
(정답률: 알수없음)
  • (다)에서 R1인 3개의 저항은 병렬 연결되어 1/R1 = 1/1 + 1/1 + 1/1 = 3/3 = 1 이 되고, R2인 3개의 저항도 같은 방식으로 계산하면 1/R2 = 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2 가 된다. 이 두 저항이 직렬 연결되어 합성저항 R은 R = R1 + R2 = 1 + 3/2 = 5/2 = 2.5Ω 이다. 따라서 정답은 "2Ω"이다.
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12. 그림은 저항값이 R 인 3 개의 저항과 스위치 S1, S2 를 전압이 일정한 전원장치에 연결한 것을 나타낸 것이다. 표는 S1, S2 의 상태에 따른 점 P와 점 Q 사이의 전압을 나타낸 것이다.

VA, VB, VC 의 크기를 비교한 것으로 옳은 것은?

  1. VA > VB = VC
  2. VB > VA > VC
  3. VB = VC > VA
  4. VC > VA > VB
  5. VC > VB > VA
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "VB = VC > VA" 이다.

    S1과 S2가 모두 닫혀있을 때, 전류는 R1, R2, R3을 모두 흐르게 된다. 이때, R1과 R2는 병렬로 연결되어 있으므로, 전압은 R1과 R2의 저항값에 비례하여 나누어진다. 따라서, VB = VC 가 된다.

    S1이 열려있고, S2가 닫혀있을 때, 전류는 R2와 R3을 흐르게 된다. 이때, R2와 R3는 직렬로 연결되어 있으므로, 전압은 R2와 R3의 저항값에 비례하여 나누어진다. 따라서, VC > VA 가 된다.

    따라서, VB = VC > VA 이다.
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13. 그림과 같이 저항값이 R1 인 2 개의 저항체와 저항값이 R2 인 저항체를 전압이 일정한 전원장치에 연결하였다. 집게를 점 a 에 연결할 때와 점 b 에 연결할 때 3 개의 저항체에서 소비되는 전력의 합은 각각 60W, 50W이다.

R1:R2 는? [3점]

  1. 1:2
  2. 2:3
  3. 3:1
  4. 3:2
  5. 5:6
(정답률: 알수없음)
  • 전압이 일정한 전원장치에 연결되어 있으므로, 각각의 저항체에서 소비되는 전력은 전압과 저항값에 비례한다. 따라서, 전압이 일정하므로 저항값이 클수록 더 많은 전력을 소비하게 된다.

    점 a 에 집게를 연결하면, R1과 R2가 직렬로 연결되어 전체 저항값은 R1+R2이다. 따라서, R1과 R2에서 소비되는 전력의 비율은 R2:(R1+R2)이다.

    점 b 에 집게를 연결하면, R1과 R2가 병렬로 연결되어 전체 저항값은 R1R2/(R1+R2)이다. 따라서, R1과 R2에서 소비되는 전력의 비율은 (R2/(R1+R2))2 : (R1/(R1+R2))2 이다.

    문제에서 주어진 조건에 따라, 위의 두 비율이 각각 50:60 이므로, 다음과 같은 방정식을 풀 수 있다.

    (R2/(R1+R2))2 : (R1/(R1+R2))2 = 50:60

    (R2/R1)2 : (R1/R2)2 = 5:6

    (R2/R1) : (R1/R2) = √(5) : √(6)

    (R2/R1) : (R1/R2) = 1.12 : 1

    따라서, R1:R2는 2:3 이다.
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14. 그림은 빗면을 따라 내려온 자석이 마찰이 없고 수평인 직선레일을 따라 운동하여 동일한 두 원형 코일 A와 B를 통과한 것을 나타낸 것이다. 점 a, p, b는 레일 상에 있고, a, b는 각각 A, B의 중심이며, p 는 a 와 b 로부터 같은 거리에 있다. A와 B는 서로 나란하게 놓여 있고, 움직이지 않는다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 자석이 빗면을 따라 내려오면서 움직이는 것이므로, 자기장의 힘에 의해 전기력이 발생하지 않는다. 따라서 A와 B를 통과하는 전류는 발생하지 않으며, 전기력이 작용하지 않으므로 a와 b 사이의 전압차도 발생하지 않는다.
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15. 그림은 어느 순간 두 수면파 A, B의 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. 실선과 점선은 각각 수면파의 마루와 골을 나타낸다. A의 진동수는 5Hz 이고, A는 B보다 매초 1cm 더 진행한다.

B의 진동수는?

  1. 1Hz
  2. 2Hz
  3. 3Hz
  4. 4Hz
  5. 5Hz
(정답률: 알수없음)
  • A와 B의 진행 속도 차이는 매초 1cm이므로, A의 진행 거리는 B의 진행 거리보다 1cm 더 멀다. A의 진동 주기는 1/5초이므로, A가 한 번 진동할 때마다 B는 1/5초 동안 A보다 1cm 덜 진행하므로, B는 A보다 한 주기 동안 1/5 × 1cm = 0.2cm 덜 진동한다. 따라서 B의 진동 주기는 1/5 + 0.2cm/1cm = 1/4초이며, B의 진동수는 4Hz이다. 따라서 정답은 "2Hz"가 아니라 "4Hz"이다.
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16. 그림은 질량이 다른 입자 A, B의 속력에 따른 물질파의 파장을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"인 "입자 A와 B의 질량이 다르기 때문에 속력이 같아도 물질파의 파장이 다르다"는 설명이 옳다. 이는 질량이 다른 입자는 운동에너지를 가지는데, 운동에너지는 속력과 질량에 비례하기 때문에 질량이 다른 입자는 같은 속력을 가지더라도 운동에너지가 다르다. 따라서 물질파의 파장도 질량이 다른 입자의 운동에너지에 영향을 받아 달라진다.
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17. 표는 금속판 A, B에 진동수가 f1, f2인 단색광을 비추었을 때 방출된 광전자의 최대 운동 에너지를 나타낸 것이다. 그림은 표의 실험 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ의 단색광의 진동수와 방출된 광전자의 최대 운동에너지의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 민수
  3. 철수, 영희
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 표와 그림을 보면, 실험 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ에서는 진동수가 증가할수록 광전자의 최대 운동 에너지도 증가하는 것을 알 수 있다. 하지만 실험 Ⅲ에서는 진동수가 증가해도 광전자의 최대 운동 에너지가 증가하지 않는 것을 알 수 있다. 이는 실험 Ⅲ에서 사용한 금속판의 특성 때문인데, 이 금속판은 흡수선이 존재하여 일정한 에너지 이상의 광자만이 전자를 방출시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 실험 Ⅲ에서는 진동수가 증가해도 광자의 에너지가 일정 수준 이하일 경우에는 광전자가 방출되지 않아 최대 운동 에너지가 증가하지 않는 것이다. 이에 따라, "철수, 영희"가 정답이다.
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18. 그림은 공기에서 프리즘의 P 점을 향해 프리즘의 아랫면과 평행하게 입사한 단색광이 프리즘의 아랫면에서 반사각 r 로 전반사한 후, 프리즘의 오른쪽 면에서 굴절각 t 로 굴절하여 공기로 나오는 것을 나타낸 것이다. 프리즘의 아랫면과 두 옆면이 이루는 각은 60˘ 로 같다. 표는 그림과 같이 입사한 단색광 A, B에 대한 r 와 t 를 나타낸 것이다. 프리즘 속에서 단색광의 속력은 A가 B보다 작다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳다.

    - 단색광 A와 B의 전반사각 r은 모두 60˚이다. 이는 프리즘의 아랫면과 두 옆면이 이루는 각이 60˚이기 때문이다.
    - 단색광 A와 B의 굴절각 t는 각각 30.5˚와 31.5˚이다. 이는 표에서 주어진 값이다.
    - 단색광 A와 B의 속력은 A가 B보다 작다고 했다. 이는 광의 속력이 매질에 따라 다르기 때문이다. 따라서 굴절률 n이 작은 A의 속력이 더 작다는 것을 알 수 있다.
    - 프리즘에서 광선은 전반사와 굴절을 반복하며 이동한다. 따라서 광선이 프리즘을 통과한 후에도 여전히 단색광이 유지되는 것은 광선이 전반사와 굴절을 반복하며 모든 파장이 동일한 경로를 따르기 때문이다.
    - 따라서, 단색광 A와 B가 프리즘을 통과한 후에도 여전히 단색광이 유지되므로, 광선이 프리즘을 통과한 후에도 전반사각과 굴절각은 변하지 않는다. 따라서, 단색광 A와 B의 전반사각 r은 모두 60˚이며, 굴절각 t는 각각 30.5˚와 31.5˚이다.
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19. 그림은 마찰이 없는 수평면에 있는 물체 A 위에 물체 B가 놓여 있는 상태에서 A, B가 같은 속도로 마찰이 있는 수평면 S를 향해 운동하는 것을 나타낸 것이다. A와 B 사이의 정지마찰계수는 A와 S 사이의 운동마찰계수보다 작다. S 에서 A, B가 각각 등가속도 운동을 하는 동안 B는 A 아래로 떨어지지 않는다.

S 에서 A, B가 각각 등가속도 운동을 하는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 옳은 것은 "ㄴ"이다. 이유는 A와 B가 같은 속도로 운동하면서 S에 대한 마찰력이 작아서 B가 A 아래로 떨어지지 않는 것이 가능하다. 이는 B가 A와 함께 등가속도 운동을 하면서 A가 B를 지탱해주기 때문이다. 따라서 "ㄴ"이 정답이다.
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20. 그림은 물체 A, B, 추를 실 p, q 로 연결하고 B를 잡고 있다가 가만히 놓았을 때, A, B, 추가 가속도 크기 a 로 등가속도 운동을 하는 것을 나타낸 것이다. A와 B는 마찰이 있는 수평면에서 운동하며, A 와 수평면, B 와 수평면 사이의 운동마찰계수는 각각 μ 1/2μ이다. A, B, 추의 질량은 각각 m, 2m, 3m이다. p 가 A를 당기는 힘의 크기는 TA 이고, q 가 B를 당기는 힘의 크기는 TB 이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"이다.

    A와 B의 등가속도 운동에서, A와 수평면 사이의 마찰력은 μmg, B와 수평면 사이의 마찰력은 2μmg이다. 따라서, A와 B의 가속도는 각각 a = TA / m - μg, aB = TB / 2m - 2μg 이다.

    추의 등가속도 운동에서, 추에 작용하는 힘 F는 TA + TB - 3mg 이다. 따라서, 추의 가속도는 aC = F / 3m = (TA + TB - 3mg) / 9m 이다.

    따라서, 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. A와 B의 가속도는 등가속도 운동에서 동일하므로, a = aB 이다. 따라서, TA / m - μg = TB / 2m - 2μg 이므로, TA / TB = 2 - 2μ / 1 - μ 이다.

    ㄴ. 추의 가속도는 등가속도 운동에서 F / 3m 이므로, TA + TB - 3mg = 9maC 이다. 따라서, TA + TB = 9m(aC + g) 이다.
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