◦ 자신이 선택한 과목의 문제지인지 확인하시오.

◦ 문제지의 해당란에 성명과 수험번호를 정확히 기입하시오.

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

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

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

2012학년도 4월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역 (물리Ⅱ)

제 4 교시

성명			수험번호						3

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과학탐구 영역

물리Ⅱ

과학탐구 영역

물리Ⅱ

그림은 종이배가 시냇물을 따라 점 p, q를 지나 떠내려가는 모습을 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. 운동 방향은 일정하다. ㄴ. 변위의 크기는 이동 거리보다 작다. ㄷ. 등가속도 운동을 한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 운동장에서 자전거를 타는 영희와 달리는 철수가 서로 다른 경로로 점 p에서 점 q까지 이동하는 것을 나타낸 것이다.

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

		보 기
ㄱ. 이동 거리는 영희와 철수가 서로 같다. ㄴ. 변위의 크기는 영희가 철수보다 크다. ㄷ. 철수의 평균 속력은 철수의 평균 속도 크기보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

9

32

그림은 경사면에서 철수가 공을 던진 순간부터 철수가 등속도 운동하여 공을 잡을 때까지의 공과 철수의 운동 경로를 나타낸 것이다.

공을 던진 순간부터 공을 잡을 때까지, 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		보 기
ㄱ. 공은 등가속도 운동한다. ㄴ. 철수에 대한 공의 운동 방향은 일정하다. ㄷ. 철수에 대한 공의 속도 크기는 일정하다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 [eqn: xy]평면에서 운동하는 두 물체 A, B의 0초일 때 위치를 나타낸 것이고, 그래프는 A, B의 [eqn: x]축 위치 성분 [eqn: s _{x}]와 [eqn: y]축 속도 성분 [eqn: v _{y}]를 시간에 따라 나타낸 것이다.

1초일 때, A, B의 위치를 [eqn: xy]평면에 나타낸 것으로 옳은 것은?

[3점]

①	②	③

④	⑤

그림과 같이 물체를 가만히 놓았더니 물체가 점 p를 지나 점 q에 도달한다. 물체가 놓인 지점부터 p까지, 물체가 놓인 지점부터 q까지 운동하는 데 걸린 시간의 비는 [eqn: sqrt { 2}] :[eqn: sqrt { 3}]이다.

물체가 놓인 지점부터 p, q까지의 거리를 각각 [eqn: h_{ rm1}], [eqn: h_{ rm2}]라고 할 때, [eqn: h_{ rm1}] : [eqn: h_{ rm2}]는? (단, 공기 저항과 물체의 크기는 무시한다.)

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

④ 2 : 3	⑤ 4 : 9

그림은 지면에 서 있는 철수가 연직 위로 발사된 로켓의 운동을 분석하여 로켓이 도달한 최고점 높이를 구하는 과정이다.

◦ 로켓의 크기와 공기 저항은 무시하고 지면에서 로켓이 발사된 순간을 0초라고 한다.

◦ 0초부터 5초까지 로켓은 연직 위로 4m/s2의 일정한 가속도로 운동한다.

◦ 5초부터 지면에 닿을 때까지 로켓에 중력만 작용하여 로켓은 연직선 상에서 등가속도 운동한다.

◦ 중력 가속도의 크기가 10m/s2이라고 할 때 로켓이 도달한 최고점 높이는 [eqn: h]이다.

[eqn: h]는? [3점]

① 50m	② 60m	③ 70m	④ 80m	⑤ 90m

그림은 수평 방향으로 던져진 물체가 포물선 운동하는 경로를 나타낸 것이다. 점 p, q, r는 물체의 운동 경로 상의 점이고, 수평 이동 거리는 p에서 q까지와 q에서 r까지가 서로 같다.

p에서 q까지의 물체의 물리량과 q에서 r까지의 물체의 물리량이 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 운동 시간 ㄴ. 평균 속력 ㄷ. 속도 변화량

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 물체 A를 가만히 놓은 순간부터 1초가 지날 때, B를 A가 놓인 지점에서 연직 아래로 속력 [eqn: v]로 던진다. B를 던진 순간부터 1초가 지날 때 A와 B는 충돌한다.

[eqn: v]는? (단, 중력 가속도는 10m/s2이고, 공기 저항과 물체의 크기는 무시한다.)

① 5m/s	② 10m/s	③ 15m/s	④ 20m/s	⑤ 25m/s

그림과 같이 수평면에서 일정한 속력으로 운동하던 물체가 마찰이 없고 경사각이 일정한 경사면을 따라 포물선 운동한 후, 최고점에 도달한 순간 경사면을 벗어나 포물선 운동하여 수평면에 도달하였다. 점 p, q, r는 물체의 운동 경로 상의 점이며, p는 수평면과 경사면의 경계선 상의 점, q는 최고점, r는 물체가 수평면에 도달한 점이다.

10

32

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

		보 기
ㄱ. 가속도 크기는 p에서 q까지가 q에서 r까지보다 작다. ㄴ. 운동 시간은 p에서 q까지가 q에서 r까지보다 크다. ㄷ. p에서 q까지의 운동 에너지의 감소량은 q에서 r까지의 위치 에너지의 감소량과 서로 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 수평면에서 물체 A, B를 각각 수평면과 60°, 30°의 각을 이루며 속력 [eqn: v _{rm `A it}], [eqn: v _{rm `B it}]로 동시에 던졌더니, A와 B는 A, B의 최고점에서 충돌한 직후 한 덩어리가 되어 연직 아래로 낙하하였다.

A, B의 질량을 각각 [eqn: m _{rm`A}], [eqn: m _{rmB ` it }]라 할 때, [eqn: m _{rm `A it}] : [eqn: m _{rmB ` it }]는? (단, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.) [3점]

① 1 : 1	② 1 : 2	③ 1 : 3	④ 2 : 1	⑤ 3 : 1

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 일정한 속력 [eqn: v]로 운동하던 물체 A가 실에 연결되어 정지해 있는 물체 B를 향해 운동하는 것을, (나)는 A가 B와 충돌한 직후, A는 충돌 전과 반대 방향으로 속력 [eqn: 0.5v]로 운동하고, B는 반지름이 [eqn: r]인 등속 원운동하는 모습을 나타낸 것이다. A와 B 사이의 반발 계수는 [eqn: {3} over {4}]이다.

(가) 충돌 전                          (나) 충돌 후

충돌 후, B의 주기는? (단, 물체의 크기와 실의 질량은 무시한다.)

[3점]

① [eqn: {v} over {8 pi r}]	② [eqn: {v} over {4 pi r}]	③ [eqn: {2 pi r} over {v}]	④ [eqn: {4 pi r} over {v}]	⑤ [eqn: {8 pi r} over {v}]

그림 (가), (나)와 같이 수평면에서 물체 A가 질량이 각각 [eqn: M], [eqn: 2M] 인 추와 연결되어 반지름이 [eqn: r]인 등속 원운동을 하고 있다.

(가)                                 (나)

A의 물리량 중 (나)에서가 (가)에서보다 큰 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A의 크기는 무시한다.)

		보 기
ㄱ. 구심력의 크기 ㄴ. 속력 ㄷ. 주기

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 점 O를 중심으로 회전하는 원판에 꽂혀 있는 화살 A, B가 동일한 주기로 등속 원운동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 각속도의 크기는 A가 B보다 작다. ㄴ. 속력은 A가 B보다 작다. ㄷ. 가속도의 방향은 A와 B가 서로 같다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 수평면에서 자동차가 일정한 속력 [eqn: v]로 반지름이 각각 [eqn: r], [eqn: 2r]인 반원 궤도를 따라 운동한다. 점 p, q는 자동차의 운동 경로 상의 점이다.

p에서 자동차의 가속도의 크기가 [eqn: a]일 때, q에서 자동차의 가속도의 크기는? (단, 자동차의 크기는 무시한다.)

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

그림과 같이 위성이 행성을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 점 p, q를 지나 운동한다. 위성의 운동 에너지는 p에서가 q에서보다 크다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		보 기
ㄱ. 행성의 중심에서 p까지의 거리는 행성의 중심에서 q까지의 거리보다 작다. ㄴ. 위성에 작용하는 만유인력의 크기는 p에서가 q에서보다 크다. ㄷ. p에서 q까지, 위성의 운동 에너지 변화량은 행성에 의한 만유인력이 위성에 한 일보다 작다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 수평면에서 용수철에 연결된 물체 A에 물체 B를 접촉시켜 평형 위치에서 거리 [eqn: 2L]만큼 압축시킨 후 가만히 놓았더니, A와 B가 평형 위치에서 분리되어, A는 단진동하고 B는 등속 직선 운동한다. 그래프는 A의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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32

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

		보 기
ㄱ. A의 단진동 주기는 [eqn: t]이다. ㄴ. [eqn: 4t]일 때, A와 B의 속력은 서로 같다. ㄷ. 질량은 B가 A의 3배이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

다음은 용수철에 연결된 물체의 운동에 관한 실험이다.

[과정]

(가) 그림과 같이 매끄러운 수평면에서 물체가 용수철 A, B에 연결되어 정지해 있다. A, B의 늘어난 길이는 각각의 평형 위치에서 [eqn: L], [eqn: 4L]이다.

(나) B의 연결을 끊어, 물체가 A와 연결되어 단진동할 때 물체의 가속도를 시간에 따라 측정한다.

(다) (가)에서 A의 연결을 끊어, 물체가 B와 연결되어 단진동할 때 물체의 가속도를 시간에 따라 측정한다.

[결과]

◦ (나)의 결과

(다)의 결과에 대한 그래프로 가장 적절한 것은? [3점]

①	②

③	④

⑤

그림은 행성의 중심으로부터 거리가 [eqn: 3r]인 점 p에서 운동 에너지가 [eqn: E] 인 물체가 행성의 중심으로부터 거리가 [eqn: 2r]인 점 q를 지난 모습을 나타낸 것이다. q에서 행성의 만유인력에 의한 물체의 위치 에너지는 [eqn: -2E] 이다.

q에서 물체의 운동 에너지는? (단, 물체에는 행성에 의한 만유인력만 작용하고, 행성에 의한 만유인력의 크기가 0인 지점에서 만유인력에 의한 위치 에너지는 0이다.) [3점]

24

32

① [eqn: {4} over {3} E]	② [eqn: {5} over {3} E]	③ [eqn: 2E]	④ [eqn: {7} over {3} E]	⑤ [eqn: 3E]

그림 (가), (나)는 인공위성 A, B가 질량이 각각 [eqn: M], [eqn: 8M] 인 행성을 중심으로 반지름이 각각 [eqn: r _{rm A it}], [eqn: r_{rmB}]인 궤도를 따라 등속 원운동하고 있는 것을 나타낸 것이다. 공전 주기는 A와 B가 서로 같다.

(가)                        (나)

A의 속력이 [eqn: v]일 때, B의 속력은?

① [eqn: {1} over {8} v]	② [eqn: {1} over {2} v]	③ [eqn: v]	④ [eqn: 2v]	⑤ [eqn: 8v]

그래프는 마찰이 없는 [eqn: xy] 수평면에서 질량이 같은 두 물체 A, B가 등속도 운동을 하다가 서로 충돌하여 운동할 때, A에 대한 B의 [eqn: x]축 위치 성분, [eqn: y]축 위치 성분을 각각 시간에 따라 나타낸 것이다. 충돌 전 A의 속도는 [eqn: +x]방향으로 1m/s이고, 1초일 때 A와 B가 충돌한다.

충돌 직후, A, B의 속도의 크기를 각각 [eqn: v _{rm A it}], [eqn: v _{rm B it}]라고 할 때, [eqn: v _{rm A it}] : [eqn: v _{rm B it}]는?

[3점]

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

※ 확인사항

문제지와 답안지의 해당란을 정확히 기입(표기)했는지 확인하시오.