과학탐구 영역

(물리II)

과학탐구 영역

(물리II)

1

제 4 교시

성명

수험 번호

대전광역시교육청 주관

2010학년도 대학수학능력시험 10월 모의평가 문제지

과학탐구 영역(물리 II)

그림은 집에서 학교까지 등교하는 두 경로 A, B 를 나타낸 것이다. 어느 날 아침 함께 집을 출발하여 철수는 A, 영희는 B 를 따라 등교하였는데 철수와 영희가 동시에 도착하였다.

17

32

집

학교

A

B

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 경로 A 는 B 보다 짧다.)

	<보 기>
ㄱ. 변위의 크기는 철수가 영희보다 작다. ㄴ. 평균 속력의 크기는 철수가 영희보다 작다. ㄷ. B 를 따라 이동하는 동안 영희의 속도는 변한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면 위에서 용수철에 매달린 질량 [eqn: m] 인 물체가 진폭 [eqn: A] 로 단진동하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 진폭이 최대가 되는 순간 질량 [eqn: m]인 물체를 가만히 올려놓아 질량 [eqn: 2m]인 물체로 단진동하는 모습을 나타낸 것이다.

[eqn: A]

[eqn: m]

[eqn: m]

[eqn: m]

(가)

(나)

(나)에서의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철의 질량 및 모든 저항과 마찰은 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. 주기는 길어진다. ㄴ. 최대 속력은 감소한다. ㄷ. 최대 압축 길이는 짧아진다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 아파트 난간에서 공 A 를 연직 아래로 [eqn: v] 의 속력으로 던지는 동시에 A 보다 낮은 층에서 수평방향으로 공 B 를 A 와 같은 속력 [eqn: v] 로 던졌다.

[eqn: v]

[eqn: v]

[eqn: H]

[eqn: R]

A

B

A , B 가 출발점에서 지면에 도달할 때까지 걸린 시간이 같을 때, 두 공의 높이 차이 [eqn: H] 와 B 의 수평도달 거리 [eqn: R] 의 비 [eqn: H:R] 은? (단, 공기의 저항과 물체의 크기는 무시한다. [3점]

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

그림은 앞바퀴의 반지름이 큰 자전거가 직선상에서 굴러 가고 있는 것을 모식적으로 나타낸 것이다. 자전거 바퀴에 묻어 있는 질량이 같은 진흙 A 와 B 는 고정되어 있다.

A

B

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
r
ㄱ. 속력은 A 와 B 가 같다. ㄴ. 각속도의 크기는 A 가 B 보다 작다. ㄷ. 구심력의 크기는 A 가 B 보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 공 A 가 정지해 있는 공 B 를 향해 [eqn: v] 의 속력으로 충돌하여 A 와 B 가 각각 충돌 전 A 의 운동 방향과 30° , 60° 로 운동하는 것을 나타낸 것이다.

30°

60°

A

B

B

A

(충돌 전)

(충돌 후)

[eqn: v]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A 와 B 의 질량은 같고, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. 충돌할 때 받는 힘의 크기는 A 가 B 보다 작다. ㄴ. 충돌 후 A 와 B 의 운동량 크기의 비는 [eqn: sqrt {3} `:`1]이다. ㄷ. A 가 받는 힘의 방향은 충돌 후 B 의 운동 방향과 반대이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤  ㄴ, ㄷ

그림과 같이 반지름이 [eqn: R] 인 지구 주위를 인공위성 A 가 반경 [eqn: 2R] 인 궤도에서 속력 [eqn: v] 로 등속 원운동 하고 있다. A 와 질량이 같은 B 를 지구표면에서 같은 속력 [eqn: v]로 연직 위를 향해 던졌다.

18

32

[eqn: R]

[eqn: 2R]

[eqn: v]

[eqn: v]

A

B

A , B 에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구에 의한 만유인력만 작용하고, 모든 저항과 마찰은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. 역학적 에너지는 A 와 B 가 같다. ㄴ. A 가 원운동 하는 동안 만유인력이 한 일은 0 이다. ㄷ. B 는 지표로부터 높이 [eqn: R] 까지 올라갈 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 100 ℃로 가열한 질량이 같은 금속 A 와 B 를 10 ℃의 물이 들어 있는 열량계에 각각 넣은 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 A 와 B 가 들어 있는 열량계 속의 물의 온도를 시간에 따라 측정한 값을 나타낸 그래프이다.

온

도

(℃)

40

30

20

10

5

10

15

시간(분)

(나)

온도계

열량계

금속B

금속A

물

물

(가)

0

A

B

A와 B의 비열을 [eqn: c _{A}] , [eqn: c _{B}] 라 할 때, [eqn: c _{A} :c _{B}] 는? (단, 열량계의 열출입은 무시하고, 두 열량계의 물의 질량 및 초기 온도는 같다.)

① [eqn: 2:3]    ② [eqn: 3:4]    ③ [eqn: 4:3]    ④ [eqn: 4:7]    ⑤ [eqn: 7:4]

그림과 같이 부피가 [eqn: V] 인 실린더에 단원자 분자인 이상 기체를 넣고 압력을 일정하게 유지하면서 가열하였더니 부피가 두 배로 커졌다.

[eqn: V]

[eqn: 2V]

(가열 전)    (가열 후)

피스톤

가열 후 실린더 안의 기체 분자에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 절대 온도는 2 배이다. ㄴ. 평균 속력은 [eqn: sqrt {2}] 배이다. ㄷ. 단위 시간당 피스톤에 충돌하는 횟수는 변함이 없다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 구심력에 관한 실험 과정의 일부이다.

[실험 과정]

고무

마개

실

볼펜대

클립

추

(가)  그림과 같이 실을 볼펜대에 끼워 실의 끝에 고무마개를 매달고 다른 끝에 추를 연결한 후 볼펜대와 추 사이에 클립을 끼운다.

(나)  볼펜대 아래 끝과 클립 사이의 간격을 일정하게 유지하면서 고무마개를 등속 원운동 시킨다.

(다) 10 회전하는데 걸리는 시간을 측정한다.

(라) 고무마개의 회전 반지름을 증가시키면서 과정 (나), (다)를 반복한다.

(라)에서 고무마개의 회전 반지름을 증가시켰을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 주기가 길어진다. ㄴ. 회전 속력은 일정하다. ㄷ. 고무마개에 작용하는 구심력은 일정하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 O 상태의 단원자 분자인 이상 기체를 각각 등압 팽창, 등온 팽창, 단열 팽창으로 부피를 2 배 증가시켜 A , B , C 상태가 된 것을 나타낸 것이다.

[eqn: V]

[eqn: 2V]

부피

압력

[eqn: T]

[eqn: 3T]

[eqn: 6T]

A

B

C

O

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

	<보 기>
ㄱ. 흡수한 열량은 OA 과정이 OB 과정보다 더 크다. ㄴ. 기체 분자의 운동 에너지는 A 가 C 보다 6 배 더 크다. ㄷ. OA 과정에서 증가한 내부 에너지는 외부에 한 일의 2 배이다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 [eqn: +] 8 C 의 전하와 [eqn: -] 2 C 의 전하가 [eqn: x] 축 상에서 서로 5 m 떨어진 지점에 놓여 있다.

31

32

[eqn: x] 축

+ 8 C

- 2 C

10 m

B

5 m

A

[eqn: x] 축 상의 A 와 B 사이에서 전위가 0 인 지점과 전기장이 0 인 지점 간의 거리는? (단, 무한대 지점은 제외한다.)

① 2 m       ② 3 m        ③ 4 m       ④ 5 m      ⑤ 6 m

그림은 기전력이 [eqn: E] 이고 내부저항이 [eqn: r] 인 건전지 두 개와 한 개를 병렬로 연결한 후에 저항 [eqn: R] 을 연결한 회로도이다.

[eqn: I_3]

[eqn: I_2]

[eqn: R]

[eqn: I_1]

회로도에 표시된 방향으로 전류가 흐른다고 가정한 후 키르히호프의 법칙을 옳게 적용한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?   [3점]

	<보 기>
ㄱ. [eqn: I _{1} `+`I _{2} `=`I _{3}] ㄴ. [eqn: E``-`2I _{1} r`-`I _{2} r`=`0] ㄷ. [eqn: 2`E```-`2``I _{1``} r``-`I _{3} `R``=``0]

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 전하량이 같은 두 대전 입자 P, Q 를 같은 속력 [eqn: v] 로 자기장에 수직하게 입사시켰을 때, P와 Q 의 궤적을 나타낸 것이다. 자기장은 종이면에 수직하게 들어가는 방향으로 균일하다.

P

Q

d

2d

P , Q 에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. P 는 (-) 전하, Q 는 (+) 전하이다. ㄴ. 가속도의 크기는 P 가 Q 보다 더 크다. ㄷ. 자기장을 빠져나오는데 걸리는 시간은 P 가 Q 보다 짧다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 변압기의 1차 코일에 전압의 실효값이 220 V인 교류전원을 연결하고, 2차 코일에 저항값이 110 Ω 으로 동일한 전구 A, B 를 병렬로 연결하였다. 1차 코일과 2차 코일의 감은 수는 각각 200 회, 100 회이다.

220 V

A

B

200 회

100 회

변압기

110 Ω

110 Ω

스위치를 닫았을 때 나타나는 현상으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 변압기의 에너지 손실은 무시한다.)

[3점]

	<보 기>
ㄱ. A 에 흐르는 전류의 실효값은 1 A 이다. ㄴ. B 에 걸리는 전압의 실효값은 220 V 이다. ㄷ. 1차 코일에 흐르는 전류의 세기는 2 배로 증가한다.

① ㄱ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 저항, 코일, 축전기를 직렬로 연결한 후 [eqn: R-L-C]  회로의 고유진동수와 같은 진동수의 교류 전원을 연결하였다.

[eqn: R]

[eqn: L]

[eqn: C]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 저항과 코일에 흐르는 전류의 위상은 같다. ㄴ. 코일에 걸리는 전압이 축전기에 걸리는 전압보다 위상은 90° 앞선다. ㄷ. 축전기의 전기 용량을 증가시키면 저항에서 소비되는 전력은 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)는 러더퍼드의 [eqn: alpha] 입자 산란 실험을 나타낸 것이고, (나)는 수소 원자의 선스펙트럼을 나타낸 것이다.

(가)                         (나)

[eqn: rmH_alpha]       [eqn: rmH_beta]  [eqn: rmH_gamma]

금박

[eqn: alpha] 입자

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)의 실험 결과는 톰슨의 원자 모형으로 설명할 수 없다. ㄴ. (나)의 실험 결과는 러더퍼드의 원자모형으로 설명할 수 있다. ㄷ. (가)와 (나)의 실험 결과는 보어의 원자모형으로 모두 설명할 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

그림은 수소 원자의 전자 궤도를 나타낸 것이다.

32

32

A

B

C

궤도 A , B , C 에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		〈보 기〉
	ㄱ. A 의 역학적 에너지는 B 보다 크다. ㄴ. B 의 전자는 [eqn: pi r = h over mv] 관계가 성립된다. ㄷ. C 에서 A 로 전자가 전이할 때 방출되는 빛의 진동수는 B 에서 A 로 전이할 때보다 더 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 세 가지 방사성 원소의 붕괴 과정을 나타낸 것이다.

∘ [eqn: rm ` _{````92} ^{238} U]	→	[eqn: rm ` _{````90} ^{234} Th]	[eqn: +]	( A )
∘ [eqn: rm ` _{````82} ^{214} Pb]	→	[eqn: rm ` _{````83} ^{214} Bi]	[eqn: +]	( B )
∘ [eqn: rm ` _{10} ^{20} N e]	→	[eqn: rm ` _{10} ^{20} N e]	[eqn: +]	( C )

A, B, C 에 대한 설명으로 옳은 것은?

① A 의 질량이 가장 크다.

② A 의 투과력이 가장 강하다.

③ B 는 (+) 전하를 띠고 있다.

④ B 는 X-ray 등에 사용된다.

⑤ C 는 전기장 내에서 힘을 받아 휜다.

그림 (가)는 수은 증기를 사용한 프랑크-헤르츠 실험 장치를 나타낸 것이고, (나)는 음극과 그리드 사이의 전압에 따른 양극의 전류를 나타낸 것이다.

(가)                          (나)

V

㎂

음극

그리드

양극

A

B

C

전압(V)

전류

(㎂)

4.9

9.8

수은증기

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 수은에는 4.9 eV의 에너지 차이를 갖는 궤도가 존재한다. ㄴ. C 의 전류가 B 보다 큰 이유는 전자가 수은 원자와 충돌하는 횟수가 작기 때문이다. ㄷ. B 의 전류가 A 보다 작은 이유는 수은 원자와 충돌하여 에너지를 잃은 전자의 수가 많기 때문이다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄱ, ㄷ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 핵에너지를 얻는 과정을 나타낸 것이다.

(가)  [eqn: rm ` _{```92} ^{235} U~+~` _{0} ^{1} n~~ -> ~~` _{````56} ^{144} Ba~+~` _{36} ^{89} Kr~+~3` _{0} ^{1} n~+~200MeV]

(나)   [eqn: rm 4` _{1} ^{1} H~~ -> ~~` _{2} ^{4} He~+~2 _{`1} ^{`0} e~+~24.7`MeV]

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. (가)와 (나)의 핵반응 전후에 전하량은 보존된다. ㄴ. (가)의 핵반응 후에 핵자당 결합에너지는 증가한다. ㄷ. (가)의 핵반응 후에는 질량이 감소하고, (나)의 핵반응 후에는 질량이 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤  ㄱ, ㄷ

* 확인 사항

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

물리 II 정답

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

해 설

1. [출제의도] 변위, 속도, 평균 속력의 개념을 이해한다.

ㄱ. 변위의 크기는 처음 위치와 나중 위치 사이의 직선거리이므로 철수와 영희의 변위는 같다.
ㄴ. 걸린 시간은 같고 철수의 이동거리가 영희보다 작으므로 평균속력의 크기는 철수가 영희보다 작다.
ㄷ. 경로 B를 따라 이동하는 동안 방향이 바뀌기 때문에 속도는 변한다.

2. [출제의도] 단진동 운동의 주기에 영향을 주는 변인을 이해하고 역학적 에너지 보존을 적용한다.

ㄱ. 단진자의 주기 [eqn: T=2 pi sqrt {{m} over {k}}]이므로 질량이 2배 증가했으므로 주기는 [eqn: sqrt {2}]배 증가한다.
ㄴ. 역학적 에너지 보존에 의해 [eqn: {1} over {2} kx ^{2} = {1} over {2} mv ^{2}]인데 탄성력에 의한 위치 에너지가 변함없기 때문에 운동 에너지도 일정하다. 질량이 2배 증가했으므로 속력은 [eqn: {1} over {sqrt {2}}]배가 된다.
ㄷ. 탄성력에 의한 위치 에너지는 변함없기 때문에 최대 압축 길이도 일정하다.

3. [출제의도] 중력장 내의 운동을 이해한다.

A와 B의 낙하시간을 [eqn: t]라고 할 때 A의 낙하거리는 [eqn: h _{A} =vt+ {1} over {2} gt ^{2}]이다. B의 낙하거리는 [eqn: h _{B} = {1} over {2} gt ^{2}]이므로 두 물체의 높이 차는 [eqn: H=vt]이다. 한편 B의 수평도달 거리 [eqn: R=vt]이므로 [eqn: H:R=1:1]이 된다.

4. [출제의도] 원운동을 이해한다.

ㄱ. 바퀴가 굴러가기 때문에 A와 B의 속력은 같다.
ㄴ. [eqn: v=r omega]에 의해 반지름이 큰 A의 각속도가 B보다 작다.
ㄷ. [eqn: F=m {v ^{2}} over {r}]에 의해 반지름이 작을수록 구심력이 더 크다.

5. [출제의도] 운동량 보존을 이해한다.

ㄱ. 충돌할 때 받는 힘은 작용 반작용에 의해 같다.
ㄴ. y축 방향으로의 운동량이 보존된다. 따라서
[eqn: p _{A} ``sin30 DEG =p _{B} ``sin60 DEG]이므로 [eqn: p _{A} :p _{B} = sqrt {3} :1]이다.
ㄷ. 충돌 후 B의 운동방향이 B가 받은 힘의 방향이다. A는 작용 반작용에 의해 그와는 반대로 힘을 받는다.

6. [출제의도] 만유인력에 의한 운동을 설명한다.

ㄱ. 인공위성 A의 운동에너지는 [eqn: G {Mm} over {r ^{2}} =m {v ^{2}} over {r}]에 의해 [eqn: G {Mm} over {4R}]이고 위치 에너지는 [eqn: -G {Mm} over {2R}]이므로 A의 역학적 에너지는 [eqn: -G {Mm} over {4R}]이다. 물체 B의 위치 에너지는 [eqn: -G {Mm} over {R}]이고 운동 에너지는 A와 같아  [eqn: G {Mm} over {4R}]이므로 B의 역학적 에너지는 [eqn: -G {3Mm} over {4R}]이다. 따라서 역학적 에너지는 A가 더 크다.
ㄴ. A에 작용하는 만유인력의 방향과 운동 방향이 수직이므로 만유인력이 한 일은 0이다.
ㄷ. B의 역학적 에너지가 모두 위치 에너지로 바뀌는 높이는 [eqn: {4R} over {3}]이므로 지표면으로부터 올라갈 수 있는 높이는 [eqn: {R} over {3}] 이다.

7. [출제의도] 열량 보존의 법칙을 이해한다.

물이 얻은 열량과 금속이 잃은 열량이 같기 때문에
[eqn: 1 TIMES m _{물} TIMES 30=c _{A} TIMES m _{A} TIMES 60]이므로 [eqn: c _{A} = {m _{물}} over {2m _{A}}]이다.
[eqn: 1 TIMES m _{물} TIMES 20=c _{B} TIMES m _{B} TIMES 70]이므로 [eqn: c _{B} = {2m _{물}} over {7m _{B}}]
물의 질량과 금속의 질량이 같으므로 [eqn: c _{A} :c _{B} =7:4]이다.

8. [출제의도] 기체 분자의 운동을 이해한다.

ㄱ. [eqn: PV=nRT]에 의해 부피가 2배가 되면 절대온도도 2배가 된다.
ㄴ. [eqn: {1} over {2} mv ^{2} = {3} over {2} kT]에 의해 절대온도가 2배가 되면 기체 분자의 속력은 [eqn: sqrt {2}]배가 된다.
ㄷ. 한 번 충돌할 때 받는 충격량이 [eqn: sqrt {2}]배 증가해도 압력이 일정하므로 단위 시간당 충돌 횟수는 [eqn: {1} over {sqrt {2}}]배가 된다.

9. [출제의도] 구심력을 이해한다.

ㄱ, ㄴ, ㄷ. 구심력이 일정하므로 [eqn: F=m {v ^{2}} over {r}]에 의해 궤도 반지름이 증가하면 속력이 증가한다. [eqn: F=mr omega ^{2}]에 의해 반지름이 증가하면 각속도가 감소하고 각속도가 감소하기 위해서는 주기가 길어져야 한다.

10. [출제의도] 열역학 제1법칙을 이해한다.

ㄱ. A가 외부에 한 일은 B보다 크다. 더욱이 A는 외부에 한 일 뿐만 아니라 내부에너지 증가량을 더한 만큼 열을 흡수한다.
ㄴ. 분자의 운동에너지는 절대온도에 비례한다. 따라서 [eqn: {1} over {2} mv ^{2} = {3} over {2} kT]에 의해 절대온도가 6배가 되면 운동 에너지도 6배가 된다.
ㄷ. 등압 팽창의 경우 [eqn: DELTA U= {3} over {2} nR DELTA T]이고 외부에 한 일 [eqn: W=nR DELTA T]이므로 내부 에너지 증가는 외부에 한 일의 1.5배이다.

11. [출제의도] 전기장과 전위를 계산한다.

전위는 [eqn: k {8} over {r} -k {2} over {(5-r)} =0]에 의해 [eqn: r]은 8C으로부터 4m 떨어진 지점이다. 전기장은
[eqn: k {8} over {(5+x) ^{2}} -k {2} over {x ^{2}} = 0]에 의해 [eqn: x]는 -2 C으로부터 5 m 떨어진 지점이다. 따라서 두 지점간의 거리는 6m이다.

+8 C

-2 C

[eqn: r]

[eqn: x]

12. [출제의도] 키르히호프의 법칙을 이해한다.

ㄱ. 전하량 보존에 의해 [eqn: I _{1} +I _{2} =I _{3}]이다.
ㄴ. 에너지 보존에 의해 [eqn: E-2I _{1} r+I _{2} r=0]이다.
ㄷ. 에너지 보존에 의해 [eqn: 2E-2I _{1} r-I _{3} R=0]이다.

13. [출제의도] 로렌츠 힘을 이해한다.

ㄱ. 플레밍의 왼손 법칙에 의해 P는 (+)전하, Q는 (-)전하로 대전되어 있음을 알 수 있다.
ㄴ. 속력이 같으므로 가속도는 [eqn: {v^2} over {r}]에 의해 반지름이 작을수록 가속도가 크다.
ㄷ. 구심력은 일정하므로 [eqn: Bqv=m {v ^{2}} over {r}]에 의해 질량이 작을수록 반지름이 작다. [eqn: Bqv=mr LEFT ( {2 pi } over {T} RIGHT ) ^{2}]에 의해 질량과 반지름이 작은 A의 주기가 더 작으므로 자기장을 빠져 나오는데 더 짧은 시간이 걸린다.

14. [출제의도] 변압기의 원리를 적용한다.

ㄱ. 2차 코일에 걸리는 전압이 110V이므로 A에 흐르는 전류는 1A이다.
ㄴ. A와 B가 병렬 연결이므로 전압은 110V로 같다.
ㄷ. 1차 코일과 2차 코일의 전력은 같다. 2차 코일에 전류가 2배가 되므로 1차 코일의 전류도 2배로 증가한다.

15. [출제의도] RLC회로에서 위상, 임피던스, 전류, 소비전력을 구한다.

ㄴ. 코일에 걸리는 전압의 위상이 전류보다 90° 앞서고 축전기에 걸리는 전압의 위상이 전류보다 90° 늦기 때문에 코일에 걸리는 전압과 축전기에 걸리는 전압의 위상은 180° 차이가 난다.
ㄷ. 축전기의 전기 용량을 증가시키면 임피던스가 커지므로 전체 전류가 작아지고 저항에 걸리는 전압이 작아져 전력은 감소한다.

16. [출제의도] 원자 모형의 발전 과정에 대해 이해한다.

러더퍼드의 [eqn: alpha] 선 산란실험은 러더퍼드의 원자모형이나 보어의 원자모형으로 설명 가능하지만 톰슨의 원자모형으로는 설명할 수 없고, 수소원자의 선스펙트럼은 보어의 원자모형으로는 설명이 가능하지만 톰슨의 원자모형이나 러더퍼드의 원자모형으로는 설명할 수 없다.

17. [출제의도]  보어의 원자 모형을 수소 원자에 적용한다.

ㄱ. 궤도 반지름이 클수록 역학적 에너지는 커진다.
ㄴ. B 궤도 전자의 양자 조건: [eqn: 2 pi r= {2h} over {mv}]
ㄷ. A와 C 궤도 에너지 준위차는 A와 B 궤도 에너지 준위차보다 크므로 [eqn: E=hf]에 의해 진동수가 더 크다.

18. [출제의도] 방사성 원소의 붕괴 과정을 이해한다.

A는 [eqn: alpha]선([eqn: {} _{2} ^{4} rm `He]), B는 [eqn: beta]선(전자), C는 [eqn: gamma]선(전자기파)
질량은 [eqn: alpha 선]이 가장 크고, 투과력은 [eqn: gamma]선이 가장 크다.
[eqn: alpha]선은 (+)전하를, [eqn: beta]선은 (-) 전하를 띄기 때문에 전기장 내에서 힘을 받지만 [eqn: gamma]선은 전하를 띠고 있지 않아 전기장에서 힘을 받지 않는다.

19. [출제의도] 프랑크-헤르츠 실험 장치를 이해한다.

ㄱ, ㄷ. 가속 전압이 4.9eV에 이르면 수은 원자와 충돌하여 수은 원자는 이 에너지를 흡수하여 들뜬 상태가 되고 전자는 에너지를 잃어버려 속도가 줄어들므로 전류가 작아진다.
ㄴ. C의 전류가 B보다 큰 이유는 가속 전압이 커지기 면서 첫 번째 충돌에서 운동 에너지를 잃어 버리고 다시 가속되면서 그리드를 통과하여 양극에 도착하기 때문이다.

20. [출제의도] 핵반응식을 설명한다.

(가)는 핵분열, (나)는 핵융합 반응식이다.
ㄱ, ㄷ. 핵분열과 핵융합 반응 전후에 전하량과 질량수는 보존되지만 질량은 보존되지 않고 감소한다.
ㄴ. 핵분열과 핵융합 반응 후에는 핵자당 결합에너지는 증가한다.