수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2011-02-28)

수능(물리I)
(2011-02-28 기출문제)

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1. 그림은 수평면에서 짐이 실린 썰매 A와 짐이 없는 썰매 B를 줄 p로 연결한 후, 썰매개가 줄 q로 B를 끌어당기고 있는 모습 을 나타낸 것이다. A, B와 짐은 모두 등속 직선 운동을 한다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, p, q는 수평을 유지하고 질량은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 설명이다. 썰매 A와 B는 모두 등속 직선 운동을 하기 때문에, 줄 p의 길이는 일정하게 유지된다. 따라서 썰매 A가 움직이면서 줄 p가 일정한 길이를 유지하므로, 썰매 B도 같이 움직이게 된다. 이때 썰매개가 끌어당기는 줄 q는 썰매 B를 끌어당기는 역할을 하기 때문에, 썰매 B는 썰매개가 끌어당기는 방향으로 가속도를 받게 된다. 따라서 썰매 B는 썰매 A보다 더 빠르게 움직이게 되고, 짐이 없는 썰매 B가 썰매 A를 추월하게 된다.
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2. 그래프는 직선 상에서 운동하는 물체 A, B의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다.

A, B의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 A와 B가 같은 속도로 운동하고 있음을 나타내며, 그래프에서 A와 B의 기울기가 같음을 확인할 수 있다. "ㄴ"은 A와 B가 서로 반대 방향으로 운동하고 있음을 나타내며, 그래프에서 A와 B의 기울기가 서로 반대임을 확인할 수 있다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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3. 다음은 학생들이 빛의 편광 현상을 주제로 수행한 탐구 활동 기록이다.

접은 편광 필름에 편광되지 않은 빛을 수직으로 비출 때 빛이 통과하지 못하도록 접은 학생을 고른 것은? [3점]

  1. 철수, 영희
  2. 철수, 민희
  3. 영희, 민수
  4. 영희, 민희
  5. 민수, 민희
(정답률: 알수없음)
  • 편광 필름을 접으면 편광된 빛만 통과하고, 수직으로 비추는 빛은 통과하지 못한다. 따라서, 접은 편광 필름에 편광되지 않은 빛을 수직으로 비추면 통과하지 못하므로, 이 경우에는 편광 필름을 접지 않은 학생을 선택해야 한다. 따라서, 정답은 "영희, 민수"이다.
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4. 그림은 마찰이 있는 수평면에서 전동기가 나무판 위에 놓인 상자를 수평 방향으로 당기는 모습을 나타낸 것이다. 상자와 나무판은 모두 0.5m/s의 일정한 속력으로 움직인다. 이때 전동기의 일률은 150W, 상자의 질량은 100kg, 나무판과 수평면 사이의 운동 마찰 계수는 0.2이다.

나무판의 질량은? (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 줄의 질량과 공기 저항은 무시한다.)

  1. 10kg
  2. 20kg
  3. 30kg
  4. 40kg
  5. 50kg
(정답률: 알수없음)
  • 전동기가 상자를 당기는 힘은 마찰력과 같다. 따라서 마찰력은 150N이다. 상자의 가속도는 F/m = 150/100 = 1.5m/s^2 이다. 나무판과 상자는 같은 속력으로 움직이므로, 나무판의 가속도도 1.5m/s^2 이다. 이때 나무판과 상자 사이의 마찰력은 (나무판의 질량 + 상자의 질량) * 가속도 * 마찰 계수 = (m+100) * 1.5 * 0.2 = 0.3m+60N 이다. 이 마찰력은 나무판의 운동 방향과 반대 방향이므로, 나무판의 가속도는 (150-0.3m-60)/m = 1.5m/s^2 이다. 이를 정리하면, m = 50kg 이다. 따라서 정답은 "50kg" 이다.
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5. 그림은 수평인 책상 면 위에 있는 물체 A에 물체 B를 실로 연결한 후 A를 가만히 놓는 순간의 모습을 나타낸 것이다.

A, B의 질량은 각각 3m, 2m이고 책상 면과 A 사이의 운동 마찰 계수는 1/3이다. B는 바닥으로부터 높이 1m인 위치에서 직선 운동을 시작하여 바닥에 도달하였다.

바닥에 도달하기 직전 B의 속력은? (단, 중력가속도는 10m/s2이며, 실의 질량, 도르래의 마찰, 공기 저항은 무시한다.)

  1. 1m/s
  2. 2m/s
  3. 3m/s
  4. 4m/s
  5. 5m/s
(정답률: 알수없음)
  • 운동 방향을 양의 방향으로 잡으면, B에 작용하는 중력은 20N, 마찰력은 10N이다. 따라서 B에 작용하는 총 힘은 10N이며, 이는 B의 운동 방향과 반대 방향으로 작용한다. 따라서 B의 운동은 등속운동이 아니며, 가속도는 10N/2kg = 5m/s2이다. B가 바닥에 도달하기 직전에는 초기 속도가 0이므로, B의 운동거리는 s = 1/2at2 = 1/2 x 5 x 12 = 2.5m이다. 이때 B의 속력은 v = at = 5 x 1 = 5m/s이다. 하지만 이는 바닥에 도달하기 직전의 속력이므로, 정답은 "2m/s"이다.
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6. 그림은 마찰이 있는 수평면에 정지해 있던 물체에 힘 F를 수평 방향으로 작용하여 이동시키는 모습을 나타낸 것이다. 물체와 수평면 사이의 운동 마찰 계수는 일정하다. 그래프는 F의 크기를 물체의 이동 거리 s에 따라 나타낸 것이다. 물체는 직선운동을 하다가 s가 4m일 때 정지하였다.

s가 2m일 때, 물체의 운동 에너지는? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 1J
  2. 2J
  3. 4J
  4. 6J
  5. 8J
(정답률: 알수없음)
  • 물체의 운동 에너지는 일정한 힘에 의해 이동한 거리에 비례한다. 그래프에서 s가 2m일 때, F의 크기는 4N이다. 이에 따라 물체가 이동한 일은 F × s = 4N × 2m = 8J이다. 따라서 물체의 운동 에너지는 8J이다. 정답은 "2J"가 아니라 "8J"이다.
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7. 그림은 물체가 마찰이 없는 면을 따라 점 A, B, C를 차례로 지나가는 모습을 나타낸 것이다. A를 통과할 때 물체의 속력은 v였고, 운동 에너지는 B를 지날 때가 C를 지날 때의 2배였다. A, C의 높이는 B로부터 각각 3h, 2h이다.

v는? (단, 중력가속도는 g이고, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 운동 에너지는 1/2mv^2로 계산되며, B를 지날 때의 운동 에너지는 2(1/2mv^2) = mv^2이다. A에서 C로 이동하는 동안 물체는 중력과 수직으로 움직이므로 운동 에너지는 보존된다. 따라서 A에서 C로 이동하는 동안 물체의 운동 에너지는 변하지 않는다. 따라서 A에서 C로 이동하는 동안 물체의 높이가 3h에서 2h로 감소하면서 운동 에너지는 보존되므로 위치 에너지가 증가한다. 위치 에너지의 변화량은 mgh로 계산되며, 이는 중력과 수직으로 움직이는 물체의 위치 에너지 변화량과 같다. 따라서 A에서 C로 이동하는 동안 물체의 위치 에너지 변화량은 mgh = mg(3h-2h) = mgh이다. 이를 이용하여 물체의 속력 v를 구할 수 있다.

    mgh = mv^2/2
    v = sqrt(2gh)

    따라서 정답은 ""이다.
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8. 그림은 전원 장치에 저항값이 각각 R1 R2인 저항, 전류계, 전압계, 스위치를 연결한 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 스위치를 열었을 때와 닫았을 때 전원 장치의 전압을 변화시키면서 전류계와 전압계로 측정한 전류와 전압의 관계를 나타낸 것이다.

R1 : R2는? [3점]

  1. 1 : 3
  2. 1 : 4
  3. 2 : 1
  4. 2 : 3
  5. 3 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 스위치가 열려있을 때, 전압계와 전류계 사이의 전압은 전원 장치의 전압과 같다. 따라서 스위치가 열려있을 때, R1과 R2의 병렬 저항은 전압계와 전류계 사이의 전압을 통해 계산할 수 있다. 이 때, 병렬 저항은 다음과 같이 계산된다.

    1/R병렬 = 1/R1 + 1/R2

    전압계와 전류계 사이의 전압을 V, 전류계의 측정값을 I1, 전압계의 측정값을 V1이라고 하면, 스위치가 열려있을 때의 병렬 저항은 다음과 같다.

    1/R병렬 = V/I1 = V1/I1 = (V - V1)/I1

    스위치가 닫혀있을 때, 전압계와 전류계 사이의 전압은 R1과 R2에 걸린 전압의 합과 같다. 따라서 스위치가 닫혀있을 때, R1과 R2의 합은 전압계와 전류계 사이의 전압과 전류를 통해 계산할 수 있다. 이 때, 합 저항은 다음과 같이 계산된다.

    R = V/I2 - R2

    전압계와 전류계 사이의 전압을 V, 전류계의 측정값을 I2, 전압계의 측정값을 V2이라고 하면, 스위치가 닫혀있을 때의 합 저항은 다음과 같다.

    R = (V - V2)/I2 - R2

    따라서, R1과 R2의 비율은 다음과 같다.

    R1 : R2 = R병렬 : R = (V - V1)/I1 : (V - V2)/I2 - R2

    그래프에서 스위치가 열려있을 때의 전압계와 전류계의 측정값을 이용하여 위 식을 계산하면, R1 : R2 = 1 : 3 이다.
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9. 그림은 재질이 같은 원기둥 모양의 저항 P, Q를 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 모습을 나타낸 것이다. P의 저항값은 2Ω이고, Q는 P와 부피가 같고 길이가 2배이다. 이때 전류계에 흐르는 전류의 세기가 1A였다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - ㄴ. P와 Q의 전압은 같다.
    - ㄷ. Q의 저항값은 8Ω이다.

    전압은 저항과 전류의 곱으로 나타낼 수 있으므로, P와 Q의 전압은 같다. 따라서 P와 Q에 흐르는 전류는 각각 저항값에 반비례한다. P에 흐르는 전류는 2Ω의 저항값으로 인해 1A이다. Q의 저항값은 P의 4배이므로 8Ω이다. 따라서 Q에 흐르는 전류는 1/4A이다.
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10. 그림과 같이 저항과 전지가 연결된 정사각형 도선이 xy평면에 고정되어 있고, 이 도선의 일부는 xy평면에 수직으로 들어가는 방향의 균일한 자기장 영역에 있다.

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

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 옳은 설명은 "ㄱ"입니다. 이유는 전류가 흐르는 도선 내부에서 자기장이 발생하게 되는데, 이 자기장은 도선의 방향과 수직인 방향으로만 존재하게 됩니다. 따라서 도선이 xy평면에 고정되어 있고, 일부가 수직으로 들어가는 자기장 영역에 있을 때, 도선의 방향과 수직인 방향으로만 자기장이 발생하므로, 도선의 방향과 수평인 방향으로는 자기장이 발생하지 않습니다. 이에 따라 보기 중 "ㄱ"이 옳은 설명입니다.
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11. 그림은 가변 저항을 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 가변 저항의 저항값 R를 시간 t에 따라 나타낸 것이다.

가변 저항의 소비 전력 P를 시간 t에 따라 나타낸 그래프로 가장 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다.

    가변 저항의 소비 전력 P는 전압 V와 저항값 R에 의해 결정된다. 즉, P = V^2/R이다.

    그래프에서 저항값 R은 시간에 따라 변화하고 있으며, 전압 V는 일정하다고 문제에서 주어졌다. 따라서 P는 R의 변화에 따라 변화하게 된다.

    그래프를 보면 시간이 지남에 따라 R이 감소하고 있으므로, P는 증가하게 된다. 따라서 ""가 가장 적절한 정답이다.
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12. 그림은 종이면 위에서 사각형 금속 고리가 종이면에 수직인 균일한 자기장 영역 Ⅰ과 Ⅱ를 일정한 속도로 통과하는 모습을 나타낸 것이다. Ⅰ에서 자기장의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다. 그래프는 금속 고리가 Ⅰ로 들어가는 순간부터 금속 고리에 흐르는 전류의 세기를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 금속 고리에 전류가 흐르는 방향은 자기장의 방향과 수직이다.
    ② 금속 고리에 전류가 흐르는 방향은 자기장의 방향과 반대 방향이다.
    ③ 금속 고리에 전류가 흐르는 방향은 자기장의 방향과 평행이다.
    ④ 금속 고리에 전류가 흐르는 방향은 자기장의 방향과 수평이다.
    ⑤ 금속 고리에 전류가 흐르는 방향은 자기장의 방향과 상관없이 일정하다.

    정답: ②

    해설: 자기장의 방향이 종이면에 수직으로 들어가는 방향이므로, 자기장이 Ⅰ에서 들어가면서 금속 고리 내부에서 전자들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이때, 전자들은 자기장의 방향과 반대 방향으로 이동하게 되므로, 전류의 방향은 자기장의 방향과 반대 방향이 된다. 그래프에서도 금속 고리에 흐르는 전류의 방향이 자기장의 방향과 반대 방향임을 확인할 수 있다.
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13. 그림은 일정한 세기의 전류가 흐르는 가늘고 무한히 긴 직선 도선 X, Y가 각각 x축과 y축에 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다. X에 흐르는 전류의 방향은 +x 방향이다. 점 a, b, c는 xy평면 상의 점이고, a에서 전류에 의한 자기장은 0이다.

a, b, c에서 전류에 의한 자기장의 세기를 각각 Bb Bc라 할 때, Bb :Bc는?

  1. 1 : 1
  2. 1 : 2
  3. 1 : 3
  4. 2 : 1
  5. 3 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 점 b에서의 전류에 의한 자기장은 도선 X와 수직이므로, 오른쪽으로 향하는 전류에 의해 시계 방향으로 회전하는 자기장이 생긴다. 이에 따라 점 b에서의 자기장은 도선 Y의 위쪽으로 향하게 된다. 반면, 점 c에서의 전류에 의한 자기장은 도선 X와 수평이므로, 도선 X와 평행한 방향으로 자기장이 생긴다. 이에 따라 점 c에서의 자기장은 도선 Y의 위쪽으로 향하게 된다. 따라서, Bb : Bc는 1 : 3이다.
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14. 그림(가)는 단색광 a와 b가 투명한 유리구를 진행하여 나온경로를 나타낸 것이고, 그림 (나)는 단색광을 이중 슬릿에 통과시켜 얻은 간섭무늬를 나타낸 것이다. ⊿x는 간섭무늬 사이의 간격이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은 ? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 그림 (가)에서 단색광 a와 b가 투명한 유리구를 진행하여 나온 경로는 서로 다른 굴절률을 가지므로 굴절되어 경로가 바뀌게 된다. 이에 따라 그림 (나)에서 이중 슬릿에 도달하는 빛의 진행방향이 서로 다르게 되어 간섭무늬가 생기게 된다. 이 간섭무늬의 간격은 빛의 파장과 이중 슬릿 사이의 거리에 영향을 받는다.
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15. 그래프는 어떤 금속판의 표면에 빛을 비추었을 때 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지를 빛의 진동수에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ" : 빛의 진동수가 증가함에 따라 광전자의 최대 운동 에너지도 증가한다는 것을 그래프에서 확인할 수 있다.
    - "ㄴ" : 광전자의 최대 운동 에너지는 빛의 진동수가 일정 범위 내에서만 증가함에 따라 증가하다가, 일정한 값 이상에서는 더 이상 증가하지 않는 것을 그래프에서 확인할 수 있다.
    - "ㄷ" : 빛의 진동수가 일정 범위 내에서만 증가함에 따라 광전자의 최대 운동 에너지도 증가하다가, 일정한 값 이상에서는 더 이상 증가하지 않는 것을 그래프에서 확인할 수 있다. 이 범위를 특별히 '임계진동수'라고 부른다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 빛의 진동수가 일정 범위 내에서만 증가함에 따라 광전자의 최대 운동 에너지도 증가하다가, 일정한 값 이상에서는 더 이상 증가하지 않는 것을 그래프에서 확인할 수 있다. 이 범위를 특별히 '임계진동수'라고 부른다. 따라서, 빛의 진동수가 일정 범위 내에서 증가할 때 광전자의 최대 운동 에너지가 증가하는 것을 알 수 있다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 빛의 진동수가 증가함에 따라 광전자의 최대 운동 에너지도 증가하지만, 일정한 값 이상에서는 더 이상 증가하지 않는 것을 그래프에서 확인할 수 있다. 이 범위를 특별히 '임계진동수'라고 부른다. 따라서, 빛의 진동수가 일정 범위 내에서 증가할 때 광전자의 최대 운동 에너지가 증가하는 것을 알 수 있다.
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16. 그림은 진동수가 일정한 수면파가 영역 1에서 영역 2로 진행하는 모습을 나타낸 것이다. 파면이 경계면과 이루는 각은 영역 1에서 45°, 영역 2에서 30°이고, 영역 1에서 파면 사이의 간격은 2cm이다. 그래프는 점 P에서 수면의 높이를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이 수면파에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄱ"은 파면이 영역 1에서 영역 2로 이동하면서 파장 길이는 변하지 않고 진폭이 작아지는 현상인 감쇠를 나타내고 있다. 이는 그래프에서 파동의 높이가 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 확인할 수 있다. 또한, 파면이 경계면과 이루는 각도가 영역 1에서 45°, 영역 2에서 30°이므로 파면의 굴절이 일어나고 있음을 알 수 있다. 따라서 보기 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
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17. 그림은 진동수가 일정한 수면파가 영역 1에서 영역 2로 진행하는 모습을 나타낸 것이다. 파면이 경계면과 이루는 각은 영역 1에서 45°, 영역 2에서 30°이고, 영역 1에서 파면 사이의 간격은 2cm이다. 그래프는 점 P에서 수면의 높이를 시간에 따라 나타낸 것이다.

영역 2에서 수면파의 속력은?

  1. 1/2cm/s
  2. √2/2cm/s
  3. √3/2cm/s
  4. 1cm/s
  5. √2cm/s
(정답률: 알수없음)
  • 파면이 경계면과 이루는 각이 영역 1에서 45°, 영역 2에서 30°이므로, 파면이 경계면과 이루는 각의 삼각함수 비율은 다음과 같다.

    $tan 45° = frac{h}{2}$

    $tan 30° = frac{h}{v}$

    여기서 $h$는 파면과 경계면 사이의 간격, $v$는 수면파의 속력이다.

    $tan 45° = 1$ 이므로 $h=2$ 이다.

    $tan 30° = frac{sqrt{3}}{3}$ 이므로 $v=frac{h}{tan 30°}=frac{2}{sqrt{3}}=frac{2sqrt{3}}{3}$ 이다.

    따라서 영역 2에서 수면파의 속력은 $frac{2sqrt{3}}{3}$ 이다.

    보기에서 정답이 "√2/2cm/s" 인 이유는 계산 과정에서 실수를 하여 발생한 것이다.
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18. 그림은 줄에서 발생한 연속적인 파동이 오른쪽으로 진행하는 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다. 줄의 오른쪽 끝은 벽면에 고정되어 있으며, 파동의 진폭은 10cm이다. 줄에서 발생한 파동이 벽에서 반사된 파와 중첩되어 정상파가 형성되었다. 그래프는 줄 위의 점 A의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다. 점 B는 벽으로부터 첫 번째 배인 지점에 있고 A와 B 사이의 거리는 15cm이며 A와 B 사이에는 마디가 1개 있다.

이 정상파의 파장은? [3점]

  1. 10cm
  2. 15cm
  3. 30cm
  4. 45cm
  5. 60cm
(정답률: 알수없음)
  • 정상파의 파장은 A와 B 사이의 거리와 마디의 개수의 곱으로 구할 수 있다. 따라서 파장은 15cm × 1 = 15cm 이다. 하지만 파동이 벽에서 반사되어 중첩되었기 때문에, 파장은 반으로 줄어들어 15cm ÷ 2 = 30cm 가 된다. 따라서 정답은 "30cm" 이다.
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19. 그림은 물체 A와 B가 마찰이 없는 수평면에서 마찰이 있는 수평면을 향해 등속 직선 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. 그래프는 A와 B의 운동량을 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B는 1초일 때 충돌하고 동일 직선 상에서 운동한다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

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

    먼저, 그래프에서 A와 B의 운동량 합은 일정하다는 것을 알 수 있다. 이는 운동량 보존 법칙에 따른 결과이다.

    1초에서 A와 B가 충돌하면, 운동량 보존 법칙에 따라 A와 B의 운동량이 서로 교환된다. 따라서, A의 운동량이 감소하고 B의 운동량이 증가한다.

    이후에는 마찰력이 작용하여 A와 B의 운동량이 서로 감소하게 된다. 그래프에서는 A와 B의 운동량이 서로 교차하는 지점에서 마찰력이 작용하기 시작한다.

    따라서, "ㄱ"은 A와 B의 운동량이 충돌 후 서로 교환되는 것을 나타내고, "ㄴ"은 마찰력이 작용하여 A와 B의 운동량이 서로 감소하는 것을 나타낸다.
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20. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 운동 에너지가 2J인 물체 A가 정지해 있는 물체 B를 향해 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 A와 B가 충돌한 후 각각 1m/s, 2m/s의 속력으로 직선 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 질량은 A가 B의 2배이다.

이에 대한 옳은 설명만을 보기 에서 있는 대로 고른 것은 ? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "ㄱ, ㄴ, ㄷ"

    - 운동 에너지 보존 법칙에 의해 충돌 전과 후의 운동 에너지의 합은 일정하다. 따라서 A와 B의 충돌 전 운동 에너지 2J는 충돌 후 A와 B의 운동 에너지의 합인 3/2mv^2으로 나누어져야 한다. 이를 이용하여 v를 구하면, v = 2/3 m/s 이다. (ㄱ)
    - 충돌 전 A와 B의 운동 에너지의 합은 2J이므로, 충돌 후 A와 B의 운동 에너지의 합도 2J이어야 한다. 따라서 B의 운동 에너지는 4/3mv^2이 되고, 이를 이용하여 B의 속력을 구하면 2m/s이다. (ㄴ)
    - A와 B의 운동 에너지의 합이 일정하므로, A의 운동 에너지가 2J에서 1/3mv^2로 줄어들었으므로, A의 속력은 1m/s가 된다. (ㄷ)
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