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2006 대학수학능력시험 대비

2005학년도 10월 고3 전국연합학력평가 정답 및 해설(1~4교시)

• 4교시 과학탐구 영역 •

물리 II  정답

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

해 설

1. [출제의도] 위치-시간 그래프를 분석하는 문제이다.

위치-시간 그래프에서 접선의 기울기는 속도이다.

④ 접선의 기울기가 같은 순간이 한 번 있다.

[오답풀이] ① 1초일 때 접선의 기울기는 B가 더 크다.

② A는 a>0 인 가속도 운동이고, B는 a<0 인 가속도 운동이다. ③ 기울기의 차이가 클수록 상대속도의 크기가 크다. ⑤ A는 멀어지고, B는 멀어지다 가까워진다.

2. [출제의도] 충돌 전후의 물리량을 파악하는 문제이다.

ㄷ.  [eqn: e _{1} = sqrt {0.4}] , [eqn: e _{2} = sqrt {0.8}] 이고, 두 번째 튀어 오른 높이를 h"이라고 하면 [eqn: h prime =e ^{2} h] ,  [eqn: h'' = e ^{2} h' = e^4 h]  가 된다.  [eqn: h _{1} =( sqrt {0.4} ) ^{4} TIMES 1=0.16 rm] , [eqn: h _{2} =( sqrt {0.8} ) ^{4} TIMES 1=0.64 rm] 이므로 [eqn: h _{2} = 4 h _{1}]이다.

[오답풀이] ㄱ, ㄴ. [eqn: e _{2} = root2 e_1]이고, [eqn: v _{2} = sqrt {2} v _{1}]이다.

3. [출제의도] 속도-시간 그래프를 해석하는 문제이다.

A, B의 처음 속도를 [eqn: v _{0}], A의 가속도를 [eqn: a]라고 하면 A의 처음 위치를 기준으로 A, B의 위치는 각각 [eqn: s _{A} =v _{0} t+ {1} over {2} at ^{2}] ,  [eqn: s _{B} =v _{0} t+ s_0] 가 된다. 따라서 두 자동차 사이의 위치 차이는 [eqn: s _{B} -s _{A} =s _{0} - {1} over {2} at ^{2}]  가 되며, 거리는 양의 값만으로 표현하므로 ⑤번과 같은 그래프가 된다.

4. [출제의도] 평면상에서의 충돌을 해석하는 문제이다.

ㄱ. 충돌 후 A, B의 수평 방향 운동량은 크기가 같고 방향이 반대이다. 따라서, P, Q 지점에 동시에 도달한다. ㄷ. 완전 탄성 충돌이므로 운동 에너지는 보존된다.

[오답풀이] ㄴ. 같은 시간 동안 수직 방향으로 이동한 거리는 B가 더 크므로 충돌 후 속도는 B가 더 크다.

5. [출제의도] 지구 중력장에서 물체의 운동에 대한 문제이다.

ㄱ, ㄷ. 물체에 작용하는 중력은[eqn: {GMm} over {r ^{2}}], 운동 에너지는 [eqn: {1} over {2} mv ^{2}]이다. 등속 원운동하므로 [eqn: {GMm} over {r ^{2}} = {mv ^{2}} over {r}] 에서 [eqn: v= sqrt {{GM} over {r}}] 이므로 속력은 물체의 질량과 무관하다. 속력은 같고 질량은 감소했으므로 우주선의 운동 에너지와 중력은 감소한다.

[오답풀이] ㄴ. 공전 주기는 [eqn: T= {2 pi r} over {v}] 이므로 속력이 같으면 주기도 같다.

6. [출제의도] 등속 원운동을 파악하는 문제이다.

ㄱ. [eqn: omega =2 pi f] ([eqn: omega]:각속도, [eqn: f]:회전수) 이므로, 회전수가 같은 물체의 각속도는 모두 같다. ㄴ. [eqn: a=r omega ^{2}] ([eqn: a]는 구심가속도)이므로, 같은 각속도에서 반경이 가장 큰 C의 구심 가속도가 가장 크다.

[오답풀이] ㄷ. 구심력은 항상 회전 중심방향이다.

7. [출제의도] 정압, 정적 변화의 차이점을 묻는 문제이다.

③ (가)는 기체가 팽창하면서 피스톤에 일을 하였으나, (나)는 부피가 변하지 않았으므로 일을 하지 않았다.

[오답풀이] (나)는 가한 열이 모두 온도 증가(내부 에너지)에만 사용되므로, 다른 물리량들은 (나)가 더 크다.

8. [출제의도] 중력장 내의 운동을 파악하는 문제이다.

[eqn: {1} over {2} kx ^{2} = {1} over {2} mv _{x} ^{2}]에서 [eqn: x PROPTO v _{x}] 이고, 높이는 일정하므로

[eqn: y=v _{x} t]에서 [eqn: t= sqrt {{2h} over {g}}]로 일정하여 [eqn: y PROPTO v _{x} PROPTO x]가 된다.

9. [출제의도] 쿨롱의 법칙을 적용하는 문제이다.

ㄱ. 전하량 보존 법칙에 의해 A, B, C에는 각각 +Q, +2Q, -Q의 전하량이 대전된다.

[오답풀이] ㄴ. 전하 부호가 반대이므로 인력이다.

ㄷ. 전기력은 전하량의 곱에 비례하고 거리 제곱에 반비례하므로 8배이다.

10. [출제의도] 키르히호프의 법칙을 적용하는 문제이다.

BC 사이의 전압은 1Ω×1A=1V이므로 C의 전위는 B보다 1V 높고, A의 전위는 전지(1V)에 의해 C보다 1V 높다. D의 전위는 전지(5V)에 의해 B보다 5V 높다.

[eqn: V _{C}]=[eqn: V _{B}]+1, [eqn: V _{A}]=[eqn: V _{C}]+1=[eqn: V _{B}]+2, [eqn: V _{D}]=[eqn: V _{B}]+5 이다.

11. [출제의도] 합성 전기 용량을 구하는 문제이다.

S1

S2

C1

C3

C4

C2

[eqn: S _{1}]만 닫으면 C1, C2가 직렬, C3, C4가 직렬, 이들이 다시 병렬 연결되므로 합성 전기용량은 C가 된다. [eqn: S _{2}]만 닫으면 C1, C2, C4가 직렬 연결되고 이들이 C3와 병렬로 연결되므로, 합성용량은 [eqn: {4C} over {3}]가 된다. [eqn: S _{1}], [eqn: S _{2}]를 모두 닫으면 C4에 전압이 걸리지 않고 C1, C2가 직렬, 이들이 C3와 병렬로 연결되므로, 합성 전기 용량은 [eqn: {3C} over {2}]가 된다.

12. [출제의도] 단자 전압과 전류의 관계를 묻는 문제이다.

ㄱ. [eqn: V`=`E`-`ir] 에서 표의 값을 이용하면 전지의 기전력은 E=12V, 내부저항은 r=1Ω 이 된다. ㄷ. 전구 1개에 흐르는 전류는 전구가 1개일 때 4A, 2개일 때 3A, 3개일 때 2.4A, 4개일 때 2A이다.

[오답풀이] ㄴ. (가)는 [eqn: V=E`-`ir`=`12`-8=4]  V이다.

13. [출제의도] 균일한 전기장의 특성을 묻는 문제이다.

ㄱ. 수평 방향으로는 등속 운동하므로 속력이 커지면 수평 도달 거리는 더 커진다. ㄴ. 전자는 아래쪽으로 전기력을 받고, [eqn: F=qE= {qV} over {d}] 에서 d가 커지면 전기력이 작아져 더 멀리 간다.

[오답풀이] ㄷ. 전기력은 전압에 비례한다.

14. [출제의도] 로렌츠 힘을 적용하는 문제이다.

ㄱ. 플레밍의 왼손 법칙에 따라 P는 음(-)전하이다.

[오답풀이] ㄴ. [eqn: m {v ^{2}} over {r} =Bqv] , [eqn: r= {mv} over {Bq}]에서 운동량은 일정하므로 전하량이 클수록 반지름이 짧다. ㄷ. 질량이 같으면 속력이 같아 반지름이 큰 Q의 주기가 길다.

15. [출제의도] 보어의 원자 모형을 묻는 문제이다.

[eqn: lambda = {h} over {mv}]이고, [eqn: 2 pi r _{n} =n lambda _{n}] 이므로, [eqn: lambda _{2} =2L] 이면 [eqn: v _{2} = {h} over {m lambda _{2}} = {h} over {2mL}], [eqn: r _{2} = {2 lambda _{2}} over {2 pi } = {2L} over {pi }] 이다.

16. [출제의도] 압력-부피 그래프를 해석하는 문제이다.

ㄴ. (가)는 정압변화이므로 내부에너지는 증가한다. (가), (나)에서 온도 변화가 같으므로 [eqn: DELTA U _{가} =- DELTA U _{나}]이다. (나)는 단열 변화이므로 [eqn: DELTA U_나 = -W_나] 이다. 따라서  [eqn: DELTA U _{가} =W _{나}] 이다.

[오답풀이] ㄱ. (가)에서 기체의 부피가 증가하였으므로 기체가 한 일은 0이 아니다.

ㄷ. C의 온도가 B보다 낮으므로 내부 에너지가 더 작다.

17. [출제의도] 임피던스와 전류의 관계를 묻는 문제이다.

[eqn: I= {V} over {Z}]이고 [eqn: Z`= sqrt {R ^{2} +(X _{L} -X _{C} ) ^{2}}]이므로, [eqn: (X _{L} -X _{C} ) ^{2}]의 값이 작을수록 더 큰 전류가 흘러 전구는 더 밝아진다.

18. [출제의도] 기본 전하량을 측정하는 실험 장치에 대해 이해하고 있는지를 묻는 문제이다.

ㄱ. 양(+)극 쪽으로 끌려 가므로 A는 음(-)전하이다.

ㄴ. 등속 운동이므로 알짜힘은 0이다.

[오답풀이] ㄷ. 전압을 높이면 위로 작용하는 전기력이 커져 위로 가속된다.

19. [출제의도] 연쇄 반응의 이해를 묻는 문제이다.

(다)에서 방출된 3개의 중성자에 의해 다시 핵분열이 일어나는 연쇄 반응이 일어난다. 자연 상태에서는 U-235의 양이 극히 적으므로 방출된 중성자가 대부분 U-238에 흡수되어 연쇄 반응이 일어나지 않는다.

[오답풀이] 베타 붕괴에서 방출되는 전자는 중성자가 양성자로 바뀌는 과정에서 나온 것이다.

20. [출제의도] 핵 반응에서 방출된 입자를 묻는 문제이다.

ㄴ. 전기적으로 중성이므로 전기장의 영향을 받지 않는다. ㄷ. 동위원소는 양성자수는 같고 중성자 수가 다르다.

[오답풀이] ㄱ. 중성자의 질량은 거의 양성자와 같다.