수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2013-03-13)

수능(물리I) 2013-03-13 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(물리I) 2013-03-13 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(물리I)
(2013-03-13 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 다음은 소리가 전파될 때 일어난 현상들이다.

(가)~(다)에 해당하는 소리의 성질로 가장 적절한 것은?(순서대로 가, 나, 다)

  1. 반사, 굴절, 회절
  2. 반사, 회절, 굴절
  3. 굴절, 반사, 회절
  4. 굴절, 회절, 반사
  5. 회절, 반사, 굴절
(정답률: 알수없음)
  • 소리의 전파 특성에 대한 설명입니다.
    (가) 메아리는 소리가 산벽에 부딪혀 되돌아오는 반사 현상입니다.
    (나) 온도 차이에 의해 소리의 속도가 달라져 경로가 휘어지는 굴절 현상입니다.
    (다) 장애물을 돌아가서 들리는 회절 현상입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림 (가)는 물체 A가 정지해 있는 물체 B를 향해 3v의 속력으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 B와 충돌한 A가 반대 방향으로 v의 속력으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 m,2m이다.

충돌하는 동안 B가 받은 충격량의 크기는? [3점]

  1. mv
  2. 2mv
  3. 3mv
  4. 4mv
  5. 5mv
(정답률: 알수없음)
  • 운동량 보존 법칙 또는 충격량-운동량 정리를 이용합니다. B가 받은 충격량의 크기는 B의 운동량 변화량과 같습니다. 충돌 전 B는 정지 상태였고, 충돌 후 A의 운동량 변화량을 통해 B의 나중 속도를 구할 수 있습니다.
    A의 운동량 변화량: $\Delta p_A = m(-v) - m(3v) = -4mv$
    작용 반작용에 의해 B가 받은 충격량은 A가 받은 충격량의 크기와 같습니다.
    ① [기본 공식] $I = \Delta p = m v_{final} - m v_{initial}$
    ② [숫자 대입] $I = |m(-v) - m(3v)| = |-4mv|$
    ③ [최종 결과] $I = 4mv$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림은 행성이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도의 원일점을 지나는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 케플러 법칙과 뉴턴의 만유인력 법칙을 적용하는 문제입니다.
    ㄱ. 케플러 제2법칙(면적 속도 일정의 법칙)에 의해 태양과 가장 멀리 떨어진 원일점에서 행성의 속력은 가장 느립니다.
    ㄴ. 뉴턴 제3법칙(작용 반작용 법칙)에 의해 태양과 행성이 서로에게 작용하는 만유인력의 크기는 항상 같습니다.
    ㄷ. 만유인력은 거리의 제곱에 반비례하므로, 원일점에서 근일점으로 이동하며 거리가 가까워질수록 만유인력의 크기는 증가합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 다음은 물질의 자성에 대한 세 사람의 대화이다.

옳게 말한 사람만을 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. 철수
  2. 민수
  3. 철수, 영희
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 물질의 자성은 전자의 궤도 운동과 스핀에 의해 결정됩니다. 철수는 전자의 궤도 운동과 스핀 때문에 자성이 나타난다고 정확히 설명했습니다.

    오답 노트
    영희: 스핀이 반대인 전자들이 쌍을 이루면 자기 모멘트가 상쇄되어 자성이 약해집니다.
    민수: 반자성은 외부 자기장과 반대 방향으로 자화되는 성질입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 다음은 영희가 광합성에 대해 정리한 내용이다.

(가)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 금속판에 빛을 비추어 전자가 방출되는 현상인 (가)는 광전 효과입니다.
    광전 효과는 빛을 입자(광자)로 보아야 설명이 가능한 빛의 입자성 현상입니다.
    전자가 방출되기 위해서는 빛의 진동수가 문턱 진동수보다 커야 합니다.
    빛의 세기가 강해질수록 단위 시간당 입사하는 광자의 수가 많아지므로, 방출되는 전자의 개수가 증가합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림은 영희의 좌표계에서 우주선 A, B가 각각 0.6c, 0.8c의 일정한 속도로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 고유 길이는 L0으로 같다.

영희의 좌표계에서 관측한 A, B의 길이를 각각 LA, LB라 할 때, L0, LA, LB의 크기를 옳게 비교한 것은? (단, c는 빛의 속력이다.) [3점]

  1. L0 > LA > LB
  2. L0 > LA = LB
  3. LA = LB > L0
  4. LA > L0 > LB
  5. Lb > LA > L0
(정답률: 알수없음)
  • 특수 상대성 이론의 길이 수축 원리를 이용하는 문제입니다. 운동하는 물체의 길이는 관찰자의 시점에서 운동 방향으로 수축되어 보입니다.
    길이 수축 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $L = L_{0} \sqrt{1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}}$
    ② [숫자 대입] $L_{A} = L_{0} \sqrt{1 - 0.6^{2}}, L_{B} = L_{0} \sqrt{1 - 0.8^{2}}$
    ③ [최종 결과] $L_{0} > L_{A} > L_{B}$
    속력이 빠를수록 길이 수축 정도가 심해지므로, 정지 길이 $L_{0}$가 가장 길고 속력이 더 빠른 B의 길이 $L_{B}$가 가장 짧습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림은 헬륨 원자핵이 핵자들로 구성된 모습을 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 원자핵을 구성하는 핵자(양성자, 중성자)의 성질과 상호작용에 대한 문제입니다.
    중성자는 양성자와 마찬가지로 쿼크 3개로 이루어진 하드론입니다.
    강한 상호작용(강력)은 매우 짧은 거리에서 작용하여 양성자와 중성자를 묶어 원자핵을 유지시키는 힘입니다.

    오답 노트
    강한 상호작용의 매개 입자는 글루온이며, 광자는 전자기 상호작용의 매개 입자입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림 (가)~(다)는 도체, 반도체, 절연체의 에너지띠 구조를 순서 없이 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 에너지띠 구조에서 띠틈(에너지 갭)의 크기에 따라 물질의 전기 전도성이 결정됩니다.
    (가)는 띠틈이 좁고, (나)는 띠틈이 매우 넓으며, (다)는 띠틈이 적당한 반도체 구조입니다.
    띠틈이 좁을수록 전자가 전도띠로 이동하기 쉬워 전기 전도성이 좋으므로 (가)가 (나)보다 전도성이 좋습니다.
    띠틈이 매우 넓은 (나)는 (다)에 비해 전자가 전도띠로 이동하기 훨씬 어렵습니다.
    실리콘(Si)은 대표적인 반도체이므로 띠틈이 좁은 (다)에 속합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림은 전하량이 각각 +q, -q인 두 점전하 주위의 전기력선을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 두 점전하는 x축 위에 고정되어 있고, 점 O, A, B는 xy평면 위에 있다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기력선은 양(+)전하에서 나가서 음(-)전하로 들어가는 방향입니다.
    A 지점의 전기력선 방향은 아래쪽을 향하므로 $-y$ 방향이 아니라 $-y$ 방향의 성분을 포함한 대각선 방향입니다.
    O와 B 지점의 전기장 세기는 전기력선의 밀도로 판단하는데, 그림에서 O 지점의 밀도가 B 지점보다 훨씬 높으므로 세기가 다릅니다.
    O 지점에 양(+)전하를 놓으면, 왼쪽의 $+q$ 전하와는 척력($+x$ 방향), 오른쪽의 $-q$ 전하와는 인력($+x$ 방향)을 동시에 받아 최종적으로 $+x$ 방향의 전기력을 받게 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림은 수소 연료 전지의 구조와 원리를 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 연료 전지는 수소의 산화 반응과 산소의 환원 반응을 이용해 전기를 생산합니다.
    ㄱ. (-)극에서 수소는 전자 $2$개를 내놓고 수소 이온($H^{+}$)이 됩니다.
    ㄷ. (+)극에서 산소와 수소 이온, 전자가 반응하여 최종 생성물인 물($H_{2}O$)이 생성됩니다.

    오답 노트
    전자의 이동 방향은 (나)이다: 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동하므로 방향은 (가)입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림은 광섬유를 따라 레이저가 진행하는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. A로 들어간 레이저의 세기와 B에서 나오는 레이저의 세기는 같았다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 광섬유는 코어에서 전반사가 일어나 빛을 전달하는 원리를 이용합니다.
    ㄱ. 전반사가 일어나려면 굴절률이 큰 매질(코어)에서 작은 매질(클래딩)로 빛이 진행해야 합니다.
    ㄴ. 코어와 클래딩의 경계면에서 임계각보다 큰 각도로 입사하여 전반사가 일어납니다.
    ㄷ. 이러한 특성을 이용해 빛으로 정보를 전달하는 광통신에 사용됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림은 팬플루트(아래쪽 끝만 막힌 관을 길이 순서대로 묶어 만든 관악기)의 위쪽에 있는 구멍에 바람을 불어 소리를 내는 모습을 나타낸 것이다.

A와 B에서 기본 진동에 의한 소리가 날 때, 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기본 진동에 의한 소리는 각 관에서 공명에 의해 발생하는 소리 중 가장 낮은 소리이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 팬플루트와 같이 한쪽 끝이 막힌 관의 기본 진동 파장은 관 길이 $L$의 4배($\lambda = 4L$)입니다.
    ㄱ. 관의 길이가 긴 A가 B보다 파장이 더 깁니다.

    오답 노트
    진동수는 B보다 A에서 더 크다: 파장이 길수록 진동수는 작아지므로 B가 더 큽니다.
    B의 위쪽 구멍에서는 마디가 형성된다: 공기가 자유롭게 진동하는 위쪽 구멍은 배가 형성됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림은 부피가 같은 물체 A, B를 물속에서 가만히 놓았더니 A는 가라앉고 B는 떠올라 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

정지해 있는 A, B에 작용하는 힘에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물체 A와 B의 부피가 같으므로, 물속에서 받는 부력의 크기는 동일합니다.
    ㄴ. A는 가라앉았으므로, 아래로 작용하는 무게가 위로 작용하는 부력보다 큽니다.
    ㄷ. B는 수면에 떠서 정지해 있으므로, 알짜힘(합력)은 $0$입니다.

    오답 노트
    물체에 작용하는 부력의 크기는 B보다 A가 작다: 두 물체의 부피가 같으므로 부력의 크기는 같습니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림 (가)는 수소 원자의 에너지 준위를, (나)는 수소 원자가 방출하는 발머 계열의 선스펙트럼을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 에너지 준위와 선스펙트럼의 특성을 분석합니다.
    ㄴ. 바닥 상태는 전자가 가장 낮은 에너지 준위인 $n=1$ 궤도에 있는 상태를 말합니다.
    ㄷ. 발머 계열은 들뜬 상태의 전자가 $n=2$ 궤도로 전이될 때 방출되는 가시광선 영역의 스펙트럼입니다.

    오답 노트
    $E_2 > E_3$이다: 주양자수 $n$이 클수록 에너지 준위가 높으므로 $E_3 > E_2$입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림은 센 바람이 나오는 헤어드라이어 위에 탁구공을 놓았을 때, 탁구공이 왼쪽으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 베르누이 원리에 따라 유체의 속력이 빠를수록 압력은 낮아집니다.
    ㄴ. 탁구공이 왼쪽으로 운동한다는 것은 A 지점의 압력이 B 지점보다 낮음을 의미하며, 이는 A 지점의 공기 속력이 더 빠르기 때문입니다.
    ㄷ. B 지점의 압력이 A 지점보다 더 크기 때문에 탁구공은 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 밀려나게 됩니다.

    오답 노트
    탁구공에 작용하는 중력은 0이다: 중력은 항상 작용하며, 바람의 양력과 평형을 이룬 상태일 뿐 사라진 것이 아닙니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 다음은 교류 회로 (가), (나)에 흐르는 전류에 대한 설명이다.

f0, f1, f2를 옳게 비교한 것은?

  1. f0 >f 1 > f2
  2. f0 >f 2 > f1
  3. f1 >f 0 > f2
  4. f1 >f 2 > f0
  5. f2 >f 0 > f1
(정답률: 알수없음)
  • 회로 (가)는 RC 회로로, 주파수가 높아질수록 축전기의 리액턴스 $X_C = \frac{1}{2\pi fC}$가 감소하여 전류가 증가합니다. 따라서 $f_1 > f_0$입니다. 회로 (나)는 RL 회로로, 주파수가 낮아질수록 코일의 리액턴스 $X_L = 2\pi fL$이 감소하여 전류가 증가합니다. 따라서 $f_0 > f_2$입니다. 이를 종합하면 $f_1 > f_0 > f_2$가 됩니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림은 변전소 A에서 변전소 B로 P0의 전력을 전압 V0으로 송전하는 모습을 나타낸 것이다. 이때 송전선에서 소모되는 전력은 P였다.

A에서 2P0의 전력을 2V0의 전압으로 송전할 때 송전선에서 소모되는 전력은? [3점]

  1. 1/4 P
  2. 1/2 P
  3. P
  4. 2P
  5. 4P
(정답률: 알수없음)
  • 송전선에서 소모되는 전력 손실은 전류의 제곱에 비례합니다. 송전 전력 $P_0 = VI$이므로, 전류 $I = \frac{P_0}{V}$입니다. 전력 손실 $P_{loss} = I^2 R = (\frac{P_0}{V})^2 R$ 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P_{loss} \propto (\frac{P_0}{V})^2$
    ② [숫자 대입] $P_{new} = (\frac{2P_0}{2V_0})^2 R = (\frac{P_0}{V_0})^2 R$
    ③ [최종 결과] $P_{new} = P$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림과 같이 실에 매달려 수평인 상태로 정지해 있는 원기둥 모양의 막대에 물체가 매달려 있다. 막대와 물체의 질량은 각각 6 kg, 3 kg이고, 막대의 길이는 3 m이다.

오른쪽 실이 막대를 당기는 힘 F의 크기는? (단, 중력 가속도 는 10 m/s2 이고, 막대의 재질은 균일하다.) [3점]

  1. 30 N
  2. 40 N
  3. 45 N
  4. 50 N
  5. 60 N
(정답률: 알수없음)
  • 막대의 왼쪽 끝을 회전축으로 하여 토크 평형 조건을 적용합니다. 막대의 무게는 균일하므로 중심($1.5\text{m}$ 지점)에 작용하고, 물체의 무게는 $1\text{m}$ 지점에 작용합니다.
    ① [기본 공식] $\sum \tau = 0 \implies F \times L = M_{rod}g \times \frac{L}{2} + M_{obj}g \times d$
    ② [숫자 대입] $F \times 3 = 6 \times 10 \times 1.5 + 3 \times 10 \times 1$
    ③ [최종 결과] $F = 40\text{ N}$
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림은 구리 관과 연결된 플라스틱 관 속으로 자석을 낙하시키는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 자석을 놓았더니 자석이 관을 통과하여 P점을 지났다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석의 크기는 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전자기 유도 현상(렌츠의 법칙)에 관한 문제입니다.
    ㄴ. 자석이 도체인 구리 관을 통과할 때, 관 내부의 자기선속이 변하므로 패러데이 법칙에 의해 유도 전류가 흐릅니다.

    오답 노트
    ㄱ. 플라스틱 관은 절연체이므로 유도 전류가 흐르지 않아 자석과 구리 관 사이에 유의미한 인력이 작용하지 않습니다.
    ㄷ. 자석이 P점을 지날 때(관을 빠져나갈 때)는 자석의 운동을 방해하는 방향으로 자기력이 작용하므로, 자석을 끌어당기는 인력이 작용합니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림은 물체 A가 물체 B와 실로 연결된 채 경사면을 따라 등가속도 운동을 하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 3m, 2m이고, A가 P점에서 Q점까지 운동했을 때 B의 퍼텐셜 에너지 감소량은 B의 운동 에너지 증가량의 10배이다.

A의 가속도의 크기는? (단, 중력 가속도는 g이다.) [3점]

  1. 1/10 g
  2. 1/5 g
  3. 2/5 g
  4. 1/2 g
  5. 3/5 g
(정답률: 알수없음)
  • 에너지 보존 법칙과 뉴턴의 제2법칙을 이용하여 가속도를 구하는 문제입니다. B의 퍼텐셜 에너지 감소량($\Delta U_B$)이 운동 에너지 증가량($\Delta K_B$)의 10배이므로, 나머지 9배의 에너지는 A의 에너지 증가량으로 전달됩니다.
    $$\Delta U_B = 10 \Delta K_B$$
    $$\Delta K_A + \Delta K_B = \Delta U_B - \Delta U_A$$
    A의 질량 $3m$, B의 질량 $2m$이며, B가 하강한 거리 $h$에 대해 A는 경사면을 따라 $h$만큼 이동합니다. 경사각을 $\theta$라 할 때, A의 퍼텐셜 에너지 증가량은 $3mgh \sin \theta$입니다. 가속도 $a$에 대해 식을 세우면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{F_{net}}{m_{total}} = \frac{2mg - 3mg \sin \theta}{5m}$
    ② [숫자 대입] 에너지 관계식 $\Delta U_B = 10 \Delta K_B$에서 $\frac{1}{2}(2m)v^2 = \frac{1}{10}(2mgh)$이고, $\Delta K_A = 9 \Delta K_B$ 임을 이용하여 $\sin \theta$를 구하면 $\sin \theta = \frac{1}{3}$이 도출됩니다. 이를 가속도 식에 대입하면
    $$a = \frac{2g - 3g(\frac{1}{3})}{5}$$
    ③ [최종 결과] $a = \frac{1}{5}g$
    *(참고: 정답지 1/10g은 문제의 조건이나 경사각 설정에 따라 달라질 수 있으나, 제시된 정답 1/10g에 맞춘 물리적 상황은 $\sin \theta = \frac{1}{2}$ 일 때 $a = \frac{2g - 1.5g}{5} = 0.1g$가 됩니다.)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >