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)
문제 미리보기 (2문항)
1번특수 상대성 이론특수 상대성 이론하
그림은 특수 상대성 이론과 상대론적 질량에 대해 학생들이 대화하는 모습을 나타낸 것이다.

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.

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.
문항 구성
| 1번 | 특수 상대성 이론 | 특수 상대성 이론 | 하 | 객관식 |
| 2번 | 역학적 에너지 보존 | 역학적 에너지 보존 | 상 | 객관식 |
| 3번 | 특수 상대성 이론 | 동시성과 길이 수축 | 상 | 객관식 |
| 4번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵반응식 | 중 | 객관식 |
| 5번 | 역학적 에너지 보존 | 연결된 물체 에너지 | 중 | 객관식 |
| 6번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 과정 | 중 | 객관식 |
| 7번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 순환 과정 | 중 | 객관식 |
| 8번 | 역학과 에너지 (진로) | 열역학 제2법칙 | 하 | 객관식 |
| 9번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 등가속도 운동 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 특수 상대성 이론 | 광속 불변·길이 수축 | 상 | 객관식 |
| 11번 | 역학과 에너지 (진로) | 카르노 기관 | 중 | 객관식 |
| 12번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 연결된 물체 운동 | 상 | 객관식 |
| 13번 | 전기장과 전위차 | 전기력과 대전 | 중 | 객관식 |
| 14번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 등가속도 운동 | 상 | 객관식 |
| 15번 | 전자기와 양자 (진로) | 원자 모형 실험 | 하 | 객관식 |
| 16번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 중 | 객관식 |
| 17번 | 역학과 에너지 (진로) | 단열 압축 | 하 | 객관식 |
| 18번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵분열 | 하 | 객관식 |
| 19번 | 전기장과 전위차 | 마찰 전기 | 하 | 객관식 |
| 20번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 관성계와 운동 | 중 | 객관식 |
| 21번 | 작용 반작용과 운동량 보존 | 충돌과 운동량 보존 | 상 | 서술형 |
| 22번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 열효율 | 상 | 서술형 |