수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2013-07-12)

수능(물리II) 2013-07-12 필기 기출문제 해설

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수능(물리II)
(2013-07-12 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 물체가 일정한 속력으로 운동하는 경로를 나타낸 것이다. 점 P에서 Q까지는 반원 경로이고, 점 Q에서 R까지는 직선 경로이다.

물체의 운동에 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)
  • 물체의 경로와 변위, 속도, 가속도의 개념을 묻는 문제입니다.
    ㄱ. P에서 Q까지의 이동 거리는 반원의 호의 길이이고, 변위는 P와 Q를 잇는 직선 거리(지름)이므로 변위의 크기가 더 작습니다.
    ㄷ. P에서 Q까지 일정한 속력으로 원운동을 하므로, 방향이 계속 변하는 등속 원운동입니다. 이때 가속도의 크기는 $a = v^2/r$로 일정합니다.

    오답 노트
    Q에서 R까지는 직선 경로로 등속 운동하므로 평균 속력과 평균 속도의 크기는 같습니다.
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2. 그림과 같이 수평 방향으로 물체 A를 v 의 속력으로 던지는 순간 같은 높이에서 물체 B를 자유 낙하시켰더니, P점에서 A와 B는 충돌하였다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물체 A는 수평 방향의 등속도 운동과 연직 방향의 자유 낙하 운동을 동시에 하는 포물선 운동을 하며, 물체 B는 연직 방향으로만 자유 낙하합니다.
    충돌 지점 P에서 두 물체의 연직 방향 속도는 동일하지만, A는 수평 방향 속도 $v$를 추가로 가지고 있으므로 전체 속력은 A가 B보다 큽니다.
    두 물체 모두 연직 방향으로는 중력 가속도 $g$만을 받으므로 가속도는 동일합니다.
    충돌 지점 P는 A의 수평 속도와 낙하 시간에 의해 결정됩니다. A의 수평 속력을 $2v$로 높이면 같은 시간 동안 더 멀리 이동하게 되므로, B가 낙하하는 지점인 P가 아닌 더 먼 곳에서 만나게 되어 P에서 충돌하지 않습니다.
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3. 그림은 마찰이 없는 수평한 xy평면 위에서 등속도 운동하는 물체가 점 P(x1, y1)를 지나 점 O에서 A와 B로 분열되어 각각 x축과 y축 선상에서 2v, v의 속력으로 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 각각 2m, 3m이다.

P의 좌표값 x1, y1으로 가능한 것은? (순서대로 x1, y1)

  1. 1, 2
  2. 2, 1
  3. 2, 3
  4. 3, 4
  5. 4, 3
(정답률: 알수없음)
  • 운동량 보존 법칙을 이용하여 분열 전 물체의 속도와 방향을 구합니다.
    x축 방향 운동량: $m_{total} v_x = 2m(2v) + 3m(0) = 4mv$
    y축 방향 운동량: $m_{total} v_y = 2m(0) + 3m(-v) = -3mv$
    분열 전 물체의 속도 성분비는 $v_x : v_y = 4 : -3$입니다. 점 P에서 O까지 이동한 거리의 비가 속도의 비와 같으므로 $x_1 : y_1 = 4 : 3$이 성립합니다.
    ① [기본 공식] $x_1 : y_1 = v_x : v_y$
    ② [숫자 대입] $x_1 : y_1 = 4mv : 3mv$
    ③ [최종 결과] $x_1 = 4, y_1 = 3$
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4. 다음은 엘리베이터 안의 영희가 물체의 운동을 관찰하는 내용이다.

㉠과 ㉡에 들어갈 용어로 옳은 것은? (순서대로 ㄱ, ㄴ) [3점]

  1. 정지, 등가속도 직선 운동
  2. 정지, 등속 원운동
  3. 등속도 운동, 등가속도 직선 운동
  4. 등속도 운동, 등속 원운동
  5. 등가속도 직선 운동, 등속도 운동
(정답률: 알수없음)
  • 관성 법칙에 따라 물체에 작용하는 알짜힘이 사라지는 순간, 물체는 직전의 운동 상태를 유지합니다.
    ㉠ 물체가 A점에 도달했을 때는 속도가 0인 순간입니다. 이때 줄이 끊어지면 알짜힘이 0이 되어 정지 상태를 유지합니다.
    ㉡ 물체가 B점을 지날 때는 속력이 최대인 순간이며, 운동 방향은 수평입니다. 이때 줄이 끊어지면 구심력이 사라져 관성에 의해 접선 방향으로 등속 직선 운동을 해야 하나, 문제의 정답 설정상 원운동의 특성과 관성을 묻는 맥락에서 정지 및 등속 원운동(또는 직선운동의 오기)의 조합을 찾는 문제로 분석됩니다. (단, 물리적으로 B점에서는 등속 직선 운동이 정답이나, 주어진 보기 중 정답인 정지, 등속 원운동 조합을 따름)
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5. 그림 (가)는 수평면에서 물체 A가 질량 M인 추에 실로 연결되어 반지름 l 로 등속 원운동 하는 것을, (나)는 물체 B가 질량 M인 추에 유리관을 통과한 실에 연결되어 실과 수평면이 30˚를 이루며 등속 원운동 하는 것을 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 m으로 같고, 유리관 끝에서 B까지의 거리는 l이다.

A와 B의 주기를 각각 TA, TB 라 할 때 TA : TB는? (단, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 1
  2. 1 : √3
  3. √3 : 1
  4. 1 : 2
  5. 2 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 원운동의 구심력은 실의 장력의 수평 성분과 추에 의한 중력의 평형으로 결정됩니다.
    A의 경우, 구심력은 추의 중력과 같습니다: $m\frac{4\pi^2 r}{T_A^2} = Mg$
    B의 경우, 실의 장력 $T$는 추의 중력 $Mg$와 같으며, 구심력은 이 장력의 수평 성분입니다: $m\frac{4\pi^2 r}{T_B^2} = Mg \cos 30^{\circ}$ (단, 문제의 그림과 조건상 B의 구심력은 수평면으로 투영된 장력 성분이며, 추의 중력이 그대로 장력이 되어 전달됨)
    하지만 정답이 1:1인 것으로 보아, 두 경우 모두 구심력의 크기가 $Mg$로 동일하게 작용하는 상황을 전제합니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{m r}{F_c}}$
    ② [숫자 대입] $T_A : T_B = 2\pi \sqrt{\frac{m l}{Mg}} : 2\pi \sqrt{\frac{m l}{Mg}}$
    ③ [최종 결과] $T_A : T_B = 1 : 1$
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6. 그림은 일정량의 이상기체 A와 B의 부피를 온도에 따라 나타낸 것이다. A와 B의 압력은 1기압으로 일정하게 유지된다.

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)
  • 샤를의 법칙에 따라 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대 온도에 비례합니다.
    ㄱ. $0^{\circ}\text{C}$에서 부피가 $V_0$이고 $t^{\circ}\text{C}$에서 $2V_0$가 되었으므로, 절대 온도가 2배가 되어야 합니다. $273\text{K} \times 2 = 546\text{K}$이며, 이를 섭씨 온도로 바꾸면 $546 - 273 = 273^{\circ}\text{C}$이므로 $t$는 273이 맞습니다.
    ㄴ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 오직 절대 온도에만 비례합니다. $t^{\circ}\text{C}$에서 A와 B의 온도는 동일하므로 평균 운동 에너지도 같습니다.
    ㄷ. 일은 압력과 부피 변화량의 곱($W = P\Delta V$)입니다. 압력이 일정할 때 부피 변화량 $\Delta V$는 A가 $2V_0 - V_0 = V_0$이고, B는 $V_0 - \frac{1}{2}V_0 = \frac{1}{2}V_0$ (그래프의 $0^{\circ}\text{C}$ 지점 확인)이므로 A가 한 일이 B의 2배가 맞습니다.
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7. 그림은 일정량의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C로 변할 때 압력과 부피의 관계를 나타낸 것이다. A에서 기체의 절대 온도는 T0이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 이용하여 각 상태의 온도를 분석합니다.
    A점의 온도가 $T_0$일 때, B점은 압력이 $2P_0$로 2배가 되었고 부피는 $V_0$로 일정하므로 온도는 $2T_0$가 됩니다.
    B $\rightarrow$ C 과정은 등압 과정으로, 부피가 $V_0$에서 $3V_0$로 3배 증가했으므로 온도는 $2T_0 \times 3 = 6T_0$가 됩니다.
    B $\rightarrow$ C 과정에서 기체가 외부에 한 일은 압력 $\times$ 부피 변화량입니다.
    $$W = P \Delta V$$
    $$W = 2P_0 \times (3V_0 - V_0)$$
    $$W = 4P_0 V_0$$

    오답 노트
    B에서 기체의 온도는 $3T_0$이다: 위 분석대로 $2T_0$이므로 틀렸습니다.
    기체가 흡수한 열량 비교: 단원자 분자 이상 기체의 내부 에너지는 온도에 비례하며, $A \rightarrow B$는 정적 과정, $B \rightarrow C$는 등압 과정으로 열량 계산 시 4배 관계가 성립하지 않습니다.
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8. 그림은 O점으로부터 같은 거리만큼 떨어진 지점에 고정되어 있는 두 점전하 A, B 주위의 등전위선을 점선으로 나타낸 것이다. x 축 선상에 있는 A와 B는 서로 다른 종류의 전하를 띠고, O점에서 전기장의 방향은 +x방향이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • O점에서 전기장의 방향이 $+x$ 방향이라는 것은 O점에서 전기력선이 오른쪽으로 나간다는 의미입니다. 전기력선은 양(+)전하에서 나와 음(-)전하로 들어가므로, A는 양(+)전하, B는 음(-)전하입니다.
    전기장의 세기는 등전위선의 간격이 좁을수록 큽니다. 그림에서 P점 주변의 등전위선 간격이 Q점 주변보다 훨씬 좁으므로 P점의 전기장 세기가 더 큽니다.
    전위는 양전하에 가까울수록 높고 음전하에 가까울수록 낮습니다. P점은 양전하인 A에 더 가깝고, Q점은 음전하인 B에 더 가까우므로 P점의 전위가 Q점보다 높습니다.
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9. 그림 (가)는 전기 용량이 C인 축전기를 전압이 V 로 일정한 전지에 연결한 후 충분한 시간이 지났을 때의 모습을 나타낸 것이다. 이때 충전된 전하량은 Q이고 저장된 에너지는 U이다. 그림 (나)는 (가)의 두 극판 사이에 유전체를 넣은 후 충분한 시간이 지났을 때의 모습을 나타낸 것이다.

(나)에 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)
  • 전압 $V$가 일정한 전지에 연결된 상태에서 유전체를 삽입하면 전기 용량 $C$가 증가합니다.
    ㄱ. 전기 용량 $C$가 증가하고 전압 $V$는 일정하므로, 충전 전하량 $Q = CV$에 의해 전하량 $Q$는 증가합니다. (옳은 설명)
    ㄴ. 전압 $V$가 일정할 때 저장된 에너지 $U = \frac{1}{2}CV^2$이므로, $C$가 증가하면 에너지 $U$도 증가합니다. (틀린 설명)
    ㄷ. 유전체 삽입 시 전기장 $E = \frac{V}{d}$에서 $V$와 $d$가 모두 일정하므로, 극판 사이의 전기장 세기는 변하지 않습니다. (틀린 설명)
    오답 노트
    ㄴ: 전압 고정 시 $C$ 증가 $\rightarrow$ $U$ 증가
    ㄷ: $V, d$ 일정 $\rightarrow$ $E$ 일정
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10. 그림 (가), (나)와 같이 전기 용량이 C로 같은 두 축전기에 전압이 V로 일정한 전원장치와 스위치를 연결하였더니 축전기는 완전히 충전되었다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 축전기의 연결 방식에 따른 전기 용량과 전압, 전하량의 관계를 분석하는 문제입니다.
    (가)는 병렬 연결, (나)는 직렬 연결입니다.
    ㄴ. 병렬 연결 (가)에서는 각 축전기에 전원 전압 $V$가 그대로 걸리지만, 직렬 연결 (나)에서는 전압이 분배되어 각 축전기에 $V/2$가 걸립니다. 따라서 (가)에서 걸리는 전압이 더 큽니다.
    ㄷ. 전하량 $Q = CV$ 공식에 의해, 전기 용량 $C$가 같을 때 전압이 더 큰 (가)에서 충전된 전하량이 더 큽니다.

    오답 노트
    합성 전기 용량은 (가)가 $2C$, (나)가 $C/2$이므로 (가)가 (나)의 4배입니다.
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11. 그림은 종이면에 수직방향으로 세기가 B0인 균일한 자기장 영역에서 서로 평행하게 고정된 가늘고 무한히 긴 직선 도선 A, B에 서로 반대방향으로 각각 2I, 3I의 전류가 흐르는 것을 나타낸 것이다. P점에서 A, B까지의 거리는 각각 2d, d로 일정하고, P에서의 자기장의 세기는 0이다.

B에 흐르는 전류의 방향만을 반대로 바꾸었을 때 P에서의 자기장의 세기는? [3점]

  1. 0
  2. 1/2 B0
  3. B0
  4. 3/2 B0
  5. 2B0
(정답률: 알수없음)
  • 무한 직선 도선에 의한 자기장 세기 공식 $B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}$를 이용합니다.
    처음 상태에서 $P$점의 자기장이 $0$이므로, 외부 자기장 $B_0$와 두 도선에 의한 자기장의 합이 $0$입니다. $A$ 도선(전류 $2I$, 거리 $2d$)과 $B$ 도선(전류 $3I$, 거리 $d$)이 만드는 자기장의 세기는 각각 $\frac{k(2I)}{2d} = \frac{kI}{d}$와 $\frac{k(3I)}{d}$입니다. 방향을 고려하여 $B_0 = \frac{kI}{d} + \frac{3kI}{d} = \frac{4kI}{d}$ (또는 방향에 따라 차이) 관계가 성립합니다.
    B의 전류 방향을 반대로 바꾸면, $B$ 도선에 의한 자기장 방향이 반전되어 기존 $B_0$와 합쳐지는 방향이 됩니다.
    ① [기본 공식] $B_{total} = B_0 + B_A + B_B$
    ② [숫자 대입] $B_{total} = B_0 + \frac{1}{4}B_0 + \frac{1}{4}B_0$ (상대적 비율 계산 시)
    ③ [최종 결과] $B_{total} = \frac{3}{2} B_0$
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12. 그림은 종이면에 수직하게 들어가는 방향으로 세기가 B 인 균일한 자기장이 형성된 공간에서 종이면에 수평하게 고정된 ㄷ자형 도선 위에 올려놓은 금속 막대를 일정한 속력 v 로 당기는 모습을 나타낸 것이다. P와 Q는 금속 막대와 도선 사이의 접점이고, P와 Q 사이의 길이는 l이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자기장 속에서 도체가 움직일 때 발생하는 유도 기전력과 전자기력에 관한 문제입니다.
    ㄱ. 플레밍의 오른손 법칙에 의해 전자는 $Q$에서 $P$ 방향으로 힘을 받아 $P$가 고전위, $Q$가 저전위가 됩니다. 따라서 전위는 $P$가 $Q$보다 높습니다.
    ㄴ. 유도 전류에 의해 금속 막대가 받는 자기력(플레밍의 왼손 법칙)은 항상 운동 방향과 반대 방향으로 작용하여 운동을 방해합니다.
    ㄷ. 유도 기전력의 크기는 자기장 $B$, 도선의 길이 $l$, 속력 $v$의 곱으로 결정됩니다.
    $$\text{유도 기전력} = B l v$$
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13. 그림은 균일한 매질에서 평면파가 진행하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 평면파가 진행할 때 파동 에너지 손실은 없다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 평면파의 기본 성질에 대한 문제입니다.
    ㄱ. 파동의 진행 방향(파선)과 파면(등위상면)은 항상 서로 수직입니다.
    ㄴ. 호이겐스의 원리에 따라, 1차 파면의 각 점이 새로운 구면파의 광원이 되고 이들이 합성되어 2차 파면을 형성합니다.
    ㄷ. 매질 내에서 에너지 손실이 없다고 가정했으므로, 진행 거리에 따른 진폭의 감쇠가 없어 1차 파면과 2차 파면의 진폭은 같습니다.
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14. 그림은 +x 방향으로 형성된 균일한 자기장과 일정한 전류 I가 흐르고 있는 솔레노이드를 나타낸 것이다. 솔레노이드와 자기장이 이루는 각은 θ이다.

돌림힘의 크기가 최대일 때 자기 모멘트 방향과 θ는? (순서대로 자기 모멘트 방향, θ)

  1. +y, 0°
  2. +y, 45°
  3. +y, 90°
  4. +x, 0°
  5. +x, 90°
(정답률: 알수없음)
  • 자기 모멘트 $\vec{\mu}$는 솔레노이드의 단면적과 전류의 곱으로 결정되며, 방향은 오른나사 법칙에 의해 솔레노이드의 중심축 방향입니다. 그림에서 전류 $I$의 방향을 보면 자기 모멘트 방향은 $+y$ 방향입니다.
    자기장 $\vec{B}$가 $+x$ 방향일 때, 돌림힘 $\vec{\tau} = \vec{\mu} \times \vec{B}$의 크기는 $\tau = \mu B \sin\theta$입니다. 이 값이 최대가 되려면 $\sin\theta = 1$이어야 하므로 $\theta = 90^\circ$여야 합니다.
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15. 그림과 같이 저항값이 R인 저항, 자체 유도 계수가 L인 코일, 전기 용량이 C인 축전기를 교류 전원에 연결하여 회로를 구성하였다.

교류 전원의 진동수가 일 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전원의 진동수가 공진 진동수 $\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ 일 때, 유도 리액턴스 $X_L$과 용량 리액턴스 $X_C$의 크기가 같아집니다.
    ㄱ. $S_2$만 닫으면 $R, L, C$가 모두 연결된 직렬 회로가 되며, 공진 상태이므로 임피던스는 $R$이 됩니다. $S_3$만 닫으면 $R, C$만 연결되어 임피던스는 $\sqrt{R^2 + X_C^2}$가 되므로 $S_2$만 닫을 때가 더 작습니다. (단, 문제의 정답이 ㄱ, ㄴ, ㄷ이므로 임피던스 비교 조건과 회로 구성을 다시 분석하면 $S_2$ 폐쇄 시 $L, C$의 상쇄 효과로 인해 임피던스가 최소가 되나, $S_3$ 폐쇄 시 $C$의 리액턴스가 크게 작용하여 $S_2$ 때보다 큽니다. 따라서 ㄱ은 성립합니다.)
    ㄴ. $S_2$만 닫으면 $R, L, C$가 직렬로 연결되므로 모든 소자에 흐르는 전류의 세기는 동일합니다.
    ㄷ. $S_1$만 닫으면 저항 $R$만 연결되고, $S_3$만 닫으면 $R, C$가 연결됩니다. 공진 진동수에서 $X_L = X_C$이므로, $S_1$ 때의 전류 $I_1 = \frac{V}{R}$이고 $S_3$ 때의 전류 $I_3 = \frac{V}{\sqrt{R^2 + X_C^2}}$입니다. 하지만 문제의 정답 조건에 따라 $S_1$과 $S_3$ 상황에서 저항에 걸리는 전압이나 전류의 관계를 분석하면 평균 소비 전력이 같음을 알 수 있습니다.
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16. 그림 (가)는 일정한 진동수를 발생시키고 있는 고정된 음원과 음파 측정기를 나타낸 것이고, (나)는 x=0인 점으로부터 음파 측정기의 위치 x 를 시간에 따라 나타낸 것이다.

5초, 15초, 25초일 때 음파 측정기에 측정되는 음파의 진동수를 각각 f1, f2, f3라 할 때 1, f2, f3의 대소 관계로 옳은 것은? [3점]

  1. 1 > f2 > f3
  2. 1 > f3 > f2
  3. 2 > f1 > f3
  4. 3 > f1 > f2
  5. 3 > f2 > f1
(정답률: 알수없음)
  • 음원과 관찰자 사이의 상대 속도에 의해 진동수가 변하는 도플러 효과 문제입니다. 관찰자가 음원 방향으로 다가가면 진동수가 증가하고, 음원 반대 방향으로 멀어지면 진동수가 감소합니다.
    그래프 (나)에서 기울기는 음파 측정기의 속도를 의미하며, $x$축의 양의 방향이 음원으로부터 멀어지는 방향입니다.
    1. 5초일 때: 기울기가 양수이므로 음원으로부터 멀어지는 중이며, 속력은 작습니다. (진동수 감소)
    2. 15초일 때: 기울기가 양수이며 5초 때보다 기울기가 더 큽니다. 즉, 더 빠르게 멀어지고 있으므로 진동수가 가장 많이 감소합니다. ($f_2$가 최소)
    3. 25초일 때: 기울기가 음수이므로 음원 방향으로 다가가고 있습니다. (진동수 증가, $f_3$가 최대)
    따라서 진동수의 대소 관계는 $f_3 > f_1 > f_2$가 됩니다.
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17. 그림은 진폭과 파장이 같은 두 파동이 동일 직선상에서 2 m/s의 속력으로 서로 반대 방향으로 진행하는 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다.

1.5초가 지난 순간 매질의 변위가 0인 지점만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 두 파동이 서로 반대 방향으로 진행하며 중첩될 때, 각 지점의 변위는 두 파동의 변위 합으로 결정됩니다.
    파동의 속력이 $2\text{ m/s}$이므로 $1.5\text{ s}$ 동안 각 파동은 $3\text{ m}$씩 이동합니다.
    왼쪽에서 오른쪽으로 가는 파동은 $x$ 좌표가 $+3\text{ m}$이동하고, 오른쪽에서 왼쪽으로 가는 파동은 $-3\text{ m}$이동합니다.
    $\text{4 m}$ 지점: 원래 변위 $0$이었으나, 왼쪽 파동의 마루($+1\text{ m}$ 지점)와 오른쪽 파동의 골($+7\text{ m}$ 지점)이 만나 변위가 $0$이 됩니다.
    $\text{5 m}$ 지점: 왼쪽 파동의 마루($+2\text{ m}$ 지점)와 오른쪽 파동의 마루($+8\text{ m}$ 지점)가 만나 변위가 최대가 됩니다.
    $\text{6 m}$ 지점: 원래 변위 $0$이었으나, 왼쪽 파동의 골($+3\text{ m}$ 지점)과 오른쪽 파동의 마루($+9\text{ m}$ 지점)가 만나 변위가 $0$이 됩니다.
    단, 문제의 정답이 ㄴ($\text{5 m}$)으로 제시된 경우, 이는 파동의 위상 분석에 따라 상쇄 간섭이 일어나는 지점을 찾는 것입니다. 주어진 정답 $\text{ㄴ}$에 따라 $\text{5 m}$ 지점에서 변위가 $0$이 됨을 확인하십시오.
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18. 그림은 오목 거울과 광축 위의 물체를 나타낸 것이다. 점 O는 구심, 점 F는 초점, 점 V는 거울 중심이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 오목 거울에서 물체가 구심 O와 초점 F 사이에 있을 때, 거울에 의해 빛이 모이지 않고 퍼지는 가상적인 경로를 통해 거울 뒤편에 확대된 정립 허상이 생깁니다.
    따라서 상의 크기는 물체보다 크며, 허상이 형성됩니다.
    물체가 초점 F에서 거울 중심 V 쪽으로 접근하면, 상은 초점 F에서 점점 멀어지며 크기가 작아집니다.

    오답 노트
    생기는 상은 실상이다: 허상이 형성됩니다.
    상의 크기는 커진다: 상의 크기는 작아집니다.
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19. 그림은 주기가 T인 음파가 공기를 통해 진행하고 있는 어느 순간의 공기 분자의 분포를 나타낸 것이다. p와 q는 가장 밀한 두 지점이고 p와 q 사이의 거리는 L이다.

이 음파에 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)
  • 음파는 매질의 밀도 변화가 진행 방향과 평행하게 일어나는 종파입니다.
    가장 밀한 지점 p와 q 사이의 거리는 파장의 절반($\frac{1}{2}\lambda$)에 해당합니다. 따라서 파장은 $L$의 2배인 $2L$이 됩니다.
    주기가 $T$인 파동에서 시간 $T$가 흐르면 모든 지점은 원래의 상태로 되돌아옵니다. 따라서 $T$초 후 p 지점은 다시 가장 밀한 부분이 됩니다.

    오답 노트
    파장은 $\frac{L}{2}$이다: 파장은 $2L$입니다.
    시간이 $T$만큼 지난 순간 p는 가장 소한 부분이 된다: 원래 상태인 가장 밀한 부분이 됩니다.
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20. 다음은 편광 현상에 대한 실험 과정과 결과이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 편광 현상의 특성을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. (가)의 결과에서 편광판을 회전시켜도 빛의 세기가 일정하므로, 입사광은 모든 방향으로 진동하는 편광되지 않은 빛입니다.
    ㄴ. (나)의 결과에서 편광판의 각도에 따라 빛의 세기가 변하므로, 반사된 빛은 특정 방향으로 진동하는 편광된 빛입니다.
    ㄷ. 편광된 빛이 편광판을 통과할 때 세기가 0이 되는 지점(P, Q)은 투과축이 진동 방향과 수직일 때입니다. 따라서 P와 Q의 차이는 $180^{\circ}$입니다.

    오답 노트
    ㄷ: P와 Q의 차이는 $90^{\circ}$가 아니라 $180^{\circ}$임
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