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2007학년도 9월 고2 전국연합학력평가 정답 및 해설
• 4교시 과학탐구 영역 •
물리Ⅰ 정답
1 ② 2 ② 3 ③ 4 ① 5 ⑤
6 ② 7 ④ 8 ① 9 ④ 10 ② 11 ① 12 ⑤ 13 ④ 14 ⑤ 15 ① 16 ① 17 ⑤ 18 ③ 19 ③ 20 ③
해 설
1. [출제의도] 그래프를 통해 물체의 운동을 분석할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄷ. 2 초일 때는 속도가 작아지고 있으므로 가속도가 음(-)이고 8 초일 때는 속도가 커지고 있으므로 가 속도가 양(+)이다.
[오답풀이] ㄱ. 위치-시간 그래프에서 기울기가 속 도인데, 5 초일 때 기울기가 0 이 아니므로 속도는 0 이 아니다. ㄴ. 평균 속력은 이동 거리
시간 이므로
= 2 (m/s) 이다.
2. [출제의도] 등가속도 직선 운동을 분석할 수 있는지 를 묻는 문제이다.
ㄴ. A 는 계속 동쪽으로 이동하고 B는 동쪽으로 앞서 갔다가 서쪽으로 되돌아오므로 한 번 만난다.
[오답풀이] ㄱ. A 의 이동 거리는
× × =32 (m)이다. B 는 운동 방향이 2 초 때 바뀌고 등가속도 운동을 하므로 0～2 초와 2～4 초 동안의 이동 거리 는 같다. B의 이동 거리는 ( ×
× × )×2
=8 (m)이다. ㄷ. A 는 처음에 정지해 있고 가속도가 +이므로 속력이 커지는 운동을 하고, B 는 처음에는 속도와 가속도가 반대 방향이므로 속력이 감소하다 가 2 초 이후에는 속도와 가속도가 같은 방향이므로 속력이 증가하는 운동을 한다.
3. [출제의도] 속력 측정 장치를 통한 평균 속력을 계 산할 수 있는지를 묻는 문제이다.
평균 속력은 이동 거리
시간 이므로
=0.3 (m/s)이다.
4. [출제의도] 힘이 작용할 때 변하는 여러 가지 물리 량을 해석할 수 있는지를 묻는 문제이다.
a. 처음 속도가 0 이므로 운동량의 변화는 이다.
b. 그래프의 기울기는 가속도로
이므로 힘은
이다. c. 그래프의 면적은 이동거리로
이므로 한 일은
이다.
5. [출제의도] 운동 마찰력을 받는 물체의 운동을 설명 할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄱ, ㄴ, ㄷ. 마찰력은 이므로 A 에 작용하는 운 동 마찰력은 3 N 이고 B 에 작용하는 운동 마찰력은 12 N 이다. 총질량 3 kg 에 작용하는 총 마찰력이 15 N 이므로 가속도는 5 이다. A 에 작용하는 합 력은 5 N 이고 마찰력이 3 N 이므로 A 와 B 사이에 작용하는 힘의 크기는 2 N 이다.
6. [출제의도] 연결된 물체의 운동을 운동법칙에 따라 힘과 관련지어 설명할 수 있는지를 묻는 문제이다.
일정한 힘으로 당기면 세 물체가 모두 가속도가 같 은 등가속도 운동을 하므로 세 물체에 작용하는 합 력은 모두 같다. 용수철 A 에 작용하는 힘이 10 N 이 므로 용수철 B 에 작용하는 힘은 20 N 이고 힘 는 30 N 이다.
7. [출제의도] 탄성력을 받으며 운동하는 물체의 역학 적 에너지의 보존을 이해하는지를 묻는 문제이다.
ㄱ. 용수철 상수는
이므로 200 N/m 이다. ㄷ. 추 가 O 점을 통과할 때는 B 점의 위치 에너지가 모두 운동 에너지로 바뀌므로
× × =
× × 에서 속력은 2 (m/s)이다.
[오답풀이] ㄴ. 한 일의 양은 그래프의 아래 면적에 해당하므로
× × =1 (J)이다.
8. [출제의도] 중력과 저항력을 받으며 운동하는 물체의 역학적 에너지 변화를 이해하는지를 묻는 문제이다.
ㄱ, ㄴ. 속력이 빨라지고 있으므로 운동 에너지가 증 가하고, 아래로 내려가고 있으므로 위치 에너지가 감 소하고 있다.
[오답풀이] ㄷ, ㄹ. 역학적 에너지가 보존되려면 중 력에 의해 중력 가속도로 속력이 일정하게 증가하여 야 하는데 공기의 저항 때문에 그러지 못하였으므로 역학적 에너지는 감소하고 있다.
9. [출제의도] 실생활에서 충격량과 운동량의 변화 사 이의 관계를 이해하는지를 묻는 문제이다.
낙하산을 매달면 공기의 저항으로 속력이 줄어든다.
빨대나 스펀지로 감싸면 충돌 시간을 길게 하여 충 격력을 줄여 준다.
[오답풀이] 공기가 든 풍선을 매달면 공기의 저항이 커져 속력이 줄어든다. 중력의 크기는 변하지 않는다.
10. [출제의도] 충돌 과정에서 에너지의 변화와 일과 에너지의 관계를 이해하는지를 묻는 문제이다.
쇠구슬이 떨어지면서 위치 에너지 가 운동 에 너지로 전환된다. 질량이 같은 물체에 충돌하면서 속 도가 절반으로 줄어들고 질량은 2 배가 되므로 운동 에너지가 절반으로 줄어든다. 이 운동 에너지가 마찰 에 의해서 손실된다. 즉
= 이므로 =
이다.
11. [출제의도] 마찰력이 작용하는 물체의 운동을 설명 할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄱ. 정지해 있는 물체에 작용하는 외력이 커지면 정 지 마찰력도 커진다.
[오답풀이] ㄴ. 움직이는 순간의 페트병의 무게가 최 대 정지 마찰력이므로 정지 마찰 계수를 구할 수 있 다. ㄷ. 운동 마찰력은 최대 정지 마찰력보다 작으므 로 물체가 움직인 후 등가속도 운동을 한다.
12. [출제의도] 두 물체의 충돌 시 운동량 보존의 법칙 을 이해하는지를 묻는 문제이다.
세 경우 모두 전체 운동량은 같으므로 충돌 후 총알 의 운동량이 오른쪽 방향으로 클수록 물체의 운동량 은 작아진다. 즉 속력이 작아진다.
13. [출제의도] 솔레노이드 내부의 자기장을 이해하는
지를 묻는 문제이다.
ㄱ. 솔레노이드 내부에서의 자기장은 모두 왼쪽 방향 으로 같다. ㄴ. 솔레노이드는 단위 길이당 감은 횟수 가 많을수록 자기장의 세기가 크므로 B 가 더 크다.
[오답풀이] ㄷ. A 의 오른쪽은 S 극, B 의 왼쪽은 N 극이 되므로 인력이 작용한다.
14. [출제의도] 그래프를 통해 운동을 해석할 수 있는 지를 묻는 문제이다.
ㄱ. 속도가 변하지 않으므로 등속도 운동을 한다.
ㄴ. 6～9 초 동안 속도가 0 이므로 정지하였다.
ㄷ. 9～11 초 동안 가속도가 약 10 인 자유 낙하 운동을 한다. 이때 무중력 상태를 체험한다.
15. [출제의도] 용수철에 연결된 운동을 속도-시간 그 래프를 해석하여 설명할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄱ. 용수철에 의해 똑같은 탄성력이 작용하므로 두 공에 작용하는 힘의 크기는 항상 같다.
[오답풀이] ㄴ. 0.2 초일 때 A 의 속력이 B 의 속력보 다 크므로 점점 가까워지고 있는 상태로 A 와 B 사 이의 거리가 최소가 될 수 없다. 0.1 초 일때 최대가 되고 0.3 초일 때 최소가 된다. ㄷ. 기울기가 가속도 를 나타내는데 기울기의 부호가 반대이므로 가속도 의 방향은 반대이다.
16. [출제의도] 비저항의 의미와 병렬 연결된 저항의 변화를 해석할 수 있는지를 묻는 문제이다.
A의 한 구간의 저항을 이라고 하면 B 의 한 구 간의 저항은 3 이다. a, b, c, d, e 에 연결했을 때 합성 저항은 각각
,
,
, 3,
이 므로 a 에 연결하였을 때 전류가 가장 많이 흐른다.
17. [출제의도] 병렬 연결된 저항으로 구성된 전기회로에 서 전류와 전압을 해석할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄴ. 전류의 세기가 같을 때, 전압은 저항이 클수록 크므로 c, d 사이의 전압이 더 크다. ㄷ. d 에 연결하 였을 때는 양쪽의 저항이 같아 흐르는 전류의 세기 가 같고 저항도 같으므로 소비전력도 같다.
[오답풀이] ㄱ. 전하량은 보존되므로 직렬로 연결된 저항에 흐르는 전류의 세기가 같다.
18. [출제의도] 전압과 전류의 관계를 이해하는지를 묻 는 문제이다.
전압계는 저항에 병렬로 연결해야 하므로 P 이고, 전 류계는 저항에 직렬로 연결해야 하므로 Q 이다. 전류 의 세기는 전압에 비례하고 저항에는 반비례한다.
19. [출제의도] 전구의 연결에 따른 전압을 해석할 수 있는지를 묻는 문제이다.
3V용 전구의 저항은 10 Ω 이고 6 V 용 전구의 저항은 40 Ω 이다. 40 Ω 저항 두 개를 병렬로 연결하면 20 Ω 의 저항이 된다. 10 Ω 과 20 Ω 의 저항을 직렬로 연 결하면 각각에 걸리는 전압은 3 V 와 6 V 이다.
20. [출제의도] 전류 주변에 생기는 자기장의 방향과 크기를 비교하여 설명할 수 있는지를 묻는 문제이다.
ㄱ. P, Q 점에서 원형전류에 의한 자기장과 직선전류 에 의한 자기장의 크기는 같지만, P 점에서는 같은 방향이고 Q 점에서는 반대 방향이므로 합성 자기장 의 크기는 Q 점에서 작다.
ㄴ. P 점에서 원형전류와 직선전류에 의한 자기장의 방향이 모두 종이면에 수직으로 나오는 방향이므로 합성자기장의 방향도 종이면에 수직으로 나오는 방
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향이다.
[오답풀이]
ㄷ. Q 점에서 원형 전류에 의한 자기장은 종이면에 수 직으로 나오는 방향이고 직선 도선에 의한 자기장은 수직으로 들어가는 방향이다. 원형 전류에 의한 자기 장의 크기가 직선 전류에 의한 자기장보다 크므로 합 성 자기장은 종이면에 수직으로 나오는 방향이다.
