2023 신봉고 2학년 1학기 기말고사 물리학
기출문제·해설
신봉고등학교 2023학년도 1학기 기말고사 물리학 전 문항(23문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 역학과 에너지 (진로) · 전자기와 양자 (진로) · 특수 상대성 이론 · 에너지 준위와 스펙트럼
📍 경기 용인시 수지구📅 2023 · 1학기 기말고사🧪 물리학📝 23문항 (객관식 22 · 서술형 1)
출제 단원
문제 미리보기 (2문항)
1번역학과 에너지 (진로)등압·등적 과정중
그림 (가), (나)와 같이 분자 수, 온도, 부피가 같은 동일한 종류의 이상 기체에 동일한 열량 $Q$를 서서히 가하였다. (가)의 피스톤은 자유롭게 움직일 수 있고, (나)의 피스톤은 고정되어 있다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 피스톤의 마찰은 무시한다.)
ㄱ. (가)에서 기체는 외부에 일을 한다.
ㄴ. (나)에서 기체의 압력은 증가한다.
ㄷ. 기체의 내부 에너지 변화량은 (가)에서가 (나)에서보다 작다.
① ㄱ
② ㄷ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ⑤ · 해설
(가)는 압력이 일정한 등압 과정, (나)는 부피가 일정한 등적 과정이다. 열역학 제1법칙 $Q=\Delta U+W$를 적용한다.
ㄱ. (가)에서 기체는 열을 받아 부피가 증가하므로 피스톤을 밀어 외부에 일을 한다.
ㄴ. (나)에서 부피는 일정하고 온도가 높아지므로 압력이 증가한다.
ㄷ. (나)에서는 $W=0$이므로 $\Delta U=Q$이고, (가)에서는 $\Delta U=Q-W$이므로 내부 에너지 변화량은 (가)에서가 더 작다.
따라서 정답은 ⑤이다.
2번역학과 에너지 (진로)열역학 과정 그래프중
그림은 일정량의 이상 기체의 상태가 A→B→C와 A→C를 따라 변할 때 기체의 압력과 부피를 나타낸 것이다. A→B는 등적 과정, A→C는 등압 과정, B→C는 등온 과정이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. 기체가 흡수한 열량은 A→B 과정에서와 A→C 과정에서가 같다.
ㄴ. 기체가 외부에 한 일은 B→C 과정에서가 A→C 과정에서보다 크다.
ㄷ. 기체의 내부 에너지 변화량은 A→B 과정에서가 A→C 과정에서보다 작다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄷ
④ ㄱ, ㄴ
⑤ ㄴ, ㄷ
정답 ② · 해설
B와 C는 등온 과정으로 연결되므로 온도가 같고, A→B와 A→C의 내부 에너지 변화량 $\Delta U$는 같다. 기체가 한 일은 압력-부피 그래프 아래 넓이이다.
ㄱ. A→B에서는 $W=0$이므로 $Q=\Delta U$이고, A→C에서는 $Q=\Delta U+P_0V_0$이므로 A→C에서 흡수한 열량이 더 크다.
ㄴ. B→C 곡선은 A→C 직선($P_0$)보다 위에 있으므로 그래프 아래 넓이가 더 크고, B→C에서 한 일이 더 크다.
ㄷ. B와 C의 온도가 같으므로 두 과정의 내부 에너지 변화량은 같다.
따라서 정답은 ②이다.
문항 구성
| 1번 | 역학과 에너지 (진로) | 등압·등적 과정 | 중 | 객관식 |
| 2번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 과정 그래프 | 중 | 객관식 |
| 3번 | 역학과 에너지 (진로) | 단열 팽창 | 상 | 객관식 |
| 4번 | 열과 에너지 | 비가역 현상 | 하 | 객관식 |
| 5번 | 역학과 에너지 (진로) | 단열 과정 | 상 | 객관식 |
| 6번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 순환 과정 | 상 | 객관식 |
| 7번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 순환 과정 | 상 | 객관식 |
| 8번 | 열과 에너지 | 열기관의 열효율 | 하 | 객관식 |
| 9번 | 전자기와 양자 (진로) | 질량-에너지 동등성 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창·길이 수축 | 중 | 객관식 |
| 11번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창·길이 수축 | 중 | 객관식 |
| 12번 | 교과 외 (고급 물리학·통합과학 내용) | 동시성의 상대성 | 상 | 객관식 |
| 13번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵융합 반응 | 중 | 객관식 |
| 14번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵반응식 | 중 | 객관식 |
| 15번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵분열 반응 | 중 | 객관식 |
| 16번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 중 | 객관식 |
| 17번 | 전자기와 양자 (진로) | 원자 모형 | 하 | 객관식 |
| 18번 | 전기장과 전위차 | 전기력과 일 | 중 | 객관식 |
| 19번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 선 스펙트럼 | 중 | 객관식 |
| 20번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 전자 전이 | 중 | 객관식 |
| 21번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 수소 선 스펙트럼 | 상 | 객관식 |
| 22번 | 역학적 에너지 보존 | 역학적 에너지 보존 | 중 | 객관식 |
| 23번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창·길이 수축 | 중 | 서술형 |