2018학년도 6모 과학탐구 물리Ⅱ

2018학년도 6월 모의평가 물리학Ⅱ 해설

2026-10-15 수정 · 이 회차 전체 해설 보기

최고점 81점, 최고점자 7명

물리Ⅱ는 표준점수 최고점이 81점이었지만 최고점자는 7명뿐이었습니다(1등급 구분 73점).

2점짜리 단원자 기체 실린더 18번

가장 많이 틀린 18번(2점, 74.0%)은 단원자 분자 이상 기체가 든 실린더와 물체를 다룬 열역학 문항, 20번(69.8%)은 경고음을 내는 비행기와 관제탑의 도플러 효과 문항이었습니다.

18번·20번 풀이의 실마리

18번은 천장에 매달린 실린더 속 단원자 기체와, 피스톤 아래 용수철로 연결된 물체 A(무게 F)를 다룹니다. 바닥이 A를 미는 힘이 F/4에서 F/3로 바뀌었으므로 용수철이 A를 끌어올리는 힘은 3F/4에서 2F/3로 줄었고, 그동안 피스톤이 L/3 내려갔습니다. 질량이 없는 피스톤에서는 '대기압이 미는 힘 = 기체 압력에 의한 힘 + 용수철의 힘'이 성립합니다. 기체의 내부 에너지가 (3/2)PV = 2FL이라는 조건을 (가)에 넣으면 대기압이 피스톤을 미는 힘이 25F/12로 정해집니다. (나)에서는 기체 압력에 의한 힘이 25F/12 − 2F/3 = 17F/12, 부피가 4/3배이므로 내부 에너지는 (3/2) × (17F/12) × (4L/3) = 17FL/6, 정답은 ④입니다.

20번은 경고음을 내는 비행기 A가 관제탑 B를 향해 날아오는 상황에서 서로 상대의 소리를 측정한 그래프입니다. B가 듣는 A의 소리는 움직이는 음원이라 진동수가 v/(v−u)배, A가 듣는 B의 소리는 다가가는 관측자라 (v+u)/v배가 됩니다. B가 잰 마루 간격 T 동안 A가 λ₀/4를 움직였다는 조건을 식으로 쓰면 4u(v−u) = v²이고, 이를 풀면 u = v/2입니다. 그러면 A가 측정한 진동수는 원래의 1.5배, B가 측정한 진동수는 2배이므로 같은 시간 동안 센 마루 수의 비는 3:4, 정답은 ④입니다.