수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2011-04-12)

수능(물리II)
(2011-04-12 기출문제)

목록

1. 그림과 같이 영희가 찬 공이 점 p, q를 지나 운동하였다.

p에서 q까지 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는 공이 p에서 q까지 직선으로 운동하였기 때문이다. 이는 그림에서 p와 q가 일직선 상에 있기 때문에 가능하다. 따라서 공의 운동은 일직선 상에서 직선 운동이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림과 같이 철수가 유리구슬 A, B를 차례로 가만히 놓았더니, A, B가 떨어지고 있다.

A, B가 떨어지는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄴ"이 옳다. 유리구슬 A, B가 떨어지는 동안에는 중력과 마찰력이 작용하며, 마찰력은 정지 마찰력과 운동 마찰력으로 나뉜다. 유리와 유리 사이의 마찰력은 매우 작기 때문에 무시할 수 있으며, 따라서 유리구슬 A, B는 중력만 작용하여 떨어진다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림은 수평면에서 장난감 자동차 A, B가 등속 직선 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B는 기준선을 동시에 통과한 후 점 p에서 충돌한다.

A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기 "ㄱ": A, B의 속도는 일정하므로, A, B가 충돌할 때까지의 거리는 일정하게 줄어든다. 따라서, A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지의 시간은 일정하다.
    - 보기 "ㄷ": A, B의 속도는 일정하므로, A, B가 충돌할 때까지의 거리는 일정하게 줄어든다. 따라서, A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지의 시간은 일정하다. 또한, A, B가 충돌할 때의 위치는 점 p이므로, A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지의 경로는 일치한다.
    - 보기 "ㄴ": A, B의 속도는 일정하므로, A, B가 충돌할 때까지의 거리는 일정하게 줄어든다. 따라서, A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지의 시간은 일정하다. 하지만, A, B가 충돌할 때의 위치는 점 p이므로, A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지의 경로는 일치하지 않는다. 따라서, 보기 "ㄱ"은 옳지만 보기 "ㄴ"은 틀린 설명이다.
    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 그래프는 xy평면에 정지해 있던 물체에 작용하는 합력의 x, y성분인 Fx, Fy를 시간에 따라 각각 나타낸 것이다.

0초부터 t2까지 물체의 운동 경로를 xy평면에 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 물체가 운동을 하기 위해서는 합력이 작용해야 한다. 그래프에서 Fx와 Fy가 모두 0이 아니므로, 물체에는 합력이 작용하고 있다. 따라서 물체는 운동을 하고 있으며, 그래프 상으로는 곡선을 그리고 있다. 이 곡선은 Fx와 Fy의 크기와 방향에 따라 달라질 수 있다. 그러나 t2에서 Fx와 Fy의 크기가 모두 0이므로, 물체는 정지하게 된다. 따라서 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림과 같이 마찰이 있는 경사면에서 물체 B와 접촉해 있는 물체 A에 경사면과 나란한 방향의 일정한 힘 F 를 작용하였더니, A, B가 한 덩어리로 등가속도 직선 운동을 하였다. A, B의 질량은 각각 2m, m이고, A와 경사면, B와 경사면 사이의 운동 마찰 계수는 서로 같다.

A가 B에 작용하는 힘의 크기는? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 1/3 F
  2. 2/3 F
  3. F
  4. 2F
  5. 3F
(정답률: 알수없음)
  • A와 B가 한 덩어리로 등가속도 직선 운동을 하므로, A와 B에 작용하는 마찰력의 크기는 각각 mg/3이다. (등가원리) 따라서 A에 작용하는 힘 F는 다음과 같다.

    F = mg/3 + ma
    = mg/3 + (2m + m)a
    = mg/3 + 3ma
    = m(g/3 + 3a)

    여기서 등가속도 직선 운동에서 가속도 a는 경사면과 나란한 방향이므로, a = sinθg이다. 따라서,

    F = m(g/3 + 3sinθg)

    따라서 A가 B에 작용하는 힘의 크기는 1/3 F이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같이 물체 A, B가 지면으로부터 같은 높이의 두 지점을 동시에 같은 속력으로 통과한다. 이 순간부터 B가 최고 높이에 도달 하는 데까지 걸린 시간이 t이다. A, B는 마찰이 없는 경사면을 따라 등가속도 직선 운동을 한다.

A가 지면에 도달한 순간부터 B가 지면에 도달하는 데까지의 시간은? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

  1. 2t
  2. 3t
  3. 4t
  4. 5t
  5. 6t
(정답률: 알수없음)
  • A와 B는 같은 높이에서 출발하므로, A가 지면에 도달하는 시간과 B가 최고점에 도달하는 시간은 같다. 따라서 B가 최고점에 도달하는 데 걸리는 시간은 t이다.

    B가 최고점에 도달한 이후에는 다시 등속운동을 하게 되므로, B가 지면에 도달하는 데 걸리는 시간은 다시 t이다.

    따라서 A가 지면에 도달한 이후 B가 지면에 도달하는 데 걸리는 시간은 2t이다.

    정답은 "2t"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림 (가)는 지면에 놓인 물체 A가 수평 방향에 대해 45°의 각으로 속력 v로 던져지는 것을, (나)는 지면에 놓인 물체 B가 경사각이 45°인 마찰이 없는 경사면을 따라 속력 v로 던져지는 것을 나타낸 것이다. A는 포물선 운동을, B는 경사면을 따라 등가속도 직선 운동을 한다.

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

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

    - "ㄱ"은 물체 A가 수평 방향으로 던져지기 때문에 초기 속도의 수평 성분과 수직 성분이 각각 vcos45°와 vsin45°이다. 따라서 수직 방향으로는 중력 가속도에 의해 등가속도 운동을 하며, 수평 방향으로는 등속 운동을 한다. 이에 따라 포물선 운동을 한다.
    - "ㄷ"는 물체 B가 경사면을 따라 등가속도 직선 운동을 한다. 경사면의 각도가 45°이므로 물체 B는 수직 방향으로 중력 가속도에 의해 등가속도 운동을 하며, 수평 방향으로는 등속 운동을 한다. 이에 따라 경사면을 따라 등속도 직선 운동을 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림과 같이 수평면과 60°의 각으로 속력 v로 던져진 물체가 포물선 운동을 한다. 이 물체의 운동 방향은 지면으로부터 높이 h인 점에서 수평면과 30°의 각을 이룬다.

h는? (단, 중력 가속도는 g이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 물체의 운동 방향이 수평면과 30°의 각을 이루므로, 이는 물체가 수직 방향으로 떨어지는 속도와 수평 방향으로 나아가는 속도가 각각 v/2이라는 것을 의미한다. 이를 이용하여 수직 방향으로 떨어지는 시간 t을 구할 수 있다. 수직 방향으로 떨어지는 거리 h는 다음과 같다.

    h = (1/2)gt^2

    수평 방향으로 나아가는 거리는 다음과 같다.

    d = vt

    따라서, 물체가 지면으로부터 높이 h인 점에서 수평면과 30°의 각을 이루는 것은 수평 방향으로 나아가는 거리와 수직 방향으로 떨어지는 거리가 같을 때이다. 즉,

    d = h/t = vt/(v/2) = 2t

    h = (1/2)gt^2 = (1/2)g(d/2v)^2 = (d^2g)/(8v^2)

    따라서, 정답은 "" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림은 수평면으로부터 높이가 각각 2h, 4h인 지점에서 물체 A, B를 수평으로 던지는 것을 나타낸 것이다. 던져진 순간부터 수평면에 도달할 때까지 A, B의 수평 이동 거리는 같다.

A가 높이 h인 점을 지나는 순간 속도의 수평 성분이 vx일 때, B가 높이 h인 점을 지나는 순간 속도의 수평 성분은? (단, A, B의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • A와 B가 같은 수평 이동 거리를 가지므로, A와 B의 수평 속도는 같다. A가 높이 h에서 지면에 도달하는 시간을 t1, B가 높이 h에서 지면에 도달하는 시간을 t2라고 하면, A와 B의 초기 수직 속도는 각각 2hg와 4hg이고, 수평 속도는 같으므로 초기 속도의 크기는 같다. 따라서, A와 B가 지면에 도달할 때의 수직 속도는 각각 2gt1과 4gt2이다. 이때, A와 B의 수평 이동 거리가 같으므로, t1과 t2는 같다. 따라서, B가 높이 h에서 지면에 도달하는 순간의 수평 성분 속도는 A가 높이 2h에서 지면에 도달하는 순간의 수평 성분 속도의 2배가 된다. 즉, B의 수평 성분 속도는 vx × 2 = 이 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 4v의 일정한 속력으로 운동하던 물체 A가 벽과 수직으로 충돌한 후 튕겨 나가, 정지해 있던 물체 B와 충돌하여 한 덩어리가 되어 속력 v로 운동한다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이다.

벽과 A 사이의 반발 계수는?

  1. 1/4
  2. 1/3
  3. 1/2
  4. 2/3
  5. 3/4
(정답률: 알수없음)
  • 운동량 보존 법칙에 따라, A가 벽과 충돌하기 전의 운동량은 4mv이다. 벽과의 충돌로 인해 A는 반대 방향으로 운동하며 운동량이 -4mv가 된다. 이때, A의 운동량 변화량은 8mv이다. B는 정지해 있으므로 운동량은 0이다. 충돌 후 두 물체가 한 덩어리가 되어 속력 v로 운동하므로, 운동량은 (3m)(v)이다. 따라서, B의 운동량 변화량은 (3m)(v)이다. 운동량 보존 법칙에 따라, A와 B의 운동량 변화량의 합은 0이어야 한다. 따라서, 8mv + (3m)(v) = 0 이다. 이를 정리하면, v = -8/3m이다. 이제, 운동 에너지 보존 법칙에 따라, 충돌 전과 후의 운동 에너지의 합은 일정하다. 충돌 전의 운동 에너지는 (1/2)m(4v)^2 = 8mv^2이고, 충돌 후의 운동 에너지는 (1/2)(3m)v^2 = (3/2)mv^2이다. 따라서, 8mv^2 = (3/2)mv^2 이므로, v^2 = 3/16이다. 따라서, v = ±√(3/16) = ±3/4√3 이다. 속력은 양수이므로, 벽과 A 사이의 반발 계수는 (운동 후 속력 / 운동 전 속력) = (3/4)이다. 따라서, 정답은 "3/4"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 다음은 수평으로 던져진 물체의 운동에 관한 실험이다.

이에 대해 옳게 말한 학생만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 민수
  3. 철수, 영희
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 수평으로 던져졌으므로 수평방향으로는 등속운동을 하고, 수직방향으로는 자유낙하운동을 한다. 따라서 물체의 운동은 등속운동과 자유낙하운동의 합성운동이다. 이에 대해 "철수"와 "영희"는 등속운동과 자유낙하운동의 합성운동에 대해 올바르게 이해하고 있으므로 정답이다. "민수"는 등속운동과 자유낙하운동의 합성운동에 대해 잘못 이해하고 있으므로 오답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 물체 A가 용수철이 연결되어 정지해 있는 물체 B를 향해 등속 직선 운동하는 것을, (나)는 A, B가 탄성 충돌을 한 후 마찰이 없는 수평면에서 각각 등속 직선 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이다.

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

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄷ, A와 B는 충돌 후 각각 등속 운동을 한다." 이다.

    (가)에서 A가 등속 직선 운동을 하면서 B를 향해 가는데, 이때 마찰이 없기 때문에 A와 B는 충돌하지 않고 계속해서 등속 직선 운동을 하게 된다.

    (나)에서 A와 B가 탄성 충돌을 하면서 운동 에너지가 보존되고 운동 방향이 바뀌게 된다. 이후에는 마찰이 없기 때문에 A와 B는 각각 등속 직선 운동을 하게 된다.

    따라서, 보기에서 "ㄷ"가 정답인 이유는 A와 B가 충돌 후 각각 등속 운동을 하기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림은 마찰이 없는 xy평면에서 등속 직선 운동하던 물체 A가 정지해 있던 물체 B와 충돌하여 운동하는 것을, 그래프는 A의 운동량의 x, y성분인 Px, Py를 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B는 t일 때 충돌하였다.

충돌 직후 B의 운동량의 크기는? [3점]

  1. 2P
  2. 2√2P
  3. 3P
  4. √13P
  5. 5P
(정답률: 알수없음)
  • 충돌 전에는 A와 B의 운동량의 크기가 각각 일정하므로, 충돌 직후에도 그 크기는 변하지 않는다. 따라서 B의 운동량의 크기는 A의 운동량의 크기인 √(Px2 + Py2)와 같다. 그래프에서 t=0일 때 A의 운동량의 크기는 2P이므로, B의 운동량의 크기는 2P와 같다. 그러나 B의 운동량은 x, y성분으로 나뉘어져 있으므로, 운동량의 크기와 방향을 모두 고려해야 한다. 그래프에서 t=0일 때 A의 운동량은 x축 양의 방향으로 2P이므로, B의 운동량의 x성분은 음의 방향으로 2P이다. 따라서 B의 운동량의 y성분은 √(22P2 - (-2P)2) = 2√2P이다. 따라서 B의 운동량의 크기는 √(22P2 + (2√2P)2) = 2√2P이다. 따라서 정답은 "2√2P"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림은 실패가 회전하는 모습을 나타낸 것이다. 실패 표면의 세점 p, q, r는 동일한 주기로 등속 원운동을 한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을<보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다:
    - 세점 p, q, r이 동일한 주기로 등속 원운동을 하기 때문에, 실패 표면의 모양도 주기적으로 변화한다.
    - 실패 표면의 모양이 주기적으로 변화하면서, 실패의 중심축 주위를 회전하는 모습을 보이는데, 이는 "ㄴ" 모양과 유사하다.
    - 또한, 실패 표면의 모양이 회전하면서, 실패의 중심축 주위에서 발생하는 회전운동으로 인해, 실패 표면의 각 지점에서는 "ㄷ" 모양의 움직임이 나타난다.
    따라서, 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 일정한 속력 v로 운동하던 물체 A가 실에 연결되어 정지해 있던 물체 B와 충돌한 직후, 한 덩어리가 되어 등속 원운동을 한다. A와 B의 질량은 m으로 서로 같고, 한 덩어리가 된 물체의 회전 반지름은 r이다.

충돌 후 한 덩어리가 된 물체에 작용하는 구심력의 크기는? (단, 실의 질량은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 충돌 전에는 A와 B가 각각 독립적으로 운동하고 있으므로 구심력은 작용하지 않는다. 하지만 충돌 후에는 A와 B가 한 덩어리가 되어 등속 원운동을 하므로 구심력이 작용한다. 구심력의 크기는 mv^2/r이므로 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림은 O점을 중심으로 등속 원운동하는 비행기 모양의 놀이 기구를 xy평면에 나타낸 것이고, 그래프는 이 비행기의 가속도의 x성분을 시간에 따라 나타낸 것이다.

비행기의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"는 비행기가 등속 원운동을 하고 있기 때문에 가속도의 크기는 일정하고 방향만 바뀌는 것을 나타내는 것이다. 그래프에서 가속도의 x성분은 시간에 따라 주기적으로 변화하고 있으며, 이는 비행기가 원운동을 하고 있기 때문이다. 따라서 "ㄷ"가 옳은 답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 물체 A는 행성을 중심으로 등속 원운동하고, 물체B는 행성을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 운동하고 있다. A와 B의 질량은 서로 같고, 동일 평면상에서 운동하며 서로 충돌하지 않는다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B 사이의 만유인력은 무시하고, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 만유인력에 의한 위치 에너지는 0이다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"이 옳은 이유는 A와 B의 질량이 같기 때문에, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 A와 B의 위치 에너지는 같다. 따라서 A와 B가 서로 위치를 바꾸면서 운동해도 운동 에너지의 변화는 없고, 운동 에너지는 보존된다. 이에 따라 A와 B는 서로 위치를 바꾸면서 운동할 수 있으며, 이는 보기 중 "ㄱ"에 해당한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림과 같이 반지름 R인 행성의 중심으로부터 4R인 지점에서 물체를 가만히 놓았다. 이 지점에서 행성의 만유인력에 의한 물체의 위치 에너지는 -E이다.

물체를 가만히 놓은 순간부터 물체가 행성 표면에 도달할 때까지, 행성에 의한 만유인력이 물체에 한 일은? (단, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 만유인력에 의한 위치 에너지는 0이다.) [3점]

  1. 1/2 E
  2. E
  3. 2E
  4. 3E
  5. 4E
(정답률: 알수없음)
  • 만유인력은 위치 에너지의 변화를 일으키므로, 물체가 행성 표면에 도달할 때까지 만유인력이 한 일은 물체의 위치 에너지 변화량과 같다. 따라서, 물체의 위치 에너지가 -E에서 0이 되기 위해서는 1R에서 2R, 2R에서 3R, 3R에서 4R까지의 거리에서 각각 E/4, E/4, E/2의 일을 해야 한다. 이를 모두 합하면 3E가 된다. 따라서 정답은 "3E"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림은 천장에 고정된 실에 추를 매달아 연직선과 실이 이루는 각을 5°로 한 후 가만히 놓았을 때, 천장에서 비추는 평행 광선에 의해 지면에 나타난 추의 그림자가 단진동하는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 추의 그림자가 단진동하는 이유는 연직선과 실이 이루는 각이 5°로 작기 때문이다. 이는 실이 천장에서 수직으로 내려오는 것이 아니라 약간 기울어져 있기 때문에 발생한다. 따라서, 옳은 설명은 "ㄷ, 연직선과 실이 이루는 각이 5°로 작기 때문에 그림자가 단진동한다." 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림은 수평면에서 물체 A, B가 동일한 용수철에 연결되어 단진동하는 것을, 그래프는 A, B의 운동 에너지를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

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

    - "ㄱ" : 그래프에서 A, B의 운동 에너지는 항상 서로 같다는 것을 의미하는데, 그림에서는 A, B의 용수철에 연결된 위치가 다르기 때문에 운동 에너지가 항상 같지 않다.
    - "ㄴ" : 그림에서 A, B는 동일한 용수철에 연결되어 있기 때문에 운동 주기가 같다. 그래프에서도 A, B의 운동 주기가 같은 것을 확인할 수 있다.
    - "ㄷ" : 그림에서 A, B의 진폭이 같기 때문에 운동 에너지의 최대값도 같다. 그래프에서도 A, B의 운동 에너지의 최대값이 같은 것을 확인할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >