2004학년도 10월 고3

전국연합학력평가 정답 및 해설 (1～4교시)

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• 4교시 과학탐구 영역 •

물리Ⅱ 정답

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

해 설

[출제의도] 속도-시간 그래프를 통하여 물체의 운동을 이해한다.

속도-시간 그래프에서 이동 거리는 그래프의 아래 넓이, 가속도는 그래프의 기울기이다.

[출제의도] 빗면에서의 물체의 운동을 이해한다.

직각 삼각형 ABC에서 관 A와 C가 이루는 각을 [eqn: theta], 관 C의 길이를 [eqn: L]이라고 하면,

	관 A	관 B
가속도	[eqn: g cos theta]	[eqn: g sin theta]
길이	[eqn: L cos theta]	[eqn: L sin theta]

한편, [eqn: s = 1over2 a t^2 ~~therefore t = root { 2s over a }]이므로, 각각의 관을 통과하는데 걸리는 시간은 다음과 같다.

관 A : [eqn: t_A = root { {2 L cos theta} / {g cos theta} } = root {2L / g}]

관 B : [eqn: t_B = root { {2 L sin theta}/ {g sin theta} } = root {2L / g}]

관 C : [eqn: t_C = root {2L/ g}]

따라서 세 관을 빠져나오는 데 걸린 시간은 같다.

[오답풀이] ㄱ. 관의 가속도는 서로 다르다. ㄷ. 관의 길이가 다르므로 평균 속력도 다르다.

[출제의도] 상대속도를 이해한다.

물체 B의 연직방향 속도는 A와 같고, 수평방향 속도는 C와 같다. 즉 [eqn: vec v_B = vec v_A + vec v_C] 이다. 따라서, A에 대한 B의 상대 속도는 다음과 같다.

[eqn: vec v_B - vec v_A = (vec v_A + vec v_C ``)- vec v_A = vec v_C]

[출제의도] 충돌 전후에 운동량이 보존되는 것을 이해한다.

ㄱ, ㄷ. 충돌 전과 후의 총 운동량이 같다.

[오답풀이] ㄴ. 충돌 전과 후의 총 운동량의 크기는 같지만, 방향이 반대이므로 충돌 전후의 운동량이 보존되지 않았다.

[출제의도] 만유인력에 의한 에너지를 이해한다.

인공위성이 최소한의 에너지를 얻어 탈출하기 위해서는 역학적 에너지가 0이어야 한다. 즉, K+U+ x = 0 이므로.  x = -(K+U)이다.

[출제의도] 운동량과 시간의 그래프를 해석한다.

운동량-시간 그래프에서 기울기는 힘이다. ㄱ. 그래프의 기울기가 일정하므로 물체에 작용하는 합력(알짜힘)은 일정하다. ㄴ. 그래프의 기울기가 일정하므로, 운동량의 크기는 일정하게 감소한다.

[오답풀이] ㄷ. 힘과 시간의 그래프에서 아랫부분의 넓이가 충격량이다.

[출제의도] 용수철 진자의 단진동을 이해한다.

ㄴ. 용수철은 A에서 B까지 계속 늘어나므로, 탄성력에 의한 위치 에너지는 계속 증가한다. ㄷ. 아래로 운동하므로 중력에 의한 위치 에너지는 계속 감소한다.

[오답풀이] ㄱ. 속력은 빨라지다가 느려지므로, 운동 에너지는 증가하다가 감소한다.

[출제의도] 열역학 제 1법칙을 이해한다.

ㄱ. 내부에너지 변화량은 (가), (나) 모두 0이다.

[오답풀이] ㄴ. (가)는 외부에 일을 하고, (나)는 외부로부터 일을 받는다. ㄷ. (가)는 외부로부터 열량을 공급받고, (나)는 외부로 열량을 방출한다.

[출제의도] 축전기의 성질을 이해한다.

ㄴ. 평행판 사이에 유리판을 넣으면 전기 용량이 증가하여 축전기에 저장되는 전하량은 증가한다.

ㄷ. [eqn: Q=CV]에서 전압이 증가하면 축전기에 저장되는 전하량은 증가한다.

[오답풀이] ㄱ. 가변 저항의 저항값이 변하여도 회로에 전류가 흐르는 것은 아니므로 저항에 의한 전압 강하는 없다. 축전기에 걸리는 전압은 직류 전원의 전압이다.

[출제의도] 축전기가 실생활에서 이용되는 예를 이해한다.

ㄱ, ㄴ. 소리가 전달되면 진동판을 흔들게 되어, 축전기의 두 판 사이의 거리가 변화하여 축전기의 용량이 변하므로, 출력 전압도 따라서 변한다. 그러므로, 소리의 진동수와 출력 전압의 주파수가 같다.

[오답풀이] ㄷ. 전자기 유도란 자기장의 변화가 전류를 발생시키는 것이다.

[출제의도] 복잡하게 연결된 전기회로를 이해한다.

ㄱ. a와 b사이의 전위차는 [eqn: V = IR = 3 times 3 = 9](V)이다. ㄴ. b와 c는 전위가 같으므로 6Ω의 저항에 흐르는 전류는 0이다.

[오답풀이] ㄷ. 4Ω의 저항에는 d에서 c로 3A의 전류가 흐른다.

[출제의도] 휘트스톤 브릿지 회로를 이해한다.

e는 d와 f의 중간 위치이므로 전위는 d와 f의 중간값이다. d와 f의 중간 위치인 곳은 b와 h이므로 e, b, h의 전위는 같다.

[출제의도] 운동하는 전하가 받는 자기력을 이해한다.

ㄴ. 입자가 자기장에서 받는 힘의 방향은 항상 운동방향에 수직이므로, 자기력은 입자의 속력을 변화시키지 못한다. ㄷ. 대전 입자 A와 B는 궤도 반지름이 같다. [eqn: r = mv / Bq]에서 [eqn: B]와 [eqn: v]가 같으므로 비전하([eqn: q / m])의 값도 같다.

[오답풀이] ㄱ. 자기장 내에 입사되어 받는 힘의 방향이 A와 B가 서로 반대이므로 A와 B는 다른 종류로 대전된 입자이다.

[출제의도] R-L-C 회로를 이해한다.

각 접점에서의 임피던스는 다음과 같다.

[eqn: Z_A = 40](Ω) , [eqn: Z_B = root { 40^2 +30^2 } = 50](Ω) ,

[eqn: Z_C = root { 40^2 +(30-50)^2 } = 20 root 5](Ω)

따라서 회로에 흐르는 전류의 실효값은 A에 연결할 때가 가장 크고, B에 연결할 때가 가장 작으므로 전구의 밝기는 A>C>B 이다.

[출제의도] 단열 팽창과 단열 압축 과정에서의 기체의 온도 변화를 이해한다.

(2)과정은 단열 압축 과정이므로 기체의 내부 에너지는 증가하고, 온도는 증가한다. (3)과정은 단열 팽창 과정이므로, 기체의 내부 에너지는 감소하고 온도는 감소한다. 따라서 [eqn: rm T_2 > T_1 > T_3]이다.

[출제의도] 렌츠의 법칙을 이해한다.

자석을 떨어뜨리는 경우, 렌츠의 법칙에 의해 낙하 운동을 방해하는 유도 전류가 흐른다. (가)의 경우는 (다)의 경우에 비하여 공기의 저항이 있으므로, (다)의 경우가 가장 빨리 떨어진다.

[출제의도] 수소에 대한 보어의 원자 모형을 이해한다.

④ 주어진 표에서 [eqn: r_n propto n^2] 이므로 전자의 궤도 반지름은 4배이다. ③ 보어의 원자 모형에서 [eqn: 2 pi r_n] = [eqn: n lambda] [eqn: therefore lambda_n propto n] 이므로 전자의 물질파 파장은 2배가 된다.

[오답풀이] ①전자의 속력은 [eqn: lambda = h / mv]에서 [eqn: v propto 1 / lambda]이므로 전자의 속력은 [eqn: 1 / 2]배가 된다.

② 전자의 역학적 에너지(에너지 준위)는 증가한다.

⑤ 전기력은 [eqn: F = k e^2 / r^2] 이므로 전자와 원자핵 사이의 전기력은 [eqn: 1 / 16]배이다.

[출제의도] 보어의 원자 모형에서 전자의 궤도 변화에 따른 에너지의 방출과 흡수를 이해한다.

12.09eV의 에너지를 흡수할 때에는 [eqn: n=1]에서 [eqn: n=3]으로 전자가 전이하고, 1.89eV의 에너지를 방출할 때에는 [eqn: n=3]에서 [eqn: n=2]로 전자가 전이한다.

[출제의도] 음극선의 실험결과로부터 음극선의 성질을 이해한다.

ㄱ. 회전차가 돌아가는 실험결과로부터 음극선은 물질입자임을 알고, (+)극쪽에 그림자가 생기고 (+)극판쪽으로 휘어지는 것으로 (-)전하를 띠었음을 안다.

[오답풀이] ㄴ. 전자기파라면 전기장과 자기장의 영향을 받지 않는다. ㄷ. (+)극 쪽의 스크린에 그림자가 생기므로 음극선은 (-)극에서 발생하여 (+)극으로 향한다.

[출제의도] 여러 입자들과 핵반응식을 이해한다.

<실험1> : 질량수가 4, 원자번호가 2인 [eqn: alpha]입자

<실험2> : 질량수가 1, 원자번호가 0인 중성자

<실험3> : 질량수가 0, 원자번호가 0인 [eqn: gamma]선