2002-11 2003학년도 대학수학능력시험 과학탐구영역[자연계](과학)[물리Ⅱ]

2003학년도 대학수학능력시험 과학탐구영역[자연계](과학)[물리Ⅱ]의 문제를 제공합니다.
본 자료는 교육과정평가원에서 출제하였으며,
고등학교 3학년 학생을 대상으로 2002년 11월 6일 (수)에 시행되었습니다.

2003학년도 대학수학능력시험

과학탐구영역[자연계](과학)[물리Ⅱ]

시행 : 2002.11.6(수)
대상 : 고등학교 3학년
출제 : 교육과정평가원

사진, 그림, 듣기파일 등은 빠져 있으며,
표, 밑줄 등은 원본과 다를 수 있습니다.
원본 파일을 참고하시기 바랍니다.
원본 파일은 https://korea-test.tistory.com/에 있습니다.

검전기에서 검게 표시한 원판과 막대 부분을 여러 가지 재료로 바꾸어 보았다. 대전체를 원판 가까이 가져갔을 때 금속박이 벌어지기 가장 어려운 것은? [1점]

① 구리, 금속박

② 알루미늄, 금속박

③ 은, 금속박

④ 금, 금속박

⑤ 유리, 금속박

다음 실험은 수평면 위에 놓인 나무 도막에 힘을 가하며 속력 변화를 측정한 것이다.

<실험 과정>
수평면 위에 정지해 있던 질량 1kg인 나무 도막을 5N의 일정한 힘으로 계속 끌어당긴다.
<실험 결과>
나무 도막은 빗면 위의 한 곳에서 멈추었으며 나무 도막의 시간에 따른 속력 변화는 그래프와 같다.

나무 도막의 운동에 대하여 옳게 설명한 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기의 저항은 무시한다.)

보기

ㄱ. 수평면에서 나무 도막의 가속도는 2m/s$^{2}$이다.
ㄴ. 수평면에서 나무 도막에 작용한 마찰력은 3N이다.
ㄷ. 나무 도막이 1초부터 3초까지 이동한 거리는 3m이다.

① ㄴ

② ㄷ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 놀이터에 있는 회전 원판을 나타낸다. 철수와 영희가 원판의 중심으로부터 각각 0.5m, 1.5m 떨어진 곳에 앉은 다음, 창수가 원판을 돌리기 시작했다.
철수와 영희에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 철수와 원판, 영희와 원판 사이의 정지 마찰 계수는 같다.)

보기

ㄱ. 미끄러지기 전에, 철수와 영희의 각속도는 같다.
ㄴ. 미끄러지기 전에, 철수의 속력이 영희의 속력보다 크다.
ㄷ. 충분히 빨리 돌리면 철수가 먼저 미끄러진다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 공이 지붕에서 굴러 떨어지는 것을 나타낸 것이다.
공이 지붕을 벗어난 후 그리게 되는 운동 경로와 같은 종류의 곡선 경로로 운동하는 물체를 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물체의 크기와 공기의 저항은 무시한다.)

보기

ㄱ. 지구 주위를 도는 인공위성
ㄴ. 농구 골대를 향해 던진 농구공
ㄷ. 낭떠러지 위에서 수평 방향으로 던진 돌

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 일정한 속도 v로 운동하고 있는 물체 A가 정지해 있는 물체 B와 정면으로 충돌하는 것을 나타낸 것이고, 그래프는 이 과정에서 물체 A, B의 시간에 따른 위치 변화를 나타낸 것이다.
이 그래프로부터 알 수 있는 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 마찰과 물체의 크기는 무시한다.)

보기

ㄱ. A는 충돌 후에 정지한다.
ㄴ. A와 B의 질량은 같다.
ㄷ. 이 충돌은 비탄성 충돌이다.

① ㄴ

② ㄷ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 건물 옥상에서 질량이 같은 두 물체 A, B를 속력은 같고 방향은 다르게 던져서 서로 다른 장소에 떨어지게 한 것을 나타낸다. 점 P는 두 경로가 만나는 점이다.
경로를 따라 운동하는 동안, 물체 A와 B의 에너지에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기의 저항은 무시하고 두 물체는 충돌하지 않는다.)

보기

ㄱ. A의 위치 에너지는 계속 감소한다.
ㄴ. 점 P에서 A와 B의 역학적 에너지는 같다.
ㄷ. 바닥에 도달하는 순간의 A와 B의 운동 에너지는 같다.

① ㄴ

② ㄱ, ㄴ

③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 실내에서 일어나는 열의 이동을 알아보기 위한 실험이다.

<실험 방법>
(1) 실내의 세 지점 A, B, C에서 온도를 측정한다.
(단, 그림은 집의 단면도를 나타낸다.)
(2) 송풍기가 없는 난로를 피우고 1시간이 지난 후 각 지점에서 온도를 측정한다.
<실험 결과>

측정 지점	A	B	C
처음 온도	5℃	5℃	5℃
1시간이 지난 후 온도	42℃	28℃	22℃

실험 결과에 대한 해석으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

보기

ㄱ. 실내에는 대류 현상이 일어나고 있다.
ㄴ. 지점 A에서 공기는 대부분 아래쪽으로 이동한다.
ㄷ. 지점 A에서 공기의 밀도는 지점 C에서보다 더 크다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 크기와 모양이 변하지 않는 단열 상자 속의 이상 기체가 단열 피스톤에 의해 기체 A와 B로 나뉘어 있는 것을 나타낸다. A의 온도 $T_{\text{A}}$가 B의 온도 $T_{\text{B}}$보다 높고, A의 압력 $P_{\text{A}}$는 B의 압력 $P_{\text{B}}$보다 낮다.
위와 같은 상태에서는 피스톤이 한 쪽으로 움직인다. 피스톤이 움직이는 동안, 피스톤의 운동 방향과 기체 A의 온도 변화에 대한 설명을 옳게 짝지은 것은? (단, 피스톤의 질량은 무시하고, 피스톤은 천천히 움직인다고 가정한다.)

① [피스톤의 운동 방향] : ← / [기체 A의 온도 변화] : 올라간다

② [피스톤의 운동 방향] : ← / [기체 A의 온도 변화] : 내려간다

③ [피스톤의 운동 방향] : → / [기체 A의 온도 변화] : 올라간다

④ [피스톤의 운동 방향] : → / [기체 A의 온도 변화] : 변화가 없다

⑤ [피스톤의 운동 방향] : → / [기체 A의 온도 변화] : 내려간다

다음 회로에서 처음에 열려 있던 스위치 S를 시각 $t$일 때 닫았다.
이 과정에서 저항 $R_1$에 걸리는 전압의 변화와 가장 가까운 것은? (단, 저항 $R_1$, $R_2$, $R_3$의 저항 값은 모두 같다.)

그림은 균일한 자기장 내에서 운동하고 있는 입자 A, B, C, D의 경로를 나타낸 것이다.
이 입자들에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [2점]

보기

ㄱ. 입자 A, B는 서로 다른 부호의 전하로 대전되어 있다.
ㄴ. 입자 C는 대전되어 있다.
ㄷ. 입자 D는 전기적으로 중성이다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 전기 기타의 원리에 대한 설명이다.

그림과 같이 영구 자석이 만드는 자기장은 금속 기타 줄의 일부분에 N극과 S극을 만든다. 기타 줄이 진동하면 코일 내부의 자기장이 변화하여 코일에 유도 전류가 흐르게 된다.

전기 기타와 같은 원리로 작동되는 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [1점]

보기

ㄱ. 주상 변압기
ㄴ. 교류 발전기
ㄷ. 건전지로 작동하는 장난감 모터

① ㄱ

② ㄷ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 어떤 원자 내 전자의 에너지 준위의 일부를 나타낸 것이다. 전자가 에너지 $E_{\text{A}}$인 상태에서 $E_{\text{B}}$인 상태로 이동하면 가시광선을 방출하고, $E_{\text{A}}$ 또는 $E_{\text{B}}$인 상태에서 $E_{\text{C}}$인 상태로 이동하면 자외선을 방출한다.
이 원자에 자외선을 비추면 가시광선을 방출한다. 이 현상을 설명할 수 있는 전자의 이동 과정으로 가장 적당한 것은?

그림과 같이 두 곳의 파원으로부터 진폭, 진동수, 위상이 같은 수면파를 발생시켰다. 어느 순간에 철수는 두 수면파의 간섭때문에 생긴 수면의 높이 변화를 점선 X를 따라 관찰하여 스케치하였다. 실제와 가장 가깝게 그린 것은? (단, $h_0$는 수면파가 생기기 전의 수면의 높이이다.)

다음은 단일 슬릿에 의한 빛의 회절 무늬를 관찰하기 위하여 철수가 한 실험이다.

<실험 방법>
녹색 레이저 광을 슬릿에 비추며 종이에 나타나는 무늬를 관찰한다.
<실험 결과>
다음 그림과 같은 회절 무늬를 얻었다.

철수는 종이를 그대로 둔 채, 실험 조건을 바꿈으로써 아래 그림과 같은 회절 무늬가 보이도록 하려고 한다. 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [2점]

보기

ㄱ. 레이저의 출력을 높인다.
ㄴ. 폭이 더 큰 슬릿으로 바꾼다.
ㄷ. 붉은 빛이 나오는 레이저로 바꾼다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림과 같은 광전관을 사용하여, 그래프와 같이 시간에 따라 빛의 진동수를 변화시키며 아연판에서 나오는 광전자의 최대 운동 에너지를 측정한다.
광전자의 최대 운동 에너지 변화를 시간에 따라 옳게 나타낸 것은? (단, 위의 그래프에서 $f_0$는 아연의 ‘한계 진동수’이다.)

그림은 경사각이 다른 두 빗면 A, B를 나타낸 것이다. 동일한 물체를 같은 높이에서 정지 상태로부터 출발시켜 빗면 A와 B를 따라 미끄러지게 한다.
빗면 A, B에서 물체의 운동에 대한 설명 중 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물체와 두 빗면 사이에는 마찰력이 작용하며, 마찰 계수는 같다.)

보기

ㄱ. 마찰력에 의한 일의 크기는 빗면 B의 경우가 더 크다.
ㄴ. 바닥에 도달하는 순간의 속력은 빗면 B의 경우가 더 크다.
ㄷ. 마찰이 없다면 바닥에 도달하는 순간의 속력은 빗면 A와 B의 경우가 같다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ

⑤ ㄴ, ㄷ