1. 그림은 줄에 연결된 물체가 점 P, Q를 지나는 곡선 경로를 따라 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

2017학년도 7월 고3 전국연합학력평가 문제지

과학탐구 영역 (물리Ⅱ)

성명			수험번호						3

제 4 교시

고 3	과학탐구 영역 (물리Ⅱ)

	과학탐구 영역 (물리Ⅱ)	고 3

32

32

P에서 Q까지 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. 등속도 운동이다. ㄴ. 이동 거리는 변위의 크기보다 크다. ㄷ. 평균 속력은 평균 속도의 크기와 같다.

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

2. 그림은 지면에 고정된 수평인 책상 위에서 추 A가 매달린 상자와 물체 B가 실로 연결되어 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A를 매단 실이 연직선과 이루는 각은 [eqn: theta] 로 일정하다. 상자, A, B의 질량은 각각 [eqn: 3m], [eqn: m], [eqn: 2m] 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 [eqn: g] 이고, 실의 질량, 모든 마찰 및 공기 저항은 무시한다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 지면에 대해 정지한 좌표계에서 측정한 B의 가속도의 크기는 [eqn: 2 over 3 g] 이다. ㄴ. 상자에 대해 정지한 좌표계에서 볼 때, A에 작용하는 관성력의 방향은 [eqn: +x] 방향이다. ㄷ. [eqn: tan theta = 1 over 3] 이다.

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

3. 그림은 용수철에 연결된 물체가 점 P와 Q 사이에서 단진동하는 것을 나타낸 것이다. P와 Q 사이의 거리는 [eqn: L] 이고, P와 Q에서 물체의 속력은 0이다.

물체의 최대 속력이 [eqn: v] 일 때, 단진동 주기는? [3점]

① [eqn: {pi L} over {4v it}]     ② [eqn: {pi L} over {2v it}]     ③ [eqn: {pi L} over {v it}]     ④ [eqn: {2pi L} over {v it}]     ⑤ [eqn: {4pi L} over {v it}]

4. 그림과 같이 [eqn: xy] 평면에서 질량 [eqn: m] 인 물체 A가 원점에 정지해 있는 질량 [eqn: 3m] 인 물체 B를 향해 [eqn: x] 축을 따라 운동한다. B는 [eqn: y] 축 상의 점 P에 한쪽 끝이 고정되어 자유롭게 회전할 수 있는 길이 [eqn: l] 인 실에 연결되어 있다. 표는 A와 B의 충돌 전과 후, A의 운동 방향과 운동 에너지를 나타낸 것이다. 충돌 후 B는 반지름이 [eqn: l] 인 등속 원운동을 한다.

1

구분	충돌 전	충돌 후
A의 운동 방향	[eqn: +x] 방향	[eqn: -x] 방향
A의 운동 에너지	[eqn: E _{0}]	[eqn: {1} over {4} E _{0}]

충돌 후 B에 작용하는 구심력의 크기는? (단, 실의 질량과 A, B의 크기는 무시한다.) [3점]

① [eqn: {E _{0}} over {4l}]     ② [eqn: {E _{0} it} over {rm 2 it l} it]     ③ [eqn: {3E _{0} it} over {4l} it]     ④ [eqn: {3E _{0} it} over {rm 2 it l}]     ⑤ [eqn: {9E _{0} it} over {4l} it]

5. 그림 (가)와 같이 단면적이 같은 물체 A, B를 접촉시켜 양 끝을 각각 100℃와 0℃의 열원에 연결하였더니 충분한 시간이 지난 후 A, B의 접촉 부분의 온도가 70℃로 유지되었다. A, B의 길이는 [eqn: 2L] 로 같다. 그림 (나)는 (가)에서 A, B의 길이만을 각각 [eqn: L], [eqn: 3L] 로 바꾸어 연결한 것을 나타낸 것이다.

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B의 열팽창은 무시하고, 열의 이동은 전도에 의해서만 이루어지며, 외부와의 열 출입은 없다.)

		<보 기>
	ㄱ. (가)에서 단위 시간 동안 단면을 통해 전달되는 열은 A가 B보다 크다. ㄴ. 열전도율은 A가 B보다 크다. ㄷ. (나)에서 충분한 시간이 지난 후 A, B의 접촉 부분의 온도는 70℃보다 높다.

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

6. 표는 일정량의 단원자 분자 이상 기체 A의 상태 변화 과정 Ⅰ, Ⅱ에 대한 설명이다.

2

과정	상태 변화
Ⅰ	부피가 [eqn: 2V] 로 일정하게 유지되면서 압력이 [eqn: P] 에서 [eqn: 2P] 로 증가함.
Ⅱ	압력이 [eqn: 2P] 로 일정하게 유지되면서 부피가 [eqn: V] 에서 [eqn: 2V] 로 증가함.

Ⅰ, Ⅱ에서 A의 내부 에너지 변화량을 각각 [eqn: DELTA U_{ Ⅰ}], [eqn: DeltaU_{Ⅱ}]라 할 때, [eqn: DeltaU_Ⅱ over {DELTA U_Ⅰ}] 는?

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

7. 그림은 어떤 열기관에서 일정량의 이상 기체의 상태가 과정 Ⅰ → Ⅱ → Ⅲ → Ⅳ를 따라 변할 때, 압력과 부피를 나타낸 것이다. 표는 과정 Ⅰ～ Ⅳ에서 기체가 외부에 한 일([eqn: W] ), 기체가 흡수한 열량([eqn: Q] ), 기체의 내부 에너지 변화량([eqn: DELTA U] )을 일부만 나타낸 것이다.

구분	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
[eqn: W]		[eqn: c]
[eqn: Q]	[eqn: a]		[eqn: -b]	0
[eqn: DELTA U]	0	[eqn: -c]	0

이 열기관의 열효율은? (단, [eqn: b != c]이다.)

① [eqn: {a-2b} over {a}]   ② [eqn: {a-b} over {a}]   ③ [eqn: {a-c} over {a}]   ④ [eqn: {a-b} over {a+b it}]   ⑤ [eqn: {a-c} over {a+b}]

8. 그림은 [eqn: xy] 평면의 원점으로부터 같은 거리만큼 떨어져 있는 점전하 P, Q로 이루어진 전기 쌍극자가 [eqn: y] 축에 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. a, b, c는 [eqn: x], [eqn: y] 축에 있는 점들이고, a에서 전기장의 방향은 [eqn: -y] 방향이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. P는 음(-)전하이다. ㄴ. 전기장의 방향은 b에서와 c에서가 같다. ㄷ. 전위는 a에서가 b에서보다 높다.

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

9. 그림 (가)는 극판 면적이 같은 평행판 축전기 A, B가 직렬 연결된 모습을 나타낸 것으로, A에는 유전 상수가 [eqn: kappa] 인 유전체가 채워져 있다. 극판 사이 간격은 B가 A의 2 배이다. 그림 (나)는 (가)에서 A의 유전체를 B에 넣은 모습을 나타낸 것이다.

(가)

(나)

(가)에서 A, B의 합성 전기 용량이 [eqn: C]  일 때, (나)에서 A, B의 합성 전기 용량은? (단, 유전체가 채워지지 않은 공간은 진공이다.)

① [eqn: 1 over {kappa+1 } C]    ② [eqn: kappa over {2kappa+1 } C]    ③ [eqn: 1 over {kappa } C]     ④ [eqn: C]     ⑤ [eqn: kappaC]

10. 그림 (가)와 같이 극판 A, B 사이의 간격이 [eqn: 2d] 인 평행판 축전기 사이에 극판과 넓이가 같은 금속판 P를 넣고 전압이 [eqn: V _{0}] 으로 일정한 전원에 연결하였다. 그림 (나)는 (가)에서 P와 A 사이의 간격을 [eqn: x] 만큼 줄인 것을 나타낸 것이다. 충분한 시간이 지난 후, 축전기 전체에 저장된 전기 에너지는 (가)와 (나)에서 각각 [eqn: U _{(가)}], [eqn: U _{(나)}] 이다.

(가)

(나)

[eqn: {U _{(가)}} over {U _{(나)}] 는? (단, [eqn: 0<x<d] 이고, P의 두께는 무시한다.) [3점]

① [eqn: 1 - x^2 over d^2]    ② [eqn: 1 - x over d]     ③ 1    ④ [eqn: 1 + x over d]    ⑤ [eqn: 1 + x^2 over d^2]

11. 그림과 같이 [eqn: xy] 평면에 수직으로 들어가는 방향의 균일한 자기장 영역에 음(-)전하를 [eqn: +y] 방향으로 입사시켰다. 자기장 영역에서 음(-)전하는 반지름이 [eqn: d] 인 등속 원운동을 하고, 자기장의 세기는 [eqn: B] 이다. 음(-)전하의 질량은 [eqn: m], 전하량의 크기는 [eqn: q] 이다.

음(-)전하가 자기장 영역에 입사한 순간부터 자기장 영역을 빠져나올 때까지 걸린 시간은?

① [eqn: pim over 4qB]    ② [eqn: pim over 2qB]    ③ [eqn: pim over qB]    ④ [eqn: 2pim over qB]    ⑤ [eqn: 4pim over qB]

12. 그림은 일정한 방향으로 전류가 흐르는 원형 도선과 [eqn: +y] 방향으로 일정한 세기의 전류가 흐르는 직선 도선이 [eqn: xy] 평면에 고정되어 있는 모습을 나타낸 것이다. 표는 원형 도선의 자기 모멘트의 크기와 원형 도선의 중심 [eqn: rmO]에서 두 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기를 나타낸 것이다.

자기 모멘트의 크기	자기장의 세기
[eqn: mu _{0}]	[eqn: B _{0}]
[eqn: 2 mu _{0}]	[eqn: 0.7B _{0}]
[eqn: 3 mu _{0}]	[eqn: 0.4B _{0}]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원형 도선의 반지름은 일정하다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. 원형 도선의 자기 모멘트의 방향은 [eqn: xy] 평면에 수직으로 들어가는 방향이다. ㄴ. [eqn: rmO]에서 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기는 [eqn: 1.3B _{0}] 이다. ㄷ. 원형 도선의 자기 모멘트의 크기가 [eqn: 5 mu _{0}] 일 때, [eqn: rmO]에서 자기장의 세기는 [eqn: 0.2B _{0}] 이다.

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

13. 그림은 전압의 최댓값과 진동수가 일정한 교류 전원에 저항값이 [eqn: R] 인 저항, 자체 유도 계수가 [eqn: L] 인 코일, 전기 용량이 각각 [eqn: C], [eqn: 2C] 인 축전기, 스위치 [eqn: rm S _{1}], [eqn: rm S _{2}]를 연결한 회로를 나타낸 것이다. 교류 전원의 진동수 [eqn: f _{0]은 [eqn: {1} over {2 pi sqrt {LC}}]이고, 회로의 임피던스는 [eqn: rm S _{1}]만 닫았을 때 [eqn: Z_1], [eqn: rm S _{2}]만 닫았을 때 [eqn: Z_2] 이다.

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

		<보 기>
	ㄱ. [eqn: Z _{1}] > [eqn: Z _{2}] 이다. ㄴ. [eqn: rmS _{2}]만 닫았을 때 회로의 고유 진동수는 [eqn: {f _{0}} over {sqrt {2}}]이다. ㄷ. 저항에 흐르는 전류의 최댓값은 [eqn: rm S _{1}]만을 닫을 때가 [eqn: rm S _{2}]만을 닫을 때보다 작다.

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

14. 그림 (가)는 한쪽 끝이 막힌 관의 입구에서 신호 발생기로  세기가 일정한 소리를 발생시키는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 (가)의 스피커에서 발생된 소리의 진동수에 따라 관 입구에서 측정되는 소리의 상대적 세기를 나타낸 것이다.

3

(가)

(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 소리의 속력은 일정하다.)

		<보 기>
	ㄱ. 스피커에서 발생된 소리의 진동수가 [eqn: f_1] 일 때, 공명 현상에 의해 관에서 큰 소리가 발생한다. ㄴ. 관 내부에 형성된 정상파의 파장은 진동수가 [eqn: f_1] 일 때가 [eqn: f_2] 일 때보다 크다. ㄷ. [eqn: f_2] 는 [eqn: f_1] 의 2배이다.

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

15. 다음은 빛의 간섭 현상에 대한 실험이다.

	[실험 과정] (가) 그림과 같이 파장이 [eqn: lambda] 인 레이저 빛을 슬릿 간격이 [eqn: d] 인 이중 슬릿을 향해 비춘다. (나) 빛 검출기를 두 슬릿 [eqn: rmS_1], [eqn: rmS_2] 로부터 같은 거리에 있는 스크린 중앙([eqn: x=0])으로부터 스크린을 따라 [eqn: +x] 방향으로 이동시키면서 빛의 세기를 측정한다. (다) 빛 검출기의 위치 [eqn: x] 에 따른 빛의 세기를 그래프로 나타낸다.
	[실험 결과]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 슬릿에서 스크린까지 거리에 비해 [eqn: d] 는 매우 작다.)

		<보 기>
	ㄱ. [eqn: x=a] 에서는 상쇄 간섭이 일어난다. ㄴ. [eqn: rm S_1], [eqn: rm S_2] 로부터 [eqn: x=b] 까지의 경로차는 [eqn: lambda over 2] 이다. ㄷ. [eqn: lambda] 보다 파장이 짧은 빛을 비추면 [eqn: x=0] 으로부터 빛의 세기가 0이 되는 첫 번째 지점까지의 거리는 [eqn: a] 보다 작아진다.

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

16. 그림과 같이 초점 거리가 [eqn: f] 로 같은 볼록 렌즈 [eqn: rm L_1], [eqn: rm L_2]가 [eqn: 3f] 만큼 떨어져 있을 때, [eqn: rm L_1]에서 왼쪽으로 [eqn: a] 만큼 떨어진 곳에 물체를 놓았더니 [eqn: rm L_2]의 오른쪽에 실상이 생겼다.

4

[eqn: a] 의 값으로 가능한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[3점]

		<보 기>
	ㄱ. [eqn: 2f] ㄴ. [eqn: 2.5f] ㄷ. [eqn: 3f]

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

17.  그림과 같이 편광판 A, X, B를 중심이 [eqn: x] 축에 있도록 서로 나란하게 놓고,  편광되지 않은 빛이 [eqn: x] 축을 따라 진행하도록 A의 중심을 향해 비추었다. A의 편광축은 [eqn: y] 축과 나란하고, A의 편광축과 X의 편광축이 이루는 각은 [eqn: theta] 이다. X가 없을 때 q점에서 측정한 빛의 세기는 0이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, p, q는 [eqn: x] 축 위의 점이고, [eqn: 0<theta<90DEG]이다.) [3점]

		<보 기>
	ㄱ. A와 B의 편광축은 서로 수직이다. ㄴ. q에서 측정한 빛의 세기는 [eqn: theta] 가 달라져도 일정하다. ㄷ. [eqn: theta = 45DEG]인 상태로 X를 p에 놓으면, q에서 측정한 빛의 세기는 0이다.

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

18. 다음은 레이저의 원리를 설명한 글이다.

그림과 같이 레이저는 매질과 두 개의 거울, 에너지 공급원으로 구성되어 있다. 매질에 에너지를 공급하면 ㉠바닥상태의 원자보다 준안정 상태의 원자가 더 많아지는 상태가 되고, 자발 방출된 빛에 의해

(가)

이/가 일어난다. 이러한 연속적인

(가)

에 의해 빛이 두 거울 사이에서 증폭되어 레이저 빛 ⓐ, ⓑ가 방출된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

		<보 기>
	ㄱ. ㉠은 밀도 반전이다. ㄴ. (가)는 유도 방출이다. ㄷ. ⓐ, ⓑ의 위상은 같다.

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

19. 그림 (가)와 같이 물체 A를 수평면으로부터 높이 [eqn: H] 인 곳에서 수평 방향으로 속력 [eqn: v_{rm A] 로, 물체 B를 수평면에서 [eqn: 45 DEG]의 각으로 속력 [eqn: v_{rm B}] 로 동시에 던졌다. 그림 (나)는 (가)의 A, B의 높이를 시간 [eqn: t] 에 따라 나타낸 것이다. [eqn: t=t_0] 일 때, B의 수평 방향 속력과 연직 방향 속력은 각각 [eqn: v_{rm A}], [eqn: 0] 이고, A, B의 높이는 [eqn: h] 로 같다.

(가)                     (나)

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

		<보 기>
	ㄱ. [eqn: v_{rm B} = sqrt 2 v_{ rm A}] 이다. ㄴ. [eqn: t=0] 에서 [eqn: t=t_0] 까지 B가 수평 방향으로 이동한 거리는 [eqn: H] 이다. ㄷ. [eqn: H = sqrt2 h] 이다.

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

20. 다음은 도플러 효과에 대한 실험 과정이다.

[실험 과정]

(가)  그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 진동수가 [eqn: f] 인 소리를 발생시키는 음파 발생기 A와 음파 측정기 B를 동일 직선상에서 서로 반대 방향으로 각각 등속도 운동시킨다.

(나)  표와 같은 실험 조건으로 A, B가 충돌하기 전과 후, B에서 측정된 소리의 진동수 [eqn: f _{1}]과 [eqn: `f _{2}] 를 기록한다.

실험 조건	질량		충돌 전 속력
	A	B	A	B
Ⅰ	[eqn: m]	[eqn: m]	[eqn: 2v]	[eqn: v]
Ⅱ	[eqn: m]	[eqn: m]	[eqn: v]	[eqn: 2v]
Ⅲ	[eqn: 2m]	[eqn: m]	[eqn: v]	[eqn: v]

A, B가 탄성 충돌할 때, [eqn: f _{1} TIMES f _{2} =f ^{2}] 인 실험 조건만을 있는 대로 고른 것은? (단, 소리의 속력은 일정하고, [eqn: v] 는 소리의 속력에 비해 매우 작다.) [3점]

① Ⅰ     ② Ⅲ     ③ Ⅰ, Ⅱ     ④ Ⅱ, Ⅲ     ⑤ Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ

* 확인 사항

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