수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2014-07-10)

수능(물리I)
(2014-07-10 기출문제)

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1. 표는 A, B 지점의 위도와 경도를, 그림은 A 지점에 설치된 앙부일구를 나타낸 것이다.

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 정답이 "ㄷ"인 이유는 A 지점에서 앙부일구까지의 방향이 북서쪽이기 때문이다. 위도와 경도를 보면 A 지점이 B 지점보다 북쪽에 있으므로, 앙부일구까지의 방향은 북서쪽이 된다. 따라서, "ㄷ"가 정답이다.
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2. 그림은 표준 모형에 대해 세 명의 학생이 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

옳게 말한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 민수
  3. 철수, 영희
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "철수, 영희, 민수"이다.

    첫 번째 대화에서는 모형의 크기와 관련된 내용이 나오는데, 이는 철수가 옳게 말한 것이다.

    두 번째 대화에서는 모형의 색상과 관련된 내용이 나오는데, 이는 민수가 옳게 말한 것이다.

    세 번째 대화에서는 모형의 크기와 색상 모두에 대한 내용이 나오는데, 이는 철수와 영희가 모두 옳게 말한 것이다.

    따라서 정답은 "철수, 영희, 민수"이다.
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3. 그림과 같이 질량이 각각 m, 2m인 물체 A, B를 높이가 같은 두 곡면에 가만히 놓았다. A, B는 곡면에서 같은 거리를 이동한 후지면에 도달한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는 물체의 운동에너지는 높이와 질량에 비례하므로, A와 B는 같은 높이에서 출발하고 같은 거리를 이동하므로 운동에너지는 같다. 따라서 A와 B의 속도는 질량에 반비례하므로 B의 속도가 A의 속도보다 작다. 이에 따라 B는 A보다 더 멀리 이동하게 되어 끝점에 도달하게 된다.
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4. 그림 (가)는 수평면에 놓인 물체 A를 물체 B와 실로 연결한 모습을, (나)는 (가)의 A를 물체 C와 실로 연결한 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 m이고, 화살표는 가속도의 방향이다.

(가)와 (나)에서 A의 가속도의 크기가 같을 때, C의 질량은? (단, 실의 질량 및 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
  5. 5m
(정답률: 알수없음)
  • A의 가속도는 B와 C에 의해 결정된다. 따라서 (가)와 (나)에서 A의 가속도가 같다는 것은 B와 C가 동일한 크기의 힘을 가한다는 것을 의미한다. 이때 B와 C의 질량 비율은 A의 가속도와 같다. 즉, B와 C의 질량 비율은 1:1이므로 C의 질량은 3m이다. 따라서 정답은 3m이다.
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5. 다음은 뮤온이 지표면 근처에서 발견되는 현상에 관한 내용이다.

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"은 뮤온이 지표면 근처에서 발견되는 현상 중 하나인 "광전자 방출"과 관련이 있기 때문이다.
    - "ㄷ"은 뮤온이 지표면 근처에서 발견되는 현상 중 하나인 "광전자 방출"과 "중성자 방출" 모두와 관련이 있기 때문이다.
    - "ㄱ"은 뮤온이 지표면 근처에서 발견되는 현상 중 하나인 "중성자 방출"과 관련이 있기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"은 각각 "중성자 방출"과 "광전자 방출"과 관련이 있기 때문에 옳은 선택지이며, "ㄷ"도 추가적으로 포함하고 있기 때문에 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 정답이 된다.
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6. 그림은 지구를 중심으로 원운동하는 인공위성 A와 지구를 한 초점으로 타원운동하는 인공위성 B를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B 사이의 만유인력은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • <보기>
    ㄱ. 인공위성 A와 B는 서로 다른 궤도를 도는 중이다.
    ㄷ. 인공위성 A와 B는 지구 중심에서 서로 다른 거리를 이동하고 있다.

    ㄱ은 그림에서 A와 B가 각각 원운동과 타원운동을 하고 있기 때문에 옳다.
    ㄷ는 그림에서 A와 B가 지구 중심에서 서로 다른 거리를 이동하고 있기 때문에 옳다.
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7. 그림은 이상 기체가 들어있는 실린더의 피스톤 위에 추를 올려놓았을 때 피스톤이 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

추를 제거한 후 피스톤이 정지할 때까지 감소하는 이상 기체의 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 열의 출입과 마찰은 무시한다.) [3점]

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

    - "ㄱ" : 추를 제거하면 실린더 내부의 압력이 감소하게 되고, 이에 따라 이상 기체의 부피가 증가한다. 하지만 피스톤 위에 있는 이상 기체는 외부 대기압과 같은 압력을 받으므로, 부피가 증가하면서 피스톤을 밀어 올리게 된다. 따라서 피스톤은 아래로 내려가지 않고 정지하게 된다.
    - "ㄴ" : 이상 기체의 온도가 감소하면 부피도 감소하게 된다. 따라서 이상 기체의 물리량이 감소하면 피스톤은 아래로 내려가게 된다. 하지만 이 경우에는 피스톤이 완전히 내려가지 않고 어느 정도의 위치에서 정지하게 된다.
    - "ㄷ" : 이상 기체의 온도가 감소하면 부피도 감소하게 된다. 따라서 이상 기체의 물리량이 감소하면 피스톤은 아래로 내려가게 된다. 이 경우에는 피스톤이 완전히 내려가서 실린더 아래쪽 끝에 닿게 된다.
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8. 그림 (가)와 같이 대전된 금속구 B를 가는 실로 매단 후 대전체 A, C를 B로부터 거리가 r, 2r인 위치에 놓았더니 B가 정지하였고, (나)와 같이 (가)의 상태에서 대전체 A를 B에서 멀리하였더니 B가 C쪽으로 기울어져 정지하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B, C의 크기는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가) 대전체 A, C가 B로부터 일정 거리에 위치할 때는 B에 작용하는 중력과 실에 작용하는 장력이 평형을 이루어 B가 정지한다. 이때 B에 작용하는 중력은 A, C의 중력의 합과 같고, B와 A, C 사이의 거리가 r, 2r이므로 중력은 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서 A와 C의 질량이 같다면 A와 C가 B로부터 같은 거리에 위치할 때 B에 작용하는 중력은 같다.

    나) 대전체 A를 멀리하면 B와 A 사이의 거리가 멀어지므로 중력이 작아져서 B가 C쪽으로 기울어진다. 이때 B와 C 사이의 거리는 변하지 않으므로 B와 C 사이의 중력은 변하지 않는다. 따라서 B와 A 사이의 중력이 작아져서 B가 C쪽으로 기울어지는 것이다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
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9. 그림은 원형 도선을 수평면에 대해 수직으로 놓고 전류를 흘렸을 때, 원형 도선의 중심 O에 놓인 나침반을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장은 무시한다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전류가 흐르는 방향에 따라 나침반이 회전하는 것을 설명하고 있으며, "ㄷ"는 원형 도선의 중심에서 멀어질수록 나침반의 회전 속도가 느려지는 것을 설명하고 있다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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10. 그림은 고체 A, B의 에너지띠 구조를 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 고체 A와 B의 에너지띠 구조가 겹치지 않기 때문이다. 즉, A와 B의 전자가 동시에 존재할 수 없으므로 상호작용이 일어나지 않는다. 따라서 A와 B는 서로 독립적인 고체로 존재할 수 있다.
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11. 그림은 지표면에 고정된 금속 고리에 막대자석을 가까이 하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석은 금속 고리의 중심축 상에서 운동한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 자석과 금속 고리 사이에 인력이 작용하여 자석이 고리에 붙어있는 상태에서의 설명이다. "ㄷ"는 자석이 고리에 붙어있는 상태에서 자석을 회전시키면서 고리를 따라 움직이는 모습을 설명하고 있다. 이는 자석과 고리 사이에 인력이 작용하여 자석이 고리를 따라 회전하게 되기 때문이다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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12. 그림 (가)는 어느 신문 기사의 일부분이고, (나)는 길이가 다양한 진자들 중 b를 흔들었더니 길이가 같은 e만 큰 진폭으로 진동하는 모습을 나타낸 것이다.

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)
  • - ㄱ: 그림 (가)에서는 b를 흔들었을 때 e만 큰 진폭으로 진동하는 것을 보여주고 있으며, 이는 고유진동수가 같은 e와 b가 공명을 이루고 있다는 것을 의미한다. 따라서 e와 b는 같은 주파수를 가지고 있다.
    - ㄴ: 그림 (가)에서는 b를 흔들었을 때 c와 d는 거의 진동하지 않는 것을 보여주고 있으며, 이는 b와 c, d의 고유진동수가 다르기 때문이다. 따라서 b와 c, d는 공명을 이루지 않는다.
    - ㄷ: 그림 (나)에서는 b를 흔들었을 때 길이가 같은 e만 큰 진폭으로 진동하는 것을 보여주고 있으며, 이는 b와 e의 고유진동수가 같기 때문이다. 따라서 b와 e는 공명을 이룬다.
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13. 그림은 정보 저장 매체를 나타낸 것이다.

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)
  • 그림은 정보를 시각적으로 표현하는 매체이므로, 정보를 저장하고 전달하는 데에 유용하게 사용될 수 있다. 그러나 그림만으로는 모든 정보를 전달하기 어렵기 때문에, 그림과 함께 설명이 필요하다. 따라서 "ㄴ, ㄷ"가 정답이다.
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14. 다음은 원자로에서 일어나는 핵분열 반응식이다.

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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 핵분열 반응식에서 우리가 알고 있는 원자핵의 구성요소인 중성자와 에너지를 생성한다는 것이다. 핵분열 반응에서 원자핵이 분열하면서 중성자와 에너지가 방출되는데, 이 중성자는 다른 핵분열 반응을 일으키거나 핵융합 반응에서 중요한 역할을 한다. 따라서 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
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15. 그림과 같이 발광 다이오드와 직류 전원 장치, 교류 전원 장치를 이용하여 회로를 구성한 후, 스위치를 a에 연결하였을 때 발광 다이오드에 불이 켜졌다.

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)
  • - ㄷ: 스위치 a가 닫혀 있으므로, 발광 다이오드에 전류가 흐르고 발광하게 된다. 이때, 직류 전원 장치의 +극이 발광 다이오드의 +극과 연결되어 있으므로, 발광 다이오드는 정상적으로 작동한다. 교류 전원 장치는 사용되지 않는다.
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16. 다음은 교류 전원의 진동수에 따른 전구의 밝기를 알아보기 위한 실험 과정의 일부이다.

(나)에서보다 (다)에서 더 밝아진 전구만을 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. A
  2. B
  3. C
  4. A, B
  5. B, C
(정답률: 알수없음)
  • 정답: B

    이유: 교류 전원의 진동수가 증가함에 따라 전구의 밝기는 먼저 증가하다가 어느 순간 감소하게 된다. 이는 전구의 발광체인 필라멘트의 저항이 진동수에 따라 변화하기 때문이다. (나)에서는 전구의 밝기가 감소하는 구간에 해당하는 진동수 범위에서 실험이 이루어졌기 때문에 전구의 밝기가 감소한 것이다. 반면에 (다)에서는 전구의 밝기가 증가하는 구간에 해당하는 진동수 범위에서 실험이 이루어졌기 때문에 전구의 밝기가 더 밝아진 것이다.
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17. 다음은 실생활에서 전자기파가 이용되는 예이다.

ⓐ에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전자기파를 이용하여 물체의 내부를 촬영하는 기술을 CT(Computed Tomography) 스캔이라고 한다. CT 스캔은 X선을 이용하여 물체의 내부를 촬영하는데, 이때 X선은 전자기파의 일종이다. 따라서 CT 스캔은 전자기파를 이용한 예이며, 이를 이용하여 인체 내부를 촬영할 수 있다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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18. 그림과 같이 받침대 A, B에 질량이 2m, 길이가 4L인 균일한 막대를 수평면과 나란하게 올려놓고, O점으로부터 3L인 지점에 질량이 m인 물체를 올려놓았을 때 물체가 정지하였다.

다음은 A, B가 막대에 작용하는 힘의 크기를 각각 FA, FB라 할 때, FA를 구하는 과정이다.

(가)와 (나)에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (단, 중력가속도는 g이다.)(순서대로 가, 나) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • (가) FA와 FB의 합력이 중력과 평형을 이루므로 FA+FB=mg이다. (나) 막대의 중심 O를 기준으로 회전하는 막대에 작용하는 토크의 합은 0이므로 FA×2L=FB×2L+m×3L×g이다. 이를 이용하여 FA를 구할 수 있다.

    정답: (가) ", "" (나) 막대의 중심 O를 기준으로 회전하는 막대에 작용하는 토크의 합은 0이므로 FA×2L=FB×2L+m×3L×g이다. 따라서 FA=FB+m×3g/2L이다.
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19. 그림은 발전소에서 가정까지 송전하는 과정을 나타낸 것이다. 공급 전력이2P0, 송전 전압이 V0일 때 송전 과정에서 손실되는 전력은 P0이다.

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)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전력 손실이 발생하는 이유로 인덕턴스와 저항이 있기 때문이라고 설명하고 있습니다. 송전선은 길이가 길기 때문에 전류가 흐를 때 인덕턴스와 저항에 의해 전력이 손실됩니다. "ㄷ"는 송전선의 지름이 작아질수록 전력 손실이 증가하기 때문이라고 설명하고 있습니다. 송전선의 지름이 작아지면 전류가 흐르는 단면적이 작아져서 저항이 증가하고, 이에 따라 전력 손실이 증가합니다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답입니다.
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20. 다음은 부력에 대한 실험 과정과 결과이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 밀도는 p, 중력가속도는 g이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 실험에서 사용한 물체의 부피는 일정하다.
    - 실험에서 사용한 물체는 고정된 크기의 유리구슬이므로 부피가 일정하다.

    ㄷ. 실험에서 사용한 물체의 무게는 물에 잠긴 상태와 물 밖에서의 상태에서 같다.
    - 물체가 물에 잠길 때, 물의 상승된 부피와 물체의 무게가 같아져서 물체가 부력을 받게 된다. 이때 물체의 무게와 부력이 균형을 이루므로 물체의 무게는 부력의 크기와 같아진다. 따라서 물체의 무게는 물에 잠긴 상태와 물 밖에서의 상태에서 같다.
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