2018학년도 수능 과학탐구 물리Ⅰ

2018학년도 수능 물리학Ⅰ 해설

2026-10-15 수정 · 이 회차 전체 해설 보기

연결된 두 수조 20번과 힘의 평형 16번이 84%대

물리Ⅰ은 표준점수 최고점 69점, 1등급 구분 65점이었고, 오답률 50%를 넘은 6문항 가운데 20번과 16번이 나란히 84%대였습니다.

밑면적이 다른 두 원통형 수조

가장 많이 틀린 20번(3점, 84.5%)은 밑면적이 다른 두 원통형 수조를 연결한 유체 문항, 16번(83.8%)은 수평 방향의 힘을 받아 정지한 두 물체의 힘의 평형 문항, 19번(70.5%)은 함께 운동하던 두 물체의 운동 문항, 17번(69.4%)은 실린더 속 이상 기체 문항으로 응답의 45.7%가 한 오답에 몰렸습니다.

20번·16번·19번·17번 풀이의 실마리

20번은 밑면적 5S인 수조 A와 S인 수조 B를 연결하고, A 바닥에 밀도 3ρ/5·부피 V인 물체를 실로 묶어 둔 상황입니다. B의 피스톤 위 추의 무게가 수면 높이 차 h를 떠받치고 있으므로, 실이 끊어져도 추가 그대로인 한 두 수면의 높이 차는 h로 유지됩니다. 실이 끊어지면 물체가 떠올라 잠긴 부피가 V에서 3V/5로 줄어들고, 줄어든 2V/5만큼을 두 수조가 같은 높이씩 내려가며 나눠 메웁니다. 수면은 2V/5 ÷ 6S = V/(15S)만큼 낮아지고, 추의 무게가 ρghS이므로 위치 에너지 차는 ρghV/15, 정답은 ①입니다.

16번에서 처음에 10N의 힘으로 정지해 있었으므로 B의 질량은 1kg입니다. 30N으로 0.4m를 당기는 동안 한 일 12J은 B의 위치 에너지 증가 4J, B의 운동 에너지 2J, A의 운동 에너지 6J로 나뉘고, 두 물체의 속력이 같으므로 A의 질량은 3kg입니다. 실을 놓은 뒤 A가 다시 p를 지날 때는 B가 원래 높이로 돌아와 4J이 다시 운동 에너지가 됩니다. 전체 운동 에너지 12J 가운데 A의 몫이 3/4이므로 9J, 정답은 ⑤입니다.

19번은 실이 끊어지기 전후 B의 가속도 크기가 같다는 조건이 열쇠입니다. 그래프에서 A의 가속도는 끊어지기 전 5m/s², 후 10m/s²입니다. 끊어진 뒤 B는 빗면을 따라 5m/s²로 감속하므로, 끊어지기 전에 함께 움직일 때의 식과 끊어진 뒤 A만의 식(F = m_A × 10)을 세우면 A의 질량 4kg, F = 40N이 나옵니다. 1초일 때 B에 작용하는 알짜힘은 2kg × 5 = 10N, 3초일 때 B의 속력은 10m/s라 운동량은 20kg·m/s로 ㄱ, ㄴ, ㄷ이 모두 옳습니다(⑤).

17번은 단열 실린더 속 기체가 (가)→(나)에서 압력 일정하게 팽창하고, (나)→(다)에서 단열 압축되어 처음 부피로 돌아오는 과정입니다. 두 과정 모두 온도가 올라가므로 (가)가 (다)보다 온도가 낮아 ㄱ만 옳습니다. 단열 압축 중에는 압력이 계속 커지므로 ㄴ은 틀립니다. 같은 부피 변화라도 압축할 때의 압력이 팽창할 때보다 커서, (나)→(다)의 내부 에너지 변화량은 (가)→(나)에서 한 일보다 큽니다. 정답은 ①이고, 응답의 45.7%가 한 오답에 몰렸습니다.