과학탐구 영역

(물리II)

과학탐구 영역

(물리II)

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제 4 교시

성명

수험 번호

2009학년도 대학수학능력시험 10월 모의평가 문제지

과학탐구 영역(물리 II)

그림은 벽시계의 모습을 나타낸 것이다.     벽시계의 시침과 분침의 끝점 A, B가 9시에서 10시까지 1시간 동안 운동할 때 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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	<보 기>
ㄱ. A의 변위의 크기는 이동거리와 같다. ㄴ. B는 등속도 운동을 한다. ㄷ. 평균속도의 크기는 A가 B보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 공기의 저항이 없다고 가정할 때 처음 속력 [eqn: v _{0}]로 지면에서 수직 위로 던진 공이 최고점 높이 h에 도달한 후 자유 낙하하여 속력 [eqn: v _{0}]로 지면에 도달하는 모습을 나타낸 것이다.

[eqn: h]

[eqn: v _{0}]

[eqn: v _{0}]

공기의 저항이 있다고 가정할 때 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 최고점 높이는 h보다 작아진다. ㄴ. 지면에 도달하는 속력은 [eqn: v _{0}]보다 작아진다. ㄷ. 올라가는 동안 공에 작용하는 합력은 일정하다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤  ㄴ, ㄷ

그림은 실의 한 쪽 끝에 질량 M인 추를 매달고, 유리관 속을 통과시킨 실의 다른 쪽 끝에는 질량 m인 고무마개를 달아 원운동시킨 모습을 나타낸 것이다. 유리관 끝 O에서 고무마개까지 실의 길이 L이 일정하게 유지될 때, 실은 수평면과 [eqn: theta]의 각을 이루며 고무마개는 수평면에서 등속 원운동을 한다.

[eqn: m]

고무마개의 회전에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 [eqn: g]이며, 유리관은 고정되어 있고, 실과 유리관 사이의 마찰, 공기 저항은 무시한다.)

	<보 기>
r
ㄱ. 회전 반지름은 [eqn: Lcos theta]이다. ㄴ. 구심력은 추의 무게 [eqn: Mg]와 같다. ㄷ. 주기(T)는 [eqn: m( {2 pi } over {T} ) ^{2} Lcos theta]=[eqn: Mg]에서 구한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 높이 h에서 실에 매달린 추 A를 가만히 놓은 후 최하점에서 수평면 위에 놓여 있는 질량이 같은 물체 B와 충돌하는 모습을 나타낸 것이다.

[eqn: h]

[eqn: h]

충돌 후 물체 B가 수평면을 미끄러져 빗면 위로 수평면으로부터 높이 h만큼 올라갔다고 할 때, 추 A와 물체 B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 추와 물체의 공기저항 및 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. 충돌 시 반발 계수는 1이다. ㄴ. 충돌 후 A는 왼쪽으로 운동한다. ㄷ. 충돌 전후에 A와 B의 역학적에너지의 합은 일정하다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤  ㄴ, ㄷ

그림은 인공위성이 지구 주위를 반경 R의 궤도로 등속 원운동하고 있는 것을 나타낸 것이다.

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32

[eqn: R]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 인공위성에 작용하는 합력은 0이다. ㄴ. 인공위성의 역학적에너지는 보존된다. ㄷ. 인공위성은 질량이 더 커질수록 같은 궤도를 더 느리게 운동한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림 (가)와 같이 단면적이 S인 실린더에 일정량의 단원자 기체가 밀폐되어 있다. 실린더 안과 밖의 기압이 같고, 피스톤은 용수철 상수 k인 용수철에 부착되어 반대쪽에 고정되어 있다. 처음 피스톤은 실린더의 밑면에서 거리 L인 곳에 있었고, 그 때 용수철은 자연 상태의 길이였다.

그림 (나)와 같이 전열선에 전류를 일정한 시간 동안 흘려보냈더니 피스톤이 용수철을 압축하여 오른쪽으로 x만큼 이동해 평형을 이루었다.

[eqn: L]

[eqn: L]

[eqn: x]

(가)                   (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시하고, 실린더 외부와 열 출입은 없다고 가정한다.)

	<보 기>
ㄱ. 실린더 안 기체의 내부에너지는 증가하였다. ㄴ. 기체의 평균 분자 운동에너지는 증가하였다. ㄷ. 기체의 압력은 [eqn: {kx} over {S}]만큼 증가하였다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 탄성계수 k인 용수철을 x만큼 압축시켰다 놓았더니 질량 m의 물체가 반경이 r인 곡면을 따라 올라가 높이 r인 A지점까지 올라간 후 내려왔다.

[eqn: r]

[eqn: m]

[eqn: x]

[eqn: k]

물체가 원형 곡면에서 떨어지지 않고 최고점 B까지 올라가기 위한 용수철의 최소 압축 길이는? (단, 물체의 크기는 회전반경 r에 비해 아주 작고, 용수철의 질량과 공기 저항, 물체와 면사이의 마찰은 무시한다.)

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

그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 질량 [eqn: m]의 물체가 속력 [eqn: v]로 [eqn: +x]축 방향으로 운동한다.

[eqn: v]

[eqn: v]

[eqn: v']

[eqn: {m} over {2}]

[eqn: {m} over {2}]

[eqn: y]

[eqn: x]

[eqn: m]

이 물체는 O점에서 폭발하여 질량이 각각 [eqn: {m} over {2}]인 A, B 두 조각으로 분열된다. A는 [eqn: +y]축 방향으로 [eqn: v]의 속력으로, B는 [eqn: x]축과 [eqn: theta]의 각도로 [eqn: v prime]의 속력으로 운동하게 된다. 이 때 [eqn: v prime]의 속력은?

[3점]

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

그림은 일정량의 이상기체가 A→B→C→A를 따라 변할 때 압력과 부피 사이의 관계를 나타낸 것이다.

[eqn: P _{0}]

[eqn: 2P _{0}]

[eqn: 3P _{0}]

[eqn: 2V _{0}]

[eqn: V _{0}]

[eqn: 3V _{0}]

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

	<보 기>
ㄱ. A보다 B는 온도가 3배 높다. ㄴ. B→C는 등온과정이다. ㄷ. A→B→C→A로 변하는 동안 기체가 외부에 한 일의 양은 2[eqn: P _{0} V _{0}]이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 전하량이 각각 -9 C, +4 C인 두 점전하 A, B가 서로 떨어져 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다.

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이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P점은 A, B 사이의 중심을 나타낸다.)

	<보 기>
ㄱ. A와 B 사이에 척력이 작용한다. ㄴ. P점에서 전기장의 방향은 왼쪽이다. ㄷ. 전기장의 세기가 0인 곳은 B점의 왼쪽에 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 미지의 저항 [eqn: R _{x}]를 측정하기 위한 전기회로에서 스위치 S를 닫은 후 가변저항을 3Ω으로 조정했더니 검류계 Ⓖ에 전류가 흐르지 않았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. [eqn: R _{x}]는 6Ω이다. ㄴ. B점과 C점의 전위는 같다. ㄷ. 2Ω과 4Ω에 흐르는 전류의 세기는 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 전기용량이 각각 2㎌, 3㎌, 5㎌인 세 축전기 A, B, C를 연결한 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A와 B에 걸린 전압은 같다. ㄴ. A보다 B에 충전된 전하량이 더 적다. ㄷ. B보다 C에 저장된 에너지가 더 작다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 지면에 수직으로 들어가는 균일한 자기장 B 속에서 동일한 질량과 전하량을 갖는 대전 입자 P, Q가 반지름 r, 2r로 각각 등속 원운동하는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 입자 P, Q는 서로 영향을 주지 않는다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. P는 (+)전하를 띠고 있다. ㄴ. Q의 구심력은 P의 2배이다. ㄷ. Q의 회전주기는 P의 2배이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같이 3Ω인 저항과 유도 리액턴스가 20Ω인 코일, 용량 리액턴스가 16Ω인 축전기를 직렬로 연결하고 100 V-50 ㎐인 교류 전압을 걸어 주었다.

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

	<보 기>
ㄱ. 임피던스는 5Ω이다. ㄴ. 코일에 흐르는 전류는 20 A이다. ㄷ. 축전기에서 소비되는 전력은 0이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 코일과 축전기로 이루어진 회로에 교류 전류가 흐를 때 축전기의 양 극판 사이에 전기장 E와 자기장 B가 형성된다.

이 회로에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 자기장은 시간에 따라 변한다. ㄴ. 전기장은 시간에 따라 변한다. ㄷ. 발생되는 전기장과 자기장은 서로 수직이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ	④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 원자 모형에 대한 설명이다.

32

32

원자의 구조는 여러 과학자에 의해 연구되어 그 모형이 발표되었다.

수박에 수박씨가 박힌 것과 같이 전자가 원자에 박혀 있을 것이라는 모형은 영국의 이(가) 주장하였으나 인정받지 못하였고, 행성들이 태양 주위를 도는 것처럼 원자핵 주위에 전자가 돌고 있는 모형이 에 의해 제안되었다. 그러나 이것은 원자의 안정성과 고온의 원자에서 방출되는 빛의 선스펙트럼을 설명할 수가 없었으므로 이(가) 이를 수정하여 양자 조건과 진동수 조건에 따르는 원자 모형을 제안하였다.

(가)

(나)

(다)

(가), (나), (다)에 들어갈 과학자를 바르게 짝지은 것은? [3점]

(가)                 (나)                (다)

①  톰슨                러더퍼드             보어

②  밀리칸              보어                 톰슨

③  러더퍼드            톰슨                 보어

④  보어                밀리칸               톰슨

⑤  톰슨                보어                 러더퍼드

그림 (가)는 물질파 이론을 적용하여 수소 원자 모형에서 전자가 가질 수 있는 궤도 중에서 A, B 두 가지 상태를 나타낸 것이고, (나)는 수소 원자의 에너지 준위를 모식적으로 나타낸 것이다.

(가)                    (나)

전자가 A상태에서 B상태로 전이하기 위해 필요한 에너지는?

① 1.5 eV	② 1.9 eV	③ 3.4 eV	④ 10.2 eV	⑤ 13.6 eV

그림은 A원자가 방사선을 내놓고 B, C, D원자로 변화하는 과정을 나타낸 것이다.

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

	<보 기>
ㄱ. α선은 헬륨 원자핵이다. ㄴ. β선은 원자의 궤도 전자가 방출된 것이다. ㄷ. A와 D원자는 동위원소이다.

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

밀리컨은 그림 (가)와 같은 실험 장치를 이용하여 전자의 전하량을 측정하였다. 분무기로 작은 기름방울을 뿜어 주면 기름방울은 마찰에 의해 전하를 띠게 된다.

그림 (나)는 간격이 d인 두 극판에 V의 전압을 걸어 주었을 때 질량이 m인 기름방울이 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다.

[eqn: m]

[eqn: d]

[eqn: V]

(가)               (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력가속도는 [eqn: g]이고, 기름 방울에 작용하는 부력은 무시한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. (-)전하를 띠고 있다. ㄴ. 전하량은 [eqn: mgd over V]이다. ㄷ. 전하량의 크기는 전자의 전하량과 같다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ	④ ㄱ, ㄴ	⑤  ㄴ, ㄷ

다음은 어떤 입자의 발견에 대한 설명과 그 과정을 핵반응식으로 나타낸 것이다.

◦ 1919년 러더퍼드가 α입자를 질소의 원자핵에 충돌시켜 발견하였다.

[eqn: rm{} _{7} ^{14} N~~+~~ _{2} ^{4} He~~ -> ~~ _{8} ^{17} O~~+]

(가)

◦ 1932년 채드윅이 α입자를 베릴륨에 충돌시켜 발견하였다.

[eqn: rm{} _{4} ^{9} Be~~+~~ _{2} ^{4} He~~ -> ~~ _{6} ^{12} C~~+]

(나)

(가)와 (나)에 들어갈 입자를 바르게 짝지은 것은? [3점]

(가)        (나)             (가)        (나)

① 전자       양성자       ② 양성자      전자

③ 양성자     중성자       ④ 중성자      양성자

⑤ 전자       중성자

* 확인 사항

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