1. 다음은 줄에 매달려 등속 원운동하는 물체에 대해 철수, 영희, 민수가 나눈 대화이다.

2014학년도 10월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역(물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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과학탐구 영역

(물리Ⅱ)

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물체의 속도는 일정해.

물체의 운동 에너지는 일정해.

물체에 작용하는 알짜힘은 0이야.

옳게 말한 사람만을 있는 대로 고른 것은?

① 철수	② 민수	③ 철수, 영희

④ 철수, 민수	⑤ 영희, 민수

9

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2. 그림은 일정량의 이상 기체의 상태가 A → B → C → A를 따라 변할 때 압력과 절대 온도의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A → B 과정에서 기체의 부피는 증가한다. ㄴ. B → C 과정에서 기체의 엔트로피는 증가한다. ㄷ. A → B 과정에서 기체가 흡수한 열량은 C → A 과정에서 기체가 방출한 열량과 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

3. 그림 (가)는 금속판에 단색광을 비추었을 때 광전자가 방출되는 현상을, (나)는 X선을 흑연판에 입사시켰을 때 산란된 X선의 파장이 입사된 X선의 파장보다 길어지는 현상을, (다)는 자연광이 편광판을 통과하여 편광되는 현상을 나타낸 것이다.

(가)	(나)	(다)

위 현상 중 빛의 입자성을 나타낸 것만을 있는 대로 고른 것은?

① (가)	② (다)	③ (가), (나)

④ (가), (다)	⑤ (나), (다)

4. 그림과 같이 수평면 위에서 용수철에 질량이 [eqn: m]인 물체 A를 매달고 평형 위치에서 [eqn: d]만큼 압축시켰다가 놓았더니 A가 단진동하였다. 단진동하는 동안 A의 최대 속력은 [eqn: v _{0}]이다. 그래프는 A를 놓은 순간부터 A의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다.

동일한 용수철에 A 대신 질량이 [eqn: {1} over {4} `m]인 물체 B를 매달고 평형 위치에서 [eqn: d]만큼 압축시켰다가 놓았을 때, B의 최대 속력과 B의 단진동 주기로 옳은 것은? [3점]

최대 속력	주기	최대 속력	주기

①	[eqn: v_0]	[eqn: 2`t _{0}]	②	[eqn: v_0]	[eqn: 4`t _{0}]

③	[eqn: 2`v _{0}]	[eqn: 2`t _{0}]	④	[eqn: 2`v _{0}]	[eqn: 4`t _{0}]

⑤	[eqn: 4`v _{0}]	[eqn: 2`t _{0}]

5. 다음은 물결파의 회절과 굴절 현상을 관찰하는 실험이다.

[실험 과정] (가) 물결파 실험 장치에 좁은 틈을 만든 후 이 틈을 통과한 물결파의 모습을 관찰한다. (나) 물결파 실험 장치에 유리판을 파면과 비스듬하게 물속에 넣어 물의 깊이를 얕게 만든 후 물결파가 이 부분을 지날 때의 모습을 관찰한다. [실험 결과]
(가)의 결과	(나)의 결과

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)에서 물결파의 진동수를 증가시키면 회절이 더 잘 일어난다. ㄴ. (나)에서 물결파의 속력은 물의 깊이가 깊은 곳에서가 얕은 곳에서보다 빠르다. ㄷ. (나)에서 물결파가 유리판이 놓여 있는 영역으로 진행할 때 굴절각은 입사각보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

6. 그림과 같이 높이가 [eqn: h]이고 수평인 책상 면 위에 정지해 있던 질량 1 kg인 물체에 10 N의 힘이 수평 방향으로 P 지점에서 Q 지점까지 작용하였다. 그래프의 A, B는 힘이 작용하기 시작하는 순간부터 물체가 지면에 도달하는 순간까지 수평 방향의 속력과 연직 방향의 속력 중 각각 하나를 나타낸 것이다. 책상 면의 끝으로부터 물체가 지면에 도달한 지점까지 수평 거리는 1 m이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, 중력 가속도는 10 [eqn: rm m/s^2]이고, 모든 마찰과 공기 저항, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: t_2 - t_1] = 0.5초이다. ㄴ. [eqn: h] = 1 m이다. ㄷ. 물체가 지면에 도달하는 순간의 속력은 [eqn: 2root5] m/s이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

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7. 그림 (가)는 [eqn: xy]평면에서 전류가 흐르는 가늘고 무한히 긴 직선 도선 P, Q가 각각 원점으로부터 [eqn: d]만큼 떨어져 평행하게 놓여 있는 모습을 나타낸 것이다. P에는 [eqn: +y]방향으로 세기가 [eqn: I] 인 전류가 흐르고 있다. 그림 (나)는 (가)에서 Q를 원점으로부터 [eqn: 2`d]만큼 떨어진 곳으로 이동시킨 모습을 나타낸 것이다. 원점에서 자기장의 세기는 (가)에서 [eqn: B] 이고, (나)에서 [eqn: 2`B] 이다.

(가)	(나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. Q에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: +y]방향이다. ㄴ. Q에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: {2} over {3} `I] 이다. ㄷ. P와 Q 사이에는 서로 끌어당기는 자기력이 작용한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

8. 그림과 같이 밀폐된 실린더의 두 부분에 단원자 분자 이상 기체 A, B가 들어있다. 피스톤은 힘의 평형을 이루며 정지해 있다. A의 절대 온도와 부피는 각각 [eqn: T], [eqn: 2V] 이고, B의 절대 온도와 부피는 각각 [eqn: 2T], [eqn: V] 이다.

A, B의 내부 에너지를 각각 [eqn: U_{rmA}], [eqn: U_{rmB}], 몰 수를 각각 [eqn: n_{rmA}], [eqn: n_{rmB}]라 할 때, [eqn: U_{rmA} : U_{rmB}]와 [eqn: n_{rmA} : n_{rmB}]는?　(단, 실린더와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.)

[eqn: U_{rmA} : U_{rmB}]	[eqn: n_{rmA} : n_{rmB}]	[eqn: U_{rmA} : U_{rmB}]	[eqn: n_{rmA} : n_{rmB}]

①	1 : 1	4 : 1	②	1 : 2	2 : 1

③	2 : 1	1 : 1	④	2 : 1	4 : 1

⑤	4 : 1	2 : 1

9. 그림 (가)는 축전기 A, B, C를 전압이 일정한 전원 장치에 연결한 회로를, (나)는 (가)에서 A의 극판 사이에 유전체를 넣은 모습을 나타낸 것이다.

(가)	(나)

(가)보다 (나)에서 더 큰 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 유전체를 넣지 않았을 때 A의 두 극판 사이는 진공이다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. A에 걸리는 전압 ㄴ. B에 충전된 전하량 ㄷ. C에 저장된 전기 에너지

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

10. 그림과 같이 기주 공명 실험 장치에 물을 채우고 유리관 입구에서 소리굽쇠를 진동시킨 후 수면을 입구에서부터 서서히 낮추어 가며 소리가 크게 들리는 수면의 위치를 찾는 실험을 하였다. 소리가 크게 들리는 수면의 위치를 입구에서 가까운 순서대로 A, B, C라고 할 때, A와 B, B와 C 사이의 거리는 모두 30 cm이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 소리굽쇠에서 발생한 소리의 파장은 120 cm이다. ㄴ. 수면이 B에 있을 때보다 C에 있을 때 더 낮은 음이 들린다. ㄷ. 수면이 C에 있을 때 유리관에서 발생한 정상파는 A, B, C에서 모두 마디를 이룬다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

11. 그림은 원점에서 같은 거리 [eqn: d]만큼 떨어져 [eqn: x]축에 고정되어 있는 두 점전하를 나타낸 것이다. 두 전하의 전하량의 크기는 같고, 원점에서 두 전하에 의한 전기장의 방향은 [eqn: +x]방향이다. 점 P는 [eqn: y]축에 있는 점으로 원점에서 [eqn: d]만큼 떨어져 있다.

원점과 P에서 두 전하에 의한 전기장의 세기를 각각 [eqn: E_0], [eqn: E_{rm P}]라고 할 때, [eqn: E_0 : E_{rmP}]는? [3점]

① [eqn: 1`:` sqrt {2}]	② [eqn: 1`:2 sqrt {2} `]	③ [eqn: sqrt {2} `:`1]	④ [eqn: 2`:`1]	⑤ [eqn: 2 sqrt {2} `:`1]

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12. 그림은 물체의 한 점에서 나온 빛의 일부가 렌즈 A와 B를 통과하여 진행하는 경로를 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A에 의한 상은 정립상이다. ㄴ. B에 의한 상은 실상이다. ㄷ. A를 제거하면 B에 의한 상의 위치는 B로부터 더 멀어진다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13. 다음은 X선과 레이저 빛의 발생 과정에 대한 설명이다.

◦ X선 : 고속의 전자를 텅스텐과 같은 금속 원자에 충돌시키면 ⓐ 전자가 원자핵 부근에서 감속되면서 X선이 방출된다.

◦ 레이저 빛 : 원자에 공급된 에너지에 의해 높은 에너지 준위로 전이된 전자가 준안정상태로 전이한 후 다시 ⓑ 낮은 에너지 준위로 전이하면서 자발 방출된 빛이 나온다. ⓒ 이 빛이 준안정상태에 있는 다른 원자에 입사하면 유도 방출이 일어나 빛이 증폭된다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. X선은 무선 통신에 이용된다. ㄴ. ⓐ, ⓑ 과정에서 모두 전자의 에너지는 감소한다. ㄷ. ⓒ 과정에서 입사된 빛과 유도 방출된 빛은 위상이 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14. 그림과 같이 지면에 정지해 있는 소방차에서 파장이 [eqn: lambda _0]이고 진동수가 [eqn: f _{0}]인 소리가 발생하고 있다. 철수가 소방차를 향해 일정한 속도 [eqn: v`]로 운동하며 듣는 소리의 진동수는 [eqn: f]이다.

[eqn: lambda _0]은? [3점]

① [eqn: v overf_0]	② [eqn: v overf]	③ [eqn: v over {f-f_0]

④ [eqn: v over {f+f_0]	⑤ [eqn: vf over {(f- f_0 )f_0]

15. 그림 (가)는 음극판의 전자가 전압 [eqn: V] 에 의해 정지 상태로부터 가속되어 양극판의 틈을 통해 방출되는 모습을, (나)는 (가)에서 방출된 전자들이 이중 슬릿을 통과한 후 형광판에 충돌하여 만든 간섭무늬를 나타낸 것이다.

(가)	(나)

[eqn: V] 만을 증가시킬 때, (가), (나)에서 더 커지는 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 양극판의 틈을 통과하는 순간 전자의 운동량 ㄴ. 양극판의 틈을 통과하는 순간 전자의 드브로이 파장 ㄷ. 형광판에 나타나는 이웃한 밝은 무늬 사이의 간격

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

16. 그래프는 수소 원자의 [eqn: 1s], [eqn: 2s] 오비탈에서 전자가 발견될 확률 밀도를 원자핵으로부터의 거리에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. [eqn: r _{0}]에서 확률 밀도는 [eqn: 1s]가 [eqn: 2s]보다 크다. ㄴ. 에너지 준위는 [eqn: 2s]가 [eqn: 1s]보다 높다. ㄷ. 그래프 아래 전체 면적은 [eqn: 1s]와 [eqn: 2s]가 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

17. 그림과 같이 저항, 코일, 축전기를 전압의 최댓값이 일정한 교류 전원에 연결하였다. 그래프의 A, B는 스위치 S를 p 또는 q에 연결했을 때, 회로에 흐르는 전류의 최댓값을 교류 전원의 진동수에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. S를 p에 연결했을 때의 그래프는 A이다. ㄴ. [eqn: f _{rm A it} = {1} over {2 pi sqrt {LC}}]이다. ㄷ. [eqn: R_2 > R_1]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

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18. 그림 (가)는 경사면의 A점에 가만히 놓인 공이 경사면을 내려와 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 에너지 [eqn: E] 인 입자가 폭 [eqn: L], 에너지 [eqn: U_0]인 퍼텐셜 장벽을 향해 진행할 때 입자의 파동 함수를 나타낸 것이다.

(가)	(나)

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	철수 : (가)의 공은 B에 도달하지 못해. 영희 : (나)의 입자는 [eqn: x`>`L] 인 곳에서도 발견될 수 있어. 민수 : [eqn: L] 이 클수록 입자가 장벽을 투과할 확률은 작아져.

① 철수	② 영희	③ 철수, 민수

④ 영희, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

19. 그림과 같이 [eqn: xy]평면에 수직인 균일한 자기장 영역에 전하량이 [eqn: +q]인 두 입자 A, B가 같은 속력 [eqn: v]로 입사하였다. A, B는 각각 반지름이 [eqn: 2`d], [eqn: d]인 원궤도를 따라 운동한 후 균일한 전기장 영역에 각각 수직으로 입사하여 같은 거리만큼 등가속도 직선 운동을 한 후 전기장 영역을 빠져나왔다. 전기장 영역을 빠져나오는 순간 A, B의 속력은 각각 [eqn: 2`v], [eqn: v_{rmB}]이다.

[eqn: v_{rmB}]는? (단, A와 B 사이의 상호 작용은 무시한다.) [3점]

① [eqn: {3} over {2} `v]	② [eqn: {sqrt {10}} over {2} `v]	③ [eqn: 2`v]	④ [eqn: sqrt7 v]	⑤ [eqn: 3`v]

20. 그림 (가)는 수평인 [eqn: x][eqn: y]평면에서 물체 A가 정지해 있던 물체 B, C를 향해 [eqn: +x]방향으로 3 m/s의 속도로 운동하는 모습을, (나)는 A가 B, C와 동시에 충돌한 후의 모습을 나타낸 것이다.충돌 후 A는 [eqn: +x]방향으로 1 m/s의 속도로 운동하였으며 A, B, C의 질량은 각각 4 kg, 3 kg, 1 kg이다.

	(가)		(나)

(나)에서 C의 속력은? (단, 모든 마찰과 공기 저항, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: {2 sqrt3 } over 3] m/s	② [eqn: 2] m/s	③ [eqn: {4 sqrt3 } over 3] m/s

④ [eqn: 4] m/s	⑤ [eqn: 4 sqrt3] m/s

※ 확인 사항

◦ 답안지의 해당란에 필요한 내용을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.