2022학년도 6월 모의평가 물리I 해설

3등급 이하는 이 글을 안보는게 좋다.

2등급 이상의 실력이 된다는 가정 하에 설명할것이므로

이해 못하는 부분이 분명히 있을것이고

3등급 이하는

6모 분석할시간에 개념 제대로 잡고 기출문제나 더 푸는게 이득이다.

물리I+물리II 조합을 선택한 본인의 경험에서 나온 말이므로 믿어도 된다.

 

사실 내가 이 블로그로 진도나갈때 예제로 제시했던 문제들에 비해

난이도가 전체적으로 평이하게 나와서

굳이 해설해줄 필요가 있나 싶다.

3페이지의 문제들이 전보다 어렵게 나와서

문제의 난이도보단 풀이시간때문에 등급이 갈릴거같다.

 

원하시는 문제로 바로 가고싶으면

N번 문제로 가고싶다면

N )

이 형태로 검색하시면 됩니다.

예를들어 2번으로 가고싶으면 2 )

 

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1 )

 

(가) 체온을 측정하는 열화상 카메라에 사용되는건 적외선이고 B이다.

(나) 전자레인지에 사용되는건 마이크로파고 C이다.

(다) 공항에서 수하물 내부영상찍는데 사용되는건 X선이고 A다.

따라서 답은 4번

 

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2 )

 

ㄱ )

진동판과 붙어있는 코일이 진동하면서

자속 변화가 생기며 전자기 유도가 생긴다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

충전 패드에 내장된 코일에

전류를 흘리면 자속 변화가 생기고

스마트폰 안에 있는 코일에 자속 변화가 생겨서

전자기 유도가 생긴다. 따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

이건 자속변화를 이용하는게 아니라

자기력 자체를 이용하는것이다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 3번

 

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3 )

 

전기 전도도는 왼쪽 표에 의해

다이아몬드<규소<구리 이고

따라서 (가)는 구리 (나)는 다이아몬드 (다)는 규소이다.

 

A )

띠 간격은 아이아몬드가 규소보다 크다.

따라서 A(x)

 

B )

구리는 (가)이다. 따라서 B(x)

 

C )

규소에 원자가 전자가 3개 또는 5개인걸 도핑하면

전기전도도가 커진다.

따라서 C(o)

 

따라서 답은 3번

 

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4 )

 

ㄱ )

시료를 투과하는 '전자'에 의한것이지

'전자기파'에 의한것이 아니다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

자기렌즈는 자기장을 이용하여 전자의 진행 경로를 바꾼다.

광학 현미경의 렌즈와 비슷한 역할이다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

많은 학생들이 여기서 오개념때문에 틀렸다.

E = hf = hc/λ 라는 식을 대입하면 안된다.

왜냐면 E=hf 는 에너지이지 운동에너지가 아니다.

따라서 여기서는 λ = h/sqrt(2mE_0) 이 식을 이용해야하고

운동에너지가 2배가 되면 물질파 파장이 1/sqrt(2) 배가 된다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 2번

 

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5 )

 

ㄱ )

속력을 크게한다 = 힘을 크게 한다

따라서 충격량이 커진다. ㄱ(o)

 

ㄴ )

충돌 시간을 늘리는 역할을 한다.

즉 평균 힘을 감소시키는 역할을한다. ㄴ(o)

 

ㄷ )

활시위를 더 당기면

장력이 더 크게 걸리고 따라서 화살이 받는 충격량은 커진다.

따라서 화살의 운동량이 커진다. ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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6 )

 

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ) 둘다 질량수 1로 같다. ㄴ(o)

 

ㄷ) 방출되는 에너지가 (가)에서가 더 작으므로

질량 결손은 (가)에서가 더 작다.

질량-에너지 등가 원리이다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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7 )

 

ㄱ )

n=2에서 n=1로 갈때의 진동수가

n=3에서 n=2로 갈때의 진동수보다 크기때문에

파장은 a가 b보다 짧다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

양변에 h를 곱하면

Ea < Eb + Ec 냐는건데

Ea = -3.40 - ( -13.6 ) = 13.6-3.4 = 10.2

Eb = -1.51 - ( -3.4 )

Ec = -0.85 - ( -1.51)

Eb+Ec = 3.4-0.85 < 10.2

따라서 ㄴ(x)

사실 n=2에서 n=1로 갈때 방출되는 에너지가

n=∞ 에서 n=2로 갈때 방출되는 에너지보다 커서

계산해볼 필요도 없다.

 

ㄷ )

n=2 일때 원자핵과 더 가까이있으므로

쿨롱법칙에 의해 전기력의 크기는

n=2일때가 더 크다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 1번

 

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8 )

 

ㄱ )

상자가 등속운동한다 = A,B도 등속운동한다

따라서 A에 작용하는 알짜힘은 0이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

줄이 상자를 당기는 힘과

상자가 줄을 당기는 힘은

작용 반작용 관계이다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

상자가 B를 떠받치는 힘은

A와 B의 무게의 합이고 3mg이다.

A가 B를 누르는 힘은 A의 무게인 mg이다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 3번

 

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9 )

 

(가)에서 오른손법칙 쓰면

A의 오른쪽은 N극, 왼쪽은 S극으로 자기화된다.

강자성체이므로 자기화된 상태를 유지한다.

그리고 그걸 강자성체 Y에 가져가면

강자성체 Y와 X는 인력이 작용한다.

즉 Y의 왼쪽은 S극 오른쪽은 N극으로 자기화된다.

따라서 자기력선은

A의 오른쪽 끝에서 나와서

B의 왼쪽 끝부분으로 들어가는 그림이 그려져야한다.

그런 그림은 5번밖에 없고

따라서 답은 5번

 

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10 )

 

A매질에서 파동의 진동수를 구해보면

v = fλ 에서

v = 2 , λ = 4 이므로

f = 0.5s 이고

따라서 주기는 2초이다.

매질 A에서 매질 B로 진행한다했는데

진행하면서 매질이 달라져도 진동수는 변하지 않는다.

즉 주기가 같다.

저기서 주기가 2초인 그래프는

3번, 4번밖에 없다.

그리고 A에서 B로 진행한다했으니

x=12m인 지점은

한 주기(2초)동안 내려갔다 올라올것이다.

따라서 답은 4번

 

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11 )

 

ㄱ )

우선 주사기 안의 기체는

기체 윗부분에있는 피스톤의 무게와

대기압을 합친 만큼의 압력이 걸려있고

이건 실험중에 건드리지 않았으니

압력은 일정하다는걸 알 수 있다.

(가)에서의 부피가 (나)에서의 부피보다 작다.

근데 PV=nRT 에서

P가 같으니 V가 작은 (가)가 T(온도)가 작고

따라서 내부에너지는 (가)에서가 (나)에서보다 작다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

기체가 흡수한 열이 기체가 한 일과 같다는거는

Q = ΔU + W 에서

ΔU = 0이라는건데

아까 ㄱ 에서 내부에너지가 변한다는걸 알아냈다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

기체가 방출한 열과 내부에너지 변화량이 같다는거는

Q = ΔU + W 에서

W = 0이라는건데

(나)와 (다)에서 부피의 변화가 있었으므로

W는 0이 아니다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 1번

 

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12 )

 

핵심은

P와 R을 동시에 지난다음

Q를 또 동시에 지났으며

A와 B의 가속도가 같다는것이다.

즉 운동시간 같고 가속도도 같다.

즉 속도의 변화량이 같다.

따라서 A와 B의 상대속도가 일정하다.

따라서 3v의 상대속도로 서로 4L만큼 가까워진것이다.

여기서 양변을 4로 나누면

L = 3vt/4 이다.

A의 평균속도를 v' 이라 하면

v't = L = 3vt/4

따라서 v'=3v/4 이고

따라서 A의 Q점에서의 속력은 v/2 이다.

따라서 A의 등가속도운동에서의 시간소거식을 적용하면

따라서 답은 2번

 

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13 )

 

1. 처음에 A,B,C,D가 모두 연결되었을때

a₁의 가속도로 등가속도운동했다.

 

2. 실 p를 끊었더니 등속도운동했다. 즉 가속도가 0이다.

따라서 처음의 운동방향은 여기서 C만 추가된 상황이므로

왼쪽이다.

여기서 핵심은

A, B, D만 있을땐 가속도가 0이었다는것이다.

즉 A,B,D의 합력은 0이다.

따라서 알짜힘 = C가 경사면 아래방향으로 받는 힘

여기서 g₁ 은 왼쪽 경사면에서의 중력에 의한 가속도이다.

첫번째 경사면(B,C있는거)이니까 g₁ 이라 썼고

두번째(A있는거) 세번째(D있는거) 경사면은 g₂, g₃ 라고 쓸것이다.

 

3. 실 q도 끊었더니 A와 B는 a₂의 가속도로 등가속도운동한다.

원래 등속운동중이었는데 이것도

실 q를 끊은것으로 인해

mg₃ 만큼의 힘이 사라져서 가속운동하기 시작하는것이다.

즉 이때의 알짜힘의 크기는 mg₃ 이다.

 

4. p를 끊은 후 C와 q를 끊은 후 D의 가속도의 크기는 같다.

실 끊어졌으면 C D 둘다 혼자 내려갈텐데

이 둘의 가속도의 크기가 같다고 한다.

따라서 g₁ = g₃ 이고

위 두 식을 정리하면

따라서 답은 4번

 

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14 )

 

B의 관성계에서

광원에서 동시에 빛이 발생하여

거울 q와 거울 p에 동시에 도달했다 했으므로

둘의 거리는 같고

따라서 광원과 거울 p 사이의 거리는 L이다.

 

ㄱ )

A가 측정한 광원→p 시간이

p→광원 시간보다 짧다는건

빛 입장에서

광원에서 빛을 냈는데 거울이 다가왔기 때문에

광원→p 시간이 짧게 측정된거고

거울에서 반사된 빛이 광원으로 가려는데

광원이 멀어지기 때문에

p→광원 시간이 길게 측정된것이다.

따라서 우주선의 운동방향은 -x 방향이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

양변에 c를 곱하면 ct_0 > 2L 이다.

같은 사건을 B의 관성계에서 측정한 시간을 t라고 하면

이때는 관찰하려는것과 관찰자의 상대속도가 0이기때문에

t는 고유시간이고

ct = 2L 일것이다.

t가 고유시간이므로 팽창시간 t_0 > t 이고

따라서 ct0>ct=2L 이다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

아까 B의 관성계에서 측정한 광원과 p 사이의 거리가 L이라했으므로

A의 관성계에서는 수축길이가 측정될거고

따라서 L보다 작다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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15 )

 

ㄱ )

첫번째 보강간섭이 일어나는 지점은

경로차가 λ인 지점이다.

진동수가 f₂ 일때 보강간섭지점이 더 멀리 있으므로

f₂인 소리의 파장이 더 길다.

진동수는 파장에 반비례하므로 f₁ > f₂ 이다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

상쇄 간섭이 일어나는 지점은

경로차가 λ/2, 3λ/2, 5λ/2 ... 인 지점인데

경로차가 λ인 지점이 x=2d 인 지점이고

경로차가 0인 지점이 x=0인 지점이므로

경로차가 λ/2 인 지점은 x=0과 x=2d 사이에 무조건 존재한다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

파동의 간섭과 진동수는 관계가 없다.

서로 진폭이 합쳐질 뿐이다.

따라서 진동수의 변화가 없다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 2번

 

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16 )

 

ㄱ )

L₂ > L₁ 이라는건

A를 지날때 법선에 더 가까이 붙었다는거고

A를 지날때 더 많이 꺾인다는것이다.

따라서 A의 굴절률이 공기보다 크다.

B에서 공기로 진행할때

L₁=3.0, L₂=5.1

B에서 A로 진행할때는

일단 A의 굴절률이 공기보단 크기때문에

공기로 진행할때보단 더 꺾일것이다.

즉 법선에 더 가깝게 붙어서 진행한다.

따라서 ㉠<5.1 이다.

ㄱ(x)

 

ㄴ )

A에서 공기로 진행할때보다

B에서 공기로 진행할때

빛의 진행 경로가 더 많이 꺾였다.

이는 A와 공기의 굴절률의 차이보다

B와 공기의 굴절률의 차이가 더 크다는거고

A와 B의 굴절률은 둘다 공기보단 크니까

굴절률의 관계는 B>A>공기 가 된다.

따라서 레이저 빛의 속력은

A에서가 B에서보다 크다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

임계각은 둘의 굴절률 차이가 클수록 작아진다.

굴절률이 B>A>공기 이므로

B에서 공기로 진행할때가 임계각이 더 작다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 4번

 

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17 )

 

개인적으로 20번보다 어려웠다.

 

우선 시간에 따른 B와 C 사이의 거리를 나타냈다는건

B와 C의 상대속도를 나타낸것이다.

 

B와 C사이의 거리는 t=0에서 12m였는데

t=2 에서 0m가 되었으니

t=0 ~ t=2 까지 상대속도의 크기는 6m/s 이고

서로 가까워지고 있는것이다.

하는 김에 오른쪽 그래프에서

각각 구간에서의 상대속도의 크기를 표시해놓자.

B가 C쪽으로 4m/s로 가고있으니

C는 왼쪽으로 2m/s 가고있다.

이때 A와 C의 속력이 같다했으므로

A는 B쪽으로 2m/s로 운동중이다.

여기까지 한게 뭐냐면

이거다.

 

B와 C사이의 거리는 t=2에서 0m였는데

t=4 에서 8m가 된다.

따라서 이때 상대속도의 크기는 4m/s 이고

서로 멀어지고 있는것이다.

t=2 일때 둘의 거리가 0m라는건 둘이 충돌했다는거고

충돌 후 상대속도의 크기가 4m/s가 된다는것이다.

따라서 충돌 후

B의 속도를 v라 잡으면 C의 속도는 v+4 가 된다.

이때 오른쪽 방향을 +로 잡고

운동량보존법칙을 쓰면

따라서 충돌 후 B는 왼쪽으로 1m/s의 속력으로 가고

C는 오른쪽으로 3m/s의 속력으로 간다.

 

t=4 일때 B와 C 사이의 상대속도에 변화가 생긴다.

즉 t=4 일때 A와 B가 충돌하는 사건이 생긴것이다.

근데 이때 B와 C 사이의 상대속도가 2m/s가 되었으므로

충돌 후 B는 오른쪽으로 1m/s의 속도로 간다.

이를 이용해 운동량보존법칙을 써서

A의 충돌 후 속도를 구할것이다.

그 후 다시는 충돌할 일이 없다.

셋다 오른쪽방향으로 움직이는데

A가 B보다 느리고

B가 C보다 느리기 때문이다.

따라서 A는

t=0에서 t=7초 까지

처음속도 2m/s로 B와 충돌할때까지 4초간 가고

B와 충돌 후 2/3 m/s로 3초간 갔다.

따라서 A가 총 이동한 거리는

2×4 + (2/3)×3 = 10m

 

따라서 답은 1번

 

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18 )

 

ㄱ )

I_R = I_0 일때 자기장의 방향이

xy평면에서 수직으로 나오는 방향이라고 한다.

(나) 그래프를 보면

R에 흐르는 전류의 세기가 커질수록

xy평면에서 수직으로 나오는 방향의 자기장의 세기가 약해지는걸 볼 수 있다.

따라서 R에 흐르는 전류에 의한 자기장은

xy평면으로 들어가는 방향이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

I_R = 1.5I_0 일때 자기장의 세기가 0이다.

R이 만드는 자기장과 Q가 만드는 자기장은

방향이 반대이므로

P가 만드는 자기장을 X라 하고

xy평면에서 나오는 방향을 양의 방향으로 잡으면

X가 음수이므로

P가 만드는 자기장의 방향은 xy평면으로 들어가는 방향이다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

X를 B₁에 대해서 나타내보자.

우선 I_R = I_0 일때 자기장의 세기가 B₁ 이었음을 주었으니

이걸 이용해서 둘의 관계를 구해보자.

일단 이때 자기장의 방향은 I_R 이 약해졌으므로

xy 평면에서 나오는 방향이다.

자기장의 세기(X의 크기)를 묻고있으므로

절댓값을 취한것이다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 3번

 

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19 )

 

전하량을 정량적으로 계산하는 풀이가 정석인데

개 꼼수로 풀어보겠다.

우선 (가) 그림부터 뜯어볼것이다.

1. A, B, C의 전기력의 총합은 0이다.

왜냐면 A, B, C를 하나로 보자.

A, B, C 외부에서 아무짓도 안했다.

따라서 A, B, C 전체에 작용하는 전기력은 0이다.

전기력의 총합이 0인데 B의 전기력의 방향이 +x 이므로

A의 전기력의 방향은 -x 이다.

 

2. C에 작용하는 전기력이 0이려면

B가 (+)전하일순 없다.

A와 B가 C에 작용하는 전기력의 방향이 같아져버리기 때문이다.

따라서 B는 (-) 전하고

B가 C에 작용하는 전기력의 크기 = A가 C에 작용하는 전기력의 크기 인데

B가 A보다 C에 가까이 있으므로

B의 전하량이 A보다 작다.

B에 작용하는 전기력의 방향이 +x려면

A가 B에 작용하는 전기력의 방향이 -x 이므로

C가 B에 작용하는 전기력의 방향은 +x이고 이게 더 크다.

근데 C가 A보다 B에서 멀리 떨어져있으므로

C가 A보다 전하량이 크다.

따라서 전하량은 C>A>B 이고 ㄱ(o)

 

3. B에 작용하는 전기력의 방향이 -x고

A에 작용하는 전기력의 방향이 +x인것만 알지

전기력의 크기가 어느정도인지는 알려주지도 않고 묻지도 않았다.

따라서 이 조건을 만족시키기만 하면

C의 전하량은 무엇이든 상관없다는거다.

근데 아까 두번째 과정에서

C가 B에 작용하는 전기력이

A가 B에 작용하는 전기력보다 크다했다.

따라서 C가 B에 작용하는 전기력이

A가 B에 작용하는 전기력보다 커지도록

C의 전하량을 크게 잡으면 되는데

그냥 엄청나게 크다고 잡아버리는것이다.

A의 전하량이 +Q라면 C의 전하량은 +9999999Q 정도라고 놔버리는것이다.

 

4. (나)에서 C의 전하량이 너무 크기때문에

B가 A에 가하는 전기력과

A가 B에 가하는 전기력 정도는

C가 가하는 전기력이 가볍게 압도한다.

따라서 C가 가하는 전기력의 크기만 비교하면 된다.

A에 작용하는 전기력은

C의 전하량이 너무 크기때문에

사실상 C가 작용하는 전기력이고

-x방향이다. 따라서 (가)에서와 전기력의 방향이 같다. ㄴ(o)

A가 B보다 C에 가까이있으므로

A에 작용하는 전기력의 크기가 더 크다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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20 )

 

ㄱ )

우선 A와 B는 정지해있었는데

용수철에 의해 분리된다.

운동량은 보존되어야 하므로

분리 후 A의 운동량의 크기 = 분리 후 B의 운동량의 크기 이다.

근데 질량이 2 : 1 이므로 속력은 1 : 2 이다.

일단 B는 구간 Ⅱ에서 마찰력을 받으므로

역학적에너지가 보존되지 않는다.

따라서 B보단

역학적에너지가 보존되는 A로 먼저 접근해야한다.

d만큼 압축되었던 용수철에서

저장된 탄성퍼텐셜에너지가

A와 B를 분리시키면서 둘의 운동에너지로 전환된것이다.

따라서 d만큼 압축된 용수철의 탄성퍼텐셜에너지는

분리 직후 A와 B의 운동에너지의 합이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

A와 B가 각각 h/2 인 지점을 지날때까지

둘다 역학적에너지는 보존된다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

B가 마찰력을 받기 전까지는 역학적에너지가 보존되는데

이때 역학적에너지는

높이 0인곳에서의 운동에너지와 같고

2mv²=4mgh 이므로

원래라면 높이 4h인곳에서 정지해야되고

3h에서는 mgh 만큼의 운동에너지를 가져야하는데

3h인곳에서 마찰력때문에 역학적에너지가 감소하여 정지하였다.

따라서 마찰력이 감소시킨 역학적에너지는 mgh이다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 1번