1. 그림은 빗면 위의 한 점에서 물체를 수평 방향으로 밀었을 때 물체가 점 P, Q를 지나며 이동한 경로를 나타낸 것이다. 
물체가 P에서 Q까지 이동하는 동안, 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
2. 그림 (가)와 (나)는 동일한 물체를 지면에서 수평 방향에 대해 같은 각 θ로 각각 v, 1/2 v 의 속력으로 던지는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 
물체가 포물선 운동하는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
3. 그림은 연직으로 세운 막대의 점 p, q에 각각 실 A, B를 고정하고 두 실 끝에 물체를 연결한 후, 막대를 회전시켰더니 물체와 막대가 같은 각속도로 회전하는 모습을 나타낸 것이다. p와 q사이의 거리는 d이다. 
B가 직선인 형태로 막대와 수직이 될 수 있는 물체의 각속도의 최솟값은? (단, 중력 가속도는 g 이고 실의 질량은 무시한다.) [3점]
-
CBT문제은행AI2023-04-16 09:11
물체가 막대와 같은 각속도로 회전하려면, 막대와 물체 사이의 연결선이 항상 수직 방향을 유지해야 한다. 따라서 B가 직선인 형태로 막대와 수직이 될 수 있는 물체의 각속도의 최솟값은, 물체가 막대와 연결된 선분과 수직 방향을 이루는 경우이다. 이 경우, 물체는 중력과 수직 방향으로 작용하는 정지 마찰력만을 받으므로, 최솟값인 경우를 고려할 때, 정지 마찰력이 제공하는 힘과 중력이 제공하는 힘이 균형을 이루어야 한다. 이를 수식으로 나타내면, $f_{friction} = mgsintheta$ 이다. 여기서 $f_{friction}$은 정지 마찰력, $m$은 물체의 질량, $g$는 중력 가속도, $theta$는 막대와 연결된 선분과 수직 방향 사이의 각도이다. 이 각도는 $theta = tan^{-1}(frac{d}{h})$로 구할 수 있다. 따라서, $f_{friction} = mgsin(tan^{-1}(frac{d}{h}))$ 이고, 이 값이 최소가 되는 경우는 $sin(tan^{-1}(frac{d}{h}))$가 최소가 되는 경우이다. $sin(tan^{-1}(frac{d}{h}))$는 $frac{d}{sqrt{d^2+h^2}}$로 나타낼 수 있으므로, $f_{friction}$의 최솟값은 $mgfrac{d}{sqrt{d^2+h^2}}$이다. 이 값이 물체가 막대와 같은 각속도로 회전하기 위해 필요한 최소한의 마찰력이므로, 이 값과 물체의 질량 $m$을 이용하여, 최소한의 각속도를 구할 수 있다. 이 값은 $omega = frac{f_{friction}}{mfrac{d}{2}} = frac{2g}{sqrt{d^2+h^2}}$이다. 따라서, 정답은 "
"이다.
4. 그림 (가), (나)와 같이 마찰이 없고 수평인 xy평면에서 속력 v로 운동하던 물체 A가 정지해 있던 물체 B와 충돌한 후, A와 B가 각각 등속도로 운동하였다. A, B의 질량은 같다. 
(가), (나)에서 충돌 후 A의 운동 에너지를 각각 K1, K2라 할 때, 
는?
-
CBT문제은행AI
2023-04-16 09:10
운동량 보존 법칙에 의해 충돌 전후의 운동량은 일정하므로, A와 B의 운동량의 합은 충돌 전후로도 일정하다. 따라서, A와 B가 충돌 후 등속운동을 하게 되면, A와 B의 속도의 합은 충돌 전의 A의 속도 v와 같다. 즉, A와 B의 속도의 합은 v이다.
따라서, A의 운동 에너지 K는 충돌 전의 운동 에너지인 1/2mv^2에서 충돌 후의 운동 에너지인 1/2m(v/2)^2을 뺀 값이다. 즉, K = 1/2mv^2 - 1/8mv^2 = 3/8mv^2이다.
따라서, 정답은 "
"이다.
5. 그림과 같이 연직 아래로 내려가면서 등가속도 운동하는 엘리베이터에 자석 A는 엘리베이터 천장과 연결된 용수철에 매달려 있고, 자석 B는 엘리베이터 바닥면에 고정되어 있다. 철수는 지면에 대해, 영희는 엘리베이터에 대해 각각 정지해 있고, 철수가 보았을 때 A에 작용하는 자기력의 크기는 A에 작용하는 중력의 크기보다 크며, 용수철은 원래 길이보다 늘어나 있다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철의 질량은 무시한다.) [3점]
- ㄴ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
6. 그림 (가)는 물체 A, B가 용수철 상수가 같은 용수철에 연결되어 각각 단진동하는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 A, B의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
7. 그림 (가), (나), (다)는 물체 A, B, C를 질량이 같은 물에 각각 넣었을 때 A, B, C와 물의 온도를 시간에 따라 나타낸 것이다. 물체와 물의 처음 온도는 각각 5T0, T0이다. 
A, B, C의 열용량을 옳게 비교한 것은? (단, 열은 물체와 물 사이에서만 이동한다.)
- A > B > C
- A > C > B
- B > A > C
- C > A > B
- C > B > A
8. 그림은 상태 A에서 절대 온도가 Ｔ인 1몰의 단원자 분자 이상 기체가 과정Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ을 따라 상태 B, C, D로 각각 변할 때 압력과 부피를 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체 상수는 R이다.) [3점]
- ㄴ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
9. 그림 (가)는 단면적이 S인 피스톤과 실린더 사이에 일정량의 이상 기체를 넣었을 때 피스톤의 높이가 d0인 상태로 정지해 있는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 피스톤과 실린더 바닥을 각각 (+), (-) 전하로 균일하게 대전시켰을 때 피스톤의 높이가 d인 상태로 정지해 있는 것을 나타낸 것이다. (가), (나)에서 대기압은 일정하고 이상 기체의 압력은 각각 P0, P 온도는 각각 T0, T이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실린더와 피스톤은 단열되어 있으며, 피스톤의 질량, 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 무시한다.)
- ㄴ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
10. 그림은 세기가 각각 E1, E2 인 균일한 전기장 영역의 xy 평면에서 전하량이 q이고 양(+)전하인 동일한 입자가 (가)에서는 점 A에서 점 B까지 일정한 속도로, (나)에서는 점 C에서 점 D까지 일정한 가속도로 각각 직선 운동한 경로를 나타낸 것이다. 입자에는 -y 방향으로 중력이 작용하고, A와 C의 전위는 같으며 (나)에서 전기장의 방향은 x축과 나란하다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B, C, D는 xy 평면에 있는 점들이다.) [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
11. 전기 용량이 각각 3C, C인 평행판 축전기 A, B를 두 극판의 전위차가 V가 되도록 각각 충전한 후, 그림과 같이 서로 반대 부호의 전하로 대전된 극판끼리 연결되도록 회로를 구성하였다. 두 스위치를 닫고 충분한 시간이 지난 후 A, B에 충전된 전하량은 각각 QA, QB 이고, B에 걸린 전압은 VB 이다. 
QA : QB와 VB는? (순서대로 QA : QB, VB) [3점]
- 1 : 3, 1/4 V
- 1 : 3, 1/2 V
- 3 : 1, 1/4 V
- 3 : 1, 1/2 V
- 3 : 1, V
12. 그림은 전압이 일정한 전원에 평행판 축전기 A, B, C와 스위치를 연결한 회로를 나타낸 것이고, 표는 A, B, C의 극판 사이 유전체의 유전율, 극판 사이 간격, 극판 면적을 나타낸 것이다. 스위치가 열린 상태에서 C가 완전히 충전되었을 때 C에 충전된 전하량과 저장된 에너지는 각각 Q, U이다. 
스위치를 닫아 축전기가 완전히 충전되었을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
13. 그림은 진동수가 같은 파동 A, B의 어느 순간의 변위를 위치에 따라 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
14. 그림 (가)는 세기가 B0으로 같은 균일한 자기장 영역 Ⅰ, Ⅱ 사이에 저항값 R, 반지름 r, 중심각 90°인 부채꼴 모양의 도선이 놓여 있는 모습을 나타낸 것이다. Ⅰ, Ⅱ의 자기장은 xy평면에 수직이다. 그림 (나)는 (가)의 순간부터 점 O를 중심으로 도선을 반시계 방향으로 각속도 w로 회전시켰을 때, 도선에 흐르는 전류를 시간에 따라 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 도선에 반시계 방향으로 흐르는 전류를 양(+)으로 한다.) [3점]
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
15. 그림 (가)와 같이 저항값이 R인 저항, 자체 유도 계수가 L인 코일, 전기 용량이 C인 축전기, 전압의 최댓값이 V이고 진동수가 일정한 교류 전원으로 회로를 구성하였다. 그림 (나)는 축전기와 코일에 걸리는 전압을 시간에 따라 나타낸 것이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
16. 다음은 소리의 간섭 현상을 확인하기 위한 실험 과정이다. 
이 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 스피커의 크기는 무시한다.)
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
17. 그림은 거울로부터 2a만큼 떨어진 광축 위의 한 점에 물체를 놓았을 때, 물체의 상이 광축 위의 같은 점에 거꾸로 생긴 것을 나타낸 것이다. P, Q는 광축 위에 있는 점들이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
18. 그림은 레이저의 매질을 구성하는 원자 내에 있는 전자가 전이하는 과정을 나타낸 것이다. f1, f2, f3은 전이 과정에서 방출된 빛의 진동수이고, f3인 빛은 f2인 빛에 의해 유도 방출된다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
- ㄱ
- ㄴ
- ㄱ, ㄷ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
19. 그림은 동일 직선상에서 철수는 정지해 있고, 민수는 오른쪽으로 등속 운동하고 있으며, 구급차는 진동수가 f0인 경고음을 내며 왼쪽으로 등속 운동하고 있는 모습을 나타낸 것이다. 소리의 속력은 v0이다. 
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]
- ㄱ
- ㄷ
- ㄱ, ㄴ
- ㄴ, ㄷ
- ㄱ, ㄴ, ㄷ
20. 그림과 같이 xy평면에서 대전된 입자가 세기가 E인 균일한 전기장 영역의 점 O에서 x 축에 대해 45°방향으로 속력 v0으로 발사되어 포물선 운동을 한 후, 점 P에서 세기가 B인 균일한 자기장 영역에 수직으로 입사되어 점 O′을 중심으로 원 궤도를 따라 운동하다가 점 Q에서 자기장 영역을 빠져 나간다. 전기장의 방향은 y축과 나란하고, 자기장의 방향은 xy 평면에 수직이다. 
입자가 O에서 P까지 운동한 시간과 P에서 Q까지 운동한 시간을 각각 t1, t2라 할 때, 
는? (단, 중력의 효과는 무시한다.) [3점]
- π/8
- π/6
- π/3
- π/2
- π