정 답	01 ④ 02 ⑤ 03 ⑤ 04 ③ 05 ④ 06 ⑤ 07 ③ 08 ③ 09 ⑤ 10 ① 11 ① 12 ② 13 ④ 14 ② 15 ② 16 ① 17 ② 18 ④ 19 ⑤ 20 ②

과학 탐구 영역 분석 및 해설

물 리 Ⅰ

출제 문항 분석

문항	정답률	출제 단원	출제 의도
1	89.3	정보의 전달과 저장	전자기파의 종류와 속력, 용도 확인
2	96.6	물질의 구조와 성질	절연체와 도체의 에너지띠 확인
3	79.9	시간, 공간, 운동	작용-반작용과 힘의 평형
4	81.4	시간, 공간, 운동	속력이 느려지는 등가속도 운동 확인
5	88.0	시공간의 새로운 이해	원운동과 타원 운동하는 위성의 물리량 확인
6	92.9	시공간의 새로운 이해	약한 상호 작용에서 쿼크와 렙톤의 물리량
7	80.3	시공간의 새로운 이해	중력에 의한 별빛이 휘어짐 이해*
8	91.6	전자기장	두 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장 확인
9	66.0	에너지의 발생	핵 변환 과정에서 질량수와 질량-에너지**
10	90.6	전자기장	도체구 사이의 전기력과 정전기 유도 현상 탐구
11	72.0	전자기장	시간에 따른 자기장 변화와 유도 전류
12	90.6	물질의 구조와 성질	트랜지스터의 원리*
13	88.7	소리와 빛	개관과 폐관에서 기본 진동의 정상파
14	60.4	소리와 빛	빛의 에너지와 세기에 따른 광전자의 최대 운동 에너지
15	62.7	정보의 전달과 저장	저항-축전기 교류 회로의 특징
16	41.1	에너지의 발생	변압기의 1차, 2차 회로에서 전압과 전류 확인*
17	81.1	힘과 에너지의 이용	하나의 계로 본 등적 과정**
18	39.4	힘과 에너지의 이용	축바퀴의 원리와 돌림힘, 힘의 평형**
19	10.9	시간, 공간, 운동	운동 방정식과 에너지**
20	28.7	힘과 에너지의 이용	파스칼 법칙과 베르누이 방정식 적용*

* 신유형 문제

** 출제 가능 문제

출제 경향과 학습 대책

6월 모의평가 시험과 마찬가지로 고난도 문항은 일과 에너지, 운동 방정식을 활용한 문제가 출제되었다. 열역학 문제는 EBS 수능특강 열역학 단원의 문제와 유사하게 출제되었으며, 작년 수능에서도 4단원 에너지 발생 문제가 수능 특강에서 나온 문제를 변형하여 출제된 것이 눈에 띈다.

속도와 가속도, 힘의 평형과 작용-반작용의 기본 개념을 묻는 문제, 운동 방정식을 이용한 문제를 기출 문제 중심으로 정리해 두는 것이 필요하다. 상대성 이론은 특수 상대성에서 시간 팽창, 길이 수축, 동시성의 원리를 정리해두고, 일반 상대성 이론에서 등가 원리와 시공간의 휘어짐에 대한 문제를 기출 문제 중심으로 정리해 두도록 한다. 트랜지스터의 특성과 변압기의 원리, 손실 전력은 기본 원리 중심으로 정리해두고, 돌림힘과 부력, 베르누이 방정식을 활용한 문제는 어렵고 복잡한 문제는 피하고 기본 개념에 충실한 교육청, 모의평가, 수능 기출 문제 중심으로 꼼꼼히 정독하면서 풀어보길 바란다.

해  설

01 □ ㄱ. 진공에서 전자기파의 속력은 진동수와 관계없이 모두 같다.

ㄴ. ㉡은 자외선과 적외선 사이에 있으므로 가시광선이다.

ㄷ. 전자 레인지에 사용되는 마이크로파는 적외선과 라디오파 사이에 있는 ㉢이다.

02 □ ㄱ. A는 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈이 큰 절연체이고, B는 원자가띠에 전자가 부분적으로 채워진 도체이다.

ㄴ. A에서 전자의 전이가 일어나려면 띠틈보다 큰 에너지가 필요하다.

ㄷ. B는 도체이므로 원자 사이를 자유롭게 이동할 수 있는 자유 전자가 많다.

03 □ ㄱ. 두 물체 사이의 자기력은 작용 반작용 관계의 두 힘이다.

ㄴ. 자기력의 크기는 B에 작용하는 중력과 수직 항력의 크기와 같고 A가 컵을 누르는 힘의 크기는 A가 받은 중력과 자기력의 크기의 합이다. 따라서 A가 컵을 누르는 힘의 크기는 B에 작용하는 중력의 크기보다 크다.

ㄷ. B를 제거하면 자기력이 없어지므로 A가 컵을 누르는 힘의 크기는 감소한다.

04 □ ㄱ. 1초일 때 속력은 0∼2초 동안 평균 속력과 같으므로 A는 [eqn: 30 \cm/s], B는 [eqn: 24 \cm/s]이다. 따라서 1초일 때 속력은 A가 B보다 크다.

ㄴ. A는 5초일 때 P점으로 가까워지고 있고, B는 5초일 때 P점에서 멀어지고 있으므로 운동 방향은 서로 반대이다.

ㄷ. 가속도의 크기는 A가 [eqn: 10 \cm/s^2] 이고, B가 [eqn: 4 \cm/s^2] 이므로 A가 B보다 크다.

05 □ ㄱ. B의 속력은 p에서 q까지 운동하는 동안 행성으로부터 점점 멀어지므로 느려진다.

ㄴ. 가속도의 크기는 거리 제곱에 반비례하므로 p에서 A의 가속도 크기는 q에서 B의 가속도의 크기의 4배이다.

ㄷ. 공전 주기의 제곱은 공전 궤도 긴반지름의 세제곱에 비례한다. B와 A의 긴반지름의 비가 [eqn: 2:1]이므로 공전 주기의 비는 [eqn: 2root2 : 1]이다.

06 □ ① 중성자에 2개, 양성자에 1개가 있으므로 A는 아래 쿼크이다.

② B는 위 쿼크이므로 전하량은 [eqn: + 2 over 3 e]이다.

③ C는 중성미자이므로 전자기 상호 작용을 하지 않는다.

④ W 보손이 매개하는 상호 작용은 약한 상호 작용이다.

⑤ 글루온은 A와 B 사이의 강한 상호 작용을 매개하는 입자이다.

07 □ ㄱ. 우주선의 가속도 방향과 A가 느끼는 관성력의 방향은 서로 반대이다.

ㄴ. (가)에서 우주선의 가속도가 클수록 중력이 커지므로 별빛이 많이 휘어져 [eqn: \P]와 [eqn: \ P prime]의 차이는 크다.

ㄷ. 태양의 중력에 의해 시공간이 휘어지므로 별빛은 휘어진 시공간을 따라 움직인다.

08 □ ㄱ. 전류에 의한 자기장의 방향이 p에서는 서로 반대이고 세기가 같으므로 자기장의 세기가 0이다. r에서는 서로 같은 방향이므로 전류에 의한 자기장의 세기는 p에서가 r에서보다 작다.

ㄴ. 전류에 의한 자기장의 방향은 q에서는 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 나오는  방향이고, r에서는 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 들어가는 방향이므로 서로 반대이다.

ㄷ. s에서 전류에 의한 자기장의 방향은 s가 B보다 A에 더 가까우므로 [eqn: xy] 평면에 수직으로 나오는 방향이다.

09 □ ㄱ. [eqn: \X]는 [eqn: \ _2 ^4 He]이므로 중성자수는 [eqn: 4-2=2]이다.

ㄴ. (나)에서 핵반응 전과 후 질량수, 원자 번호의 합은 같다.

ㄷ. [eqn: \X]의 질량을 [eqn: M_x]라 하면 [eqn: 2M_1 -M_x >][eqn: M_2 -M_3 -M_x]이므로 [eqn: 2M_1 >M_2 - M_3]이다.

10 □ ㄱ. (가)에서 전자의 이동으로 인해 A, B는 모두 음[eqn: (-)]으로 대전된다.

ㄴ. (나)에서 A와 B는 모두 음[eqn: (-)]으로 대전된 상태이므로 서로 밀어내는 전기력을 받고 있다.

ㄷ. (다)에서 B는 음[eqn: (-)]으로 대전된 상태이고 C는 정전기 유도가 일어나므로 B와 C는 서로 끌어당기는 전기력을 받고 있다.

11 □ ㄱ. 1초일 때 자기장 영역 Ⅱ에서 도선이 이루는 면에 수직으로 들어가는 방향의 세기가 줄어들고 있으므로 유도 전류의 방향은 시계 방향이다.

ㄴ. 전류의 방향은 3초일 때와 5초일 때가 자기장의세기가 줄어들고 있으므로 서로 같다.

ㄷ. 자기장 변화율에 단면적을 곱한 값이 유도 전류의 세기를 결정하므로 1초일 때가 5초일 때보다 유도 전류의 세기가 크다.

12 □ 트랜지스터의 이미터와 베이스 사이에는 순방향의 전압이, 베이스와 컬렉터 사이에는 역방향의 전압이 걸릴 때 [eqn: I_1 = I_2 +I_{\B}]가 성립한다 그림에서 [eqn: I_2]가 흐르는 쪽에 역방향 전압이 걸려 있으므로 [eqn: I_2]가 컬렉터 전류이다.

13 □ ㄱ. A는 이웃한 배와 배 사이의 거리가 [eqn: l]이므로 파장은 [eqn: 2l]이고 B는 배와 마디 사이의 거리가 [eqn: l]이므로 파장은 [eqn: 4l]이다. 따라서 파장은 B가 A의 2배이다.

ㄴ. A와 B는 파동의 중첩에 의한 간섭에 의해 만들어지는 정상파이다.

ㄷ. 파장은 B가 A의 2배이고 속력이 같으므로 진동수는 A가 B의 2배이다. 따라서 A의 음은 B의 음보다 한 옥타브 높다.

14 □ ㄱ, ㄴ. 실험 Ⅳ에서 단색광 C의 경우 광전자가 방출되지 않았으므로 문턱 진동수보다 작은 진동수의 빛이다. 그리고 실험 Ⅰ, Ⅱ에서 A, B의 경우 전자가 방출되었으므로 A, B 모두 문턱 진동수보다 진동수가 큰 빛이다. 그런데 실험 Ⅲ에서 A, B 모두 전자를 방출하였고, 실험 Ⅰ에서 A의 경우 광전자의 최대 운동 에너지가 [eqn: E_0]이었다. 그러므로 실험 Ⅲ에서 B의 경우가 A보다 진동수가 커서 광전자의 최대 운동 에너지는 [eqn: 2][eqn: E_0]이 된다. 실험 Ⅱ에서 ㉠의 결과는 [eqn: 2E_0]이다.

ㄷ. 실험 Ⅳ의 경우 문턱 진동수보다 작은 진동수의 빛이므로 빛의 세기를 증가시켜도 광전자가 방출되지 않는다.

15 □ ㄱ. 오실로스코프로 측정한 전압의 최댓값이 [eqn: f_1]인 경우가 [eqn: f_2]인 경우보다 크므로 [eqn: f_1 <f_2]이다.

ㄴ. 교류 전원의 진동수가 클수록 용량 리액턴스가 감소하므로 회로에 흐르는 전류의 세기가 크다.

ㄷ. 저항 양단에 걸리는 전압은 [eqn: f_2]일 때가 [eqn: f_1]일 때보다 전류의 세기가 크기 때문에 저항 양단에 걸리는 전압은 [eqn: f_2]일 때가 [eqn: f_1]일 때보다 크다.

16 □ ㄱ. 교류 전원의 전압을 [eqn: V_1]이라 하면 [eqn: V_1 =][eqn: N_1 { DELTAPHI} over DELTAt]이고, [eqn: V_1]이 일정하다고 하였으므로 [eqn: N_1]이 증가하면 [eqn: { DELTAPHI} over DELTAt]는 감소한다.

ㄴ. 저항에 걸리는 전압을 [eqn: V_2]라 하면 [eqn: N_2 over N_1 = V_2 overV_1]에서 [eqn: V_2 = N_2 over N_1 V_1]이다. 따라서 [eqn: N_2]를 증가시키면 [eqn: V_2]도 증가한다.

ㄷ. [eqn: R]가 2배가 되면 2차 회로에 흐르는 전류가 [eqn: 1 over 2]배가 되므로 교류 전원에 흐르는 전류의 세기도 [eqn: 1 over 2]배로 된다.

17 □ ㄱ. 피스톤이 이동하는 동안 B는 단열 압축 변화를 하므로 온도는 증가한다.

ㄴ. (나)에서 피스톤이 정지해 있고 단면적이 같으므로 A와 B의 압력은 같다.

ㄷ. [eqn: Q = DELTA U_{\A} +DELTA U_{\B}]이므로 [eqn: DELTAU _{\A} = Q- DELTA U_{\B}]이다. 따라서 A의 내부 에너지는 (나)에서가 (가)에서보다 [eqn: Q- DELTA U_{\B}]만큼 크다.

18 □ 막대의 질량을 [eqn: M]이라 하면

•

[eqn: \O]

힘의 평형 : [eqn: 4T_1 + 5 over 3 T =M](①)

돌림힘의 평형 : [eqn: 3T _{1} TIMES 4a+ {2} over {3} T TIMES 10a+T TIMES 15a]

[eqn: =M TIMES 9a](②)

[eqn: W]

•

[eqn: \O prime]

힘의 평형 : [eqn: 4 T_2 + 10 over 3 T =M+W](③)

돌림힘의 평형 : [eqn: 3T_2 times 4a + 4 over 3 T times 10a+2T times15a]

[eqn: =M times9a + W times 13a](④)

①, ②, ③, ④식을 연립하여 풀면 [eqn: M= 5 over 3 W]이다.

19 □ (가)에서 힘의 평형 조건을 이용하면 [eqn: m_{\A} : m_{\B}][eqn: = 1:2]임을 알 수 있다.

(나)에서 같은 시간 동안 움직인 거리의 비가 [eqn: 1:3]이므로 A와 B의 가속도의 비는 [eqn: 1:3]이다.

[eqn: (9ma-6ma) = (2m +m_{\C } ) timesa]에서 [eqn: m_{\C} =m]이다.   따라서 [eqn: E_{\C } over E_{\A} = {{T ``prime} 이```한```일} over{\A에```` 작용하는 ````알짜힘이````한````일}}]

[eqn: F_{\C}]

[eqn: m _{rm C} a]

[eqn: ={8ma times s }over { 3ma times3s } = 8 over 9]이다.

20 □ 액체 B의 밀도를 [eqn: rho _{\B}]라고 하면 [eqn: rho _{rm B it} TIMES g TIMES 4d][eqn: =]

[eqn: rho times g TIMES 3d+6 rho TIMES g TIMES d]에서 [eqn: rho` _{\B } = 9 over 4 rho]이고, (나)에서 단면적이 [eqn: 2S]인 관에서의 속력이 [eqn: v]이므로 단면적이 [eqn: S]인 관에서 속력은 [eqn: 2v]이다. 따라서 [eqn: 1 over 2 rho times [(2v)^2 -v^2 ]=][eqn: LEFT( 9 over 4 rho -rho RIGHT)timesg times3h]에서

[eqn: v= root {5 over 2 gh]이다.