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2007 대학수학능력시험 대비

2006학년도 10월 고3 전국연합학력평가 정답 및 해설

• 4교시 과학탐구 영역 •

물리 Ⅱ 정답

1	③	2	④	3	①	4	⑤	5	④
6	④	7	①	8	⑤	9	②	10	①
11	⑤	12	②	13	③	14	②	15	④
16	②	17	④	18	③	19	①	20	③

해 설

1. [출제의도] 평균속력과 평균속도의 차이를 알고, 상대 속도를 구하는 문제이다.

ㄱ. 두 자동차가 시간 t동안 이동한 거리는 같으므로 평균속력은 같다.

ㄷ. 운동하는 동안 자동차 A, B는 속력은 일정하고 운동방향은 항상 반대이므로 상대속도의 크기는 일정하다.

[오답풀이]  ㄴ. 변위의 크기는 같으나 방향이 반대이므로 평균속도는 다르다.

2. [출제의도] 중력장 내에서 물체의 운동을 이해하고 운동량보존법칙으로부터 물체가 충돌할 때 반발계수를 구하는 문제이다.

물체가 5m를 낙하하는 시간은 1초이므로 수평방향으로 이동한 거리는 충돌 후 수평방향의 속력과 같다. 따라서, 반발계수 [eqn: e=- {-3-2} over {10-0} =0.5]이다.

3. [출제의도] 평면상에서 운동하는 두 물체의 운동량이 보존됨을 이해하는지 묻는 문제이다.

충돌 전후 물체의 운동량의 합은 보존된다. 그래프로부터 y방향의 운동량은 [eqn: 6` rm kg․m/s]이므로 물체 B의 충돌 전 속력은 [eqn: 2` rm m/s]이다. 충돌 전 물체 A의 x방향 운동량은 [eqn: 8` rm kg․m/s]이므로 충돌 후 두 물체의 운동량의 합은 [eqn: sqrt {6 ^{2} +8 ^{2}} =10][eqn: rm kg․m/s]이다.

4. [출제의도] 중력장 내에서 운동하는 물체의 가속도는 운동방향에 관계없이 일정함을 아는지 묻는 문제이다.

경사면에서 운동하는 동안 물체에 작용하는 힘의 크기와 방향은 같으므로 세 물체의 가속도의 크기는 모두 같다.

5. [출제의도] 공기가 단열팽창할 때 일어나는 변화를 아는지 묻는 문제이다.

압축된 공기가 팽창하면서 물을 밀어내는 일을 하는데 외부로부터 에너지의 공급이 없으므로 공기의 내부에너지의 감소로 온도가 내려가고, 온도가 이슬점아래로 내려가면 하얀 안개가 형성된다.

6. [출제의도] 용수철에 의한 단진동의 주기와 에너지 보존법칙을 이해하고 있는지를 묻는 문제이다.

ㄱ. 질량이 2배가 되면 탄성력에 의한 위치에너지도 2배가 되므로 용수철이 압축되는 길이는 [eqn: sqrt {2}]배가 된다.

ㄴ. 용수철은 압축되는 동안 단진동하므로 주기 [eqn: T=2 pi sqrt {{m} over {k}}]에서 질량이 2배가 되면 [eqn: T]는[eqn: sqrt {2}]배가 된다.

[오답풀이] ㄷ. 질량이 달라져도 경사면에서 미끄러져 내린 물체의 속력은 변하지 않으므로 용수철과 분리되는 순간의 속력은 변화가 없다.

7. [출제의도] 만유인력이 작용하는 인공위성의 운동에너지와 위치에너지의 변화를 구하는 문제이다.

ㄱ. 지구의 질량을 M이라 하면, 반지름 r인 궤도를 원운동하는 질량이 m인 인공위성의 운동에너지 [eqn: E _{0} = {GMm} over {2r}]이고, 위치에너지는 [eqn: - {GMm} over {r}]=[eqn: -2E _{0}]이다. 궤도반지름이 [eqn: {r} over {2}]이 되면, 운동에너지는 [eqn: {GMm} over {r}]=2[eqn: E _{0}]로 [eqn: E _{0}]만큼 증가한다.

[오답풀이] ㄴ. 위치에너지는 [eqn: -2 {GMm} over {r} =-4E _{0}]로 2[eqn: E _{0}]만큼 감소한다.

ㄷ. 역학적에너지는 -[eqn: E _{0}]에서 -2[eqn: E _{0}]로 [eqn: E _{0}]만큼 감소한다.

8. [출제의도] 열역학 제1법칙으로 이상기체의 상태변화를 설명할 수 있는지 묻는 문제이다.

ㄴ. B에서 C로 갈 때 부피변화가 없으므로 한 일은 0이고, 기체의 온도는 상승하였으므로 외부로부터 열을 흡수하였다.

ㄷ. [eqn: PV=nRT]에서 D점의  [eqn: PV]값이 C점보다 작으므로 D점의 온도가 C점보다 낮다.

[오답풀이] ㄱ. A에서 B로 갈 때 기체의 부피가 감소하였으므로 기체는 일을 받았다.

9. [출제의도] 원운동하는 물체의 구심력과 속력, 각속도를 구하는 문제이다.

ㄴ. 구심력이 일정하므로 구심력은 [eqn: m {v ^{2}} over {r}]에서  반지름이 클수록 속력은 빠르다.

[오답풀이] ㄱ. 경사면방향으로 미끄러지지 않고 등속원운동을 할 때 물체에 작용하는 중력과 수직항력의 합력이 구심력이 되는데 중력과 수직항력의 크기가 같으므로 두 물체의 구심력의 크기는 같다.

ㄷ. 구심력은 [eqn: mrw ^{2}]에서 반지름이 클수록 각속도는 작다.

10. [출제의도] 검전기에서 일어나는 정전기 유도현상을 이해하는지 묻는 문제이다.

비단에 문지른 유리막대는 양(+)전하로 대전된다. 유리막대를 검전기의 금속판에 가져가면 정전기 유도현상에 의해 금속판에 음(-)전하가 유도되고, 금속박에는 양(+)전하가 유도되므로 금속박사이에 척력이 작용하여 금속박이 벌어진다. 금속판에 손을 접촉시키면 금속박의 양전하가 소멸되어 금속박이 오므라들고, 손을 떼도 금속박은 오므라든 상태를 유지한다. 유리막대를 치우면 금속판의 음(-)전하가 금속박으로 이동하여 금속박이 다시 벌어지고, 금속판에 다시 손을 대면 검전기의 전하가 손으로 빠져나가 중성이 되어 금속박은 오므라든다.

11. [출제의도] 전하주변의 전위의 분포를 이해하고 전위로부터 전기장의 세기를 구할 줄 아는지 묻는 문제이다.

ㄴ. B주변의 전위가 A보다 높으므로 B의 전하량이 더 크다.

ㄷ. 위치에 따른 전위의 그래프의 기울기는 전기장의 세기와 같다. A와 B사이에 기울기가 0인 곳이 전기장의 세기가 0이 되는 지점이다.

[오답풀이] ㄱ. A, B주변의 전위가 모두 양의 값을 가지므로 A, B 모두 양전하를 띤다.

12. [출제의도] 축전기에 충전되는 전하량과 전압사이의 관계를 이해하는지 묻는 문제이다.

병렬로 연결된 두 축전기에 걸리는 전압은 축전기의 전기용량에 관계없이 동일하다. 두 축전기 모두 4V의 전압이 걸리므로 A, B에 충전되는 전하량은 각각 60μC, 40μC이다.

13. [출제의도] 키르히호프의 법칙을 이용하여 전기의 기전력을 구하는 문제이다.

검류계에 전류가 흐르지 않는다면 전지의 기전력과 저항 AP사이에 걸리는 전압과 같다. 따라서, 기전력은 [eqn: {3} over {4} V]이다.

14. [출제의도] 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 자기력에 관한 문제이다.

알루미늄박에 시계방향으로 전류가 흐를 때 작용하는 자기력의 방향은 안쪽이고, 반시계방향으로 전류가 흐를 때 자기력의 방향은 바깥쪽이다.

15. [출제의도] 전자기유도현상에 의해 유도전류를 구하고 유도전류가 받는 자기력의 크기를 구하는 문제이다.

ㄱ. 사각도선의 속력을 v라 하면 유도기전력은 [eqn: B`lv]이고, 도선의 저항이 [eqn: R]이면 구리선에 흐르는 전류 [eqn: I```={B`lv} over {R}]이다. 이 전류가 자기장 B속에서 받는 자기력은 [eqn: BIl``= {B ^{2} l ^{2} v} over {R}]이고 이 힘이 중력과 평형이므로 [eqn: {B ^{2} l ^{2} v} over {R}]=[eqn: mg]에서 [eqn: v= {mgR} over {B ^{2} l ^{2}}]이다.

16. [출제의도] 교류회로의 고유진동수를 알고 고유진동수의 교류전원이 공급될 때 R-L-C회로에 흐르는 전류와 전압의 변화를 구하는 문제이다.

회로의 고유 진동수의 교류전원이 공급되면 축전기와 코일의 임피던스는 0이다. 따라서, 회로의 임피던스는 저항값과 같으므로 전류[eqn: rm I=1V/500 OMEGA =2mA]이다.

ㄴ. 교류전원의 진동수가 고유진동수일 때, 전압은 저항에 모두 걸리므로 저항에 걸린 전압은 1V이다.

[오답풀이] ㄷ. 축전기와 코일에 걸리는 전압은 0이다.

17. [출제의도] 음극선실험결과를 분석하여 음극선의 본질을 설명할 수 있는지 묻는 문제이다.

① 장애물과 같은 모양의 그림자로 보아 음극선은 직직성을 가짐을 알 수 있다.

② 전기장에서 (+)극 쪽으로 휘므로 음극선은 음전하를 띤다.

③ 바람개비를 회전시키므로 음극선은 질량을 가진다.

⑤ 음극에 사용하는 금속의 종류가 달라져도 동일한 실험결과가 얻어지므로 음극선은 금속에 공통적으로 존재하는 입자이다.

[오답풀이] ④ 음극선이 자기장 속에서 휘므로 음극선은 대전된 입자이지 전자기파가 아니다.

18. [출제의도] 보어의 원자모형을 이해하고 흡수스펙트럼이 나타나는 원리를 이해하고 있는지를 묻는 문제이다.

이 원자의 에너지 준위차로 존재하는 값이 9.5eV, 8.5eV, 6eV, 5.5eV, 4.5eV, 4eV, 2.5eV, 1eV이다. 7eV의 에너지값은 존재하지 않으므로 이 에너지의 빛은 흡수가 일어나지 않는다.

19. [출제의도] 보어의 원자모형으로부터 선스펙트럼이 나오는 원리를 이해하는지 묻는 문제이다.

ㄱ. 수소기체가 방출한 빛이 분광기를 통과한 후 특정한 색깔의 빛만이 방출되고 있으므로 수소기체가 가지는 에너지 준위는 불연속적이다.

[오답풀이] ㄴ. 방전된 전자의 에너지가 수소 원자의 전자의 에너지 준위 차이에 해당하는 값일 때만 충돌할 때 수소 원자가 에너지를 흡수하여 빛을 방출한다. 스펙트럼선이 여러 개이므로 광량자의 에너지는 균일하지 않고 여러 값을 갖고 있음을 알 수 있다.

ㄷ. 수소기체가 흡수할 수 있는 에너지값은 한정되어 있으므로 스펙트럼수는 변하지 않는다.

20. [출제의도] 핵분열과 핵융합 반응식을 이해하고, 핵반응이 일어날 때 일어나는 변화를 묻는 문제이다.

ㄱ. 핵반응이 일어날 때 핵자수는 변하지 않으므로 질량수는 보존된다.

ㄴ. (가)는 우라늄의 핵분열 반응이고, (나)는 수소의 핵융합 반응이다.

[오답풀이] ㄷ. 단위질량당 방출하는 에너지가 수소의 경우가 우라늄의 7.3배 크다. 따라서, 핵반응하는 물질의 질량이 같을 때, 질량결손은 수소가 우라늄보다 크다.