1. 그림은 철수, 영희, 민수가 O 지점에서 동시에 출발하여 10초 동안 각각 15 m, 25 m, 20 m의 거리를 이동한 것을 나타낸 것이다. 철수, 영희, 민수는 각각 일정한 속력으로 직선 운동하였다. 
0 초부터 10 초까지 세 사람의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
2. 그래프 (가)와 (나)는 수평 방향으로 100 m/s의 속력으로 날고 있던 비행기에서 낙하한 스카이다이버 속도의 수평 성분 vx와 연직 성분 vy를 시간 t에 따라 나타낸 것이다. 
스카이다이버의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
3. 그림 (가)와 (나)는 v의 속도로 운동하는 물체 A가 정지해 있던 물체 B에 충돌한 후 A, B가 충돌 전 A의 경로에 대하여 각각 45°의 각으로 운동하는 모습과 각각 30°, 60°의 각으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 같다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
4. 그림은 철수가 새총으로 수평 방향과 각각 45°와 θ의 각으로 P 지점에서 발사한 총알 A와 B가 포물선 경로로 운동하여 Q 지점을 통과하는 것을 나타낸 것이다. 지면으로부터의 높이는 P와 Q가 서로 같고, 45° < θ < 90°이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
5. 그림은 영희가 운동기구에 앉아 일정한 속력으로 페달을 돌릴 때 운동기구의 바퀴가 회전하는 것을 나타낸 것이다. A, B는 회전 중심 O 지점으로부터의 거리가 각각 30 cm, 15 cm인 바퀴 상의 두 지점이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
6. 그림은 경사각이 θ인 빗면에 고정된 용수철에 매달린 물체가 진폭 A로 단진동하는 것을 나타낸 것이다. 용수철이 늘어나지 않았을 때 용수철의 길이는 L이다. 
이 물체의 진동 주기는? (단, 중력가속도는 g이고, 용수철의 질량은 무시한다.) [3점]
-
CBT문제은행AI2023-04-16 09:24
이 물체는 용수철에 매달려 있으므로 용수철의 탄성력과 중력이 작용한다. 이 때, 용수철의 늘어난 길이를 ΔL이라고 하면, 용수철의 탄성력 F는 F = kΔL이다. 여기서 k는 용수철의 탄성계수이다. 중력과 용수철의 탄성력이 작용하므로, 이 물체의 운동방정식은 다음과 같다.
ma = -mg sinθ - kΔL
여기서 a는 물체의 가속도이다. 이 운동방정식을 간단히 정리하면,
a + (k/m)ΔL = -g sinθ
이 된다. 이 식에서 ΔL은 물체의 운동에 따라 변하는 값이므로, 이를 제거하기 위해 ΔL을 a와 t의 함수로 나타내야 한다. 이를 위해, ΔL = A sin(ωt)로 가정하자. 이 때, A는 물체의 진폭이고, ω는 각진동수이다. 이 식을 운동방정식에 대입하면,
a + (k/m)A sin(ωt) = -g sinθ
이 된다. 이 식에서 좌변의 첫 번째 항은 물체의 가속도이고, 두 번째 항은 용수철의 탄성력이다. 이 식에서 우변의 항은 중력이다. 이 식을 풀면,
a = -g sinθ - (k/m)A sin(ωt)
이 된다. 이 식에서 좌변의 항은 물체의 가속도이고, 우변의 첫 번째 항은 중력이고, 두 번째 항은 용수철의 탄성력이다. 이 식에서 물체의 가속도는 시간의 함수이므로, 이를 적분하여 물체의 속도와 위치를 구할 수 있다. 이 때, 물체의 진동 주기는 한 번의 완전한 운동을 마치는 데 걸리는 시간이므로, 이를 구하기 위해서는 물체의 운동방정식을 해결해야 한다.
물체의 운동방정식에서, 좌변의 항은 물체의 가속도이고, 우변의 첫 번째 항은 중력이고, 두 번째 항은 용수철의 탄성력이다. 이 때, 물체의 운동은 단진동이므로, 물체의 가속도와 속도는 sin 함수로 나타낼 수 있다. 따라서, 물체의 운동방정식을 다음과 같이 나타낼 수 있다.
a = -ω^2A sin(ωt)
여기서 ω는 각진동수이다. 이 식에서 좌변의 항은 물체의 가속도이고, 우변의 항은 용수철의 탄성력이다. 이 식을 풀면,
ω = √(k/m)
이 된다. 이 식에서 ω는 각진동수이고, k는 용수철의 탄성계수이고, m은 물체의 질량이다. 따라서, 물체의 진동 주기는 다음과 같다.
T = 2π/ω = 2π√(m/k)
따라서, 정답은 "
"이다.
7. 그림은 균일한 전기장에서 전기장의 방향과 직각으로 O 지점에 입사한 대전 입자가 포물선 경로로 운동하는 것을 나타낸 것이다. P와 Q는 포물선 경로의 두 지점이며 O에서 P까지와 P에서 Q까지 이동하는 데 걸린 시간은 같다. 
O와 P 사이의 전위차가 V일 때, P와 Q 사이의 전위차는? [3점]
- V
- 2V
- 3V
- 4V
- 5V
8. 그림은 지구를 중심으로 하는 원궤도를 따라 공전하는 인공위성 A와 지구를 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 공전하는 인공위성 B를 나타낸 것이다. 지구 중심으로부터 A까지의 거리는 2r이고 B까지의 거리는 가장 작을 때와 클 때가 각각 r, 2r이며, A와 B의 질량은 같다. 
A와 B에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
9. 그림은 이상기체가 들어 있는 실린더의 피스톤 위에 모래를 조금씩 부었을 때 피스톤이 서서히 아래로 내려가 기체의 부피가 감소하는 것을 나타낸 것이다. 기체의 부피가 감소하는 동안 기체의 온도는 일정하다. 
부피가 감소하는 동안 이 기체에 대한 설명으로 옳은 것은?
- 압력이 일정하다.
- 외부에 일을 한다.
- 외부로 열을 방출한다.
- 내부 에너지가 증가한다.
- 기체 분자의 평균 속력이 증가한다.
10. 그래프는 일정량의 이상기체 상태가 A→B→C→D→A를 따라 변화할 때 압력과 부피의 관계를 나타낸 것이다. A→B 과정과 C→D 과정은 압력이 각각 2P, P로 일정하고, B→C 과정과 D→A 과정은 온도가 각각 2T, T로 일정하다. 
이 이상기체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
11. 그림 (가)와 (나)는 전지와 4Ω의 저항을 연결한 회로를 나타낸 것이다. 각 전지의 기전력은 1.5V이고 내부저항은 1Ω이다. 
(가), (나)에서 4Ω의 저항에 흐르는 전류의 세기의 비 I1 : I2는?
- 1 : 1
- 1 : 2
- 2 : 1
- 2 : 3
- 3 : 2
12. 그림은 1 Ω, 4 Ω, 8 Ω인 저항과 가변저항 R, 전기용량이 4㎌인 축전기를 전압이 12 V로 일정한 전원장치에 연결한 회로를 나타낸 것이다. 
R가 1 Ω일 때 축전기에 저장되는 전하량을 Q1, Q2가 3 Ω일 때 축전기에 저장되는 전하량을 Q2라고 할 때 Q1 : Q2는? [3점]
- 1 : 1
- 1 : 2
- 1 : 4
- 2 : 1
- 4 : 1
13. 그림은 방사성 원소 토륨(Th)의 붕괴 과정 일부를 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
14. 그림은 중력장 속에서 가만히 떨어뜨린 대전 입자 A, B가 균일한 자기장 영역을 통과하여 진행한 경로를 나타낸 것이다. A, B는 자기장 영역에 같은 속도로 입사하여 각각 vA, vB의 속도로 자기장 영역을 빠져 나왔다. A, B의 전하량은 같고, 자기장은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항과 전자기파의 발생은 무시한다.) [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
15. 그림은 전압이 220 V이고 주파수가 60 Hz인 교류전원에 1 kΩ인 저항과 이 교류전원에 대한 유도리액턴스가 2 kΩ인 코일, 용량리액턴스가 3 kΩ인 축전기, 스위치를 연결한 회로를 나타낸 것이다. 
스위치를 a에 연결할 때 1 kΩ인 저항에서의 소비전력을 Pa, 스위치를 b에 연결할 때 1 kΩ인 저항에서의 소비전력을 Pb라고 할 때 Pa : Pb는? [3점]
- 1 : 1
- 2 : 1
- 4 : 1
- 4 : 3
- 16 : 9
16. 그림은 자체유도계수가 L인 코일, 전기용량이 C인 축전기, 기전력이 V인 전지, 스위치를 연결한 회로를 나타낸 것이다. 스위치를 a에 연결하여 축전기를 완전히 충전시킨 후 스위치를 b에 연결하였더니 코일에 일정한 주기로 진동하는 전류가 흘렀다. 
코일에 진동하는 전류가 흐를 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전자기파의 발생은 무시한다.)
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
17. 그림 (가)와 (나)는 원자 모형의 변천에 기여한 발견이나 사실을 나타낸 것이다. 
(가)와 (나)를 설명할 수 있는 원자 모형에 대한 내용을 <보기>에서 찾아 바르게 연결한 것은? (순서대고 가, 나)
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄱ
- ㄴ, ㄷ
- ㄷ, ㄱ
18. 그림은 수소 원자에서 전자가 두 번째 들뜬 상태(n=3)에서 바닥 상태(n=1)로 전이하면서 광자 1개를 방출하는 것을 보어의 수소 원자 모형에 따라 모식적으로 나타낸 것이다. 바닥 상태에 있는 전자의 에너지 준위는 -E0이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
19. 표는 질량이 각각 16 mg, 8 mg인 방사성 원소 A, B가 시간이 지남에 따라 붕괴되어 남아있는 질량을 나타낸 것이다. 
A의 반감기를 TA, B의 반감기를 TB라고 할 때 TA : TB는?
- 1 : 2
- 1 : 4
- 2 : 1
- 4 : 1
- 8 : 1
20. 그림 (가)와 (나)는 음극선 발생장치를 모식적으로 나타낸 것이다. (가)는 필라멘트에서 발생한 음극선이 가속 전압 V로 가속된 후 금속판 사이의 균일한 전기장을 통과하여 형광 스크린의 P 지점에 도달하는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 (가)의 균일한 전기장에 수직으로 균일한 자기장을 걸었을 때, 음극선이 직선 경로를 따라 O 지점에 도달하는 모습을 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력은 무시한다.) [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
- ㄴ: 철수가 가장 느리게 이동했기 때문에, 10초 동안 이동한 거리가 가장 짧다.
- ㄷ: 민수와 철수의 이동 속도가 비슷하기 때문에, 10초 동안 이동한 거리도 비슷하다.