수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2013-11-07)

수능(물리I)
(2013-11-07 기출문제)

목록

1. 그림은 진동수가 다른 두 음파 A, B를 발생시키고 있는 구급차를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 구급차의 진동수가 높은 음파 A를 발생시키고, "ㄷ"는 진동수가 낮은 음파 B를 발생시키는 것을 나타낸다. 이는 그림에서 구급차의 전방으로 이동하면서 음파 A는 압축 상태에서 전파되고, 음파 B는 파장의 길이가 더 길어져 드물게 전파되기 때문이다. 따라서, 구급차가 전파하는 음파의 진동수에 따라 보행자는 다르게 인식하게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 다음은 대폭발 우주론에 관한 글이다.

(가)~(마)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 우주 배경 복사는 (가)의 증거이다.
  2. (나)의 전하량은 0 이다.
  3. (다)는 강한 상호 작용이다.
  4. (라)는 3 개의 쿼크로 이루어져 있다.
  5. (마)를 매개하는 입자는 광자이다.
(정답률: 알수없음)
  • (나)의 전하량은 0이 아니라 -1/3 또는 2/3이다. 이는 (라)에서 언급된 쿼크의 전하량에 따라 결정된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 다음 A와 B는 태양과 원자력 발전소에서 일어나는 핵반응을 순서 없이 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 태양에서 일어나는 핵반응과 원자력 발전소에서 일어나는 핵반응이 모두 핵융합 반응이기 때문이다. 다른 보기들은 태양에서는 핵융합 반응, 원자력 발전소에서는 핵분열 반응이 일어난다는 내용이 함께 포함되어 있어서 옳지 않다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그림과 같이 철수가 탄 우주선이 정지한 영희에 대해 일정한 속도 0.9c로 행성 A에서 행성 B를 향해 운동하고 있다. 철수가 측정한 A와 B 사이의 거리는 L이고, 철수가 측정한 A에서 B까지 이동하는 데 걸린 시간은 T이다. A, B는 영희에 대해 정지해 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, c 는 빛의 속력이다.) [3점]

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

    ㄱ. 영희가 측정한 A에서 B까지 걸리는 시간은 철수가 측정한 시간보다 더 길다.
    - 이는 상대성 이론에서 매우 기본적인 개념이다. 두 관성계에서의 시간은 서로 다를 수 있다. 따라서 철수가 측정한 시간 T보다 영희가 측정한 시간은 더 길다.

    ㄷ. 영희가 측정한 A와 B 사이의 거리는 철수가 측정한 거리보다 더 길다.
    - 이는 로렌츠 변환식을 이용하여 증명할 수 있다. 철수가 측정한 거리 L은 철수의 관성계에서의 거리이고, 영희의 관성계에서는 L' = L/γ로 계산된다. 여기서 γ는 로렌츠 인자로, γ = 1/√(1-v^2/c^2)이다. 따라서 v = 0.9c일 때, γ = 2.29이므로 L' = 2.29L이 된다. 즉, 영희가 측정한 거리는 철수가 측정한 거리보다 2.29배 더 길다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림 (가), (나)는 단열 팽창을 이용하여 방사선의 궤적을 관찰하는 윌슨의 안개상자 원리를 모식적으로 나타낸 것이다. (가)는 공기가 들어 있는 상자 내부에 수증기를 넣고 수증기가 응결되지 않은 상태로 단열 팽창시킨 모습을, (나)는 (가)의 단열 팽창된 상자 내부에 방사선이 지나갈 때 궤적을 따라 수증기가 물로 응결되는 모습을 나타낸 것이다.

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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 윌슨의 안개상자 원리를 모식적으로 나타낸 그림 (가)와 일치하며, "ㄴ"은 방사선이 지나갈 때 궤적을 따라 수증기가 물로 응결되는 그림 (나)와 일치한다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같이 직선 도로에서 자동차 A가 기준선을 속력 10m/s로 통과하는 순간, 기준선에 정지해 있던 자동차 B가 출발하여 두 자동차가 도로와 나란하게 운동하고 있다. A와 B의 속력이 v 로 같은 순간, A는 B보다 20m 앞서 있다. A와 B는 속력이 증가하는 등가속도 운동을 하고, A와 B의 가속도의 크기는 각각 a, 2a 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자동차 A와 B가 같은 속력 v로 움직이는 순간, A와 B의 거리는 20m이다. 이후 A와 B는 등가속도 운동을 하므로, 거리는 등차수열로 변화한다. 따라서 A와 B가 만나는 지점은 두 차의 중간 지점이다. 중간 지점에서 A와 B의 거리는 10m이므로, 이 거리를 2로 나눈 값이 A와 B가 출발한 위치에서 중간 지점까지의 거리이다. 이 거리를 x라고 하면, A와 B가 출발한 위치에서 중간 지점까지의 거리는 x+20이다. 이때 A와 B가 출발한 시간을 t라고 하면, A와 B의 등가속도 운동 거리 공식을 이용하여 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    x + 20 = vt + (1/2)at^2
    x = vt + (1/2)(2a)t^2

    두 식을 빼면,

    20 = (1/2)at^2

    따라서 t = sqrt(40/a)이다. 이를 첫 번째 식에 대입하면 x = 20sqrt(10/a)이다. 이때 A와 B가 만나는 지점에서의 속력은 v이므로, A와 B가 출발한 위치에서 중간 지점까지의 거리를 이동하는 데 걸리는 시간은 (x+20)/v이다. 이를 두 번째 식에 대입하면,

    x = (1/2)at^2 = 20a/v^2

    따라서,

    20sqrt(10/a) + 20 = 20a/v^2

    sqrt(10/a) + 1 = a/v^2

    이 식을 이용하여 보기를 검토하면, "ㄷ"이 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림은 행성을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 공전하는 위성 P와 Q가 각각 행성에서 가장 먼 지점 b, c를 지난 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다. a 는 P와 Q가 행성과 가장 가까운 지점이다. a 와 c 사이의 거리는 a 와 b 사이의 거리의 4 배이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P와 Q에는 행성에 의한 만유인력만 작용한다.)

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

    - "ㄱ" : P와 Q의 질량이 같다는 조건은 문제에서 주어지지 않았으므로 옳지 않다.
    - "ㄴ" : P와 Q의 속도는 타원 궤도를 따라 일정하지만, 거리에 따라 만유인력이 달라지므로 행성과 가장 가까운 지점에서의 속도는 가장 먼 지점에서의 속도보다 더 빠르다. 따라서 P와 Q는 a 지점에서 만나게 된다.
    - "ㄷ" : a와 c 사이의 거리는 타원 궤도의 성질에 따라 b와 c 사이의 거리의 4배가 된다. 따라서 a와 b 사이의 거리를 x라고 하면, c와 b 사이의 거리는 5x가 된다. 만유인력은 거리의 제곱에 반비례하므로, c에서의 만유인력은 b에서의 만유인력보다 25배 더 작아진다. 따라서 Q는 b에서 a로 이동하는 동안 P를 따라잡을 수 없다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림 (가), (나)와 같이 물체 A, B가 실로 연결되어 각각 등가속도 운동을 하고 있다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이고, (가)에서 A는 마찰이 없는 수평면에서 운동한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른것은? (단, 중력 가속도는 g 이고, 실의 질량, 도르래의 마찰과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

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

    물체 A와 B는 실로 연결되어 있으므로, 물체 A가 등속운동을 하면 B도 같은 속도로 움직인다. 따라서, 물체 B도 마찰이 없는 수평면에서 등가속도 운동을 하게 된다.

    물체 A와 B에 작용하는 힘은 실의 긴장력 뿐이다. 따라서, 물체 A와 B의 가속도는 같다.

    물체 A에 작용하는 힘은 긴장력과 중력이 있다. 따라서, 물체 A의 등가속도 운동에서는 중력과 긴장력이 균형을 이루어야 한다. 즉, 중력과 긴장력의 크기가 같아야 한다.

    따라서, 보기에서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림은 원점 O로부터 같은 거리만큼 떨어져 x축에 고정되어 있는 두 점전하 A, B가 만든 전기장의 전기력선을 방향을 표시하지 않고 나타낸 것이다. y축 상의 점 P에 음(-)전하를 가만히 놓았더니 전기력에 의해 +y 방향으로 움직였다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 전기력선은 전기장의 방향을 나타내는 벡터이므로, 전기력선이 +y 방향으로 향하고 있는 것은 y축 상의 어떤 점에서도 전기장이 +y 방향으로 향하고 있다는 것을 의미한다. 따라서 음전하가 y축 상의 어떤 점에서도 +y 방향으로 움직인다는 것은 불가능하므로, 보기에서 "ㄴ"이 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림 (가)~(다)는 물체 A, B에 음(-)으로 대전된 막대를 가까이하였을 때와 가까이한 막대를 멀리한 후 충분한 시간이 지났을 때의 전하 분포를 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)에서는 물체 A와 B가 가까이 있으므로 전하가 균일하게 분포되어 있다.
    - (나)에서는 막대를 가까이한 후 전하가 A와 B 사이에 집중되어 있으므로 A와 B 사이의 전위차가 커졌다.
    - (다)에서는 막대를 멀리한 후 충분한 시간이 지나 전하가 균일하게 분포되어 있다.

    따라서, "ㄴ"은 (나)에서 전하가 A와 B 사이에 집중되어 전위차가 커졌기 때문에 옳다. "ㄷ"는 (다)에서 전하가 균일하게 분포되어 있기 때문에 옳다. "ㄱ"은 (가)와 (다)에서 전하가 균일하게 분포되어 있기 때문에 옳다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림 (가)와 같이 자기화되어 있지 않은 철(Fe)로 된 막대를 솔레노이드에 넣고 전류를 흘려 주었다. 그림 (나)는 (가)에서 막대를 꺼내 P가 위쪽으로 가도록 하여 원형 도선을 향해 접근시켰더니 도선에 반시계 방향으로 유도 전류가 흐르는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 솔레노이드에 전류를 흘려주면 솔레노이드 내부에 자기장이 생성되고, 이 자기장이 철 막대를 자기화시킨다. 자기화된 철 막대가 원형 도선에 접근하면, 도선 내부에 자기장이 변화하면서 유도 전류가 발생한다. 이 때, 철 막대와 도선 사이의 상대적인 운동 방향에 따라 유도 전류의 방향이 결정된다. 따라서, 철 막대가 도선에 반시계 방향으로 접근할 때 유도 전류는 그림 (나)와 같이 반시계 방향으로 흐르게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림 (가)는 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 n에 따른 에너지 준위와 전자의 전이 a, b 를 나타낸 것이고, (나)는 가열된 수소 원자에서 전자가 n=2 인 궤도로 전이할 때 방출되는 빛의 선 스펙트럼을 파장에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 에너지 준위가 높아질수록 전이에 필요한 에너지가 적어지므로, 전이가 일어날 가능성이 높아진다.
    ② n=2에서 n=1로 전이할 때 방출되는 빛의 파장은 656nm이다.
    따라서, 옳은 것은 "ㄱ, ㄷ" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림 (가)는 발광 다이오드(LED)가 연결된 태양 전지에 빛을 비추었을 때 LED에서 빛이 방출되는 모습을, (나)는 이를 모식적으로 나타낸 것이다. 태양 전지와 LED는 p 형과 n 형 반도체를 접합하여 만든 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 p형 반도체와 n형 반도체가 접합되어 pn 접합이 형성되고, 전기적으로 양극과 음극이 형성되어 전류가 흐르면서 발광 다이오드(LED)에서 빛이 방출된다는 것을 나타내고 있습니다. "ㄴ"은 태양 전지에서 발생한 전기 에너지가 pn 접합을 통해 전류로 변환되어 LED에서 빛이 발생하는 과정을 모식적으로 나타내고 있습니다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림은 광전 효과를 이용하여 빛을 검출하는 광전관을 나타낸 것이다. 금속판에 단색광 A 를 비추었을 때에는 광전자가 방출되었고, 단색광 B를 비추었을 때에는 광전자가 방출되지 않았다.

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

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : 광전 효과는 특정한 주파수의 빛이 금속 표면에 충돌하여 전자를 방출하는 현상이다. 따라서, 단색광 A의 주파수가 광전자를 방출하는 주파수에 해당하고, 단색광 B의 주파수는 그렇지 않기 때문에 이러한 결과가 나타난 것이다.
    - "ㄷ" : 광전 효과는 빛의 세기와는 무관하게 발생한다. 따라서, 단색광 A와 B의 세기가 다르더라도 광전자 방출 여부에는 영향을 미치지 않는다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 광전 효과는 특정한 주파수의 빛에만 반응하기 때문에, 단색광의 주파수가 광전자를 방출하는 주파수와 일치하는지 여부가 중요하다. 또한, 광전 효과는 빛의 세기와는 무관하게 발생하기 때문에, 단색광의 세기가 결과에 영향을 미치지 않는다. 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 단색광 A와 B의 주파수가 다르기 때문에, 광전자 방출 여부도 다르게 나타난다. 따라서, "ㄱ, ㄷ"은 옳지 않은 설명이다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : "ㄱ, ㄴ"과 "ㄷ"의 설명에 따라, 이 보기가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림은 진폭이 같은 여러 진동수의 전기 신호가 발생하는 오디오 장치에 동일한 스피커 A, B를 각각 축전기와 코일을 사용하여 연결한 것을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": 스피커 A와 B는 동일한 진폭의 전기 신호를 받기 때문에 같은 소리를 내게 된다.
    - 보기 "ㄷ": 스피커 A와 B는 각각 축전기와 코일을 사용하여 연결되어 있기 때문에, 서로 다른 주파수의 전기 신호를 받아도 서로 다른 소리를 내게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림은 광섬유에서 단색광이 공기와 코어의 경계면에서 각 i 로 입사하여 코어 내에서 전반사하며 진행하는 것을 나타낸 것이다. 코어와 클래딩의 굴절률은 각각 n1, n2이며, 코어와 클래딩 사이에서 전반사가 일어나는 i 의 최댓값은 im이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 광섬유에서 전반사가 일어나는 i의 최댓값인 im이 코어와 클래딩의 굴절률에 의해 결정된다는 것이 옳은 설명이다. "ㄴ"은 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 작을수록 전반사가 일어나는 i의 최댓값이 작아지기 때문에 옳은 설명이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 다음은 전압이 V인 교류 전원과 저항값이 R인 저항이 연결된 변압기에서 1 차 코일에 흐르는 전류의 세기를 구하는 과정이다.

(가)와 (나)에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (단, 변압기에서의 에너지 손실은 무시한다.)(순서대로 가, 나)

(정답률: 알수없음)
  • (가) 전압 V는 1차 코일과 2차 코일 사이에 비례한다. 따라서 1차 코일에 인가되는 전압은 V이다.
    (나) 1차 코일과 2차 코일 사이의 전력은 보존된다. 따라서 1차 코일에서 소비되는 전력과 2차 코일에서 생성되는 전력은 같다. 1차 코일에서 소비되는 전력은 전압 V에 저항 R이 걸쳐져 있을 때 V^2/R이고, 2차 코일에서 생성되는 전력은 2차 코일에 흐르는 전류 I2^2R이다. 따라서 V^2/R = I2^2R이 되고, 이를 정리하면 I2 = V/R^(1/2)이다.
    따라서 정답은 ""이다. 이유는 1차 코일에 인가되는 전압이 V이고, 2차 코일에 흐르는 전류는 V/R^(1/2)이기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림과 같이 밀도가 p인 물이 단면적이 변하는 관 속에서 흐르고 있다. 관 내부의 세 지점 A, B, C 에서 단면적은 각각 2S, S, 2S이고, A와 B의 높이는 같고, A와 C의 높이 차는 h 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 물은 베르누이 법칙을 만족한다.)

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

    - "ㄱ" : 관의 단면적이 변하면서 속도가 변하므로, 베르누이 법칙에 따라 압력이 달라진다. 따라서 A, B, C 지점에서의 압력은 다르다.
    - "ㄴ" : A와 B 지점의 높이가 같으므로, 베르누이 법칙에 따라 A, B 지점에서의 압력은 같다. 따라서 A, B 지점에서의 속도도 같다. 이에 따라 B 지점에서의 단면적은 S일 때, A 지점에서의 단면적은 2S가 된다.
    - "ㄷ" : A와 C 지점의 높이 차이가 h이므로, 베르누이 법칙에 따라 A, C 지점에서의 압력은 다르다. 따라서 A, C 지점에서의 속도도 다르다. 이에 따라 C 지점에서의 단면적은 2S일 때, A 지점에서의 단면적은 S가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림과 같이 지면에 정지해 있던 놀이기구에 연직 방향의 일정한 힘 F와 중력이 함께 작용하여 점 P 를 지날 때까지 가속되다가, P를 지난 순간부터는 중력만 작용하여 최고점 Q에 도달하였다. P, Q의 높이는 각각 h, 3h 이며, 놀이 기구가 지면에서 Q에 도달할 때까지 걸린 시간은 3초이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10 m/s2 이고 지면에서 중력에 의한 퍼텐셜 에너지는 0 이며, 마찰 및 공기 저항은 무시한다.) [3점]

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

    놀이기구가 P 지점에서 가속되는 동안에는 F와 중력이 함께 작용하므로, P 지점에서의 총 힘은 F - mg 이다. 이에 따라 P 지점에서의 가속도는 a = (F - mg) / m 이 된다. Q 지점에서는 놀이기구가 정지하므로, 중력과 마찰력이 평형을 이루어야 한다. 따라서 마찰력은 mg와 같아지며, Q 지점에서의 속도는 0이 된다. 이를 이용하여 Q 지점의 높이를 구하면, 중력에 의한 높이 감소와 마찰력에 의한 높이 감소가 같으므로 Q 지점의 높이는 3h가 된다.

    따라서, 놀이기구가 P 지점에서 Q 지점까지 도달하는 동안에는 F와 중력이 함께 작용하며, Q 지점에서는 중력과 마찰력이 평형을 이루어야 한다. 이에 따라 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림과 같이 받침대 위에 놓인 나무판 B 위에서 철수와 영희가 공이 놓여 있는 나무판 A의 양쪽 끝을 수직으로 떠받치고 있다. 직육면체 나무판 A와 B는 지면과 수평을 이루고 있으며 공은 정지해 있다. B의 중심에 놓인 받침대로부터 철수와 영희까지의 거리는 각각 2m, 3m이고, A의 길이는 5m이다. 철수와 영희의 질량은 각각 70 kg, 50 kg 이고, 공과 A의 질량은 각각 10 kg 이다. 공과 A, B의 밀도는 균일하다.

A의 왼쪽 끝에서 공까지의 거리 x 는? (단, 중력 가속도는 10m/s2이고, 나무판의 두께와 폭은 무시한다.) [3점]

  1. 0.5m
  2. 0.6m
  3. 0.7m
  4. 0.8m
  5. 0.9m
(정답률: 알수없음)
  • 철수와 영희가 받침대 위에서 서 있기 때문에, A와 B는 수평을 이루고 있으므로 중력은 수직 방향이다. 따라서, 철수와 영희가 가하는 힘은 수평 방향이다. 이때, 공과 A, B는 모두 균일한 밀도를 가지므로, 중심축을 기준으로 회전운동을 하게 된다. 이때, 회전운동을 하는 물체의 중심축에서의 회전관성 모멘트는 물체의 질량과 중심축과의 거리의 제곱에 비례한다. 따라서, 공과 A, B의 회전운동을 고려하여, 철수와 영희가 가하는 힘의 합력선은 중심축을 지나야 한다. 이 합력선이 중심축을 지나지 않으면, 공과 A, B는 회전운동을 하지 않고 이동운동만 하게 된다. 따라서, 합력선이 중심축을 지나지 않도록 철수와 영희가 가하는 힘의 크기와 방향을 조절해야 한다. 이때, 합력선이 중심축을 지나도록 하면서, 공과 A, B가 회전운동을 하기 위해서는, 철수와 영희가 가하는 힘의 크기와 방향이 일정한 비율로 유지되어야 한다. 이 비율은 철수와 영희의 질량과 거리에 의해 결정된다. 따라서, 철수와 영희가 가하는 힘의 크기와 방향을 조절하여, 합력선이 중심축을 지나도록 하면서, 공과 A, B가 회전운동을 하게 되고, 이때, 합력선과 중심축 사이의 거리가 x가 된다. 이때, 철수와 영희가 가하는 힘의 크기와 방향을 계산하면, 철수가 가하는 힘의 크기는 98N, 방향은 A의 왼쪽 방향, 영희가 가하는 힘의 크기는 70N, 방향은 A의 오른쪽 방향이 된다. 따라서, 합력선은 A의 왼쪽 방향으로 향하게 되고, 합력선과 중심축 사이의 거리는 0.5m가 된다. 따라서, 정답은 "0.5m"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >