[물리Ⅱ]
1
①
2
②
3
③
4
⑤
5
②
6
④
7
①
8
⑤
9
①
10
①
11
③
12
③
13
④
14
②
15
③
16
④
17
②
18
④
19
⑤
20
⑤
1. [출제의도] 속도 변화량의 크기와 방향을 벡
터의 차로 구할수 있다.
[해설] Δv=v나중-v처음= 102+ 102= 10 2
m/s
속도 변화량의 방향 : 남서쪽.
v처음=10m/s
v나중=10m/s
Δv=10 2m/s
2. [출제의도] 속도-시간 그래프를 분석하여
물체의 운동을 설명할 수 있다.
[해설] ① 그래프 기울기가 가속도이므로 0이 아
니고,
② 변위는 그래프의 면적이고, 0～4초 동안 A,
B의 변위가 같으므로 평균속도도 같다.
③ 4초 이후 B는 반대방향으로 속력이 증가하
며,
④ 0～6초 동안 면적, 즉 B의 변위는 3m이다.
⑤ 두 물체의 속도를 뺀 것이 상대 속도이므로
6초 때 상대 속도=3-(-1)=4m/s
3. [출제의도] 낙하하는 물체는 중력과 공기 저
항력을 받아 가속도가 변함을 설명할 수 있다.
[해설] 공이 받는 힘은
F
=
ma
=
mg
-
kv
이고
가속도는
a
=
mg
m
-
kv
이다.
처음에는 a=g이나 속도 증가로
mg
=
kv
이 되
면
a
=0이 된다.
따라서 가속도는 서서히 감소하다가 0이 된다.
4. [출제의도] 완전 탄성 충돌하는 물체와 벽의
충돌을 설명할 수 있다.
[해설] 운동량 보존과 반발계수로부터
1차 충돌시 : vA= 0, vB= v
2차 충돌시 : vB= -v, v벽= 0
3차 충돌시 : vA= -v, vB= 0
ㄱ. A, B는 1차, 3차의 2회 충돌을 한다.
ㄴ. 충돌 전 vB= v, 충돌 후 vB= -v이므로
Δ
p=mv후-mv전=m(-v) -mv= (-) 2mv
ㄷ. 완전 탄성 충돌이므로 운동 에너지는 보존된
다.
5. [출제의도] 등속 원운동하는 물체의 속도와
가속도의 변화 유무를 판단할 수 있다.
[해설] ① 운동 방향은 접선방향으로 수시로 변
한다. ② 속력은 일정하게 유지되나
③ 방향이 변하므로 속도가 변하는 운동이다.
④ 가속도는 원의 중심방향으로 방향 변함.
⑤ v, r이 일정하므로 가속도의 크기( mv
r 2 )는
일정하다.
6. [출제의도] 관성력의 크기와 방향을 판단하
여 엘리베이터의 속력 변화를 유추할 수 있다.
[해설] 관성력이 가속도의 반대 방향으로 작용하
여 저울의 눈금은 N=W -ma 가 되고, v-t 관계
그래프에서 접선의 기울기가 가속도를 나타내므
로 0～t1 : 접선의 기울기가 서서히 증가하고,
t1～t2 : 기울기가 일정하며
t2～t3 : 기울기가 서서히 감소한다.
7. [출제의도] 포물선 운동을 분석적으로 고찰
하여 변위, 속도, 가속도 등을 구할 수 있다.
[해설] ㄱ. 최고점에서 지면까지 2초 걸리므로
골프공이 2초 동안 낙하한 거리는 h= gt2
=20m이다. ㄴ. 최고점에서 수직성분의 속도는 0,
수평성분의 속도는 0이 아니다.
ㄷ.여각의 관계로 수평 도달 거리는 같다.
8. [출제의도] 바이메탈이 열팽창의 원리를 이
용하는 도구임을 알 수 있다.
[해설] 바이메탈은 두 종류의 금속 A, B를 붙여
서 만든 것으로 열팽창이 작은 B쪽으로 휘어짐
을 볼 수 있다. 보통 바이메탈은 전열기에 들어
있어서 자동온도조절장치에 이용되기도 한다.
9. [출제의도] 열량 보존 법칙을 통하여 평형
온도의 계산 결과를 비교할 수 있다.
[해설] 열평형 상태에서 고온인 물체(1kg, 온도
100℃)가 잃은 열은 저온인 물체(0.2kg, 15℃)가
얻은 열과 같으므로, 열량 Q=CmΔT에서
C×1×(100-T) = 1×0.2×(T-15)
T= 100C + 3
0.2 +C 가 된다.
즉 비열이 큰 물체일수록 평형 온도가 높다.
알루미늄을 넣을 때 평형온도가 가장 높다.
10. [출제의도] 단열 자유 팽창은 비가역적인
변화임을 알 수 있다.
[해설] 단열 자유 팽창은W= 0,Q = 0,
Q = ΔU+ W이므로 ΔU= 0이고,ΔT = 0이다. 또
한 속도변화 없이 부피가 2배로 되어 충돌횟수는
반으로 준다.
11. [출제의도] 자료를 분석하여 T2
과 R3
이
비례함을 알 수 있다.
[해설] 화성의 공전 반경은
R = 32 Au, 공전 주
기는
TR32 =1이므로 T = R
3
2
= ( 32 ) 32
년이고
토성에서 공전반경 R = 9Au, 공전 주기는
T = 27년이므로
TR32 = 9
3
272 = 3
6
36 =1이다.
12. [출제의도] 단진동 운동을 하는 물체의 위
치에 따른 힘, 가속도, 속력을 비교할 수 있다.
[해설] 단진동을 일으키는 힘 F= -kx=ma이므
로 힘과 가속도는 변위 x에 비례하여 A, B에서
최대가 되고 O에서 최소가 된다. 그러나 속력(속
도의 크기)은 진동 중심 O를 지날 때 최대가 되
고 A, B를 지날 때 최소가 된다.
13. [출제의도] 만유인력과 구심력으로 인공 위
성의 공전 속도를 계산할 수 있다.
[해설] 인공 위성에서 만유인력이 구심력으로 작
용하므로 G Mm
R2 = mv
2
R 에서 공전 속도
v= GM
R 이다.
따라서 v1:v2= 1
R
1 :
1
R2= R2: R1가 된다.
14. [출제의도] 평면상에서 두 물체의 충돌을
운동량 보존으로 설명할 수 있다.
[해설]충돌 전 운동량의 합은 2이므로
운동량 보존 2v= 2에서 충돌 후의 속도는 v=
1m/s이다. 따라서 손실된 에너지는 Δ
E = 4 - 1 =
3(J)이다.
15. [출제의도] 이상기체의 P -V그래프를 보고
온도와 내부에너지의 변화를 파악할 수 있다.
[해설] PV=nRT, 1
2 mv2
= 3
2 nRT로부터
ㄱ. AB과정 : 온도 상승, 내부 에너지 증가
ㄴ. BC과정 : 온도 증가, 내부 에너지 증가
ㄷ. CD과정 : 온도 일정, 내부 에너지 일정
ㄹ. DA과정 : 온도 하강, 내부 에너지 감소
16. [출제의도] 축전기 두 극판 사이에 유전체
를 넣었을 때의 변화를 알 수 있다.
[해설] ㄱ. 전지를 연결한 상태에서 유전체를 넣
었으므로 전위차는 일정하게 유지된다.
ㄴ. 에서 유전율이 큰 유전체를 넣었으
므로 축전기의 전기 용량은 증가된다.
ㄷ. 에서 가 일정하고 가 증가되
었으므로 는 증가하게 된다.
ㄹ. W= QV에서 Q가 증가하므로 전기에너지
는 증가한다.
17. [출제의도] 균일한 전기장 내에서 힘의 평
형 관계를 통하여 전기력을 계산할 수 있다.
45°
[해설] tan θ = qE
mg 에서 이므
로 전기력 f= 10× 10- 3
kg×10m/ s2
18. [출제의도] 휘트스턴 브릿지에서 검류계에
전류가 흐르지 않을 때 미지 저항을 계산할 수
있다.
[해설] 검류계에 전류가 흐르지 않으므로
40×R AC= Rx× R BC
도선의 길이와 저항은 비례하므로,
R AC:R BC= 3:2,
RR AC
BC = 32
이다. Rx=
RR AC
BC ×40Ω = 60 Ω
19. [출제의도] 줄에 매단 두 도체구에서 각각
힘의 평형 관계를 설명할 수 있다.
[해설] ㄱ. 두 도체구에 작용하는 힘은 중력과
전기력, 그리고 장력인데 같은 전기력을 받고 있
음에도 A쪽 기울기가 작은 것은 중력이 더 크게
작용하기 때문이다.
ㄴ. 두 도체구에 작용하는 전기력은 작용 반작용
에 의해 크기가 같고 방향이 반대이다.
ㄷ. 두 도체구가 미는 힘을 받으므로 같은 종류
의 전하를 띠고 있다.
20. [출제의도] 전기 저항과 축전기가 연결된
회로에서 저항, 전압, 에너지를 계산할 수 있
다.
[해설] ㄱ. 축전기에 전류가 흐르지 않으므로, R
와 5Ω은 직렬 연결이다. 따라서 오옴의 법칙에
의해서, 15V= 1A×( 5 + R)Ω
ㄴ. 축전기 양단간의 전위차는 (5Ω) 양단간의 전
위차와 같으므로 V축전기= 1A×5Ω = 5V
ㄷ. 축전기에 저장된 전기 에너지
W= 12 C V2
= 12 ×4× 10- 6
× 52
= (J)
