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2023 백마고 2학년 1학기 기말고사 물리학
기출문제·해설

백마고등학교 2023학년도 1학기 기말고사 물리학 전 문항(22문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 역학과 에너지 (진로) · 가속도 법칙과 등가속도 운동 · 특수 상대성 이론 · 전자기와 양자 (진로)

📍 경기 고양시 일산동구📅 2023 · 1학기 기말고사🧪 물리학📝 22문항 (객관식 20 · 서술형 2)

출제 단원

문제 미리보기 (2문항)

1번특수 상대성 이론특수 상대성 이론하

그림은 특수 상대성 이론과 상대론적 질량에 대해 학생들이 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

문제 그림

옳게 얘기한 학생만을 있는 대로 고른 것은?

① A
② B
③ C
④ A, B
⑤ B, C
정답 ⑤ · 해설
특수 상대성 이론에서는 동시성이 관성계에 따라 달라지고, 광속은 모든 관성계에서 같으며, 질량과 에너지는 서로 변환될 수 있다.
① 학생 A만 고른 것이다. 한 관성계에서 동시에 일어난 두 사건이 다른 관성계에서는 동시가 아닐 수 있으므로(동시성의 상대성) A는 틀렸다.
② 학생 C도 옳게 말했으므로 B만 고른 것은 틀렸다.
③ 학생 B도 옳게 말했으므로 C만 고른 것은 틀렸다.
④ 학생 A의 말이 틀렸으므로 옳지 않다.
⑤ B는 광속 불변 원리를, C는 질량-에너지 동등성($E=mc^2$)을 옳게 말했다.
따라서 정답은 ⑤이다.
2번역학적 에너지 보존역학적 에너지 보존상

그림은 질량이 같은 물체 A와 B가 각각 마찰이 없고 도중에 꺾인 경사면을 따라 내려오는 것을 나타낸 것이다. A, B는 각각 동일 수평면으로부터 높이 $h$인 지점을 동시에 통과하고 같은 거리만큼 이동하여 동시에 수평면에 도달한다.

문제 그림

물체가 높이 $h$인 지점을 지나는 순간부터 수평면에 도달할 때까지, 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, $\theta_1<\theta_2$, 수평면에서 중력에 의한 퍼텐셜 에너지는 0이며, 물체는 경사면을 벗어나지 않고 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

ㄱ. 중력이 한 일은 A와 B가 서로 같다.
ㄴ. A와 B의 역학적 에너지는 서로 같다.
ㄷ. A와 B의 운동 에너지 변화량은 서로 같다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ③ · 해설
Step 1. 중력이 한 일
질량이 같고 높이 $h$만큼 내려오므로 중력이 한 일은 둘 다 $mgh$이다.
Step 2. 높이 $h$에서의 속력 비교
같은 거리 $s$를 같은 시간 $t$ 동안 이동하므로 $s=v_0t+\frac{1}{2}at^2$에서 가속도 $a=g\sin\theta$가 작은 A의 처음 속력 $v_0$이 B보다 크다. 높이 $h$에서 퍼텐셜 에너지는 같고 운동 에너지는 A가 크다.
Step 3. 판정
ㄱ. 중력이 한 일은 둘 다 $mgh$로 같다.
ㄴ. 높이 $h$에서 A의 속력이 더 크므로 역학적 에너지는 A가 B보다 크다.
ㄷ. 마찰이 없으므로 운동 에너지 변화량은 중력이 한 일 $mgh$와 같아 서로 같다.
따라서 정답은 ③이다.

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문항 구성

1번특수 상대성 이론특수 상대성 이론하객관식
2번역학적 에너지 보존역학적 에너지 보존상객관식
3번특수 상대성 이론동시성과 길이 수축상객관식
4번전자기와 양자 (진로)핵반응식중객관식
5번역학적 에너지 보존연결된 물체 에너지중객관식
6번역학과 에너지 (진로)열역학 과정중객관식
7번역학과 에너지 (진로)열역학 순환 과정중객관식
8번역학과 에너지 (진로)열역학 제2법칙하객관식
9번가속도 법칙과 등가속도 운동등가속도 운동중객관식
10번특수 상대성 이론광속 불변·길이 수축상객관식
11번역학과 에너지 (진로)카르노 기관중객관식
12번가속도 법칙과 등가속도 운동연결된 물체 운동상객관식
13번전기장과 전위차전기력과 대전중객관식
14번가속도 법칙과 등가속도 운동등가속도 운동상객관식
15번전자기와 양자 (진로)원자 모형 실험하객관식
16번전기장과 전위차쿨롱 법칙중객관식
17번역학과 에너지 (진로)단열 압축하객관식
18번전자기와 양자 (진로)핵분열하객관식
19번전기장과 전위차마찰 전기하객관식
20번가속도 법칙과 등가속도 운동관성계와 운동중객관식
21번작용 반작용과 운동량 보존충돌과 운동량 보존상서술형
22번역학과 에너지 (진로)열기관 열효율상서술형

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