2002-03 2002학년도 3월 고3 전국연합학력평가 과학탐구영역[자연계][물리Ⅱ]

2002학년도 3월 고3 전국연합학력평가 과학탐구영역[자연계][물리Ⅱ]의 문제를 제공합니다.
본 자료는 서울교육청에서 출제하였으며,
고등학교 3학년 학생을 대상으로 2002년 3월 28일 (목)에 시행되었습니다.

2002학년도 3월 고3 전국연합학력평가

과학탐구영역[자연계][물리Ⅱ]

시행 : 2002.3.28(목)
대상 : 고등학교 3학년
출제 : 서울교육청

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.

해변가의 잔잔한 수면 위에서 윈드서핑 보트가 바람을 받으며 동쪽으로 3m/s의 일정한 속력으로 진행하다가, 남쪽으로 4m/s의 속력으로 흐르는 해류지역에 들어서게 되었다.
해변에 서있는 관측자가 볼 때 보트의 속도는? [1점]

① 서남 방향으로 5m/s

② 서남 방향으로 7m/s

③ 동남 방향으로 5m/s

④ 동남 방향으로 7m/s

⑤ 동쪽 방향으로 1m/s

철수는 건물의 옥상에서 물체 A를 자유낙하 시킨 다음, 0.5초 후에 물체 B를 자유낙하 시켰다. 그래프는 물체 A를 낙하시킨 후부터 시간에 따른 A, B의 속도를 나타낸 것이다.
두 물체 A, B의 낙하 운동에 대한 <보기>의 설명 중 옳은 것을 모두 고르면?

보기

ㄱ. 낙하하는 동안 낙하 속도는 A가 B의 2배이다.
ㄴ. 두 물체 A, B의 가속도는 9.8m/s${}^{2}$으로 같다.
ㄷ. 낙하하는 동안 A와 B사이의 거리는 변하지 않고 일정하다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄱ, ㄷ

반지름이 각각 R, 3R인 두 행성 A, B의 표면에서 물체를 자유낙하 시켰을 때 물체의 낙하 속도를 시간에 따라 나타내었더니 그래프와 같이 동일하게 나타났다.
두 행성 A, B의 질량비는?

① 1 : 3

② 3 : 1

③ 9 : 1

④ 1 : 9

⑤ 1 : 27

승용차가 직선 도로를 주행할 때 승용차에는 그림과 같이 진행 방향으로는 추진력이, 진행 반대방향으로는 저항력이 작용한다.
승용차에 작용하는 추진력이 저항력보다 큰 경우를 <보기>에서 모두 고른 것은?

보기

ㄱ. 정지 상태에서 출발할 때
ㄴ. 일정한 속력으로 주행할 때
ㄷ. 자동차의 속력이 느려질 때

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄱ, ㄷ

태양 고도가 $90˚$인 어느 날 축구 경기장에서 골키퍼가 찬 축구공이 그림과 같이 포물선을 그리며 운동하였다.
축구공의 운동에 대한 <보기>의 설명 중에서 옳은 것을 모두 고르면? [2점]
(단, $\overline{A^{\prime}B^{\prime}}=\overline{B^{\prime}C^{\prime}}=\overline{C^{\prime}D^{\prime}}=\overline{D^{\prime}E^{\prime}}$이다.)

보기

ㄱ. 축구공의 그림자 속력은 일정하다.
ㄴ. 공의 높이는 $C$점이 $D$점의 2배이다.
ㄷ. $C$점에서의 가속도는 0이다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄱ, ㄷ

위성방송이나 위성전화 등에 이용되는 통신위성은 적도 상공에서 지구의 자전방향과 같은 방향으로 하루에 한번 공전하고 있으므로 지상에서 보면 정지해 있는 것처럼 보인다.
그림은 통신위성 궤도보다 낮은 궤도를 등속 원운동하는 기상위성의 공전궤도를 나타낸 것이다.
‘케플러 제3법칙’에 의하면 “인공위성의 공전주기의 제곱은 공전궤도 반지름의 세제곱에 비례한다.”고 한다.
두 위성에 대한 <보기>의 설명 중에서 옳은 것을 모두 고르면?

보기

ㄱ. 주기는 기상위성이 통신위성보다 짧다.
ㄴ. 공전 속력은 기상위성이 통신위성보다 느리다.
ㄷ. 질량은 기상위성이 통신위성보다 작다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄱ, ㄷ

대형 트럭과 소형 승용차가 충돌하는 교통사고가 발생하는 경우, 트럭의 운전자보다 승용차의 운전자가 더 심하게 다친다고 한다.
두 차가 충돌할 때 승용차의 운전자가 트럭의 운전자보다 더 위험한 이유를 <보기>에서 모두 고르면?

보기

ㄱ. 승용차에 작용하는 힘이 트럭에 작용하는 힘보다 크기 때문이다.
ㄴ. 승용차 운전자의 가속도가 트럭 운전자의 가속도보다 크기 때문이다.
ㄷ. 승용차가 받는 충격량이 트럭이 받는 충격량보다 크기 때문이다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄴ, ㄷ

자동차의 안전도를 알아보기 위해서 자동차의 충돌실험을 한다. 그래프는 질량과 속도가 같은 자동차 A, B를 벽에 충돌시키는 순간 자동차가 정지하기까지 자동차에 작용하는 힘과 시간과의 관계를 나타낸 그래프이다.
두 자동차 A, B가 벽에 충돌할 때 <보기>의 설명 중에서 옳은 것을 모두 고르면?

보기

ㄱ. 두 그래프에서 빗금 친 부분의 넓이는 같다.
ㄴ. 충돌하여 정지하기까지 두 자동차가 받은 평균 힘은 같다.
ㄷ. 자동차의 안전도는 A가 B보다 높다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄱ, ㄷ

철수는 물체가 갖는 운동에너지를 알아보기 위해 다음과 같이 실험하였다.

(가) 수레와 나무도막이 충돌 후 함께 운동하도록 충돌 면에 양면 테이프를 부착한다.
(나)수레의 속력 $v$를 변화시켜 가면서 충돌 후 나무도막이 미끄러진 거리 $s$를 측정한다.
(다) 수레의 질량 $m$을 변화시켜 가면서 충돌 후 나무도막이 미끄러진 거리 $s$를 측정한다.

다음은 실험 결과를 표로 나타낸 것이다.

$m$(kg)	1			2			3
$v$(m/s)	1	2	3	1	2	3	1	2	3
$s$(m)	0.11	0.43	0.98	0.22	0.86	1.90	0.32	1.26	2.85

실험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [1점]

① 나무도막이 미끄러진 거리는 수레의 질량에 비례한다.

② 나무도막이 미끄러진 거리는 수레의 속력의 제곱에 비례한다.

③ 수레의 운동에너지가 나무도막을 미는 일로 전환된다.

④ 수레의 속력이 2배 되면 수레의 운동에너지는 4배 된다.

⑤ 수레의 속력에 따라 나무도막에 작용하는 마찰력은 달라진다.

질량 1kg의 물체가 그림의 경로를 따라 오른쪽으로 운동할 때 A점에서의 운동에너지는 5J 이다. 그래프는 경로의 각 지점에서 이 물체가 갖는 위치에너지를 나타낸 것이다.
이 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르면? (단, 마찰은 무시한다.)

보기

ㄱ. B에서 속력은 감소한다.
ㄴ. C에서 운동에너지는 15J이다.
ㄷ. D와 E사이에서 되돌아온다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

기체 분자들은 열에너지를 받으면 더욱 활발한 운동을 한다. 같은 온도에서도 기체 분자들의 속도는 다양하게 분포한다. 그림은 산소, 네온, 헬륨 기체 분자들의 속도 분포를 나타낸 그래프이다. (단, 분자량은 산소 : 32, 네온 : 20, 헬륨 : 4이다.)
그래프를 해석한 것으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르면?

보기

ㄱ. 온도가 증가할수록 기체분자의 수도 증가한다.
ㄴ. 온도가 같은 경우 평균속도는 분자량이 클수록 크다.
ㄷ. 온도가 증가할수록 기체분자의 평균속도도 증가한다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄴ, ㄷ

그림은 등온변화와 정적변화만으로 이루어진 이상적인 열기관의 순환과정을 나타낸 것이다.
각 순환과정에 대한 설명으로 옳은 것은?

① a → b 과정에서 온도는 내려간다.

② b → c 과정에서 기체는 일을 한다.

③ c → d 과정에서 내부에너지는 증가한다.

④ d → a 과정에서 온도는 증가한다.

⑤ 빗금친 부분의 넓이는 기체가 a → b 과정에서 한 일 을 나타낸다.

그림은 두 전하 A, B 주변에 형성된 전기장을 나타낸 것이다. 이 전기장 내의 (가) 위치에 +2C의 전하를 놓았더니 이 전하는 1N의 힘을 받았다.
두 전하와 전기장에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A의 전하량은 B보다 크다.

② A는 양전하이고, B는 음전하이다.

③ (가) 지점에서 전기장의 세기는 0.5N/C 이다.

④ (나) 지점의 전기장의 세기는 (가) 지점보다 크다.

⑤ 전기장의 세기가 0인 지점은 두 전하의 중간 지점이다.

양과 음으로 대전된 두 금속판을 일정한 거리만큼 나란히 떨어뜨려 놓았다.
양전하를 띠고 있는 대전 입자를 그림과 같이 ($+$)극판 가까이에 놓을 때, <보기>의 설명으로 옳은 것을 모두 고르면?

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ㄱ. 전위는 ($-$)극판으로 갈수록 높아진다.
ㄴ. 입자가 받는 전기력의 방향은 오른쪽이다.
ㄷ. 입자가 받는 전기력의 세기는 ($+$)극판에서 멀어질 수록 감소한다.

① ㄱ

② ㄴ

③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ

⑤ ㄴ, ㄷ

그래프는 그림의 장치에서 스위치를 닫은 후부터 시간에 따른 전류의 세기를 나타낸 것이다.
그래프로부터 알 수 있는 사실이 아닌 것은? (단, 건전지의 내부 저항은 무시한다.)

① 처음에는 꼬마전구가 밝게 빛나다가 점점 어두워진다.

② 시간 $t_{0}$에서 축전기 양단에 걸리는 전압은 건전지의 기전력보다 작다.

③ 축전기에 충전되는 전하량이 증가할수록 건전지의 기전력은 감소한다.

④ 그래프 아래 빗금친 부분의 넓이는 축전기에 충전된 총 전하량이다.

⑤ 꼬마전구에 걸리는 전압을 시간에 따라 나타내면 위 그래프와 비슷한 모양을 얻을 수 있다.

그림은 R의 저항값을 측정하기 위한 장치이다.
A점으로부터 접점 P까지의 거리가 25cm인 지점에서 검류계의 바늘이 0을 가리켰다. 이 결과로부터 알 수 있는 사실을 <보기>에서 모두 고른 것은? [2점]

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ㄱ. R의 저항은 15Ω이다.
ㄴ. 니크롬선 전체의 저항은 알 수 없다.
ㄷ. 검류계의 바늘이 0일 때 P점과 Q점의 전위는 같다.

① ㄱ

② ㄱ, ㄴ

③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ

⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ