1. 그림은 3월 중순 어느 날 태양이 남중했을 때 앙부일구 영침의 그림자 모습을 나타낸 것이다. 이때부터 영희는 4시간 동안 영침의 그림자 위치 변화를, 철수는 두 달 동안 태양이 남중했을 때 영침의 그림자 위치 변화를 관찰하였다.

2014학년도 6월 고2 전국연합학력평가 문제지

제 4 교시     과학탐구 영역 (물리Ⅰ)

성명			수험 번호						2

과학탐구 영역 (물리Ⅰ)

고 2

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과학탐구 영역 (물리Ⅰ)

고 2

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1

16

a

b

c

d

북

영희와 철수가 관찰한 영침의 그림자가 이동한 방향으로 옳게 짝지은 것은?

		영희	철수
①		a	b
②		a	d
③		c	a
④		c	b
⑤		c	d

2. 그림 (가)는 수평면에서 5 [eqn: rm m/s]의 일정한 속도로 운동하는 물체 A를, (나)는 지면으로부터 높이 [eqn: h]인 곳에 가만히 놓은 물체 B를 나타낸 것이다.

(가)                  (나)

B

A

[eqn: h]

[eqn: 5rmm/s]

A가 10 m를 운동하는 데 걸린 시간과 B가 지면에 도착하는 데 걸린 시간이 같을 때의 [eqn: h]는? (단, 중력 가속도는 10 [eqn: rm m/s ^{2}]이고, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

① 5 m	② 10 m	③ 15 m	④ 20 m	⑤ 25 m

3. 그림은 공기 부상 궤도 장치(무마찰 실험 장치)에서 직선 운동하는 물체의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다.

위치

시간

0

이와 같은 실험 결과를 얻을 수 있는 실험 모습으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기의 저항은 무시하며, 점선은 수평면이다.)

		<보 기>
	ㄱ. ㄴ. ㄷ.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

4. 그림은 수평면에 놓여 있는 공 위에 영희가 누워 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

수평면

공

영희

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

		<보 기>
	ㄱ. 공에 작용하는 알짜힘은 0이다. ㄴ. 공이 영희에게 작용하는 힘과 공이 수평면에 작용하는 힘은 작용 반작용 관계이다. ㄷ. 영희가 공에 작용하는 힘의 크기는 수평면이 공에 작용하는 힘의 크기보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

5. 그림 (가)는 달걀이 마룻바닥에 떨어져 깨진 모습을, (나)는 동일한 달걀이 같은 높이에서 푹신한 방석에 떨어져 깨지지 않은 모습을 나타낸 것이다.

(가)                            (나)

마룻바닥

방석

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. (가)와 (나)에서 충격량의 크기는 같다. ㄴ. (가)에서의 충돌 시간이 (나)에서보다 짧다. ㄷ. (가)에서의 평균 충격력의 크기는 (나)에서보다 작다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄷ

6. 그림은 A점에 가만히 놓은 공이 곡면을 따라 운동하는 것을 나타낸 것이다. B점과 D점은 같은 높이이다.

A

B

C

D

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

		<보 기>
	ㄱ. 역학적 에너지는 B점에서가 C점에서보다 크다. ㄴ. 운동량의 크기는 B점에서가 D점에서보다 크다. ㄷ. A점에서 B점으로 운동하는 동안 중력이 한 일은 운동 에너지의 변화량과 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

7. 그림 (가)는 민수가 질량 [eqn: m]인 물체를 일정한 속력 [eqn: v]로 [eqn: s]만큼 들어 올리는 모습을, (나)는 민수가 마찰이 없는 빗면에서 질량 [eqn: m]인 물체를 일정한 속력 [eqn: v]로 [eqn: s]만큼 미는 모습을 나타낸 것이다.

(가)                      (나)

[eqn: v]

[eqn: s]

[eqn: v]

[eqn: s]

(가)에서의 물리량이 (나)에서보다 큰 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

2

16

		<보 기>
	ㄱ. 민수가 물체에 작용하는 힘의 크기 ㄴ. 민수가 물체에 한 일 ㄷ. 물체의 퍼텐셜 에너지의 변화량

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

A

B

P

8. 그림과 같이 대전된 도체구 A를 수평면에 고정하고 대전된 도체구 B를 놓았다. 이때 B에 작용하는 전기력의 크기는 [eqn: F] 이다.

B를 P지점으로 옮겼을 때, B에 작용하는 전기력의 크기는? (단, 격자 눈금 사이의 간격은 모두 동일하며, 도체구의 크기는 무시한다.)

① [eqn: {1} over {4} F]	② [eqn: 1over2} F]	③ [eqn: F]	④ [eqn: 2F]	⑤ [eqn: 4 F]

9. 다음은 뉴턴의 만유인력 법칙을 이용하여 케플러 법칙을 유도하는 과정이다.

반지름 [eqn: r] 인 원 궤도를 따라 속력 [eqn: v] 로 등속 원운동하는 질량 [eqn: m] 인 행성을 생각하자. 행성의 공전 주기는 [eqn: T= {2 pi r} over {v}]로 나타낼 수 있다. 이 행성에 작용하는 힘은 행성과 질량  [eqn: M] 인 태양 사이에 작용하는 만유인력([eqn: G {mM} over {r ^{`2}}])이며, 이 힘이 구심력([eqn: m {v ^{`2}} over {r}])으로 작용하여 원운동을 한다. 따라서 [eqn: G {mM} over {r ^{`2}} =m {v ^{`2}} over {r}]으로 쓸 수 있다. 이 식에 [eqn: v= {2 pi r} over {T}]를 대입하면 행성의 공전 주기와 궤도 반지름의 관계를 유도할 수 있다. ([eqn: G] 는 만유인력 상수이다.)

[eqn: M]

[eqn: m]

[eqn: v]

[eqn: r]

위에서 유도한 공전 주기 [eqn: T] 와 궤도 반지름 [eqn: r] 의 관계로 옳은 것은?

① [eqn: T~PROPTO~r]	② [eqn: T^{` `2}~ PROPTO~r]	③ [eqn: T^{`` 2}~ PROPTO~r ^{ ``3}]

④ [eqn: T^{`` 3} ~ PROPTO ~r]	⑤ [eqn: T^{`` 3} ~ PROPTO ~r ^{`` 2}]

10. 다음은 정전기 유도 현상에 대한 실험이다.

[실험 과정]

(가) 비커 위에 대전되지 않은 금속 막대를 올려놓고 오른쪽에 대전되지 않은 가벼운 금속구를 매달아 놓는다.

(나) 음(-)전하로 대전된 플라스틱 막대를 금속 막대 왼쪽에 가까이 가져간 후, 금속구의 움직임을 관찰한다.

(다) 금속 막대 대신 대전되지 않은 나무 막대를 올려놓고 금속구의 움직임을 관찰한다.

[실험 결과]

◦ (나)에서 금속구는 금속 막대에 붙었다가 바로 떨어진다.

◦ (다)에서 금속구는 나무 막대에 계속 붙어 있다.

(나)의 결과                   (다)의 결과

플라스틱

막대

플라스틱

막대

금속 막대

나무 막대

금속구

금속구

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. (나)에서 전자는 금속 막대에서 금속구로 이동한다. ㄴ. (다)에서 전자는 나무 막대에서 금속구로 이동한다. ㄷ. (다)에서 나무 막대 내부에서는 유전 분극이 일어난다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11. 그림은 철수에 대해 광속에 가까운 속력 [eqn: v]로 운동하는 기차의 끝 A, B지점에 번개가 치는 것을 나타낸 것이다. 철수는 기차의 가운데 있는 영희가 스쳐 지나가는 순간 A, B지점에 번개가 동시에 치는 것을 보았다.

15

16

철수

영희

A

[eqn: v]

B

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

		<보 기>
	ㄱ. 영희가 관측했을 때 철수는 속력 [eqn: v]로 운동한다. ㄴ. 영희는 B에 번개가 먼저 치는 것으로 본다. ㄷ. 영희가 관측한 빛의 속력은 철수가 관측한 빛의 속력보다 빠르다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

12. 그림은 밤하늘의 사진과 일식 때의 사진을 분석한 자료이다. 점은 태양이 없을 때 별들의 위치이고, 화살표는 태양이 있을 때 별들의 위치 변화를 나타낸 것이다.

태양

2°

1°

1°

2°

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 중력 렌즈 현상이다. ㄴ. 일반 상대성 이론의 증거이다. ㄷ. 태양 주변의 시공간이 휘어져서 나타나는 현상이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13. 그림은 p점에서 생성된 뮤온이 광속에 가까운 속력으로 진행하여 q점에서 붕괴할 때까지의 경로를 나타낸 것이다. p와 q에 대해 정지해 있는 좌표계에서 측정한 p와 q 사이의 거리는 [eqn: L] 이고, 뮤온의 수명은 [eqn: T] 이다. 뮤온과 함께 움직이는 좌표계에서 측정한 p와 q 사이의 거리는 [eqn: L`']이고, 뮤온의 수명은 [eqn: T``']이다.

p

q

뮤온

[eqn: L] 과 [eqn: L`'], [eqn: T]  와 [eqn: T``']의 관계를 옳게 짝지은 것은? [3점]

① [eqn: L =L`'], [eqn: T=T`` ']	② [eqn: L >L`'], [eqn: T>T``']	③ [eqn: L >L`'], [eqn: T<T``']

④ [eqn: L <L`'], [eqn: T>T``']	⑤ [eqn: L <L`'], [eqn: T<T``']

14. 그림 (가)는 우리 은하에서 각각 [eqn: r], [eqn: 2r], [eqn: 3r] 로 떨어져 있는 외부 은하 A, B, C를 나타낸 것이고, (나)는 우리 은하에서 관측한 외부 은하의 후퇴 속도를 외부 은하까지의 거리에 따라 나타낸 것이다.

우리 은하 A B C [eqn: 3r] [eqn: 2r] [eqn: r] (가)	후퇴 속도 거리 A B C 0 (나)

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

		<보 기>
	ㄱ. C에서 관측할 때 A는 C에 가까워진다. ㄴ. (나)에서 그래프의 기울기는 허블 상수를 의미한다. ㄷ. 우리 은하에서 볼 때 후퇴 속도는 B가 A의 2배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

15. 그림은 원자의 구조와 구성 입자를 모식적으로 나타낸 것이다.

전자

양성자

중성자

원자핵

쿼크

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 중성자는 쿼크로 구성되어 있다. ㄴ. 양성자와 중성자는 강한 상호 작용을 한다. ㄷ. 원자핵과 전자 사이는 전자기력이 작용한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

16. 그림은 수평면에 고정된 두 점전하 A와 B가 만든 전기장의 전기력선을 방향을 표시하지 않고 나타낸 것이다. P점에 음(-)전하를 가만히 놓았더니 A에서 멀어진다.

P

A

B

16

16

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

		<보 기>
	ㄱ. B는 음(-)전하로 대전되어 있다. ㄴ. 전하량의 크기는 A가 B보다 크다. ㄷ. P에 놓은 음(-)전하의 가속도의 크기는 증가한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

17. 그림은 직선 도선 주위에 나침반 P와 Q를 놓고 전류를 흘렸을 때의 모습을 나타낸 것이다. P의 자침은 각 [eqn: theta] 만큼 회전하였고, Q의 자침은 변화가 없었다.

a

b

P

Q

[eqn: theta]

직선 도선

동

북

서

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

		<보 기>
	ㄱ. 전류는 b 방향으로 흐른다. ㄴ. P를 도선으로부터 멀리하면 [eqn: theta] 는 감소한다. ㄷ. 전류의 세기를 증가시키면 Q의 자침은 회전한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

18. 그림과 같이 막대자석과 솔레노이드를 놓고 화살표 방향으로 전류를 흘렸다. a와 b는 중심축에 있는 지점이다.

중심축

막대자석

솔레노이드

[eqn: rmN]

[eqn: rma]

[eqn: rmb]

[eqn: rmS]

전류

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장은 무시한다.)

		<보 기>
	ㄱ. 솔레노이드 내부에서 자기장의 방향은 a → b 방향이다. ㄴ. 막대자석과 솔레노이드 사이에는 척력이 작용한다. ㄷ. 전류의 세기를 증가시키면 솔레노이드 내부에서 자기장의 세기는 감소한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

19. 그림 (가)는 지구의 지표면에서, (나)는 우주선에서 몸무게를 재는 철수를 나타낸 것이다. 우주선은 무중력 상태의 우주 공간에서 가속도 [eqn: g] 로 운동하고 있다.

(가)                   (나)

지표면

[eqn: g]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 중력 가속도는 [eqn: g] 이다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 철수의 몸무게는 (가)와 (나)에서 같다. ㄴ. 철수는 (가)와 (나)의 상황을 구분할 수 없다. ㄷ. (나)에서 철수에게 작용하는 관성력의 방향은 가속도의 방향과 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

20. 그림 (가)는 서로 다른 직선 선로에 정지한 질량 [eqn: m] 인 기차 A와 질량 [eqn: 4m] 인 기차 B를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 동시에 출발한 A, B가 등가속도 운동하여 [eqn: t] 초 후 출발선으로부터의 거리가 각각 [eqn: 3L], [eqn: L]인 순간을 나타낸 것이다.

(가)                       (나)

A

A

B

B

[eqn: L]

[eqn: 3L]

[eqn: m]

[eqn: 4m]

출발선

출발선

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

		<보 기>
	ㄱ. (나)에서 속력은 A가 B보다 빠르다. ㄴ. 가속도의 크기는 A가 B의 3배이다. ㄷ. 작용하는 알짜힘의 크기는 A가 B보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

※ 확인 사항

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