2023 상동고 2학년 1학기 기말고사 물리학
기출문제·해설
상동고등학교 2023학년도 1학기 기말고사 물리학 전 문항(21문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 특수 상대성 이론 · 역학과 에너지 (진로) · 전기장과 전위차 · 에너지 준위와 스펙트럼
📍 경기 부천시 원미구📅 2023 · 1학기 기말고사🧪 물리학📝 21문항 (객관식 20 · 서술형 1)
문제 미리보기 (2문항)
1번열과 에너지열의 이동하
그림과 같이 기체 A가 들어있는 공을 뜨거운 물이 담긴 비커에 넣었다. A는 부피가 일정하게 유지되면서 온도가 증가한다.
A의 온도가 증가하는 동안, A에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. 열은 뜨거운 물에서 기체로 이동한다.
ㄴ. 압력은 감소한다.
ㄷ. 분자의 평균 속력은 증가한다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ③ · 해설
열은 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동하고, 부피가 일정할 때 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해진다.
ㄱ. 뜨거운 물의 온도가 기체보다 높으므로 열은 물에서 기체로 이동한다.
ㄴ. 부피가 일정한 상태에서 온도가 높아지면 분자가 벽에 더 자주, 세게 충돌하므로 압력은 증가한다.
ㄷ. 온도는 분자의 평균 운동 에너지에 비례하므로 온도가 증가하면 분자의 평균 속력도 증가한다.
따라서 정답은 ③이다.
2번열과 에너지열기관 열효율중
그림은 열기관에서의 에너지 흐름을 모식적으로 나타낸 것이다. 열기관에서는 온도가 $T_1$인 고열원에서 $Q_1$의 열을 흡수하여 $W$의 일을 하고, 온도가 $T_2$인 저열원으로 $Q_2$의 열을 방출한다.
열기관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① 열기관은 열에너지를 일로 바꾸는 장치이다.
② 열기관의 열효율은 $\dfrac{W}{Q_1}$이다.
③ $W=Q_1$인 열기관은 만들 수 없다.
④ 카르노 기관의 경우 $\dfrac{Q_2}{Q_1}=\dfrac{T_2}{T_1}$이다.
⑤ 카르노 기관에서 열효율은 1이 될 수 있다.
정답 ⑤ · 해설
열기관은 $Q_1=W+Q_2$의 관계를 만족하며, 열효율은 $e=\dfrac{W}{Q_1}=1-\dfrac{Q_2}{Q_1}$이다.
① 열기관은 고열원에서 흡수한 열의 일부를 일로 바꾸는 장치이므로 옳은 설명이다.
② 열효율은 흡수한 열에 대한 한 일의 비율이므로 $\dfrac{W}{Q_1}$이다.
③ 열역학 제2법칙에 따라 흡수한 열을 모두 일로 바꿀 수 없으므로 $Q_2\neq0$이고 $W=Q_1$인 열기관은 만들 수 없다.
④ 카르노 기관에서는 $\dfrac{Q_2}{Q_1}=\dfrac{T_2}{T_1}$가 성립한다.
⑤ 카르노 기관의 열효율은 $1-\dfrac{T_2}{T_1}$이고 $T_2>0$이므로 1이 될 수 없다.
따라서 정답은 ⑤이다.
문항 구성
| 1번 | 열과 에너지 | 열의 이동 | 하 | 객관식 |
| 2번 | 열과 에너지 | 열기관 열효율 | 중 | 객관식 |
| 3번 | 역학과 에너지 (진로) | 단열 과정 | 중 | 객관식 |
| 4번 | 역학과 에너지 (진로) | 순환 과정 그래프 | 상 | 객관식 |
| 5번 | 역학과 에너지 (진로) | 등압 과정 | 중 | 객관식 |
| 6번 | 특수 상대성 이론 | 광속 불변 | 중 | 객관식 |
| 7번 | 특수 상대성 이론 | 뮤온 수명 | 중 | 객관식 |
| 8번 | 특수 상대성 이론 | 상대성 원리 | 중 | 객관식 |
| 9번 | 특수 상대성 이론 | 시간 팽창 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵반응식 | 중 | 객관식 |
| 11번 | 전기장과 전위차 | 원자와 전기력 | 하 | 객관식 |
| 12번 | 특수 상대성 이론 | 길이 수축 | 상 | 객관식 |
| 13번 | 전자기와 양자 (진로) | 핵융합 | 하 | 객관식 |
| 14번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 보어 모형 | 하 | 객관식 |
| 15번 | 에너지띠와 반도체 | 에너지띠 | 하 | 객관식 |
| 16번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 수소 에너지 준위 | 중 | 객관식 |
| 17번 | 에너지띠와 반도체 | 에너지띠 | 하 | 객관식 |
| 18번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 상 | 객관식 |
| 19번 | 전기장과 전위차 | 쿨롱 법칙 | 상 | 객관식 |
| 20번 | 에너지 준위와 스펙트럼 | 선 스펙트럼 | 중 | 객관식 |
| 21번 | 역학과 에너지 (진로) | 열기관 순환 | 상 | 서술형 |