< 정답> 2014학년도대학수학능력시험 9 월모의평가 ( 물리Ⅰ ) 정답및해설 1. 5 2. 3 3. 3 4. 5 5. 4 6. 2 7. 1 8. 4 9. 1 10. 1 11. 4 12. 5 13. 3 14. 4 15. 5 16. 2 17. 3 18. 2 19. 3 20. 5 < 해설> 1. 마이크와스피커 [ 정답맞히기] ㄱ. 마이크의진동판은소리에의한공기의진동으로진동하게된다. ㄴ. 진동판이진동하면진동판에연결된코일이자석위에서진동하게되므로전자 기유도현상에의해코일에유도전류가흐르게된다. 따라서마이크에서는소리 가전기신호로전환된다. ㄷ. 스피커에서는진동판이코일에흐르는전류에의해자석으로부터힘을받아진 동하여소리가발생하게되므로전기신호가소리로전환된다. 2. 여러가지발전 [ 정답맞히기] ㄱ. ( 가) 는보일러에열에너지를공급할수있는것이어야한다. 따 라서 ( 가) 에는화력발전에서는화석연료( 석탄, 석유), 태양열발전에서는태양열 이해당한다. ㄴ. 원자로에서는핵분열에의해핵에너지가열에너지로전환된다. [ 오답피하기] ㄷ. 송전선에의한에너지손실을줄이기위해서는송전선에흐르는 전류를감소시켜야하므로송전전압은높여주어야한다. 3. 특수상대성이론 [ 정답맞히기] ㄷ. 영희에대한뮤온의속도가 0이므로영희가측정한뮤온의수명 은고유시간에해당하고, 철수에대해뮤온이운동하므로시간지연에의해철수 가측정한뮤온의수명은고유시간보다길다. [ 오답피하기] ㄱ. 빛의속력은관찰자의운동상태( 속도) 에관계없이항상동일하다. ㄴ. 영희가측정한우주선의길이는고유길이에해당하고, 철수에대해우주선이 운동하므로길이수축에의해철수가측정한우주선의길이는고유길이보다짧다. 4. 표준모형 [ 정답맞히기] ㄱ. 기본입자에는쿼크와렙톤이있다. 렙톤은강한상호작용을하 지않으므로이입자는쿼크이다. 양성자는위(u) 쿼크 2 개와아래(d) 쿼크 1개로 구성되어전하량이 이므로위(u) 쿼크의전하량은, 아래(d) 쿼크의전하 량은 이다. 따라서이입자는위(u) 쿼크이다. - 1 -
ㄴ. 중성자는위(u) 쿼크 1 개와아래(d) 쿼크 2 개로구성되어있다. ㄷ. 쿼크사이의강한상호작용을매개하는입자는글루온이다. 5. 열역학법칙 [ 정답맞히기] 철수. 페트병안공기의부피가증가하였으므로공기는외부에일을 한것이다. 민수. 페트병안공기의압력과부피가증가하였으므로열은따뜻한물에서페트병 안의공기로이동한것이다. [ 오답피하기] 영희. 페트병안공기는따뜻한물로부터열을공급받아온도가상승 하였으므로공기의내부에너지는증가하였다. 6. 운동량과충격량 [ 정답맞히기] ㄴ. 충격량이같을때충격력과충돌시간은서로반비례한다. ( 동일 ) 공이받은충격량은 A와 B 에서서로같고, 힘을받은시간은 B에 서가 A에서의 2배이므로공이받은평균힘의크기는 A에서가 B에서의 2 배이다. [ 오답피하기] ㄱ. 힘-시간그래프에서시간축과곡선이만드는면적은공이받은 충격량과같으므로 A와 B에서공이받은충격량은 로서로같다. ㄷ. 공이받은충격량은공의운동량변화량과같으므로공을찬후공의속력은 A 에서가 이고, B에서가 이다. 7. 역학적에너지보존 수레는마찰과공기저항을받지않고중력이하는일만받으므로수레의역학적 에너지는 A, B, C 에서모두같다. 최고점 C의높이를 라고하면, A, B, C 이다. A B 에서 이므로 A 이고, C에서역학적에너지는 이므로 이다. 8. 케플러법칙 [ 정답맞히기] ㄱ. 만유인력의크기는행성과위성사이의거리의제곱에반비례하 므로위성에작용하는만유인력의크기는 a에서가 c 에서보다크다. ㄴ. 행성과곡선cd가이루는부채꼴의넓이 는행성과곡선bc가이루는부채꼴의 넓이와같고, a에서 c까지이동하는데걸리는시간은 이다. 따라서 a에서 b까 지이동하는데걸리는시간이 이므로 b에서 c까지이동하는데걸리는시간은 이고, c에서 d까지이동하는데걸리는시간도 가된다. - 2 -
[ 오답피하기] ㄷ. 면적속도일정법칙에의해 c에서 d까지이동하는데걸리는시 간이 a에서 b까지이동하는데걸리는시간의 2배이므로면적 는 의 2 배이다. 9. 정전기유도와전기력선 [ 정답맞히기] 유리막대가양(+) 전하를띠고있으므로도체구 B 에는음(-) 전하가 유도되고, A에는 B 에유도된전하량과같은양만큼의양(+) 전하가유도된다. 따라 서 A와 B를서로떼어놓게되면 A 는양(+) 전하, B 는음(-) 전하이므로전기력선은 A 에서나오고, B로들어가는모양이되고전기력선의개수는같아야하므로정답은 1 이된다. 10. 물질의자성 [ 정답맞히기] ㄱ. 오른나사법칙을적용하면양쪽코일의내부에서자기장의방향 은오른쪽이므로 a 에서자기장의방향은오른쪽이다. [ 오답피하기] ㄴ. 상자성은외부자기장의방향과같은방향으로자화되므로왼쪽 상자성막대의오른쪽끝은 N 극, 오른쪽상자성막대의왼쪽끝은 S극으로자화되 므로두상자성막대사이에는인력이작용한다. ㄷ. 상자성체는외부자기장이제거되면자기화된상태가곧바로사라진다. 11. 전자기유도 [ 정답맞히기] ㄱ. 자석이 P를지나는순간 A는 B보다자석에더가까이있어자기 장의세기가더크므로유도전류의세기는 A가 B 보다크다. ㄷ. 자석이 R를지나는순간 A와 B에는자속의변화로유도전류가흐르게되므로 자석은운동하는반대방향으로자기력을받게된다. 따라서자석의가속도의크기 는중력가속도의크기보다작다. [ 오답피하기] ㄴ. 자석이 Q 를지나는순간위에서보았을때, A에는시계방향으로 전류가흐르고 B 에는시계반대방향으로전류가흐른다. 12. 전자의전이 [ 정답맞히기] ㄱ. 쿨롱힘은거리의제곱에반비례한다. n=1인궤도반지름이가장 작으므로쿨롱힘은 ㄷ. n=1 인궤도에서가장크다. 방출되는전자기파의진동수는전이하는두에너지준위의차가클수록크므로 b일때가 c 일때보다작다. [ 오답피하기] ㄴ. a는에너지준위가 ev 인궤도에서에너지준위가 ev 인궤도로전이하는과정이므로흡수하는에너지는 ev 이다. 13. 발광다이오드 [ 정답맞히기] ㄱ. 발광다이오드에서빛이나오고있으므로순방향전압이걸려있 - 3 -
는것이다. 따라서 p형에연결된전원장치의단자 a 는 (+) 극이다. ㄴ. 순방향전압이걸려있어 n형반도체의전도띠에있는전자는접합면으로이동 하게된다. [ 오답피하기] ㄷ. 띠틈이클수록전이하는전자의에너지준위차이가크므로파장 이더짧은빛이방출된다. 14. 색의인식 은청원뿔세포, 는녹원뿔세포, 는적원뿔세포이다. [ 정답맞히기] ㄴ. 녹원뿔세포와적원뿔세포가같은세기로반응하면노란색으로인 식하게되므로 ( 가) 와 ( 나) 에서 와 은모두반응한다. ㄷ. a와 b가눈에들어와노란색으로인식되므로 a와 b 는빨간색과초록색빛이다. [ 오답피하기] ㄱ. 파란색빛에반응하는정도가가장큰세포는 이다. 15. 전자기파의수신 [ 정답맞히기] ㄴ. 전파는전기장과자기장이진동하면서진행하는파동이므로안테 나의자유전자가전기장의진동에의해진동하게된다. ㄴ. LC회로에전류가최대로흐르는경우는수신되는전파의진동수가 LC회로의고 유진동수와같을때이다. 회로에흐르는전류가최대일때스피커에서 A에의한 방송만나오고있으므로 LC회로의고유진동수는 A의진동수 A 와같다. [ 오답피하기] ㄱ. 진공에서전파의속력은진동수에관계없이모두동일하다. 16. 전반사와광섬유 [ 정답맞히기] ㄴ. 빛이 A에서 B로진행할때입사각보다굴절각이더크므로굴절 률은 A가 B 보다크다. [ 오답피하기] ㄱ. 코어와클래딩의경계에서전반사가일어나고있으므로입사각 는임계각보다크다. ㄷ. 빛이 B에서 C로진행할때입사각보다굴절각이더크므로굴절률은 B가 C보다 크다. 따라서굴절률은 A B C 이다. 클래딩을 B로만들었을때코어는 B보다 굴절률이더커야한다. 17. 핵반응식과질량결손 [ 정답맞히기] ㄱ. ( 가) 는중성자( n) 이다. 핵반응식을완성하면 U n Ba Kr n MeV 이므로 ㄴ. 크립톤( Kr) 의중성자수는질량수(92) 에서양성자수(36) 를뺀값이므로 56 이다. [ 오답피하기] ㄷ. 핵반응에서질량결손에해당하는에너지( MeV ) 가방출되므로 핵반응전이후보다입자들의질량의합이더크다. - 4 -
18. 돌림힘과평형 [ 정답맞히기] 막대는돌림힘과힘이평형을이루어정지해있다. 물체의무게를 라고두고, 막대에줄을연결한지점을회전축으로하여돌림힘의평형을적용하 면, m N m N m 이므로 N 이다. 따라서손이줄을당기는힘 = 막대의무게(N)+ 추의무게(N)+ 물체의무게 (N)= N 이다. 19. 부력 [ 정답맞히기] ( 가) 와 ( 나) 에서 A의무게에해당하는부력은서로같으므로 B의무 게와부력에의한부피변화를구하면된다. ( 가) 에서 B의무게는 이므로 B의부력에해당하는물의부피는 이고, ( 나) 에서 B의부력에해당하는물의부피는 이다. 따라서 ( 가) 와 ( 나) 에서부피의차 이는 이므로 이다. 이다. [ 별해] 물의부피를 물, A의질량을 A, ( 가) 에서물에잠긴 A의부피를 가, A A ( 나) 에서물에잠긴 A의부피를 나 라고하자. 가 이 고, A A 나 이다. 따라서 ( 가) 에서 물 가 이고, ( 나) 에서 물 나 이다. 따라서 이므로 이다. 20. 등가속도운동 [ 정답맞히기] ㄱ. A와 B가수평면에서 m 떨어져 ms의속도로운동하므로 A가 경사면에올라가기시작한순간, B는경사면의시작점에서 m떨어져있으므로 2 초후 B 는경사면을올라가기시작한다. ㄴ, ㄷ. 동일한경사면위에서운동하는 A와 B 의가속도는서로같다. 경사면위에서 B의속도가 일때, 2초먼저경사면위에서운동한 A의속도는 0 이다. 따라서 2초 동안 A의속도는 만큼감소하였으므로 A의가속도의크기는 이고, A와 B 사이 의거리는 m이므로 에서가속도는 ms 이고, 속도는 ms이다. [ 별해] A와 B의가속도의크기를 라하고, B가경사면에서운동한시간을 초라 하면 A 가경사면에서운동한시간은 ( ) 초이다. --- 1, ---2에서 이다. A --- 3, B --- 4, 이므로 이다. 따라서 ms 이고, ms 이다. A B A B m B ms 정지 A - 5 -