수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2009-10-15)

수능(물리I) 2009-10-15 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(물리I) 2009-10-15 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(물리I)
(2009-10-15 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그래프는 직선상에서 운동하는 물체 A, B의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

0초부터 4초까지 A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 속도-시간 그래프의 해석 문제입니다.
    가속도는 속도-시간 그래프의 기울기입니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{-20 - 20}{4 - 0} = -10$
    ③ [최종 결과] $|a| = 10\text{ m/s}^2$
    따라서 A의 가속도 크기는 $10\text{ m/s}^2$인 ㄴ이 정답입니다.

    오답 노트
    이동 거리는 A가 B의 2배이다: B의 이동 거리는 $10 \times 4 = 40\text{m}$이고, A의 이동 거리는 $0 \sim 2\text{s}$까지 $20\text{m}$, $2 \sim 4\text{s}$까지 $20\text{m}$로 총 $40\text{m}$입니다. 두 물체의 이동 거리는 같습니다.
    평균 속도의 크기는 A가 B보다 더 크다: B의 평균 속력은 $10\text{m/s}$이며, A의 평균 속력은 $\frac{40\text{m}}{4\text{s}} = 10\text{m/s}$로 서로 같습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림 (가)는 질량 0.2 kg으로 동일한 자석 A, B가 붙어 지면에 수평인 나무판에 놓여 있는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 A에 용수철을 연결하여 나무 막대에 매달았을 때 용수철의 길이가 8 cm로 늘어난 모습을 나타낸 것이다. 용수철의 원래 길이는 6 cm이고, 용수철 상수는 100 N/m이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 10 m/s2이고 용수철의 질량, A와 B사이의 자기력 이외의 자기력은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용수철의 탄성력 $F = kx$와 자석 사이의 자기력을 분석합니다.
    ㄱ. (가)에서 A의 무게는 $0.2 \times 10 = 2\text{N}$이며, A와 B가 서로 밀어내는 척력이 작용하므로 A가 B를 누르는 힘은 $2\text{N}$보다 큽니다.
    ㄴ. (나)에서 용수철이 $2\text{cm}$ 늘어났으므로 탄성력은 $100 \times 0.02 = 2\text{N}$입니다. A의 무게 $2\text{N}$과 탄성력 $2\text{N}$이 평형을 이루므로, B가 A를 떠받치는 힘은 0이 됩니다.
    ㄷ. (가)에서는 A의 무게와 척력이 모두 B를 누르지만, (나)에서는 탄성력이 A를 들어올려 B를 누르는 힘이 감소하므로 (가)에서 더 큽니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림 (가)는 수레의 운동을 종이테이프에 기록하는 장치를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 철수와 영희가 (가)의 장치를 이용하여 각각 일정한 힘으로 수레를 잡아당겨 얻은 결과를 나타낸 것이다. 철수는 6타점 간격으로, 영희는 3타점 간격으로 종이테이프의 구간 거리를 측정하였다. 시간기록계는 1초에 60타점을 찍는다.

철수와 영희가 잡아당긴 수레의 가속도 크기를 각각 α철수, α영희 라고 할 때, α철수 : α영희는?

  1. 1 : 1
  2. 1 : 2
  3. 1 : 4
  4. 2 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 등가속도 직선 운동에서 가속도는 단위 시간당 속도 변화량으로, 종이테이프의 구간 거리 증가량에 비례합니다.
    철수는 6타점($0.1\text{s}$) 간격으로 거리가 $2\text{cm}, 4\text{cm}, 6\text{cm}$로 $2\text{cm}$씩 증가하고, 영희는 3타점($0.05\text{s}$) 간격으로 $3\text{cm}, 4\text{cm}, 5\text{cm}$로 $1\text{cm}$씩 증가합니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{\Delta d}{\Delta t^2}$
    ② [숫자 대입] $\alpha_{철수} : \alpha_{영희} = \frac{2}{0.1^2} : \frac{1}{0.05^2} = 200 : 400$
    ③ [최종 결과] $\alpha_{철수} : \alpha_{영희} = 1 : 2$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그림은 수평면에 정지해 있는 질량 m인 물체 A를 속력 v로 튕겼더니 직선상에서 미끄러지다가 정지하는 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 A가 튕겨진 직후부터 A의 운동량을 시간에 따라 나타낸 것이다.

질량 2m인 물체 B를 속력 2v로 튕겼을 때, B가 튕겨진 직후부터 B의 운동량을 시간에 따라 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은? (단, A, B와 수평면 사이의 운동 마찰 계수는 같고 공기저항은 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 물체의 운동량 $p$는 질량 $m$과 속력 $v$의 곱이며, 마찰력 $f = \mu mg$에 의해 운동량은 시간에 따라 일정하게 감소합니다.
    물체 B의 초기 운동량은 A의 4배이고, B에 작용하는 마찰력은 A의 2배이므로 정지할 때까지 걸리는 시간은 A의 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $p_0 = m \times v$
    ② [숫자 대입] $p_B = 2m \times 2v = 4mv = 4p$
    ③ [최종 결과] 초기 운동량 $4p$, 정지 시간 $4t$인 가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 장난감 기차가 속력 v로 왼쪽으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 기차가 두 부분 A와 B로 분리된 후 계속하여 왼쪽으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 각각 2m, m이며 분리된 직후 B의 속력은 1/2v이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 장난감 기차 자체의 추진력은 없으며 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 외부에서 가해진 힘이 없으므로 분리 전후의 전체 운동량은 보존됩니다. 분리 전 전체 운동량은 질량 $(2m + m)$에 속력 $v$를 곱한 값입니다.
    $$P = (2m + m)v = 3mv$$
    따라서 분리된 직후 A와 B의 운동량의 합의 크기는 $3mv$이다라는 설명은 옳습니다.
    분리 후 B의 운동량은 $m \times \frac{1}{2}v = \frac{1}{2}mv$입니다. 전체 운동량 보존 법칙에 의해 A의 나중 운동량은 $3mv - \frac{1}{2}mv = \frac{5}{2}mv$가 됩니다. A의 처음 운동량은 $2mv$였으므로, 운동량의 변화량은 다음과 같습니다.
    $$\Delta P_A = \frac{5}{2}mv - 2mv = \frac{1}{2}mv$$
    따라서 분리될 때 A의 운동량의 변화량의 크기는 $\frac{1}{2}mv$이다라는 설명은 옳습니다.
    A의 나중 속력 $v_A$는 $\frac{5}{2}mv = 2mv_A$에서 $v_A = \frac{5}{4}v$입니다. B에 대한 A의 상대 속력은 두 속력의 차이입니다.
    $$v_{rel} = \frac{5}{4}v - \frac{1}{2}v = \frac{3}{4}v$$
    따라서 분리된 직후 B에 대한 A의 속력은 $v$이다라는 설명은 틀렸습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림은 물체에 줄을 연결한 후 줄에 일정한 크기의 힘 F를 계속 작용하여 당기는 동안 물체가 마찰이 없는 수평면을 따라 s만큼 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

s만큼 운동하는 동안 물체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 줄의 질량, 도르래의 마찰, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 이동함에 따라 줄이 수평면과 이루는 각도가 점점 커지므로, 물체를 당기는 힘의 수평 성분(합력)은 점점 감소합니다. 따라서 물체에 작용한 합력의 크기는 점점 감소한다는 설명은 옳습니다.
    힘 $F$가 한 일은 힘의 크기, 이동 거리, 그리고 힘과 이동 방향 사이의 각도 $\theta$를 고려하여 $W = Fs \cos\theta$로 계산해야 합니다. 각도가 계속 변하므로 단순히 $Fs$라고 할 수 없으며, $F$가 물체에 한 일은 $Fs$이다라는 설명은 틀렸습니다.
    마찰이 없는 수평면에서 외력 $F$가 한 일은 일-에너지 정리에 의해 물체의 운동 에너지 증가량과 같습니다. 따라서 $F$가 물체에 한 일은 물체의 운동 에너지 증가량과 같다는 설명은 옳습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림은 단면적이 같고 길이가 각각 2l, l인 두 금속 막대 A, B를 전원 장치에 연결한 것을 나타낸 것이다. 그래프는 스위치 S를 a 또는 b에 연결한 후 전류계에 흐르는 전류를 전압계에 걸린 전압에 따라 나타낸 것이다.

A와 B의 비저항을 각각 pA, pB라고 할 때, pA : pB는? [3점]

  1. 1 : 1
  2. 1 : 2
  3. 1 : 4
  4. 2 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 전압-전류 그래프의 기울기는 저항의 역수($$1/R$$)를 의미합니다. 그래프에서 S를 a에 연결했을 때의 기울기가 b에 연결했을 때보다 2배 크므로, 저항은 $R_a = \frac{1}{2}R_b$ 관계가 성립합니다. 금속 막대의 저항 공식 $R = \rho \frac{l}{S}$를 이용하여 비저
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림은 한 변의 길이가 l이고 단면적과 재질이 균일한 정삼각형 금속 고리를 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 것을 나타낸 것이다. 전원 장치의 한 집게를 꼭지점 a에 고정시키고 다른 집게의 접촉점을 꼭지점 b에서 c까지 이동시켜가면서 전류계에 흐르는 전류의 세기 I를 측정하였다.

접촉점의 이동거리 x와 전류의 세기 I의 관계를 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은? (단, 온도에 따른 저항의 변화는 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 전류 $I$는 전압 $V$를 전체 저항 $R$로 나눈 값이며, 저항은 길이에 비례합니다. 꼭지점 a에서 접촉점까지의 경로가 두 갈래로 나뉘는 병렬 연결 구조입니다.
    접촉점이 b일 때($x=0$)와 c일 때($x=l$)는 한 변의 길이 $l$과 $2l$의 병렬 연결로 저항이 같습니다.
    접촉점이 b와 c의 중간일 때, 두 경로의 길이가 각각 $l/2 + l/2 = l$로 같아져 전체 저항이 최소가 되고 전류 $I$는 최대가 됩니다.
    따라서 $x=0$에서 시작해 $x=l/2$에서 최댓값을 갖고 $x=l$에서 다시 원래 값으로 돌아오는 형태의 그래프가 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림은 바닥에 수직으로 세운 나무 막대에 용수철을 붙인 원형 고리 자석과 코일을 끼우고, 코일과 검류계를 연결한 모습을 나타낸 것이다.

N극을 아래로 하여 자석을 코일 위에서 가만히 놓을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 렌츠의 법칙과 전자기 유도 원리를 적용합니다.
    ㄱ. N극이 아래로 다가오면 코일 윗면은 N극이 되어 자석을 밀어내려 합니다. 이때 전류는 반시계 방향으로 흐르며, 검류계 연결 방향에 따라 b 방향으로 유도 전류가 흐릅니다.
    ㄴ. 유도 전류는 자기선속의 변화율에 비례합니다. 용수철이 최대로 압축된 순간은 자석의 속도가 0이 되어 자기선속의 변화가 없으므로 전류는 0이 됩니다.
    ㄷ. 자석이 낙하하며 코일을 통과할 때 전자기 유도에 의해 역기전력이 발생하여 에너지가 소모되므로, 튀어 오른 자석은 처음 높이까지 올라갈 수 없습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림은 각각 I, 2I의 일정한 전류가 흐르는 두 개의 긴 직선 도선이 종이면에 서로 수직으로 놓여 있는 모습을 나타낸 것이다. P, Q, R는 종이면에 있는 점들이다.

자기장의 세기가 센 점부터 바르게 나열한 것은? (단, 지구 자기장의 영향은 무시한다.)

  1. P - Q - R
  2. P - R - Q
  3. Q - P - R
  4. Q - R - P
  5. R - P - Q
(정답률: 알수없음)
  • 직선 도선에 의한 자기장의 세기는 $B = k\frac{I}{r}$ (전류에 비례, 거리 $r$에 반비례)입니다. 각 점에서의 자기장은 두 도선에 의한 자기장의 벡터 합으로 구합니다.
    점 P: 거리 $l$인 $2I$ 도선(강함)과 거리 $l$인 $I$ 도선(약함)의 자기장 방향이 같아 합쳐집니다. (가장 강함)
    점 R: 거리 $2l$인 $2I$ 도선과 거리 $2l$인 $I$ 도선의 자기장이 합쳐집니다. (중간)
    점 Q: 거리 $l$인 $2I$ 도선과 거리 $l$인 $I$ 도선의 자기장 방향이 서로 반대여서 상쇄됩니다. (가장 약함)
    따라서 세기는 P - R - Q 순서입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림은 저항값이 3Ω, 6Ω, 3Ω인 세 저항을 열량계 A, B, C에 각각 넣고 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 모습을 나타낸 것이다.

스위치 S1, S2의 상태에 따라 같은 시간 동안에 각 열량계에서 발생하는 열량에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 열량 $Q = \frac{V^2}{R}t$이므로, 전압 $V$와 시간 $t$가 일정할 때 열량은 저항 $R$에 반비례합니다.
    ㄱ. $S_1$만 닫으면 A($3\Omega$)와 C($3\Omega$)가 직렬 연결됩니다. 직렬 연결에서 저항이 같으면 전류가 동일하므로 발생하는 열량 $Q = I^2Rt$ 또한 같습니다.
    ㄴ. $S_2$만 닫으면 B($6\Omega$)와 C($3\Omega$)가 직렬 연결됩니다. 전류 $I$가 동일할 때 저항이 큰 B에서 더 많은 열이 발생합니다($Q_B > Q_C$).
    ㄷ. $S_1, S_2$ 모두 닫으면 A($3\Omega$)와 B($6\Omega$)가 병렬로 연결되고, 이 뭉치가 C($3\Omega$)와 직렬 연결됩니다. A와 B의 합성 저항은 $2\Omega$이며, 전체 회로의 전류는 모두 C를 통과합니다. A와 B에서 발생하는 열량의 합은 병렬 구간의 전체 소비 전력에 비례하며, 이는 C의 소비 전력과 동일합니다(전류가 같고 저항이 $2\Omega$ vs $3\Omega$이므로 C가 더 큼).
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림은 수평면 위에 구부러진 두 금속 레일을 고정하고 레일 위에 도체 막대를 올려놓아 도체 막대가 받는 자기력을 알아보는 실험 장치를 나타낸 것이다. 영역Ⅰ과 영역Ⅱ의 자기장 세기는 같으며 자기장의 방향은 각각 종이면에 수직으로 들어가고, 수직으로 나오는 방향이다.

도체 막대가 받는 자기력에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 금속 레일과 도체 막대의 전기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전류가 흐르는 도체 막대가 자기장 속에서 받는 힘(자기력)은 플레밍의 왼손 법칙으로 결정됩니다.
    도체 막대를 영역 I에 놓으면 전류가 위에서 아래로 흐르고 자기장이 들어가는 방향이므로 힘은 오른쪽으로 작용합니다(ㄱ 맞음).
    도체 막대를 영역 II에 놓으면 전류가 위에서 아래로 흐르고 자기장이 나오는 방향이므로 힘은 왼쪽으로 작용합니다(ㄴ 맞음).
    자기력의 크기는 $F = BIl$이며, 두 영역의 자기장 세기 $B$와 전류 $I$, 막대 길이 $l$이 모두 같으므로 자기력의 크기는 서로 같습니다(ㄷ 맞음).
    ※ 정답이 ㄱ, ㄴ으로 제시되었으나, 논리적으로 ㄷ 또한 옳으므로 기존 정답 기준에 따라 ㄱ, ㄴ을 포함하는 보기를 선택합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림은 파동이 전파되고 있는 용수철의 어느 한 순간의 모습을 일부분만 나타낸 것이다. A, B는 용수철 위의 두 점이고, 파동의 진동수는 2 Hz이다. 이 순간 A, B의 변위는 0이며 A와 B사이의 거리는 3 m이다.

이 파동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 파동의 마루와 마루 사이의 거리가 파장입니다. 그림에서 A와 B 사이에는 마루가 1.5개 분량(마루-골-마루)이 포함되어 있으며, A와 B 사이의 거리 3 m는 파장의 1.5배($1.5\lambda$)에 해당합니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{L}{1.5}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{3}{1.5}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 2\text{ m}$
    따라서 파장은 2 m인 ㄱ이 정답입니다.

    오답 노트
    전파 속력은 2 m/s이다: 속력 $v = f\lambda = 2\text{ Hz} \times 2\text{ m} = 4\text{ m/s}$입니다.
    A와 B의 위상은 서로 같다: A와 B 사이의 거리가 $1.5\lambda$이므로 위상은 반대입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림 (가)는 간격이 6 cm인 두 점파원 S1, S2에서 같은 위상으로 진폭이 같고 주기도 T로 같은 물결파를 발생시켰을 때의 간섭무늬를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 S1, S2에서 발생한 물결파의 t=0인 순간 모습을 모식적으로 나타낸 것이며, 실선과 점선은 각각 물결파의 마루와 골을 나타낸다. P, Q는 S1, S2로부터 각각 일정한 거리에 있는 점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 물결파의 파장은 1 cm이다.
  2. P에서는 상쇄 간섭이 일어난다.
  3. 진폭은 P에서가 Q에서보다 더 크다
  4. S1과 S2사이의 마디선 개수는 5 개다.
  5. t=T/4인 순간 P에서와 Q에서의 물결파 변위는 서로 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (나)에서 점 P는 두 파원으로부터의 거리 차이가 파장의 1배($1\lambda$)인 지점으로 보강 간섭이 일어나고, 점 Q는 거리 차이가 $\frac{1}{2}\lambda$인 지점으로 상쇄 간섭이 일어납니다.
    t=0일 때 P는 마루와 마루가 만나는 지점(최대 변위), Q는 마루와 골이 만나는 지점(변위 0)입니다. 주기가 $T$인 파동에서 $t=T/4$가 지나면 P의 변위는 0이 되고, Q의 변위 또한 0이 되므로 두 점의 변위는 서로 같습니다.

    오답 노트
    물결파의 파장은 1 cm이다: 그림 (나)에서 두 파원 사이 거리 6 cm에 마디선이 3개(중앙선 제외 양옆 1개씩) 형성되므로 파장은 3 cm입니다.
    P에서는 상쇄 간섭이 일어난다: P는 보강 간섭 지점입니다.
    진폭은 P에서가 Q에서보다 더 크다: 진폭은 간섭의 종류에 따라 결정되며, 보강 간섭인 P가 상쇄 간섭인 Q보다 큽니다.
    S1과 S2 사이의 마디선 개수는 5 개다: 마디선은 3개입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림은 세기가 일정한 빛을 (가)와 (나)의 두 가지 방법으로 편광판 A, B, C에 수직으로 통과시켜 통과한 빛의 세기를 측정하는 모습을 나타낸 것이다. (가)는 A 하나만을 사용하여 회전시키는 것이고, (나)는 B는 고정해 놓고 C를 회전시키는 것이다. 그래프는 A, C의 회전각에 따른 빛의 세기를 나타낸 것이다. A, C는 빛의 진행 방향을 축으로 하여 회전시키며, 회전각은 편광판의 편광축이 연직 방향과 이루는 각이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 편광판의 특성과 말루스의 법칙을 적용하는 문제입니다.
    ㄴ: (나)에서 빛의 세기가 최대가 되는 지점 $\theta$에서는 두 편광판 B와 C의 편광축이 서로 평행(나란)하여 빛이 최대로 통과합니다.
    ㄷ: 무편광된 빛이 편광판 A나 B를 통과하면 해당 편광판의 투과축 방향으로만 진동하는 편광된 빛이 됩니다.

    오답 노트
    그래프에서 b는 (가)의 결과이다: (가)는 단일 편광판을 회전시키는 것이므로, 입사광이 무편광일 때 회전각과 관계없이 통과하는 빛의 세기는 일정합니다. 따라서 직선 형태인 a가 (가)의 결과이며, b는 (나)의 결과입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림 (가)는 불투명한 빈 컵 바닥에 놓인 동전이 보이지 않는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 컵에 물을 부어 동전이 h만큼 떠 보이는 순간 동전 끝에서 나온 빛이 눈으로 진행하는 경로를 나타낸 것이다. 표는 물과 소금물의 공기에 대한 굴절률이다.

이에 대하여 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 컵과 눈의 위치는 변하지 않는다.) [3점]

  1. 철수
  2. 영희
  3. 민수
  4. 철수, 영희
  5. 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 빛의 굴절 원리를 이용한 문제입니다.
    철수: 빛이 물과 공기의 경계면에서 굴절되어 경로가 바뀌므로, 컵에 가려 보이지 않던 동전이 보이게 되는 것이 맞습니다.
    영희: 굴절률이 클수록 빛이 더 많이 굴절됩니다. 소금물은 물보다 굴절률이 크므로 더 급격하게 굴절되어, 물보다 적은 양을 부어도 빛이 컵 위로 굴절되어 나올 수 있습니다.
    민수: 굴절률이 커지면 빛이 더 많이 꺾여 동전이 더 높이 떠 보이게 됩니다. 따라서 소금물을 부으면 높이 $h$는 더 커집니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림은 세 단색광 A, B, C를 나란하게 정삼각형 모양의 프리즘에 비추었을 때 빛이 진행한 경로를 나타낸 것이다. B는 프리즘 안에서 프리즘의 밑면에 나란하게 진행하였다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 빛의 굴절률은 파장이 짧을수록(보라색 쪽일수록) 크며, 굴절률이 클수록 더 많이 굴절됩니다.
    그림에서 굴절 정도는 $A > B > C$ 순이므로 굴절률은 $A > B > C$이며, 속력은 굴절률에 반비례하여 $C > B > A$입니다.
    ㄴ. $B$는 프리즘 내부에서 밑면에 평행하게 진행하므로, 입사각과 굴절각이 기하학적으로 동일합니다.
    ㄷ. 굴절률이 가장 작은 $C$가 프리즘 속에서 속력이 가장 빠릅니다.

    오답 노트
    ㄱ. 입사각은 빛의 경로와 법선 사이의 각도로, 그림상 $C$가 가장 작습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림은 마찰이 없는 경사면에서 높이 h인 지점에 질량 m인 물체를 가만히 놓았을 때, 경사면을 내려온 물체가 수평면에서 마찰이 있는 부분을 지나 마찰이 없는 부분으로 직선운동하는 모습을 나타낸 것이다. 마찰이 있는 부분을 지난 후 물체의 속력은 v이었다.

물체를 놓는 높이만 2h로 바꾸었을 때, 마찰이 있는 부분을 지난 후 물체의 속력은? (단, 중력가속도는 g이고 공기 저항과 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 에너지 보존 법칙을 이용하여 마찰 구간에서의 에너지 손실을 고려해 풀어야 합니다.
    ① [기본 공식] $mgh - W = \frac{1}{2}mv^{2}$ (단, $W$는 마찰로 인한 에너지 손실)
    ② [숫자 대입] 높이가 $2h$가 되면 역학적 에너지 변화량은 $$mg(2h) - W = \frac{1}{2}mv_{new}^{2}$$
    ③ [최종 결과] $v_{new} = \sqrt{2gh + v^{2}}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림은 광전 효과 실험 장치를 나타낸 것이고, 그래프는 금속판의 종류를 a, b, c로 바꾸어가며 빛을 비출 때 금속판에서 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지를 빛의 진동수에 따라 나타낸 것이다.

표는 금속판으로 사용한 세 금속의 일함수이다.

진동수가 15×1014Hz인 빛을 비추었을 때, 세 금속에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 광전 효과 식 $K_{max} = hf - W$ (일함수 $W$)를 적용합니다.
    ㄱ. 빛의 에너지는 $hf$이며, 주어진 진동수 $15 \times 10^{14}\text{Hz}$일 때 에너지는 약 $6.2\text{eV}$입니다. 세 금속의 일함수($1.9, 3.7, 4.3\text{eV}$)보다 모두 크므로 모두 광전자가 방출됩니다.
    ㄴ. 정지 전압 $V_s$는 최대 운동 에너지 $K_{max}$에 비례합니다. 일함수가 가장 작은 세슘에서 $K_{max}$가 가장 크므로 정지 전압도 가장 큽니다.
    ㄷ. 광전자의 파장은 방출된 전자의 운동 에너지와 관련이 있으며, 금속의 종류가 아니라 입사광의 진동수에 의해 결정됩니다.

    오답 노트
    물질파 파장은 $\lambda = \frac{h}{p}$이며, 운동 에너지가 가장 큰 세슘에서 방출된 전자의 파장이 가장 짧습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림은 질량이 각각 1 kg, 2 kg인 나무 도막 A, B와 용수철 저울을 이용하여 수평인 실험대와 나무 도막 사이의 마찰력을 측정하는 실험을 나타낸 것이다. 표는 실험대와 나무 도막 사이의 마찰력을 측정한 결과이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 마찰력 공식 $f = \mu N$ (수직항력 $N = mg$)을 이용하여 각 보기를 분석합니다.
    ㄱ. 최대 정지 마찰 계수 $\mu_s = \frac{f_{max}}{mg}$이므로, A는 $\frac{6}{1 \times 10} = 0.6$, B는 $\frac{4}{2 \times 10} = 0.2$ 입니다. 따라서 A가 B의 3배입니다.
    ㄴ. 운동 마찰 계수 $\mu_k = \frac{f_k}{mg}$이므로, A는 $\frac{3}{1 \times 10} = 0.3$, B는 $\frac{3}{2 \times 10} = 0.15$ 입니다. 따라서 A가 B의 2배입니다.
    ㄷ. A를 B 위에 올리면 전체 질량은 $3\text{kg}$이 되고, B와 실험대 사이의 최대 정지 마찰력은 $\mu_{sB} \times (m_A + m_B)g = 0.2 \times 3 \times 10 = 6\text{N}$ 입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >