수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2015-03-11)

수능(물리I)
(2015-03-11 기출문제)

목록

1. 그림은 2014년 노벨 물리학상으로 선정된 파란색 LED(발광다이오드)에 관한 기사를 보고 철수, 영희, 민수가 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

말한 내용이 옳은 사람만을 있는 대로 고른 것은?

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

    설명: 기사에서는 파란색 LED의 발명과 그 중요성에 대해 다루고 있다. 철수는 이 기사를 읽고 파란색 LED의 발명자가 누구인지 궁금해한다. 영희는 이에 대해 "일본인 후지오카 쇼지"라고 말한다. 이에 대해 민수는 "그래서 왜 중요한 거야?"라고 반문하면서, 기사에서 언급된 파란색 LED의 중요성에 대해 설명한다. 따라서, 옳은 말은 "철수, 영희"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림 (가)는 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 n에 따른 에너지 준위를 나타낸 것이고, 그림 (나)는 수소와 헬륨 원자에서 방출되는 가시광선 영역의 선 스펙트럼 일부를 파장에 따라 나타낸 것이다. 빛의 파장은 a가 b보다 짧다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보어의 모형에서 양자수 n이 증가할수록 에너지 준위가 증가하므로, 그림 (가)에서 에너지 준위는 n=1에서 n=4까지 증가한다. 이에 따라 수소 원자에서 방출되는 가시광선 영역의 선 스펙트럼에서도 n=1에서 n=4까지의 선이 관측된다. 그리고 파장이 짧을수록 빛의 에너지는 높아지므로, 그림 (나)에서 a는 b보다 높은 에너지를 가지는 선이다. 따라서, 보기에서 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 설명이다. "ㄱ"은 n=1에서 n=4까지의 에너지 준위가 존재하고, "ㄷ"는 파장이 짧은 선이 존재한다는 것을 나타낸다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림은 도서관에서 학생이 RFID 도서 반납 시스템을 이용하여 여러 권의 책을 한 번에 반납할 때 도서 반납 시스템의 작동 원리를 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 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.
    - RFID 태그가 부착된 책을 도서관 직원이 RFID 리더기에 인식시키면, 해당 책의 정보가 컴퓨터에 저장된다. (ㄴ)
    - 학생이 RFID 도서 반납 시스템에 책을 올리면, RFID 리더기가 책의 RFID 태그를 인식하여 해당 책의 정보를 컴퓨터에서 삭제한다. (ㄷ)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 표는 표준 모형의 기본 입자들을 전하량에 따라 A, B, C, D로 분류한 것이다. e는 기본 전하량이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 전하량이 e인 입자들끼리 상호작용할 때 생성될 수 있는 입자들의 조합을 나타낸다. 표를 보면 전하량이 e인 입자들은 A와 D이다. A와 D는 서로 전하량이 반대이므로 상호작용할 때 생성될 수 있다. 따라서 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림은 세 종류의 투명한 물질 A, B, C로 만든 광섬유 P, Q를 나타낸 것이다. 코어와 클래딩 사이의 임계각은 P에서가 Q에서 보다 크다.

A, B, C의 굴절률 nA, nB, nC를 옳게 비교한 것은? [3점]

  1. nA < nB < nC
  2. nA < nC < nB
  3. nB < nA < nC
  4. nB < nC < nA
  5. nC < nA < nB
(정답률: 알수없음)
  • 광섬유에서 광선은 코어와 클래딩 사이의 경계면에서 굴절하게 된다. 이 때, 광선이 코어와 클래딩 사이의 경계면을 이루는 각(임계각)이 작을수록 광선은 코어 내부를 따라 직진하게 되어 광섬유의 손실이 적어진다. 따라서, 광섬유의 손실을 최소화하기 위해서는 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 작아야 한다.

    그림에서 P와 Q의 임계각을 비교해보면 P에서의 임계각이 Q에서의 임계각보다 크다. 이는 P의 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 Q의 코어와 클래딩의 굴절률 차이보다 작다는 것을 의미한다.

    따라서, A, B, C의 굴절률을 비교해보면 광섬유의 손실을 최소화하기 위해서는 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 작아야 하므로 nB가 nA보다 작고, nC가 nB보다 크다. 따라서, 옳은 비교는 "nB < nA < nC"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같이 물체 A를 높이가 4h인 곳에서 가만히 놓고, 잠시 후 물체 B를 높이가 h인 곳에서 가만히 놓았더니 두 물체가 낙하하여 동시에 바닥에 닿았다.

B를 놓은 순간 A의 높이는? (단, 중력 가속도는 일정하고, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. h
  2. 3/2 h
  3. 2h
  4. 5/2 h
  5. 3h
(정답률: 알수없음)
  • A와 B가 동시에 바닥에 닿았으므로, 두 물체가 떨어지는 높이는 같다. 따라서 B가 떨어지는 동안 A는 이미 떨어졌던 거리인 4h를 이동했을 것이다. 따라서 B를 놓은 순간 A의 높이는 4h이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림은 동일 직선상에서 같은 방향으로 운동하던 물체 A, B가 충돌하기 전과 후의 모습을 나타낸 것이고, 그래프는 A, B의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다. 질량은 A가 B의 2배이다.

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

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

    - A와 B의 운동량은 보존된다. 따라서, A와 B의 운동량 합은 충돌 전후로 동일하다.
    - A와 B의 질량 비율은 2:1이므로, A의 속도는 B의 속도보다 작다. 따라서, 충돌 전에는 A가 B보다 뒤에 있었지만, 충돌 후에는 A가 B보다 앞에 위치한다.
    - 충돌 전에는 A와 B가 서로 멀리 떨어져 있었으므로, 그래프에서 A와 B의 위치는 서로 멀리 떨어져 있다. 충돌 후에는 A와 B가 서로 붙어있으므로, 그래프에서 A와 B의 위치는 서로 가까이 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림과 같이 철수가 탄 우주선이 영희에 대해 일정한 속도 0.8c로 운동하고 있다. 우주선의 바닥에서 출발한 빛이 P에 도달할 때까지 철수와 영희가 측정한 빛의 이동 거리는 각각 L철수, L영희이고, 걸린 시간은 각각 t철수, t영희이다.

이에 대한 옳은 관계식만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, c는 빛의 속력이다.)

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

    철수와 영희는 서로 다른 관성좌표계에서 빛의 이동을 관찰하고 있으므로, 각각의 관점에서 빛의 속도는 다르다. 이에 따라 L철수, L영희, t철수, t영희도 서로 다르게 측정된다.

    따라서, 보기에서 주어진 관계식 중에서도 상대성 이론에 따라 옳은 것은 "ㄷ"이다. 이 식은 빛의 속도가 일정하다는 상대성 이론의 가정을 고려하여 유도된 것으로, 빛의 속도는 모든 관성좌표계에서 일정하다는 것을 나타낸다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림과 같이 행성이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 운동하고 있다. 행성의 공전 주기는 8T이고, 행성이 A에서 B까지 운동하는 데 걸리는 시간은 T 이다. 색칠된 부분의 면적은 S이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, O는 타원의 중심이다.)

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

    - "ㄱ" : 행성의 공전 주기는 8T이므로, 타원 궤도의 한 바퀴 주기는 8T이다. 따라서, A에서 B까지 운동하는 데 걸리는 시간은 1/8 바퀴 주기인 T/8이다. 이에 따라 색칠된 부분의 면적은 타원의 일부분이므로, 타원의 면적인 S의 1/8이다.
    - "ㄴ" : 타원의 중심 O에서 타원의 한 점 A까지의 거리를 r이라고 하면, 타원의 반지름은 r이다. 또한, 타원의 한 점 A에서 타원의 다른 한 점 B까지의 거리를 d라고 하면, 타원의 장축은 2d이다. 따라서, 타원의 단축은 2r이고, 타원의 면적 S는 πr(2d)이다. 이에 대입하면, S = 2πrd이다. 또한, 타원의 일부분인 색칠된 부분의 면적은 타원의 전체 면적인 S의 1/4이므로, 색칠된 부분의 면적은 1/4 × 2πrd = 1/2πr² × πr² = 1/2r²π이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림은 물체 A, B가 도르래를 통해 실로 연결된 상태에서 A를 잡고 있는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 m, 3m이다.

A를 놓는 순간부터 B가 지면에 닿을 때까지 A, B의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 모든 마찰과 공기 저항, 실의 질량은 무시한다.) [3점]

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

    A를 놓으면 도르래의 왼쪽과 오른쪽에는 각각 m*g과 3m*g의 중력이 작용하게 된다. 이때 도르래는 왼쪽과 오른쪽의 중력이 균형을 이루기 때문에 정지하게 된다. 그러나 A를 놓으면 A의 중력이 왼쪽으로 작용하게 되고, 이에 따라 도르래의 왼쪽에 작용하는 중력이 증가하게 된다. 이때 도르래는 왼쪽으로 회전하면서 B를 들어올리게 된다.

    도르래가 왼쪽으로 회전하면서 B를 들어올리는 동안 A는 아래로 떨어지게 된다. 이때 A의 가속도는 g이고, B의 가속도는 3g/4이다. 이는 도르래의 왼쪽과 오른쪽에 작용하는 중력의 차이로 인해 발생하는 것이다. 따라서 보기 중 "ㄱ"이 옳은 설명이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림 (가)는 x축에 고정된 점전하 A가 만든 전기장을, (나)는 (가)에서 x축 상의 한 지점에 점전하 B를 고정시켰을 때 A, B가 만든 전기장을 전기력선으로 방향 표시 없이 나타낸 것이다. P는 x축 상에 고정된 점이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 전기력선은 전기장의 방향을 나타내는데, (가)에서는 x축 방향으로만 전기장이 존재하기 때문에 전기력선이 모두 x축과 평행하게 그려진다. 따라서 (나)에서 B가 위치한 지점에서도 전기력선은 x축과 평행하게 그려지며, 전기장의 방향을 나타내지 않는다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림 (가)는 절연된 실에 매달린 대전되지 않은 가벼운 물체A와 B 사이에 대전된 금속 막대를 놓았을 때 A, B가 막대에 끌려오는 모습을, (나)는 A, B가 막대에 접촉한 후 A는 그대로 막대에 붙어 있고 B는 멀어져 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 (ㄴ)과 (ㄷ)가 옳은 설명이다.

    (ㄴ)은 전류가 흐르는 금속 막대가 대전된 물체 A와 B에 인력을 발생시켜 A와 B가 막대에 끌려오는 현상을 설명한다.

    (ㄷ)는 A와 B가 막대에 접촉한 후 A는 막대와 접촉한 부분에서 전하가 중첩되어 전하가 중첩되지 않은 B쪽으로 이동하게 되어 B쪽에 전하가 모이게 되어 B가 멀어져 정지하는 현상을 설명한다. 이를 전하의 중첩 현상이라고 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 다음은 우라늄()이 중성자() 흡수한 후 원자핵 X를 거쳐 플루토늄()으로 변환될 때의 핵반응식을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - "ㄴ" : 우라늄이 중성자를 흡수하여 원자핵 X를 형성하고, 이후에도 중성자를 계속 흡수하여 플루토늄으로 변환되는 과정에서 중간 생성물이 없이 바로 플루토늄으로 전이되는 것을 나타낸다.
    - "ㄷ" : 핵반응식에서 중성자가 흡수되면서 우라늄의 질량수는 1 증가하고 원자번호는 변하지 않는다. 이후에는 원자핵 X와 중성자가 상호작용하여 플루토늄과 중성자가 생성되는데, 이때 플루토늄의 질량수는 2 증가하고 원자번호는 1 증가한다. 따라서 핵반응식에서 질량수와 원자번호의 보존이 일어나는 것을 나타낸다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림 (가)와 같이 자기화되어 있지 않은 강자성체 막대를 솔레노이드에 넣고 전류를 흘려주었다. 그림 (나)는 (가)에서 자기화된 막대를 꺼내 빗면 상의 p점에 가만히 놓았을 때 막대가 마찰이 없는 레일을 따라 금속 고리를 통과하는 모습을 나타낸 것이다. q는 p와 높이가 같은 점이다.

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

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄴ"이다. 이유는 자기화된 막대는 솔레노이드 안에서 전류에 의해 자기장을 만들어내고, 이 자기장은 막대의 자기장과 상호작용하여 막대에 힘을 가한다. 따라서 막대는 레일을 따라 움직이게 된다. 그러나 막대가 빗면 상의 p점에 놓이면, 막대의 자기장과 레일의 자기장이 서로 상쇄되어 막대에 작용하는 힘이 없어지게 된다. 따라서 막대는 그 자리에 고정되어 움직이지 않는다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림 (가)는 단열된 실린더에 들어 있는 일정량의 이상 기체에 열량 Q0을 공급하는 모습을 나타낸 것이다. 가열 전 기체의 온도는 T이고, 가열하는 동안 기체의 부피는 일정하게 유지되었다. 그림 (나)는 (가)에서 열 공급을 중단하고 고정핀을 제거하였더니 기체가 팽창하여 온도가 T가 된 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤과 실린더 사이의 마찰, 피스톤의 질량은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 가열 전 기체의 압력은 상수이다.
    ② 가열하는 동안 기체의 부피가 일정하게 유지되므로 가열 후 기체의 압력은 가열 전과 같다.
    ③ 가열 전 기체의 내부 에너지는 3/2kT이다.
    ④ 팽창 후 기체의 내부 에너지는 3/2kT이다.
    ⑤ 팽창 후 기체의 압력은 가열 전보다 낮다.

    정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

    ① 가열 전 기체의 압력은 상수이므로 가열 후에도 동일하다.
    ② 가열하는 동안 기체의 부피가 일정하게 유지되므로 가열 후에도 동일하다.
    ③ 내부 에너지는 온도에 비례하므로 가열 전 기체의 내부 에너지는 Q0/CV = 3/2kT이다.
    ④ 팽창 후 기체의 온도는 가열 전과 같으므로 내부 에너지는 3/2kT이다.
    ⑤ 팽창 후 기체의 압력은 가열 전보다 낮아진다. 이는 기체의 부피가 증가하면서 분자들이 충돌하는 횟수가 감소하고, 따라서 압력이 감소하기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림은 양 끝이 고정된 두 개의 줄 A와 B가 진동하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 길이는 각각 2L, L이고, 진동수는 서로 같다.

A와 B에서 파동의 전파 속력을 vA , vB 라 할 때, vA : vB는?

  1. 1 : 4
  2. 1 : 2
  3. 1 : 1
  4. 2 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • A와 B에서 파동의 진폭은 같으므로, 파동의 속력은 파동이 전달되는 매질의 밀도와 탄성계수에 의해 결정된다. A와 B의 길이가 각각 2L, L이므로, B의 길이가 더 짧기 때문에 B에서 파동이 전달되는 매질의 밀도가 더 높아야 한다. 따라서, vA : vB는 2 : 1이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그래프는 단색광 A, B, C의 세기와 파장을, 그림은 A, B, C를 광전관의 금속판에 비추는 모습을 나타낸 것이다. B를 비추었을 때는 금속판에서 광전자가 방출되었으나 C를 비추었을 때는 광전자가 방출되지 않았다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 B 파장이 금속판에서 광전자를 방출시키는 파장이라는 것을 나타내고, "ㄴ"은 C 파장이 금속판에서 광전자를 방출시키지 못하는 파장이라는 것을 나타낸다. 따라서, 그래프와 그림을 종합해보면 B 파장에서는 광전자가 방출되었고, C 파장에서는 광전자가 방출되지 않았으므로 "ㄱ, ㄴ"이 정답이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 표는 지역 A, B의 발전소에서 전력을 송전할 때 발전 방식, 송전 전력, 송전선의 저항, 송전선에서의 손실 전력을 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)
  • - "ㄱ, ㄴ" : 지역 A에서는 수력발전소를 이용하여 전력을 생산하고, 지역 B로 전송할 때는 전압을 높여 송전선에서의 손실을 최소화하고자 한다. 따라서, A에서 B로 전송되는 전력은 1000kW이고, 송전선의 저항은 0.1Ω이므로 손실 전력은 (1000kW)^2 x 0.1Ω = 100000W = 100kW이다. 이에 따라, B에서 전기를 사용하는 고객들은 900kW의 전력을 사용할 수 있다.
    - "ㄷ" : 지역 B에서는 화력발전소를 이용하여 전력을 생산하고, 지역 A로 전송할 때는 전압을 낮추어 송전선에서의 손실을 최소화하고자 한다. 따라서, B에서 A로 전송되는 전력은 800kW이고, 송전선의 저항은 0.2Ω이므로 손실 전력은 (800kW)^2 x 0.2Ω = 128000W = 128kW이다. 이에 따라, A에서 전기를 사용하는 고객들은 672kW의 전력을 사용할 수 있다.
    - "ㄴ, ㄷ" : 지역 A에서는 수력발전소를 이용하여 전력을 생산하고, 지역 B로 전송할 때는 전압을 높여 송전선에서의 손실을 최소화하고자 한다. 따라서, A에서 B로 전송되는 전력은 1000kW이고, 송전선의 저항은 0.1Ω이므로 손실 전력은 (1000kW)^2 x 0.1Ω = 100000W = 100kW이다. 이에 따라, B에서 전기를 사용하는 고객들은 900kW의 전력을 사용할 수 있다. 또한, 지역 B에서는 화력발전소를 이용하여 전력을 생산하고, 지역 A로 전송할 때는 전압을 낮추어 송전선에서의 손실을 최소화하고자 한다. 따라서, B에서 A로 전송되는 전력은 800kW이고, 송전선의 저항은 0.2Ω이므로 손실 전력은 (800kW)^2 x 0.2Ω = 128000W = 128kW이다. 이에 따라, A에서 전기를 사용하는 고객들은 672kW의 전력을 사용할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림 (가)는 질량이 m이고 부피가 V인 물체가 실에 매달려 물속에 V/3 만큼 잠긴 채로 정지해 있는 모습을, (나)는 (가)에서 실을 끊었을 때 물체가 V/2 만큼 잠겨 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

(가)에서 실이 물체를 당기는 힘의 크기는? (단, 중력 가속도는 g이고, 실의 질량은 무시한다.) [3점]

  1. 1/6 mg
  2. 1/3 mg
  3. 2/5 mg
  4. 1/2 mg
  5. 2/3 mg
(정답률: 알수없음)
  • (가)에서 물체는 물속에 V/3 만큼 잠겨 있으므로, 물의 밀도가 ρ일 때 물의 질량은 V/3 × ρ이다. 따라서 물체에 작용하는 중력은 mg = V/3 × ρg이다. 이때 실이 물체를 당기는 힘 F는 물체가 아래로 가려는 중력과 상쇄되어야 하므로 F = V/3 × ρg이다. 따라서 정답은 "1/3 mg"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림과 같이 두 받침대 A, B 위에 놓인 길이 8m, 질량 50kg인 직육면체 나무판 위에 질량 100kg인 물체가 정지해 있고 오른쪽 끝에 철수가 서 있는 상태에서 나무판이 수평을 유지하고 있다. 이때 A가 나무판을 떠받치는 힘의 크기는 B가 나무판을 떠받치는 힘의 크기의 3배이다.

철수가 나무판 위에서 왼쪽으로 이동할 때, 나무판이 수평 상태를 유지할 수 있는 철수의 이동 거리의 최댓값은? (단, 나무판의 밀도는 균일하며 나무판의 두께와 폭, 철수의 크기는 무시한다.)[3점]

  1. 5/4 m
  2. 2m
  3. 5/2 m
  4. 3m
  5. 7/2 m
(정답률: 알수없음)
  • 나무판 위에 있는 물체와 나무판 자체는 수평 방향으로 힘이 작용하므로, A와 B가 받는 힘의 크기의 합은 물체의 무게와 같다. 즉, A가 받는 힘의 크기는 100g/4 = 25kgf, B가 받는 힘의 크기는 75kgf이다. 이때 철수가 나무판 위에서 왼쪽으로 이동하면, 나무판은 오른쪽으로 회전하게 된다. 이 회전을 막기 위해서는 A쪽에서는 시계 방향으로, B쪽에서는 반시계 방향으로 토크가 작용해야 한다. 이 토크의 크기는 철수와 나무판의 무게 중심 사이의 수직 거리에 비례하므로, 철수가 나무판 위에서 왼쪽으로 이동할수록 A쪽에서 받는 힘의 크기는 커지고 B쪽에서 받는 힘의 크기는 작아진다. 따라서 A가 받는 힘의 크기가 75kgf가 되는 순간이 철수가 나무판 위에서 왼쪽으로 이동할 수 있는 최대 거리이다. 이때 A쪽에서 받는 힘의 크기는 B쪽에서 받는 힘의 크기의 3배이므로, B가 받는 힘의 크기는 25kgf이다. 따라서 철수가 이동할 수 있는 최대 거리는 (75-25)g/50g/m = 1.5m이다. 하지만 이때 나무판은 아직 수평을 유지하고 있으므로, 철수가 더 이상 이동할 수 없다. 따라서 정답은 1.5m가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >