◦ 자신이 선택한 과목의 문제지인지 확인하시오.

◦ 문제지의 해당란에 성명과 수험번호를 정확히 기입하시오.

◦ 답안지의 해당란에 성명과 수험번호를 쓰고, 또 수험번호와 답을 정확히 표기하시오.

◦ 선택한 과목 순서대로 문제를 풀고, 답은 답안지의 ‘제1선택’란부터 차례대로 표기하시오.

◦ 문항에 따라 배점이 다르니, 각 물음의 끝에 표시된 배점을 참고하시오. 3점 문항에만 점수가 표시되어 있습니다. 점수 표시가 없는 문항은 모두 2점씩입니다.

2011학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역 (물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

물리Ⅱ

과학탐구 영역

물리Ⅱ

그림과 같이 영희가 찬 공이 점 p, q를 지나 운동하였다.

p에서 q까지 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 변위의 크기는 이동 거리보다 작다. ㄴ. 중력에 의한 위치 에너지는 일정하다. ㄷ. 등속도 운동이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

9

32

그림과 같이 철수가 유리구슬 A, B를 차례로 가만히 놓았더니, A, B가 떨어지고 있다.

A, B가 떨어지는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. A와 B 사이의 거리는 일정하다. ㄴ. 가속도의 크기는 A와 B가 서로 같다. ㄷ. A와 B의 운동 에너지 차이는 일정하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 수평면에서 장난감 자동차 A, B가 등속 직선 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B는 기준선을 동시에 통과한 후 점 p에서 충돌한다.

A, B가 기준선을 통과하는 순간부터 충돌 직전까지, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

		보 기
ㄱ. 이동 거리는 A가 B보다 크다. ㄴ. 속도의 크기는 A가 B보다 크다. ㄷ. A에 대한 B의 속도는 일정하다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그래프는 [eqn: xy]평면에 정지해 있던 물체에 작용하는 합력의 [eqn: x], [eqn: y]성분인 [eqn: F _{x}], [eqn: F _{y}]를 시간에 따라 각각 나타낸 것이다.

0초부터 [eqn: t _{2}]까지 물체의 운동 경로를 [eqn: xy]평면에 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? [3점]

①	②

③	④

⑤

그림과 같이 마찰이 있는 경사면에서 물체 B와 접촉해 있는 물체 A에 경사면과 나란한 방향의 일정한 힘 [eqn: F] 를 작용하였더니, A, B가 한 덩어리로 등가속도 직선 운동을 하였다. A, B의 질량은 각각 [eqn: 2m], [eqn: m]이고, A와 경사면, B와 경사면 사이의 운동 마찰 계수는 서로 같다.

A가 B에 작용하는 힘의 크기는? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

① [eqn: { 1} over { 3}F]	② [eqn: { 2} over {3}F]	③ [eqn: F]	④ [eqn: 2F]	⑤ [eqn: 3F]

그림과 같이 물체 A, B가 지면으로부터 같은 높이의 두 지점을  동시에 같은 속력으로 통과한다. 이 순간부터 B가 최고 높이에 도달하는 데까지 걸린 시간이 [eqn: t]이다. A, B는 마찰이 없는 경사면을 따라 등가속도 직선 운동을 한다.

A가 지면에 도달한 순간부터 B가 지면에 도달하는 데까지의 시간은? (단, A, B의 크기는 무시한다.)

① 2[eqn: t]	② 3[eqn: t]	③ 4[eqn: t]	④ 5[eqn: t]	⑤ 6[eqn: t]

그림 (가)는 지면에 놓인 물체 A가 수평 방향에 대해 45°의 각으로 속력 [eqn: v]로 던져지는 것을, (나)는 지면에 놓인 물체 B가 경사각이 45°인 마찰이 없는 경사면을 따라 속력 [eqn: v]로 던져지는 것을 나타낸 것이다. A는 포물선 운동을, B는 경사면을 따라 등가속도 직선 운동을 한다.

(가)                               (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B의 크기는 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 최고 높이는 A가 B보다 낮다. ㄴ. 가속도의 방향은 A와 B가 서로 같다. ㄷ. 최고 높이에 도달하는 데까지 걸린 시간은 A가 B보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 수평면과 60°의 각으로 속력 [eqn: v]로 던져진 물체가 포물선 운동을 한다. 이 물체의 운동 방향은 지면으로부터 높이 [eqn: h]인 점에서 수평면과 30°의 각을 이룬다.

[eqn: h]는? (단, 중력 가속도는 [eqn: g]이다.)

① [eqn: {v ^{2}} over {4g}]	② [eqn: {v ^{2}} over {3g}]	③ [eqn: {3v ^{2}} over {2g}]	④ [eqn: {5v ^{2}} over {2g}]	⑤ [eqn: {3v ^{2}} over {g}]

그림은 수평면으로부터 높이가 각각 [eqn: 2h], [eqn: 4h]인 지점에서 물체 A, B를 수평으로 던지는 것을 나타낸 것이다. 던져진 순간부터 수평면에 도달할 때까지 A, B의 수평 이동 거리는 같다.

A가 높이 [eqn: h]인 점을 지나는 순간 속도의 수평 성분이 [eqn: v _{x}]일 때, B가 높이 [eqn: h]인 점을 지나는 순간 속도의 수평 성분은? (단, A, B의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

① [eqn: {1} over {2} v _{x}]	② [eqn: {1} over {sqrt {2}} v _{x}]	③ [eqn: v _{x}]	④ [eqn: sqrt {2} v _{x}]	⑤ [eqn: 2v _{x}]

10

32

그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 [eqn: 4v]의 일정한 속력으로 운동하던 물체 A가 벽과 수직으로 충돌한 후 튕겨 나가, 정지해 있던 물체 B와 충돌하여 한 덩어리가 되어 속력 [eqn: v]로 운동한다. A, B의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: 2m]이다.

벽과 A 사이의 반발 계수는?

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

다음은 수평으로 던져진 물체의 운동에 관한 실험이다.

[과정]

(가) 그림과 같이 높이가 [eqn: H]이고 수평인 책상 위에 매끄러운 경사대를 설치한다.

(나) 질량 [eqn: m]인 구슬을 경사대 끝점 p로부터 연직 높이가 [eqn: h]인 경사대의 지점에 가만히 놓는다.

(다) 구슬이 p를 수평으로 지나 바닥에 떨어질 때까지 p로부터의 수평 이동 거리 [eqn: x]를 측정한다.

(라) [eqn: m] 또는 [eqn: h]를 바꾸어 과정 (나), (다)를 반복한다.

[결과]

구슬	구슬의 질량([eqn: m])	p로부터 출발 위치까지 연직 높이([eqn: h])	수평 이동 거리([eqn: x])
A	50g	10㎝	[eqn: x _{rm A it}]
B	50g	20㎝	[eqn: x _{rmB}]
C	100g	10㎝	[eqn: x _{rm C it}]

이에 대해 옳게 말한 학생만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
철수 : p에서의 속력은 B가 A보다 커. 영희 : [eqn: x _{rmB}]는 [eqn: x _{rmA}]보다 커. 민수 : [eqn: x _{rm C it}]는 [eqn: x _{rmA}]의 2배야.

① 철수	② 민수	③ 철수, 영희

④ 영희, 민수	⑤ 철수, 영희, 민수

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 물체 A가 용수철이 연결되어 정지해 있는 물체 B를 향해 등속 직선 운동하는 것을, (나)는 A, B가 탄성 충돌을 한 후 마찰이 없는 수평면에서 각각 등속 직선 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 [eqn: m], [eqn: 2m]이다.

충돌 전                                  충돌 후

(가)                                       (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철의 질량과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 충돌하는 동안, 탄성력에 의한 위치 에너지의 최댓값은 충돌 전 A의 운동 에너지와 같다. ㄴ. (나)에서 A의 운동량 크기는 B의 운동량 크기와 같다. ㄷ. 충돌 전 A의 운동 에너지와 충돌 후 A와 B의 운동 에너지의 합은 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 마찰이 없는 [eqn: xy]평면에서 등속 직선 운동하던 물체 A가 정지해 있던 물체 B와 충돌하여 운동하는 것을, 그래프는 A의 운동량의 [eqn: x], [eqn: y]성분인 [eqn: P _{x}], [eqn: P _{y}]를 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B는 [eqn: t]일 때 충돌하였다.

충돌 직후 B의 운동량의 크기는? [3점]

① [eqn: 2P]	② [eqn: 2 sqrt {2} P]	③ [eqn: 3P]

④ [eqn: sqrt {13} P]	⑤ [eqn: 5P]

그림은 실패가 회전하는 모습을 나타낸 것이다. 실패 표면의 세 점 p, q, r는 동일한 주기로 등속 원운동을 한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 속력은 p와 q가 서로 같다. ㄴ. 각속도의 크기는 q와 r가 서로 같다. ㄷ. 구심 가속도의 크기는 p가 r보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄴ,  ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

23

32

그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 일정한 속력 [eqn: v]로 운동하던 물체 A가 실에 연결되어 정지해 있던 물체 B와 충돌한 직후, 한 덩어리가 되어 등속 원운동을 한다. A와 B의 질량은 [eqn: m]으로 서로 같고, 한 덩어리가 된 물체의 회전 반지름은 [eqn: r]이다.

충돌 후 한 덩어리가 된 물체에 작용하는 구심력의 크기는? (단, 실의 질량은 무시한다.)

① [eqn: {mv ^{2}} over {3r}]	② [eqn: {mv ^{2}} over {2r}]	③ [eqn: {mv ^{2}} over {r}]	④ [eqn: {2mv ^{2}} over {r}]	⑤ [eqn: {3mv ^{2}} over {r}]

그림은 O점을 중심으로 등속 원운동하는 비행기 모양의 놀이 기구를 [eqn: xy]평면에 나타낸 것이고, 그래프는 이 비행기의 가속도의 [eqn: x]성분을 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. 속도의 [eqn: x]성분 크기는 일정하다. ㄴ. [eqn: t]일 때의 운동 방향은 2[eqn: t]일 때와 같다. ㄷ. [eqn: 3t]일 때 가속도의 [eqn: y]성분 크기는 [eqn: a]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 물체 A는 행성을 중심으로 등속 원운동하고, 물체 B는 행성을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 운동하고 있다. A와 B의 질량은 서로 같고, 동일 평면상에서 운동하며 서로 충돌하지 않는다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B 사이의 만유인력은 무시하고, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 만유인력에 의한 위치 에너지는 0이다.)

		보 기
ㄱ. A의 속력은 B의 최대 속력보다 작다. ㄴ. B의 가속도 크기는 일정하다. ㄷ. 역학적 에너지는 A와 B가 서로 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

24

32

그림과 같이 반지름 [eqn: R]인 행성의 중심으로부터 [eqn: 4R]인 지점에서 물체를 가만히 놓았다. 이 지점에서 행성의 만유인력에 의한 물체의 위치 에너지는 [eqn: -E] 이다.

물체를 가만히 놓은 순간부터 물체가 행성 표면에 도달할 때까지, 행성에 의한 만유인력이 물체에 한 일은? (단, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 만유인력에 의한 위치 에너지는 0이다.) [3점]

① [eqn: {1} over {2} E]	② [eqn: E]	③ [eqn: 2E]	④ [eqn: 3E]	⑤ [eqn: 4E]

그림은 천장에 고정된 실에 추를 매달아 연직선과 실이 이루는 각을 5°로 한 후 가만히 놓았을 때, 천장에서 비추는 평행 광선에 의해 지면에 나타난 추의 그림자가 단진동하는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 추의 최대 속력은 그림자의 최대 속력보다 크다. ㄴ. 추의 질량만을 증가시키면 그림자의 진동수는 감소한다. ㄷ. 실의 길이만을 감소시키면 그림자의 단진동 주기는 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 수평면에서 물체 A, B가 동일한 용수철에 연결되어 단진동하는 것을, 그래프는 A, B의 운동 에너지를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. [eqn: t]일 때 B의 탄성력에 의한 위치 에너지는 [eqn: E] 이다. ㄴ. 질량은 A가 B의 4배이다. ㄷ. 진폭은 A가 B의 [eqn: sqrt {2}]배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

※ 확인사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.