2023 대화고 2학년 1학기 기말고사 물리학
기출문제·해설
대화고등학교 2023학년도 1학기 기말고사 물리학 전 문항(22문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 역학적 에너지 보존 · 역학과 에너지 (진로) · 특수 상대성 이론 · 열과 에너지
📍 경기 고양시 일산서구📅 2023 · 1학기 기말고사🧪 물리학📝 22문항 (객관식 18 · 서술형 4)
문제 미리보기 (2문항)
1번역학적 에너지 보존역학적 에너지 보존하
그림은 물체가 마찰이 없는 곡선 경로를 따라 운동하는 것을 나타낸 것으로 P, Q, R, S, T는 물체가 지나가는 곳이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기는 무시하며, P와 R은 같은 높이이다.)
ㄱ. 역학적 에너지는 S가 T에서보다 크다.
ㄴ. 운동 에너지는 R에서가 P에서보다 작다.
ㄷ. 중력 퍼텐셜 에너지는 Q가 S에서보다 작다.
① ㄱ
② ㄷ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ② · 해설
마찰이 없으므로 역학적 에너지가 보존되고, 높이가 같으면 운동 에너지도 같다.
ㄱ. 역학적 에너지는 모든 지점에서 같다.
ㄴ. P와 R은 높이가 같아 퍼텐셜 에너지가 같으므로 운동 에너지도 같다.
ㄷ. Q가 S보다 낮으므로 중력 퍼텐셜 에너지가 작다.
따라서 정답은 ②이다.
2번역학적 에너지 보존연결된 물체 에너지중
그림 (가)는 질량이 각각 $2\,\mathrm{kg}$, $3\,\mathrm{kg}$인 물체 A, B가 도르래를 통해 실로 연결된 상태에서 정지한 것을, (나)는 B가 낙하하여 지면에 닿는 순간을 나타낸 것이다. 지면에서 중력 퍼텐셜 에너지를 0으로 한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 $10\,\mathrm{m/s^2}$이고, 실의 질량, 물체의 크기, 공기 저항과 모든 마찰은 무시한다.)
ㄱ. B의 역학적 에너지 감소량은 $120\,\mathrm{J}$이다.
ㄴ. 중력 퍼텐셜 에너지 크기는 A의 증가량과 B의 감소량이 같다.
ㄷ. B가 지면에 닿는 순간, B의 운동 에너지는 $30\,\mathrm{J}$이다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ③ · 해설
Step 1. 퍼텐셜 에너지 변화
B의 감소량은 $3\times10\times5=150\,\mathrm{J}$, A의 증가량은 $2\times10\times5=100\,\mathrm{J}$이다.
Step 2. 운동 에너지
A, B의 운동 에너지 합은 $150-100=50\,\mathrm{J}$이고, 속력이 같으므로 질량비 2 : 3으로 나누어 A는 $20\,\mathrm{J}$, B는 $30\,\mathrm{J}$이다.
Step 3. 판정
ㄱ. B의 역학적 에너지 감소량은 $150-30=120\,\mathrm{J}$이다.
ㄴ. A의 증가량은 $100\,\mathrm{J}$, B의 감소량은 $150\,\mathrm{J}$이다.
ㄷ. B의 운동 에너지는 $30\,\mathrm{J}$이다.
따라서 정답은 ③이다.
문항 구성
| 1번 | 역학적 에너지 보존 | 역학적 에너지 보존 | 하 | 객관식 |
| 2번 | 역학적 에너지 보존 | 연결된 물체 에너지 | 중 | 객관식 |
| 3번 | 역학적 에너지 보존 | 일-운동 에너지 정리 | 상 | 객관식 |
| 4번 | 역학적 에너지 보존 | 일의 개념 | 하 | 객관식 |
| 5번 | 역학적 에너지 보존 | 탄성 퍼텐셜 에너지 | 중 | 객관식 |
| 6번 | 역학적 에너지 보존 | 연결된 물체 에너지 | 중 | 객관식 |
| 7번 | 역학적 에너지 보존 | 일과 충격량 | 중 | 객관식 |
| 8번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 제2법칙 | 중 | 객관식 |
| 9번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 과정 그래프 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 제1법칙 | 상 | 객관식 |
| 11번 | 열과 에너지 | 내부 에너지와 온도 | 중 | 객관식 |
| 12번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 순환 과정 | 상 | 객관식 |
| 13번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 법칙 | 하 | 객관식 |
| 14번 | 특수 상대성 이론 | 마이컬슨-몰리 실험 | 중 | 객관식 |
| 15번 | 특수 상대성 이론 | 길이 수축 | 중 | 객관식 |
| 16번 | 교과 외 (고급 물리학·통합과학 내용) | 동시성의 상대성 | 중 | 객관식 |
| 17번 | 특수 상대성 이론 | 뮤온의 수명 | 하 | 객관식 |
| 18번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵분열 | 하 | 객관식 |
| 19번 | 역학적 에너지 보존 | 용수철 역학적 에너지 | 상 | 서술형 |
| 20번 | 역학적 에너지 보존 | 역학적 에너지 보존 | 상 | 서술형 |
| 21번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 순환 과정 | 상 | 서술형 |
| 22번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관과 기체 법칙 | 상 | 서술형 |