1. 그림은 철수가 조종하는 소형 무인 항공기(드론)가 점 P, Q를 지나는 곡선 경로를 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

2015학년도 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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P에서 Q까지 이 항공기의 운동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 이동 거리는 변위의 크기보다 크다. ㄴ. 평균 속력은 평균 속도의 크기와 같다. ㄷ. 가속도가 일정한 운동이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

2. 다음은 가정용 전선 내부에 절연된 상태로 들어 있는 두 도선 P, Q에 서로 다른 전류가 흐를 때 발생하는 자기장을 측정하는 실험이다.

[실험 과정]

(가) 가정용 전선을 [eqn: y]축에 고정한다.

(나) P, Q에 흐르는 전류의 세기와 방향을 바꾸어가며 점 a의 자기장 세기를 측정한다.

[실험 결과]

실험	전류의 세기		전류 방향		a의 자기장 세기
	P	Q	P	Q
Ⅰ	2 A	1 A	[eqn: +y]	[eqn: +y]	[eqn: B_0]
Ⅱ	1 A	2 A	[eqn: +y]	[eqn: -y]	㉠
Ⅲ	2 A	2 A	[eqn: -y]	[eqn: +y]	㉡

㉠, ㉡에 들어갈 값으로 가장 적절한 것은? (단, 전선의 굵기는 무시한다.) [3점]

㉠	㉡	㉠	㉡

①	[eqn: 1over3 B_0]	0	②	[eqn: 1over3 B_0]	[eqn: 2B_0]

③	[eqn: B_0]	0	④	[eqn: B_0]	[eqn: 2B_0]

⑤	[eqn: 2B_0]	[eqn: 4B_0]

3. 그림과 같이 중력이 없는 우주 공간에서 [eqn: +x]방향으로 운동하던 우주인이 [eqn: +y]방향으로 운동하던 공구를 잡아서 다시 던졌더니 공구는 [eqn: +x]방향으로 운동하고 우주인은 [eqn: v]의 속력으로 운동하였다.

[eqn: v]는? [3점]

① 0.02 m/s	② 0.03 m/s	③ 0.04 m/s

④ 0.05 m/s	⑤ 0.06 m/s

4. 그림은 풍선이 지상에서부터 올라가는 모습을 나타낸 것이다. 풍선이 올라가는 동안 풍선의 부피가 증가한다. 그래프는 고도에 따른 풍선 속 기체의 온도를 나타낸 것이다.

풍선이 올라가는 동안 풍선 속 기체에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 풍선 속 기체는 이상 기체라고 가정한다.)

		< 보 기 >
	ㄱ. 분자 1개의 평균 운동 에너지는 감소한다. ㄴ. 기체는 외부에 일을 한다. ㄷ. 기체의 압력은 감소한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

5. 그림과 같이 전하량이 [eqn: +Q`]인 두 점전하가 각각 [eqn: x]축, [eqn: y]축 상에 고정되어 있다. A, B는 [eqn: xy]평면 상의 점이다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. 전기장의 방향은 원점 O와 B에서 서로 같다. ㄴ. 전기장의 세기는 A가 B보다 크다. ㄷ. 전위는 O가 B보다 높다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

6. 그림은 [eqn: x]축을 따라 1 m/s의 속력으로 진행하는 파동에서 시간이 0초일 때와, 3초일 때의 변위를 위치 [eqn: x]에 따라 나타낸 것이다.

이 파동에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 파장은 4 m이다. ㄴ. 주기는 12초이다. ㄷ. 진행 방향은 [eqn: -x]방향이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

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32

7. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면 위에서 용수철 상수가 각각 [eqn: k], [eqn: 4k]인 용수철에 질량이 동일한 물체 A, B를 연결하고 물체 사이를 실로 연결했을 때 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 실을 끊은 후 A, B가 각각 단진동하는 모습을 나타낸 것이다.

(가)                        (나)

단진동하는 A, B에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 진폭은 A가 B의 2배이다. ㄴ. 최대 속력은 A가 B의 2배이다. ㄷ. 진동 주기는 B가 A의 4배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

8. 그림은 극판의 면적은 동일하고 전기 용량이 각각 [eqn: C], [eqn: 2C] 로 다른 평행판 축전기 A, B를 전압이 일정한 직류 전원 장치에 연결한 회로를 나타낸 것이다. A, B 모두 극판 사이는 진공이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 극판 사이의 전기장 세기는 A와 B가 같다. ㄴ. 충전된 전하량은 B가 A의 2배이다. ㄷ. 축전기에 저장된 에너지는 B가 A의 4배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

9. 그림은 저항, 코일, 축전기를 진동수가 [eqn: f_0]인 교류 전원에 연결한 회로를 나타낸 것이다. 이 회로의 고유 진동수는 [eqn: f_0]이다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. 축전기에 걸리는 전압이 최대인 순간마다 코일에 걸리는 전압은 0이 된다. ㄴ. 점 b, c 사이에 걸리는 전압은 0이다. ㄷ. 점 a, c 사이에 걸리는 전압과 전류의 위상은 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10. 그림은 진폭이 [eqn: A]이고 주기가 [eqn: T] 인 파동이 오른쪽으로 진행하는 어느 한 순간의 변위를 나타낸 것이다. P, Q 사이의 거리는 이 파동의 파장과 같고 Q는 고정단이다.

이 순간부터 [eqn: 2T] 의 시간이 경과한 순간 P, Q 사이의 변위로 가장 적절한 것은? [3점]

①		②		③
④		⑤

11. 그림은 [eqn: xy]평면에서 균일한 전기장 영역에 속력 [eqn: v]로 입사한 질량 [eqn: m], 전하량 [eqn: q]인 대전 입자가 [eqn: -y`]방향으로 운동하여 균일한 자기장 영역에 입사한 후 다시 전기장 영역으로 나오는 경로를 나타낸 것이다. 자기장 영역의 자기장은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이고 세기는 [eqn: B`]이다.

이 대전 입자에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 전기장 영역에서는 등가속도 운동을 한다. ㄴ. 음(-)전하로 대전되어 있다. ㄷ. 자기장 영역에서 운동한 시간은 [eqn: { pi m}over qB] 이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12. 그림은 운동 에너지가 [eqn: E`]인 입자가 폭이 [eqn: L`]이고 퍼텐셜 에너지가 [eqn: U`]인 퍼텐셜 장벽을 향해 운동하는 것을 나타낸 것이다. [eqn: E`<U``]이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 고전 역학에 의하면 [eqn: E`<U``]일 때 입자가 장벽을 투과할 확률은 0이다. ㄴ. [eqn: L`]이 클수록 입자가 장벽을 투과할 확률이 작다. ㄷ. [eqn: (U-E`)]가 클수록 입자가 장벽을 투과할 확률이 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

23

32

13. 그림은 물체에서 나온 빛이 볼록 렌즈를 통과하여 확대된 상이 생기는 모습을 나타낸 것이다. [eqn: a]는 볼록 렌즈에서 물체까지의 거리이다.

[eqn: a]

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. 이 상은 실상이다. ㄴ. 볼록 렌즈의 초점 거리는 [eqn: a]보다 짧다. ㄷ. [eqn: a]를 크게 하면 상의 크기가 커진다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14. 그림 (가)는 흑연판에 X선을 입사시켰을 때 산란 X선의 파장이 입사 X선의 파장보다 길어진 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 니켈 결정에 전자를 입사시켰을 때 입사 방향과 [eqn: theta _{ 0}]의 각도로 산란된 전자가 가장 많이 검출된 것을 나타낸 것이다.

(가)                      (나)

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	ㄱ. (가)에서 산란 X선 광자의 운동량의 크기는 입사 X선 광자의 운동량의 크기보다 작다. ㄴ. (나)에서 입사 방향과 [eqn: theta _{ 0}]의 각도로 산란된 전자들의 물질파는 보강 간섭을 일으킨다. ㄷ. (가)는 빛의 입자성을 나타낸다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

15. 그림은 1몰의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C → D → A를 따라 변할 때 압력과 부피를 나타낸 것이다. A → B, C → D는 등온 과정이고, B → C, D → A는 단열 과정이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. A → B 과정에서 기체가 흡수한 열량은 C → D 과정에서 기체가 방출한 열량보다 크다. ㄴ. B → C 과정에서 기체의 내부 에너지는 감소한다. ㄷ. D → A 과정에서 기체가 받은 일은 [eqn: { 3} over { 2} LEFT ( P_{rmA} V_{rmA} - P_{rmD} V_{rmD} RIGHT )]이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 그림은 흑체 A, B의 복사 스펙트럼을 나타낸 것이다. A, B에서 상대적 세기가 가장 큰 전자기파의 파장은 각각 [eqn: lambda], 2[eqn: lambda]이고 A의 표면 온도는 6,000 K이다.

이에 대해 옳게 말한 사람만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		< 보 기 >
	철수 : B의 표면 온도는 2,000 K야. 영희 : 단위 시간당 단위 면적당 복사하는 에너지는 A가 B보다 커. 민수 : 파장이 [eqn: lambda]인 광자 1개의 에너지는 파장이 [eqn: 2lambda]인 광자 1개의 에너지보다 작아.

① 철수	② 영희	③ 민수

④ 철수, 영희	⑤ 영희, 민수

17. 그림은 진동수가 [eqn: f_1]인 단색광을 매질에 공급하여 레이저 빛을 발생시키는 레이저의 구조를 나타낸 것이다. [eqn: f_2]는 레이저 매질의 전자가 준안정 상태에서 바닥상태로 자발적으로 전이하면서 방출되는 빛의 진동수이고, [eqn: f_3]은 레이저에서 외부로 방출되는 빛의 진동수이다.

[eqn: f_1], [eqn: ``f_2], [eqn: ``f_3]의 관계로 옳은 것은?

① [eqn: f_1 =f_2 > f_3]	② [eqn: f_1 <f_2 = f_3]	③ [eqn: f_1 >f_2 = f_3]	④ [eqn: f_1 >f_2 > f_3]	⑤ [eqn: f_1 <f_2 < f_3]

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18. 그림은 길이 [eqn: L]인 일차원 상자에 갇힌 입자의 파동 함수와 에너지 준위를 양자수 [eqn: n]에 따라 나타낸 것이다.

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

		< 보 기 >
	ㄱ. 입자의 물질파 파장은 [eqn: n=1]일 때가 [eqn: n=2]일 때의 2배이다. ㄴ. [eqn: E_{ 3} = 8 E_1]이다. ㄷ. [eqn: x= { 2} over {3 }L]에서 입자가 발견될 확률 밀도는 [eqn: n=2]일 때가 [eqn: n=3]일 때보다 크다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

19. 그림은 영희와 철수가 일직선 상에서 동일한 속도로 자전거를 타고 이동하면서 철수가 내는 경적 소리를 영희가 듣는 모습을 나타낸 것이다. 철수가 내는 경적 소리의 진동수는 [eqn: f_0]이고, 공기 중에서 소리의 속력은 [eqn: v]이다.

영희가 듣는 철수의 경적 소리에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		< 보 기 >
	ㄱ. 파장은 [eqn: v over f_0]보다 작다. ㄴ. 속력은 [eqn: v]보다 크다. ㄷ. 진동수는 [eqn: f_0]보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

20. 그림과 같이 수평면에서 [eqn: v]의 속력으로 비스듬히 던져진 물체가 포물선 운동을 하다가 높이가 [eqn: 4L`]인 받침대에서 탄성 충돌한 후 다시 포물선 운동을 하여 수평면에 도달할 때까지 수평 이동 거리가 [eqn: 40L`]이었다. 받침대가 없을 경우 수평 이동 거리는 [eqn: 25L`]이다.

물체가 받침대에 충돌하기 직전의 속력은? (단, 받침대의 윗면은 마찰이 없고 수평이며, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: sqrt 13 }over 5 v]	② [eqn: {sqrt {17}} over {5} v]	③ [eqn: sqrt19 }over 5 v]	④ [eqn: sqrt 58 over 10 v]	⑤ [eqn: sqrt 82 }over 10 v]

※ 확인 사항

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