수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2007-07-12)

수능(물리II)
(2007-07-12 기출문제)

목록

1. 그림과 같이 철수가 A지점에서 골프공을 쳤더니 골프공은 최고점 높이 10m인 포물선 경로를 따라 B지점에 떨어졌고, 철수는 공을 친 직후 반지름 15m인 반원 경로를 따라 B지점까지 걸어갔다.

철수가 공을 친 직후 B지점에 도착할때까지 t초 걸렸다면, t초 동안 철수와 골프공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 골프공은 자유낙하운동을 하므로 등속운동과 수직하게 떨어진다. 따라서 골프공의 수평방향 속도는 일정하며, 수직방향 속도는 등속가속도로 감소한다. 따라서 보기 중 "ㄱ"은 맞다.
    - 철수는 B지점까지 반원 경로를 따라 걸어가므로 등속운동을 한다. 따라서 보기 중 "ㄴ"은 맞다.
    - 골프공과 철수는 서로 독립적으로 운동하므로, 골프공의 운동과 철수의 운동은 서로 영향을 주지 않는다. 따라서 보기 중 "ㄷ"도 맞다.
    - 따라서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림과 같이 등속 직선 운동을 하는 장난감 기차의 굴뚝에서 공이 연직 위로 쏘아 올려졌다.

여러 가지 물리량을 변화시켜 위와 같은 실험을 할 때, 공이 굴뚝 안으로 다시 떨어지는 경우를 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중에서 공이 굴뚝 안으로 다시 떨어지는 경우는 초기 속도와 높이에 따라 달라진다. 따라서 보기를 하나씩 살펴보면서 공이 굴뚝 안으로 다시 떨어지는 경우를 찾아보면 된다.

    ㄱ. 초기 속도가 충분히 크고, 높이가 낮은 경우에는 공이 굴뚝 안으로 다시 떨어진다. 이 경우, 공의 운동은 위로 가속도가 작용하는 등속 상승 운동에서 아래로 가속도가 작용하는 등속 하강 운동으로 바뀐다.

    ㄴ. 초기 속도가 충분히 작고, 높이가 높은 경우에는 공이 굴뚝 안으로 다시 떨어진다. 이 경우, 공의 운동은 위로 가속도가 작용하는 등속 상승 운동에서 아래로 가속도가 작용하는 자유낙하 운동으로 바뀐다.

    따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림과 같이 공 A가 자유 낙하하는 순간 공 B를 속력 v로 A를 향해 수평으로 던졌더니 지면으로부터 h/2되는 높이에서 두 공이 충돌하였다.

위와 같은 상황에서 B의 속력만을 √2v로 변화시켜 던졌을 때, 두 공이 충돌하는 높이는 지면으로부터 얼마인가? (단, 처음에 두 공은 같은 높이 h에 있었으며, 공의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 공 A가 자유 낙하하는 동안에는 수평 방향으로 속도가 변하지 않으므로, 공 B가 던져지기 전까지의 시간동안 A는 수평 방향으로 h/2의 거리를 이동한다. 따라서 B가 던져지기 전까지 A와 B의 수평 거리는 h/2이다.

    B가 던져진 이후에는 A와 B가 서로 다른 수직 운동을 하게 된다. 이 때, B의 속력이 √2v로 변화하면, B는 처음에 수평 방향으로 v의 속력을 가지고 있으므로, 수직 방향으로 v의 속력을 가지게 된다. 따라서 B의 수직 운동은 자유 낙하와 같아지게 된다.

    따라서, B가 던져진 이후에도 A와 B는 서로 같은 수직 운동을 하게 되므로, 충돌하는 높이는 여전히 h/2이다. 따라서 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그림은 질량 4kg인 물체 A를 속력 v로 운동시켜 정지해 있던 물체 B에 정면으로 충돌시키는 실험이다.

A와 B가 탄성 충돌할 때, 충돌 후 B의 운동에너지가 가장 크게 되는 B의 질량은? [3점]

  1. 2kg
  2. 4kg
  3. 6kg
  4. 8kg
  5. 10kg
(정답률: 알수없음)
  • 탄성 충돌에서는 운동 에너지가 보존되므로, A의 운동 에너지는 충돌 후 B의 운동 에너지와 같아진다. 따라서 B의 운동 에너지를 최대화하려면 B의 질량이 커야 한다. 따라서 정답은 A와 같은 질량인 "4kg"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림과 같이 질량 m인 공을 수평과 30°를 이루는 방향으로 속력 v로 던졌더니, 수직으로 세운 벽에 직각으로 충돌한 후 P점에 떨어졌다.

던진 지점으로부터 벽까지의 수평거리가 R이고 공과 벽 사이의 반발 계수가 0.5일 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공의 크기와 공지 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 ㄱ: 공이 벽에 충돌하면서 운동량 보존 법칙과 에너지 보존 법칙이 모두 적용된다. 운동량 보존 법칙에 따라 수직 방향 운동량은 보존되므로, 공이 벽에 충돌한 후에도 수직 방향 운동량은 mv/2로 유지된다. 이에 따라 공은 P점에서 수직 방향으로 떨어지게 된다.
    - 보기 ㄴ: 공의 운동은 수평 방향과 수직 방향으로 나누어 생각할 수 있다. 수평 방향으로는 등속 운동을 하며, 수직 방향으로는 자유낙하운동을 한다. 이에 따라 공이 벽에 충돌한 후에도 수평 방향 운동은 계속 유지되므로, 공은 벽을 따라 수평으로 이동하게 된다. 따라서 보기 ㄴ은 옳지 않다.
    - 보기 ㄷ: 공이 벽에 충돌한 후에도 수직 방향 운동량은 mv/2로 유지되므로, 공은 P점에서 수직 방향으로 떨어지게 된다. 이때, 수평 방향 운동량은 mv/2√3이 된다. 이에 따라 공은 P점에서 수평 방향으로 이동하면서 등속 운동을 하게 된다. 따라서 보기 ㄷ는 옳다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같은 단진자와 용수철 진자를 어떤 행성 표면에서 동시에 진동시켰더니 단진자가 1회 진동하는 동안 용수철 진자는 4회 진동하였다. 단진자의 길이는 1m이고 용수철에 매달린 추의 질량은 1kg이며 용수철 상수는 320N/m이다.

이 행성 표면에서의 중력 가속도는 얼마인가? (단, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 5m/s2
  2. 10m/s2
  3. 15m/s2
  4. 20m/s2
  5. 25m/s2
(정답률: 알수없음)
  • 용수철 진자의 주기는 $T=2pisqrt{frac{m}{k}}=2pisqrt{frac{1}{320}}approx0.35$초이다. 따라서 1초당 용수철 진자의 진동수는 약 2.86회이다. 그러므로 단진자 1회 진동에 대해 용수철 진자는 약 11회 진동한다. 이를 이용하여 용수철 진자의 주기를 구하면 $0.35text{초}/11approx0.032$초이다. 이제 단진자와 용수철 진자의 주기가 같아지도록 중력 가속도를 구해보자. 단진자의 주기는 $T=2pisqrt{frac{l}{g}}$이므로 $g=frac{4pi^2l}{T^2}approx20text{m/s}^2$이다. 따라서 정답은 "20m/s2"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림은 길이 l인 실에 매달려 바닥과 수평하게 등속 원운동하는 레이저 포인터와 레이저포인터에 의해 바닥에 비춰진 빛의 이동 경로를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ. 레이저 포인터가 등속 원운동을 하기 때문에 빛의 이동 경로는 원의 형태를 띈다.
    - ㄴ. 레이저 포인터와 바닥 사이의 거리가 일정하므로 빛의 이동 경로는 원의 접선과 수직이다.
    - ㄷ. 레이저 포인터와 바닥 사이의 거리가 일정하므로 빛의 이동 경로는 원의 접선과 수직이다. 또한, 레이저 포인터가 원운동을 하기 때문에 빛의 이동 경로는 원의 일부분을 따라간다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림과 같이 반지름이 10m인 원형 트랙을 연직 방향으로 설치하고 질량 1kg인 물체를 직선 트랙을 따라 운동시켰더니 최고점 B를 지날 때 떨어지지 않고 트랙을 따라 계속 운동하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력 가속도는 10m/s2이며 공의 크기와 모든 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 중력과 정반경력이 평형을 이루어서 공이 떨어지지 않고 트랙을 따라 계속 운동하는 것이 옳다는 것이다. 이는 공이 최고점 B에서 운동 방향과 반대 방향으로 작용하는 중력과, 운동 방향과 수직인 방향으로 작용하는 정반경력이 서로 상쇄되어서 발생하는 결과이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림은 궤도 A를 따라 등속 원운동을 하던 인공위성의 속력을 접선 방향으로 중가시켰더니 궤도 B를 따라 타원 운동하는 것을 나타낸 것이다.

타원 운동하는 동안 P점에서 위성의 물리량이 Q점에서보다 큰 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 위성이 타원 운동을 하면서 P점에서는 중력이 Q점에서보다 크게 작용하게 된다. 이는 타원 운동에서 타원의 반지름이 변하는 것과 관련이 있다. P점에서는 반지름이 작아져서 중력이 강해지고, Q점에서는 반지름이 커져서 중력이 약해지기 때문이다. 따라서, "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림은 일정량의 이상기체의 압력 P와 부피 V의 변환과정을 나타낸 것이다.

이 기체에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, B→C과정에서 압력과 부피의 곱은 일정하다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - A: B→C 과정에서 압력과 부피의 곱이 일정하므로, 이 기체는 등압 변화를 겪는다. 따라서, A는 틀린 설명이다.
    - B: A→B 과정에서 부피가 감소하면서 압력이 증가하므로, 이 기체는 등온 변화를 겪는다. 따라서, B는 옳은 설명이다.
    - C: B→C 과정에서 압력과 부피의 곱이 일정하므로, 이 기체는 등압 변화를 겪는다. 따라서, C는 옳은 설명이다.
    - D: C→D 과정에서 부피가 증가하면서 압력이 감소하므로, 이 기체는 등온 변화를 겪는다. 따라서, D는 옳은 설명이다.
    - E: 이 기체는 등압 변화와 등온 변화를 겪으므로, E는 틀린 설명이다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림과 같이 칸막이로 양분된 밀폐 상자에 0℃ 1기압의 수소 기체와 산소 기체가 각각 들어 있는 상태에서 두 기체의 온도를 0℃로 일정하게 유지하면서 칸막이를 움지여 수소 기체의 부피를 반으로 줄였다.

수소 기체의 부피가 반으로 줄어든 상태에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 산소 분자의 질량은 수소 분자의 16배이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"는 수소 기체의 압력이 증가하고, 산소 기체의 압력도 증가한다는 것이다. 이는 가온법에 따라 일어난 결과이다. 가온법은 일정한 압력과 온도에서 기체의 부피와 직접 비례한다는 법칙이다. 따라서 수소 기체의 부피가 반으로 줄어들면 압력이 2배가 되고, 산소 기체의 부피는 변하지 않았으므로 압력도 변하지 않는다. 따라서 "ㄷ"가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림은 유리관과 피스톤을 이용한 실험이다.

이 실험에 대해 옳게 말한 학생을 모두 고른 것은? (단, 유리관과 피스톤의 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 철수
  2. 철수, 민수
  3. 혜영, 영희
  4. 철수, 혜영, 영희
  5. 철수, 혜영, 민수
(정답률: 알수없음)
  • - 유리관 안에 있는 공기를 압축하면 온도가 상승한다. (O)
    - 피스톤을 내리면 압력이 증가하고, 유리관 안의 공기가 압축된다. (O)
    - 유리관 안의 공기가 압축되면 부피가 감소한다. (O)

    따라서, "철수, 혜영, 민수"가 정답이다. 이유는 모든 학생들이 실험에서 일어나는 현상을 옳게 이해하고 있기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림 (가)와 같이 평행한 두 금속판 두 금속판 사이에서 -q로 대전된 입자가 낙하하는 동안 스위치 S를 닫고, (나)와 같이 직류전원장치의 전압 V를 증가시켰다.

전압이 증가하는 동안 입자의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 두 금속판은 충분히 넓고 공기 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 입자는 전압이 증가함에 따라 가속되며, 금속판 사이에서 운동 에너지를 가진다. (ㄱ)
    - 금속판은 전하를 가지고 있으므로, 입자와 상호작용하여 입자의 운동을 방해할 수 있다. (ㄴ)
    - 입자가 금속판에 충돌하면 운동 에너지가 일부 소멸되고, 열 에너지로 전환된다. (ㄷ)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림 (가)는 균일한 중력장 내에서 q로 대전된 입자를 수평면에서 비스듬히 위로 던진 것을 나타낸 것이고 (나)는 (가)의 중력장에 균일한 전기장을 추가로 형성시킨 공간에서 동일한 입자를 같은 속도로 던진 것을 나타낸 것이다.

(나)의 경우 최고점 높이와 수평 도달 거리는 각각 (가)의 몇 배인가? (단, 입자가 받는 전기력의 크기와 방향은 중력과 같고, 공기 저항은 무시한다.) (순서대로 최고점 높이, 수평도달거리) [3점]

  1. 0.25배, 0.25배
  2. 0.5배, 0.25배
  3. 0.5배, 0.5배
  4. 1배, 0.5배
  5. 1배, 1배
(정답률: 알수없음)
  • 입자가 받는 전기력의 크기와 방향이 중력과 같으므로, 전기력은 입자의 운동 방향에 영향을 주지 않는다. 따라서 (나)의 경우에도 입자는 수평 방향으로 일정한 속도로 운동하며, 최고점에서는 운동 에너지가 전부 위치 에너지로 변환된 상태이다. 이 때, 입자의 위치 에너지는 중력과 전기력의 합력에 의해 결정되므로, (나)의 경우에도 최고점 높이와 수평 도달 거리는 (가)와 동일하다. 따라서 정답은 "0.5배, 0.5배"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림과 같이 균일한 전기장과 자기장이 각각 형성된 공간에서 음(-)으로 대전된 입자를 점 O에 놓았더니 점선과 같은 경로를 따라 운동하였다.

입자가 점 A, B, C를 지나는 동안 시간 t에 따른 입자의 속력 v를 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, 중력의 효과는 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 입자가 전기장과 자기장이 모두 균일한 공간에서 운동하므로 입자의 운동은 등속운동이다. 따라서, 입자의 속력 v는 시간 t에 관계없이 일정하다. 따라서 정답은 "" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림과 같이 어떤 대전된 입자를 두 가지 형태의 전기장 (가), (나) 속의 A, B점에 각각 놓았더니 모두 오른쪽으로 운동하였다.

A, B점의 전기장의 세기가 같을 때, 입자에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 화살표는 전기력선을 나타낸다.)

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

    입자가 오른쪽으로 운동하므로 전기장 (가)와 (나)는 모두 오른쪽 방향으로 힘을 가하고 있다. 따라서 A, B점에서의 전기장의 방향은 모두 오른쪽 방향이어야 한다.

    보기에서 (ㄱ)은 A, B점에서의 전기장의 방향이 모두 오른쪽 방향이라는 것을 나타내고, (ㄷ)는 입자가 양성자일 경우에만 가능한 설명이므로 옳은 것이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 일정한 굵기의 저항 AB에 전류계의 한 단자 P를 AB의 중간지점에 접촉시켰더니 검류계에 전류 I가 화살표 방향으로 흘렀다.

검류계에 전류가 흐르지 않도록 하기 위한 방법으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 도선과 전지의 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ"입니다. 이유는 AB 저항의 중간지점에 전류계의 단자를 접촉시키면, 전류는 양쪽 방향으로 흐르게 됩니다. 이때, 검류계에 전류가 흐르지 않도록 하기 위해서는 AB 저항의 양쪽 끝에 각각 도체를 연결해야 합니다. 따라서, "ㄴ"이 정답입니다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림과 같이 전기 저항 3개와 전지 2개, 축전기 등을 이용하여 회로를 구성하였다.

스위치 S를 닫아 완전히 충전이 이루어진 후 축전기에 저장된 전하량은? (단, 도선과 전지의 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 10μC
  2. 20μC
  3. 30μC
  4. 40μC
  5. 50μC
(정답률: 알수없음)
  • 스위치 S가 닫혀있으므로, 전지 2개가 직렬로 연결되어 전압이 6V가 된다. 이때, 전기 저항 3개가 병렬로 연결되어 전류는 각 저항에 동일하게 흐르게 된다. 따라서, 전류는 2A가 된다. 이때, 축전기에 저장된 전하량은 전류 x 시간 x 축전율이므로, 2A x 10s x 50% = 20μC가 된다. 따라서, 정답은 "20μC"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림은 +q로 대전된 물체가 길이 l인 줄에 매달려 xy평면상에서 단진자 운동을 하고 있는 모습이다.

균일한 자기장을 -z방향으로 걸어주었을 때의 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 진자의 길이 변화는 없다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 옳은 것은 "ㄴ"이다. 자기장이 -z방향으로 걸려주면, 진자에 전류가 유도되어 진자는 우측으로 이동하게 된다. 이때 우측으로 이동하는 진자에 의해 자기장의 방향에 수직한 방향으로 로렌츠 힘이 작용하게 되어 진자는 xy평면 상에서 원운동을 하게 된다. 이때 진자의 길이 변화는 없으므로, 진자의 중심점은 고정되어 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림은 전구와 축전기를 직렬로 연결한 후, 직류전원과 교류전원에 연결할 수 있도록 구성한 회를 나타낸 것이다.

스위치 S의 연결에 따른 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ": 스위치 S가 A와 B를 연결하면, 전구와 축전기가 직렬로 연결되어 전류가 흐르게 되고, 전구가 켜진다.
    - "ㄴ": 스위치 S가 C와 D를 연결하면, 교류전원의 전압이 축전기에 축적되어 축전기가 가득 차면 전류가 흐르지 않게 되고, 전구가 꺼진다.
    - "ㄷ": 스위치 S가 A와 D를 연결하면, 직류전원의 전압이 축전기에 축적되어 축전기가 가득 차면 전류가 흐르지 않게 되고, 전구가 꺼진다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >