2015 개정 교육과정

단원별· 주제별 평가원 모의고사 / 수능 기출 문제

물리학Ⅰ

Ⅰ. 역학과 에너지

03. 운동량과 충격량

□ 2012년 시행된 2014 예비 대학수학능력시험 모의고사를 포함하여 2013년부터 출제된 평가원 모의고사와 대학수학능력시험 기출 문제를 단원별 • 주제별로 정리하여 기출 문제의 흐름을 효과적으로 파악할 수 있도록 하였으며, 자세한 정답과 해설을 함께 구성하였습니다.

□ 단, 2015 개정 교육과정 적용 전의 기출 문제는 2015 개정 교육과정에 포함되지 않은 개념의 보기가 있을 수 있습니다.

□ 기출 문제 원본 그대로의 용어로 되어 있습니다. 따라서 2015 개정 교육과정의 용어와 다를 수 있습니다.

□ 평가원 모의고사의 경우 시행년도와 월을 표기하였고, 대학수학능력시험의 경우 대비학년도로 표기하였습니다.

□ ▪2013년 6월에 실시한 평가원 모의고사의 경우 [2014. 6. 평가원 1번 문제]

▪2013년 11월에 실시한 대학수학능력시험의 경우 [2014. 수능 1번 문제]

03 운동량과 충격량

Ⅰ-03. 운동량과 충격량

■ 운동량 보존

[2018. 수능 19번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)와 같이 수평 방향의 일정한 힘 [eqn: F] 가 작용하여 물체 A, B가 함께 운동하던 중에 A와 B 사이의 실이 끊어진다. 실이 끊어진 후에도 A에는 [eqn: F] 가 계속 작용하고, A, B는 각각 등가속도 직선 운동을 한다. B의 질량은 2kg이고, B의 가속도의 크기는 실이 끊어지기 전과 후가 같다. 그림 (나)는 실이 끊어지기 전과 후 A의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실의 질량, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. A의 질량은 4 kg이다. ㄴ. 1 초일 때, B에 작용하는 알짜힘의 크기는 10N이다. ㄷ. 3 초일 때, B의 운동량의 크기는 20 kg·m/s이다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2021. 6. 평가원 9번 문제]- 물리학Ⅰ□

다음은 역학 수레를 이용한 실험이다.

[실험 과정]

(가) 그림과 같이 질량이 1 kg인 수레 A에 달린 용수철을 압축시켜 고정시킨 후 질량이 2 kg인 수레 B를 가만히 접촉시킨다.

(나) A의 용수철 고정 장치를 해제하여, 정지해 있던 A와 B가 서로 반대 방향으로 운동하게 한다.

(다) A와 B가 분리된 이후부터 시간에 따라 이동한 거리를 측정한다.

[실험 결과]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 2초일 때, A의 속력은 0.2 m/s이다. ㄴ. 3초일 때, B의 운동량의 크기는 0.4 kg․m/s이다. ㄷ. 4초일 때, 운동량의 크기는 A와 B가 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2021. 9. 평가원 17번 문제]- 물리학Ⅰ

그림과 같이 우주 공간에서 점 O를 향해 질량이 각각 [eqn: m]인 물체 A, B와 질량이 [eqn: 2m]인 우주인이 [eqn: v _{0}]의 일정한 속도로 운동한다. 우주인은 O에 도착하는 속도를 줄이기 위해 O를 향해 A, B의 순서로 물체를 하나씩 민다. A, B를 모두 민 후에, 우주인의 속도는 [eqn: {1} over {3} v _{0}]이 되고, A와 B는 속도가 서로 같으며 충돌하지 않는다.

□

A를 민 직후에 우주인의 속도는?

①[eqn: {1} over {3} v _{0}]   ②[eqn: {4} over {9} v _{0}]   ③[eqn: {2} over {3} v _{0}]   ④[eqn: {7} over {9} v _{0}]   ⑤ [eqn: {8} over {9} v _{0}]

■ 충격량과 운동량의 관계

[2014. 9. 평가원 2번 문제]- 물리Ⅱ

그림과 같이 우주 공간의 한 지점에 정지해 있던 영희가 정지해 있는 철수를 향해 20 kg의 공을 던진다. 영희가 던진 공은 30초 동안 30 m를 일정한 속도로 운동하여 철수에게 도달한다.

공을 던지는 동안 영희가 받은 충격량의 크기는?[3점]

① 20 N․s      ② 30 N․s      ③ 40 N․s

④ 50 N․s      ⑤ 60 N․s

[2014. 9. 평가원 6번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)는 마찰이 없는 수평면 위에서 각각 [eqn: 2v], [eqn: v]의 일정한 속력으로 다가오는, 질량이 [eqn: m]인 공을 수평 방향으로 발로 차는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 공이 발로부터 받은 힘의 크기를 시간에 따라 각각 나타낸 것이고, 시간 축과 각 곡선이 만드는 면적은 [eqn: 4mv]로 같다. 공을 차기 전과 후에 공은 동일 직선상에서 운동한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, 공의 크기는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. 발로 차는 동안, 공이 받은 충격량의 크기는 A에서가 B에서보다 크다. ㄴ. 발로 차는 동안, 공이 받은 평균 힘의 크기는 A에서가 B에서의 2배이다. ㄷ. 공이 발을 떠나는 순간, 공의 속력은 A에서가 B에서의 2배이다.

① ㄱ     ② ㄴ    ③ ㄷ     ④ ㄱ, ㄴ    ⑤ ㄴ, ㄷ

[2015. 6. 평가원 7번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)는 수평면에 정지해 있는 동전 B를 향해 손가락으로 동전 A를 튕기는 모습을 나타낸 것이다. B는 A와 충돌한 후 정지해 있던 동전 C와 충돌한다. 그림 (나)는 이 과정에서 A, B, C의 운동량을 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B의 충돌 시간은 [eqn: 2T]이고, B와 C의 충돌 시간은 [eqn: T]이다. B의 질량은 C의 2배이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A～C는 동일 직선 상에서 운동한다.) [3점]

	<보 기>
ㄱ. A는 B와 충돌 후 충돌 전과 반대 방향으로 움직인다. ㄴ. B가 C와 충돌한 후, C의 속력은 B의 속력의 2배이다. ㄷ. B가 받은 평균 힘의 크기는 A와 충돌하는 동안이 C와 충돌하는 동안보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄱ, ㄷ   ⑤ ㄴ, ㄷ

[2017. 6. 평가원 4번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 인라인 스케이트를 신고 서 있던 철수와 영희가 서로 미는 동안 동일 직선 상에서 반대 방향으로 운동한다.

철수와 영희가 서로 미는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 철수가 영희에 작용하는 힘과 영희가 철수에 작용하는 힘은 작용과 반작용의 관계이다. ㄴ. 가속도의 방향은 철수와 영희가 서로 반대이다. ㄷ. 철수가 영희로부터 받은 충격량의 크기는 영희가 철수로부터 받은 충격량의 크기와 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

■ 충격력과 충돌 시간의 관계

[2021. 6. 평가원 13번 문제]- 물리학Ⅰ

그림 (가)는 질량이 2 kg인 수레가 물체를 향해 운동하는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 수레가 물체와 충돌하는 동안 직선 운동하는 수레의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다.

(가)                         (나)

0.1초부터 0.3초까지 수레가 받은 평균 힘의 크기는? [3점]

① 10 N   ② 20 N   ③ 30 N   ④ 40 N    ⑤□50 N

[2021. 9. 평가원 2번 문제]- 물리학Ⅰ

그림 A, B, C는 충격량과 관련된 예를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A에서는 공이 받는 충격량이 커진다. ㄴ. B에서는 충돌 시간이 늘어나 글러브가 받는 평균 힘이 작아진다. ㄷ. C에서는 사람의 운동량의 변화량과 사람이 받는 충격량이 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2021. 수능 9번 문제]- 물리학Ⅰ

그림과 같이 질량이 2 kg인 물체 A가 3 m/s의 속력으로 등속도 운동을 하다가 물체 B와 0.2초 동안 충돌한 후 반대 방향으로 1 m/s의 속력으로 등속도 운동을 한다.

(가)                          (나)

충돌하는 동안 A가 B로부터 받은 평균 힘의 크기는? [3점]

① 10 N    ② 20 N    ③ 30 N    ④ 40 N   ⑤ 50 N