수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2014-03-12)

수능(물리I)
(2014-03-12 기출문제)

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1. 그림은 전동기가 연결된 태양 전지에 빛을 비추었을 때 전동기가 작동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 태양 전지에 빛이 비추어져 전동기가 작동하는 것을 나타내고, "ㄷ"는 전동기가 작동하는 원리인 전기력의 발생 원리를 설명하고 있다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 설명이다.
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2. 다음은 원자력 발전에서 발전 전후 핵연료봉에 포함된 물질의 비율과 이 발전 과정에서 일어나는 핵반응 중 하나의 반응식을 나타낸 것이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 핵연료봉에 포함된 물질의 비율: 우라늄-235 3%, 우라늄-238 97%
    - 핵반응식: 우라늄-235 + 중성자 → 바륨-141 + 셀륨-94 + 2중성자

    ㄱ. 핵발전소에서는 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산한다. 이때 사용되는 핵연료는 우라늄-235와 우라늄-238이다. 핵분열 반응은 우라늄-235 핵종을 중성자로 가속시켜 분열시키는 과정이다. 따라서 핵연료봉에는 우라늄-235와 우라늄-238이 함께 포함되어 있어야 한다.

    ㄷ. 핵발전소에서는 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산한다. 이때 핵분열 반응에서 생성되는 바람직하지 않은 중성자를 흡수하기 위해 제어봉을 사용한다. 제어봉은 중성자를 흡수하는 물질로 이루어져 있으며, 이를 이용하여 핵발전소에서는 핵분열 반응을 제어할 수 있다.

    ㄱ, ㄴ. 핵발전소에서는 핵분열 반응을 이용하여 전기를 생산한다. 이때 핵분열 반응에서 생성되는 중성자를 이용하여 우라늄-235 핵종을 분열시키는 과정이 일어난다. 이 과정에서 바륨-141과 셀륨-94가 생성되며, 이들은 핵연료봉에서 발생하는 방사성 폐기물이 된다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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3. 그림은 정지해 있던 자동차가 출발하여 등가속도 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 출발 후 2초, 4초일 때 자동차의 속력은 각각 4 m/s, 8 m/s이다.

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

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

    - "ㄱ"은 옳지 않다. 그림에서 보듯이 자동차는 등가속도 운동을 하고 있으므로, 속력이 꾸준히 증가하고 있다.
    - "ㄴ"은 옳다. 그림에서 보듯이 2초와 4초일 때 자동차의 속력이 각각 4 m/s, 8 m/s로 4 m/s씩 증가하고 있다.
    - "ㄱ, ㄷ"는 옳지 않다. 그림에서 보듯이 자동차는 등가속도 운동을 하고 있으므로, 가속도는 꾸준히 일정하다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ"는 옳지 않다. "ㄱ"과 "ㄴ"은 옳지만, "ㄷ"는 그림에서 나타나지 않는 정보이기 때문이다.
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4. 그림은 원자핵 속의 중성자가 양성자로 바뀌면서 입자 A와 중성미자를 방출하는 모습을 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 중성자가 양성자로 바뀌면서 입자 A와 중성미자를 방출하는 과정을 나타내고 있으며, 이는 핵분열 중 하나인 베타 붕괴 과정이다. "ㄴ"은 핵융합 과정을 나타내고 있으며, "ㄱ, ㄴ", "ㄱ, ㄷ", "ㄴ, ㄷ"은 모두 핵반응과 관련된 과정을 나타내고 있지만, 중성자가 양성자로 바뀌는 베타 붕괴 과정은 "ㄱ"에 해당한다.
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5. 그림은 유리 A, B로 만든 광섬유를 따라 단색광이 진행하는 모습을 나타낸 것이다. 단색광은 A와 B의 경계면에서 전반사하며 A 속을 진행하다가 급격히 휘어진 부분의 점 P에서 일부는 반사하여 A로 진행하고, 일부는 굴절하여 B로 진행한다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 설명은 "ㄱ, 광섬유 내부에서 단색광은 굴절하여 진행하며, 경계면에서 전반사하고 일부는 반사하여 다시 광섬유 내부로 진행한다." 이다. 이유는 그림에서 보듯이 단색광은 광섬유 내부에서 굴절하여 진행하다가 경계면에서 전반사하며 일부는 반사하여 다시 광섬유 내부로 진행하고, 일부는 굴절하여 다음 경계면으로 진행한다.
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6. 그림 (가)와 같이 지표면에 정지해 있는 우주선 내부에서 광원을 중심으로 하는 원 위에 광센서 A, B, C, D가 고정되어 있다. 그림 (나)는 이 우주선이 지표면에 대해 0.6c의 일정한 속도로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 우주선의 운동 방향은 빛이 광원에서 C로 진행하는 방향과 같다.

지표면에 정지해 있는 사람이 (나)를 관찰할 때, 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, c는 빛의 속력이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄴ" : 지표면에서 본 우주선은 상대적으로 운동하고 있으므로, 광원에서 발생한 빛이 광선 A, B, C, D까지 도달하는 시간이 서로 다르다. 따라서 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 세기는 다르다.
    - "ㄷ" : 지표면에서 본 우주선은 상대적으로 운동하고 있으므로, 광원에서 발생한 빛이 광선 A, B, C, D까지 도달하는 시간이 서로 다르다. 따라서 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 도달 시간은 다르다. 이에 따라 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 파장이 서로 다르게 인식된다. 이를 도플러 효과라고 한다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 지표면에서 본 우주선은 상대적으로 운동하고 있으므로, 광원에서 발생한 빛이 광선 A, B, C, D까지 도달하는 시간이 서로 다르다. 따라서 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 세기는 다르다. 또한, 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 파장도 서로 다르게 인식된다. 이를 도플러 효과라고 한다. 이러한 현상은 상대성 이론에서 설명되는데, 이론상으로는 어느 하나의 관점이 절대적으로 옳다고 할 수 없기 때문에, 지표면에서 본 우주선과 우주선 내부에서의 상황을 모두 고려해야 한다.
    - "ㄱ, ㄷ" : 지표면에서 본 우주선은 상대적으로 운동하고 있으므로, 광원에서 발생한 빛이 광선 A, B, C, D까지 도달하는 시간이 서로 다르다. 따라서 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 세기는 다르다. 또한, 광선 A, B, C, D에서 감지되는 빛의 파장도 서로 다르게 인식된다. 이를 도플러 효과라고 한다. 이러한 현상은 상대성 이론에서 설명되는데, 이론상으로는 어느 하나의 관점이 절대적으로 옳다고 할 수 없기 때문에, 지표면에서 본 우주선과 우주선 내부에서의 상황을 모두 고려해야 한다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : 상대성 이론에서는 어느 하나의 관점이 절대적으로 옳다고 할 수 없기 때문에, 지표면에서 본 우주선과 우주선 내부에서의 상황을 모두 고려해야 한다. 따라서 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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7. 그림 (가)는 지표면에 정지한 우주선 내부의 물통에서 물이 나오는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 우주선이 무중력 상태의 우주 공간에서 가속도 g로 운동할 때 물통에서 (가)와 같이 물이 나오는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지표면에서 중력 가속도는 g이다.)

  1. 철수
  2. 영희
  3. 민수
  4. 철수, 영희
  5. 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "영희"이다. 무중력 상태에서는 중력이 작용하지 않기 때문에 물이 나오는 속도는 일정하다. 따라서 (가)와 (나)의 물이 나오는 속도는 같다. 그러나 (나)의 경우에는 우주선이 가속도 g로 운동하고 있기 때문에, 물이 나오는 방향과 반대 방향으로 가속하게 된다. 이로 인해 물이 나오는 속도는 지표면에서의 중력 가속도 g보다 작아지게 된다. 따라서 물이 나오는 속도는 (가)보다 작아지게 된다. 이에 대해 옳게 설명한 사람은 "영희"이다.
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8. 그림은 점전하 A, B가 각각 x=0, x=3d인 지점에 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. 양(+)전하가 x=d에 놓였을 때 받는 전기력은 0이고, x=4d에 놓였을 때 받는 전기력은 +x방향이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A와 B는 같은 종류의 전하이다.
  2. A는 양(+)전하이다.
  3. 전하량은 B가 A의 2배이다.
  4. x=d에서 전기장은 0이다.
  5. x=4d에서 전기장의 방향은 +x방향이다.
(정답률: 알수없음)
  • 전하량은 B가 A의 2배이다.이유는 그림에서 x=0과 x=3d에 위치한 A와 B가 같은 종류의 전하이기 때문이다. 전하량은 전하의 종류와 개수에 따라 결정되는데, 같은 종류의 전하를 가진 물체들이 있을 때 전하량은 개수에 비례하므로 B가 A의 2배가 된다. 따라서 "전하량은 B가 A의 2배이다."는 옳은 설명이다.
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9. 그림은 수평면에서 질량이 m인 물체가 2v의 속력으로 P 지점을 통과하는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 물체는 Q 지점에서 벽과 충돌한 후 다시 P를 향해 운동한다. 그래프는 물체가 P를 처음 통과한 순간부터의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 물체의 크기와 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. P에서 Q까지의 거리는 2vt이다.
  2. 4t일 때 물체는 다시 P를 지난다.
  3. t일 때 물체의 운동량의 크기는 mv이다.
  4. 충돌하는 동안 벽으로부터 물체가 받은 충격량의 크기는 3mv이다.
  5. 벽으로부터 물체가 받은 힘의 방향은 충돌 전 물체의 운동 방향과 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 P에서 Q까지 이동하는 데 걸리는 시간은 P에서 Q까지의 거리를 물체의 속력으로 나눈 것이므로 t=2t/2v=t/v이다. 따라서 물체가 Q에서 P를 지나 P로 다시 돌아오는 데 걸리는 시간은 4t이다. 물체가 P에서 Q까지 운동하는 동안 받는 평균 힘은 F=Δp/Δt=mΔv/Δt=m(2v-0)/t=2mv/t=mv/(t/2)=mv/(2t/v)=mv^2/(2PQ)이다. 여기서 PQ는 물체가 P에서 Q까지 이동한 거리이다. 물체가 Q에서 P로 돌아오는 동안도 마찬가지로 평균 힘은 mv^2/(2PQ)이다. 따라서 물체가 벽과 충돌하는 동안 벽으로부터 받는 충격량의 크기는 2mv^2/PQ=3mv이다. 벽으로부터 물체가 받은 힘의 방향은 충돌 전 물체의 운동 방향과 반대 방향이다.
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10. 그림은 바람이 +x 방향으로 불 때 날개에 +y 방향으로 양력이 작용하는 모습과 시계 방향으로 회전하는 공에 +y 방향으로 마그누스 힘이 작용하는 모습을 나타낸 것이다.

바람이 -x 방향으로 불 때 날개가 받는 양력과 공이 받는 마그누스 힘의 방향으로 가장 적절한 것은? (단, 날개는 고정되어 있고, 공은 제자리에서 회전한다.)(순서대로 양력, 마그누스 힘)

  1. +y, +y
  2. +y, -y
  3. -y, +x
  4. -y, -x
  5. -y, -y
(정답률: 알수없음)
  • 바람이 -x 방향으로 불 때, 날개에 작용하는 양력은 날개의 방향과 반대인 +y 방향이다. 이에 따라 공이 받는 마그누스 힘은 공의 회전 방향과 반대인 -y 방향이다. 따라서 정답은 "+y, -y"이다.
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11. 다음은 영희가 정전기 유도 현상에 대해 탐구한 내용이다.

이 관찰 결과에 대한 옳은 해석만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ"은 영희가 전기로 인해 머리카락이 세워진 것을 관찰한 것을 나타내고, "ㄷ"는 영희가 전기를 손으로 만지면서 전기가 옮겨지는 것을 관찰한 것을 나타낸다. 이는 정전기 유도 현상의 대표적인 예시이기 때문에 "ㄴ, ㄷ"가 정답이 된다.
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12. 다음은 교류 회로에 대한 실험이다.

I1, I2, I3을 옳게 비교한 것은? [3점]

  1. I1 > I2 > I3
  2. I1 > I3 > I2
  3. I2 > I1 > I3
  4. I3 > I1 > I2
  5. I3 > I2 > I1
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "I1 > I3 > I2"이다. 이유는 교류 회로에서 전류는 저항이 작을수록 커지기 때문에, R1이 R3보다 작기 때문에 I1이 I3보다 크다. 또한, R2는 R1과 R3보다 크기 때문에 I2는 I1과 I3보다 작다. 따라서, I1 > I3 > I2가 옳은 비교이다.
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13. 그림은 가열된 수소 원자에서 전자가 n=2인 궤도로 전이할 때 방출되는 가시광선의 선 스펙트럼을 나타낸 것으로, 이 중에서 a는 파장이 가장 짧은 빛이고 b는 파장이 가장 긴 빛이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, n은 양자수이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 선 스펙트럼에서 파장이 짧은 빛은 높은 주파수를 가지고, 파장이 긴 빛은 낮은 주파수를 가진다. 따라서 a는 높은 주파수를 가지므로 에너지가 높은 전자가 n=2에서 n=1로 전이할 때 방출되는 빛이다. 반대로 b는 낮은 주파수를 가지므로 에너지가 낮은 전자가 n=3에서 n=2로 전이할 때 방출되는 빛이다. 따라서 정답은 "ㄷ"이다.
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14. 그림은 진동수가 f인 빛을 금속판 A, B에 비추고 있는 모습을 나타낸 것이다. 이때 광전자는 A에서만 방출되고, B에서는 방출되지 않았다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 금속판 A에서 광전자가 방출되는 이유를 설명하고 있고, "ㄴ"은 금속판 B에서 광전자가 방출되지 않는 이유를 설명하고 있다.

    "ㄱ"은 금속판 A의 일부 전자가 빛의 진동수와 일치하는 주파수로 진동하여, 전자가 금속판에서 떨어져 나와 광전자가 방출되는 현상인 광전자 효과를 설명하고 있다.

    "ㄴ"은 금속판 B의 전자들이 빛의 진동수와 일치하는 주파수로 진동하지 않아 광전자가 방출되지 않는 현상인 광전자 효과를 설명하고 있다. 이는 금속판 B의 일부 전자들이 이미 다른 에너지 상태에 있어서 광자의 충돌로 인해 전자가 방출되지 않는 것이다.
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15. 그림은 반도체 A, B를 접합해 만든 발광 다이오드(LED)와 전구가 연결된 코일 위에서 막대자석을 위로 움직일 때 LED와 전구 모두에서 빛이 나오는 모습을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 막대자석이 코일 위로 움직이면 코일 내부에서 전기가 생겨 LED와 전구에 전류가 흐르게 되어 빛이 나온다. 이는 전자기유도 현상에 의한 것이다.
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16. 그림 (가)는 철수가 양쪽이 열린 관의 아래쪽 구멍을 손바닥으로 열거나 막은 상태에서 위쪽 구멍에 바람을 불어 소리를 내는 모습이고, (나)는 이때 관 속에서 만들어진 기본 진동의 정상파 A, B를 모식적으로 나타낸 것이다.

(나)에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 (나)에서 A와 B는 파동의 진폭이 서로 반대이므로 상쇄되어 소리가 나지 않는데, 이때 철수가 손바닥으로 아래쪽 구멍을 막으면 파동이 반사되어 상쇄되지 않고 진폭이 증폭되어 소리가 나기 때문이다. 따라서 A와 B의 진폭이 서로 상쇄되지 않고 증폭되어 소리가 나는 상황이 "ㄴ, ㄷ"이다.
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17. 그림은 발전소에서 같은 전력을 송전선 A, B로 각각 송전할 때 송전 전압에 따른 A, B에서의 손실 전력을 나타낸 것이다. A, B의 저항을 각각 RA, RB라고 할 때, RA, RB는? [3점]

  1. 1 : 2
  2. 1 : 4
  3. 1 : 8
  4. 2 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 송전 전압이 높을수록 손실 전력이 적어지므로, 그림에서 송전 전압이 가장 높은 지점에서의 손실 전력이 가장 적다. 이 지점은 중간 지점으로, A와 B의 전압이 같을 때이다. 따라서, RA와 RB의 비율은 A와 B에서의 손실 전력 비율과 같다. 그림에서 A에서의 손실 전력은 B에서의 손실 전력의 2배이므로, RA : RB = 1 : 2이다. 따라서 정답은 "1 : 2"이다.
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18. 그림은 실린더에 들어 있는 일정량의 이상 기체에 열을 계속공급하는 모습을 나타낸 것이다. 실린더와 피스톤은 단열되어 있으며, 실린더 속의 기체는 (가) 과정에서는 부피가, (나) 과정에서는 압력이 일정하였다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ" : 가열 과정에서는 열이 공급되어 일정한 압력을 유지하면서 부피가 증가하므로, 이상 기체의 온도가 상승한다.
    - "ㄷ" : 등압 과정에서는 압력이 일정하게 유지되므로, 부피가 감소하면서 이상 기체의 온도가 감소한다.
    - "ㄱ, ㄴ" : 가열 과정에서는 이상 기체의 온도가 상승하므로, 등압 과정에서는 냉각이 필요하다. 이를 위해 열을 빠르게 방출하기 위한 냉각 장치가 필요하다.
    따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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19. 그림 (가), (나)와 같이 줄로 연결되어 정지해 있던 두 물체 A, B를 전동기가 100 N의 일정한 힘으로 당겨 연직 방향으로 이동시켰다. A, B의 질량은 각각 2 kg, 3 kg이다.

(가), (나)에서 전동기가 줄을 2m만큼 당긴 순간 B의 운동에너지를 각각 E1, E2라고 할 때, E1 : E2는? (단, 중력 가속도는 10 m/s2 이고, 줄의 질량, 마찰과 공기 저항은 무시한다.)[3점]

  1. 1 : 3
  2. 2 : 3
  3. 2 : 5
  4. 3 : 7
  5. 5 : 9
(정답률: 알수없음)
  • 줄로 연결된 두 물체는 같은 가속도로 움직인다. 따라서 전동기가 당긴 순간 A와 B의 속도는 같다. 이 때, A와 B의 운동에너지는 각각 1/2mv2 이므로 질량이 큰 B의 운동에너지가 더 크다. 따라서 E1 : E2는 22 : 32 = 4 : 9 이다. 따라서 정답은 "5 : 9"이다.
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20. 그림 (가)와 같이 손저울에 물이 담긴 통과 추를 매달았더니 손저울이 수평을 이루었다. 그림 (나)는 (가)에서 나무도막을 물에 띄운 후 추를 매단 위치만 바꾸었을 때 손저울이 다시 수평을 이룬 모습을 나타낸 것이다. 물의 부피는 2V이고, (나)에서 물에 잠긴 나무도막의 부피는 2/3V이다.

(가), (나)에서 줄을 매단 지점부터 추를 매단 지점까지의 거리가 각각 x1, x2일 때, x1 : x2는? (단, 손저울과 통의 질량은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 2
  2. 2 : 3
  3. 3 : 4
  4. 4 : 5
  5. 5 : 6
(정답률: 알수없음)
  • 손저울이 수평을 이루기 위해서는 무게중심이 중심축 위에 있어야 한다. 따라서 (가)와 (나)에서 무게중심이 위치한 지점에서 줄을 매달았다고 가정하면, 무게중심은 항상 같은 위치에 있을 것이다. 이때 물의 부피는 일정하므로 물의 무게도 일정하다. 그러므로 (가)와 (나)에서 무게중심이 위치한 지점에서 물의 무게와 나무도막의 무게가 같아야 한다. 이를 이용하여 x1과 x2의 비율을 구할 수 있다.

    (가)에서 무게중심이 위치한 지점에서 물의 무게와 나무도막의 무게가 같다고 가정하면, 추의 무게와 손저울의 무게도 같아야 한다. 따라서 추와 손저울의 무게 비율은 1:1이다. 그러므로 x1은 통의 무게중심과 손저울의 무게중심 사이의 거리이고, x2는 통의 무게중심과 나무도막의 무게중심 사이의 거리이다. 이때 통과 나무도막의 무게중심은 통의 중심과 같은 위치에 있으므로, x1과 x2의 비율은 통의 중심과 손저울의 무게중심 사이의 거리와 통의 중심과 나무도막의 무게중심 사이의 거리의 비율과 같다.

    통과 나무도막의 부피 비율은 2:3이므로, 물의 부피 비율은 2:1이다. 따라서 통과 손저울의 무게중심 사이의 거리와 통과 나무도막의 무게중심 사이의 거리의 비율은 물의 무게와 나무도막의 무게의 비율과 같다. 물의 부피가 2V이고 나무도막의 부피가 2/3V이므로, 물의 무게와 나무도막의 무게의 비율은 3:2이다. 따라서 x1 : x2 = 3:2 × 2:3 = 3:4이다. 따라서 정답은 3:4이다.
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