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2006학년도 9월 고2 전국연합학력평가 정답 및 해설

물리Ⅰ 정답

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

해 설

1. [출제의도] 평균속력과 평균속도를 정확히 구분할 수 있는지를 묻는 문제이다.

ㄱ, ㄴ. 철수와 그림자는 처음 위치와 나중 위치가 동일하므로 변위는 같다. 이동거리는 철수가 더 크므로 평균속력은 철수가 더 크다.

[오답풀이] ㄷ. 철수와 그림자의 변위와 시간이 같으므로 [eqn: {변위} over {시간}], 즉, 평균속도는 같다.

2. [출제의도] 위치-시간 그래프를 해석하는 문제이다.

위치-시간 그래프에서 기울기가 속도이므로 A의 속도는 +2m/s, B의 속도는 +4m/s로 일정하다. 또한 A에 대한 B의 상대속도 [eqn: v _{AB} =v _{B} -v _{A} =]+2m/s로 크기는 일정하고 방향은 A와 같다.

[오답풀이] ② A와 B는 점점 가까워져 2초인 순간에 만나게 된다.

3. [출제의도] 작용ㆍ반작용과 힘의 평형을 구분할 수 있는지를 묻는 문제이다.

ㄱ, ㄷ. 상자는 움직이지 않으므로 상자에 작용하는 합력은 0이다. 영희가 상자를 미는 힘의 방향은 오른쪽이고, 영희가 미끄러지는 방향과 반대 방향으로 마찰력이 작용하므로 마찰력의 방향도 오른쪽이다.

[오답풀이] ㄴ. 영희가 상자를 미는 힘과 상자가 영희를 미는 힘은 작용ㆍ반작용 관계이므로 크기가 같다.

4. [출제의도] 자유낙하 운동을 해석하는 문제이다.

ㄱ. (가)의 그림을 해석하면 (나)에서 구슬은 0.1초마다 바닥에 떨어진다는 것을 알 수 있다.

[오답풀이] ㄴ, ㄷ.  B는 0.3초, D는 0.1초 동안 등가속도 운동하였으며, 바닥에 도달하는 순간의 속력은 낙하 시간에 비례한다. 자유낙하에서 낙하 거리는 시간의 제곱에 비례하므로 A가 C의 4배이다.

5. [출제의도] 두 힘의 합력을 구하여 물체에 한 일을 구하는 문제이다.

두 힘의 합력은 5N이다. 따라서 2m를 이동하는 동안 물체가 받은 일은 5×2=10J이고 마찰이 없으므로 물체가 받은 일은 모두 운동에너지 증가량이 된다.

6. [출제의도] 힘-시간 그래프를 해석하는 문제이다.

충격량은 그래프 아래 면적으로 [eqn: 10 ^{4}]Nㆍs이다. 평균 힘은 [eqn: {충격량} over {시간}]= [eqn: 5 TIMES 10 ^{4}]N이다. 또한 충격량은 운동량의 변화량이므로 충돌 전 자동차의 속력은 10m/s이다.

7. [출제의도] 충돌과정에서 작용하는 힘과 에너지의 전환을 파악하는 문제이다.

공의 색이 더 밝아졌으므로 온도가 올라갔다. 이것은 공과 라켓의 충돌과정에서 역학적에너지 일부가 열에너지로 전환된 것이다. 작용ㆍ반작용의 법칙에 의해 충돌 순간 공과 라켓 사이에 주고받는 힘의 크기는 같다.

8. [출제의도] 가속도-시간 그래프를 해석하여 평균 일률을 구하는 문제이다.

물체에 작용하는 힘은 [eqn: F=ma=10 rm N]이다. 2초 때 물체의 속력은 4m/s이고 2초 동안의 평균속력은 2m/s이므로 평균 일률은 [eqn: P= F` bar{v} = 20 rmW]이다.

9. [출제의도] 운동량 보존 법칙을 적용하여 두 물체의 운동을 해석하는 문제이다.

속도-시간 그래프에서 기울기가 가속도이다. 두 물체의 가속도의 크기가 같으므로 물체에 작용하는 운동마찰력은 A가 더 크다([eqn: F=ma]). 또한 운동마찰력은 [eqn: f=ma= mu mg]이므로, 운동마찰계수는 [eqn: mu = {a} over {g}]로 같다.

[오답풀이] ①기울기의 크기가 같으므로 가속도의 크기는 2[eqn: rm m/s ^{2}]으로 같다. ②크기가 다른 두 운동마찰력이 계속 작용하므로 운동량의 합은 변하고 있다. ⑤그래프의 밑넓이가 이동거리이다. A는 4m, B는 9m이다.

10. [출제의도] 탄성력이 작용하는 물체에 한 일을 구하는 문제이다.

힘이 한 일은 10×0.1=1J이다. 이 일 중 탄성력에 의한 위치에너지로 [eqn: {1} over {2} k`x ^{2} = 0.5 rmJ] 만큼 전환되고 나머지 1J-0.5J = 0.5J 만큼이 운동에너지로 전환된다.

11. [출제의도] 운동량의 변화를 파악하는 문제이다.

[eqn: t _{1}] : 철수가 던지는 순간, [eqn: t _{2}] : 영희가 받은 순간

[eqn: t _{3}] : 영희가 던지는 순간, [eqn: t _{4}] : 철수가 받는 순간

12. [출제의도] 탄성력이 작용할 때의 역학적에너지 보존을 이해하는지를 문제이다.

ㄱ, ㄴ. 탄성력에 의한 위치에너지는 [eqn: E_p = {1} over {2} k`x ^{2}]에서 용수철 상수가 같고 처음에 변형된 길이가 같으므로 두 경우 물체의 질량에 관계없이 모두 역학적에너지는 같다. 또한, O점에서의 위치에너지가 0으로 같으므로 운동에너지도 같다.

[오답풀이] ㄷ. [eqn: E _{k} = {p ^{2}} over {2m}]이다. O점에서 운동에너지가 같기 때문에 질량이 큰 [eqn: M] 의 운동량이 더 크다.

13. [출제의도] 저항이 직렬로 연결된 회로에서 저항의 변화에 따른 물리량의 변화를 파악하는 문제이다.

ㄷ. 전체저항이 증가하여 전구에 흐르는 전류의 세기가 감소하므로 소비 전력이 감소하여 어두워진다.

[오답풀이] ㄱ, ㄴ. 조절기를 돌리면 조절장치의 저항이 커져 전체저항이 커지므로 전구에 흐르는 전류는 감소하고, 따라서 전구에 걸리는 전압도 감소한다.

14. [출제의도] 저항이 직렬로 연결된 회로에서 소비 전력을 비교하는 문제이다.

길이와 단면적이 같으므로 비저항이 클수록 저항이 크다. 직렬연결에서는 전류가 일정하므로 [eqn: P=I ^{2} R`]에서 저항이 클수록 소비 전력이 크다.

15. [출제의도] 저항이 병렬로 연결된 회로에서 전류와 소비 전력을 비교하는 문제이다.

ㄱ, ㄴ. 세 저항에 걸리는 전압이 모두 같다. 전압이 일정할 때 전류는 저항에 반비례하므로 저항이 가장 작은 A에 가장 큰 전류가 흐른다.

[오답풀이] ㄷ. [eqn: P= {V ^{2}} over {R}]에서 저항이 작을수록 소비 전력이 크므로 A, B, C 순서로 점화되어 발사된다.

16. [출제의도] 저항이 직렬로 연결된 회로에서 소비 전력의 변화를 파악하는 문제이다.

ㄱ. [eqn: R _{2}]가 작을수록 [eqn: R _{1}]에 큰 전압이 걸리며, 전압이 클수록 소비 전력이 크다.

ㄴ. [eqn: R _{2}]에서 소비되는 전력은 [eqn: R _{2}]가 10Ω일 때 최대이다.

[오답풀이] ㄷ. 전체 전압은 일정하므로  [eqn: P= {V ^{2}} over {R}]에서 전체저항이 클수록 전체 소비 전력은 작아진다.

17. [출제의도] 전기장치의 안내문을 해석하는 문제이다.

ㄱ, ㄷ. AC는 교류를 의미하며, DC는 직류를 의미한다. 따라서 입력 전압은 교류 110~220V이다. 정격출력에 의한 전력은 [eqn: P=`VI=`4`times`0.8`=`3.2`rmW]이다.

[오답풀이] ㄴ. 입력이 교류이고 출력이 직류이다.

18. [출제의도] 직선전류에 의한 자기장의 방향 및 세기의 변화를 파악하는 문제이다.

전류의 방향을 반대로 바꾸면 전류에 의한 자기장의 방향이 동쪽이 되므로 지구 자기장과의 합성 자기장의 방향은 북동쪽이 된다. 전류에 의한 자기장의 세기가 셀수록 회전각이 커진다. 전류는 저항에 반비례하며, 저항체 B의 저항이 가장 작다.

19. [출제의도] 직선전류 및 원형전류에 의한 합성 자기장의 방향과 세기를 파악하는 문제이다.

B와 C에서는 두 직선전류에 의한 자기장이 상쇄되어 원형전류에 의한 자기장만 남으므로 자기장의 세기는 같다. D에서는 두 직선전류 및 원형전류에 의한 자기장의 방향이 모두 같으므로 합성 자기장의 세기가 가장 크다. 원형전류에 의한 자기장의 세기가 직선전류에 의한 자기장의 세기보다 크므로 합성 자기장은 B 또는 C가 A보다 크다.

20. [출제의도] 자기장에 놓인 전류가 받는 힘의 크기와 방향의 변화를 이해하는지를 묻는 문제이다.

ㄴ, ㄷ. 도선은 아래쪽 방향으로 더 큰 힘을 받아야 하는데 도선이 받는 자기력은 [eqn: F=B`IL]에서 자기장의 세기와 전류의 세기에 비례한다.

[오답풀이] ㄱ. 전류의 방향을 바꾸면 도선이 받는 힘이 위쪽으로 바뀌어 저울이 평형을 이룰 수 없다.