칼럼)물리1 현장 19분은 어떻게 물리1 문제를 풀었을까

안녕하세요. 성진우입니다.

이번 글은 본격적인 물리1 칼럼을 시작하기 전에 그냥 제 실력 검증(..?) 차원에서 물리1을 현장에서 푼 풀이

그대로 표기하였습니다. 문제 선지 반응 표시, 문제 풀이 저 글 쓴 거 이외에는 따로 쓰지 않고 풀었습니다.

(단 계산 과정, 즉, 5번 같은 경우 2.86+0.97-0.66을 계산하는 계산 과정은 제외하였습니다.)

왜 저렇게 하였는지도 차차 칼럼으로 풀어가도록 하겠습니다.

따라서 현장 풀이를 그대로 살려서 설명하기에는 다소 부족한 풀이가 될 수 있어 각 이미지 밑에

설명을 추가하도록 하겠습니다.

1. A는 마이크로파, B는 가시광선이네요. (나)의 ㄱ,ㄴ,ㄷ에 대응시켜 줍니다. (헷갈림 방지)

   그리고 선지 해결.

2. 같은 위상이라는 단어에 동그라미를 쳤어야 하는데 빠뜨렸네요.(죄송합니다.)

   이처럼 중요 정보는 반드시 동그라미 칩니다.

   같은 위상인걸 알았으니 A,B,C 판단 가능.

3. (가)에서 질량수 보존, 양성자수 보존을 이용하여 X를 구하고

   (나)에서 X를 대입하여 Y를 구합니다.

   선지 해결.

4. 회절은 파동성, 운동량과 파장은 반비례, 물질파 이용은 전자현미경이죠.

5. a에서 빛은 흡수, ㄱ, 즉 c의 에너지는 d-a+b로 구하면 되므로 계산.

6. A의 무게가 1N, 저울에 측정된 힘의 크기는 2N이라는 정보는 중요 정보이므로 표시.

   그리고 힘 관계를 표시하여서 장력, B 무게를 구합니다.

   선지 해결.

7. 이런 반자성체, 상자성체를 묻는 문제는 논리가 완전히 체화되어 문제 그림에 많이 표시하지 않고도

   빨리 도륙낼 수 있어야 합니다.

   전류의 a 방향일때 오른손 법칙 써서 극 표시, 사이에 척력 작용하므로 P의 극을 표시하면 반자성체라는 것을

   알 수 있습니다.

   ㄱ. 맞습니다.

   ㄴ. 이런 선지를 풀 때 그림에 표시를 하면 시간낭비입니다. Q는 상자성체이므로(사실 종류도 상관없음) 외부 자기장이 반대로 되면 자화도 반대로 되므로 틀

   ㄷ. 이건 "틀"이면 상호유도의 개념을 알면 좀 수월한데, 음 이걸 몰라도

       전류의 방향, 자기장 방향이 바뀌어도 사이에 작용하는 힘의 방향은

       위치가 변하지 않는 이상 자성체의 종류가 결정합니다.

       따라서 보자마자 틀 (이런데서 시간을 줄여야 해요)

8. 매질 A에서 B로는 중요한 정보입니다. (동그라미를 안쳤네요. 죄송합니다.)

   위치 그래프에서 중요한 정보는? 파형과 파장이죠. 파형은 파악했고, 파장은 A,B 파악하고 써줍니다.

   시간 그래프에서 중요한 정보는? 파형과 주기죠. 주기 써줍니다.(주기는 불변량이므로 하나입니다.)

   ㄱ. 주기와 진동수는 역수입니다. 틀

   ㄴ. 방향을 이미 줬으므로 위치 그래프를 살짝 이동시켜 보면 P는 위로, Q는 아래로 이동하므로 맞

   ㄷ. 속력은 주기가 일정하므로 파장에 비례합니다. 맞

9. A,B는 질량이 같다는 중요한 정보입니다. (동그라미를 안쳤네요. 죄송합니다.)

   또한, 문제에 직접적인 말로는 주어지지 않습니다만, 구간이 같다는 것도 중요한 정보입니다.

   그리고 이러한 문제는 빈출 유형입니다. 딱 보자마자 무엇이 일정한지 캐치할수 있어야 합니다.

   그렇죠. 힘 일정, 구간일정(거리 일정)이니 힘이 해준일=운동에너지 변화량=속력 제곱차(질량 같으므로)이 일정합니다. 따라서 사이에 속력 제곱차를 표시해줍니다.

   ㄱ. P를 지나는데 걸리는 시간은 평균속도에 반비례하는데, 평균속도는 B가 더 크므로 맞

   ㄴ. 물체가 받은 충격량의 크기는 운동량의 변화량이고, 이거는 수학적 지식이 있으면 좋은데,

       질량이 같으므로 운동량의 변화량은 속력 변화량에 비례하고

       동일한 제곱 차를 가질 경우에 물체의 초기 속력이 작을 수록 속력 차이가 큽니다.

       따라서 선지 맞

  ㄷ. 속력 제곱 차가 일정하므로 2루트(3)v입니다. 틀

10. 나머지 중요한 정보는 그림에 표기 되어 있고, 7d가 지날때 유도전류=0, 도선 사이 거리가 4d라는 것이

    중요정보입니다.

   ㄱ. 문제 조건에 의해 방향이 같아야 변화량=0입니다. 맞

   ㄴ. 3d 부분을 지나면 도선의 앞부분에서만 자기장이 변합니다. 뚫고 들어가는게 늘어나므로 선지 맞

   ㄷ. 변화량 똑같이 B이므로(정확히는 Blv인데 길이와 속력은 같으므로), 틀

11. (가)에서 빛의 역진성을 적용하면 동일한 입사각에 대해 B->C로 갈때는 임계각인데, B->A로 갈때는 굴절하네요.

     B>A>C가 굴절률 크기입니다.

     ㄱ. 맞

     ㄴ.

     (나)에서 빛의 역진성을 적용하면 오른쪽에서 빛이 굴절하므로 입사각은 임계각보다 작았어야 합니다.

     대소 관계는 일정하므로 선지 틀

     ㄷ. 굴절률 차이가 클수록 임계각은 작으므로 (반대로 굴절률 차가 작을수록 임계각은 큽니다) 선지 틀

12. 진짜 개국밥 유형의 특상 문제입니다. 너무너무넘누머너무너무너무 많이 나온 유형이에요.

     특상 유형의 문제를 읽을 땐 "어떤" 관성계에서 "어떤"사건들 사이의 "동시 or 선후관계"인지 잘 보면 됩니다.

     그에 맞게 정보를 표시합니다.

     ㄱ. 자 A에서 동시 방출이므로 한 장소 동시성에 의해 B에서도 동시 방출, 근데 동시 도착이네요.

     따라서 도착 지점의 이동효과를 고려하면 L1<L2

     ㄴ. 그죠. L1<L2 이니까요.

     ㄷ. 대놓고 왕복하는데 걸리는 시간이라고 주네요. A에서 고유시간입니다.

         따라서 B가 더 크겠죠. 틀

13. 열효율이 중요한 정보이므로 표시해줍니다. 그리고, 이건 물1에서 적용 가능한 tip인데,

     PV 과정에서 기울기가 가파르면 단열, 아니면 등온입니다. (단열, 등온이 아닌 일반적 과정을 준적이 없어요.)

     (하지만 그래도 확인하고 표시 해줍시다.)(저는 확인하고 표시를 안했습니다. 당연한 등온, 단열이어서요)

     ㄱ. 단열 과정인데 일을 했으니까 온도 낮아졌겠죠. 맞

     ㄴ,ㄷ은 등온 과정은 내부에너지 변화=0, 단열 과정은 열=0, 열효율은 Cycle에서 흡수한 열량, 방출한 열량, 알짜일의 비를 준것이므로 이에 맞게 잘 표시하면 풀립니다. (개인적으로 저렇게 표를 작성하면 확실한 풀이가 가능해요.)

(표를 작성하지 않고 필요한 자료만 발췌해서 푸는 스킬을 고인물이 되면 익힐 수 있는데 안정성의 문제로 추천하지는 않습니다.)(그게 되는 ㅆㄱ이면 하시면 됩니다..!)

14. 제 전 칼럼을 봐주시면 감사하겠습니다.

15. 이걸 귀류라고 하시는 분이 있는데, 솔직히 아니에요.

     이미 221110(맞나..?), 230917의 다이오드 유형으로 이 논리가 습득이 되었다면 귀류가 아닌

     논리만으로 딱딱 정할 수 있습니다.

     바로 스위치가 열고 닫을때(다른 조건은 일정하고) 회로에 흐르는 전류에 영향을 미치려면 "스위치의 위치가 전류가 지나는 방향에 있어야 한다."라는 논리입니다. 

     이 논리를 적용해볼게요. 음 나머지는 c->g-> d로 흐르는데 ㄱ에서 변했네요. 그러면 ㄱ의 경우 스위치를 닫았을때 c-g-d를 지나고, 스위치까지 전류가 흘러야 합니다. 그러면 ㄱ이 a로 특정됩니다.

    이 이후에는 순방향/역방향을 따져가며 풀리면 슥슥 풀립니다.

16. 이건 상대속도의 개념을 묻는 문제입니다. 따라서 상대속도에 조금이라도 오개념이 있다면 바로 틀리는 문제에요.

그리고 과조건입니다. 1초 일때 P,B 사이의 거리가 8인 사실은 주지 않아도 되었습니다. 평가원이 문제의 확실성을 위해서 그렇게 준것 같습니다.

    일단 기울기를 표시해줍니다. 그러면 상대속도가 나오죠.

0-1초 까지는 A,B의 속력을 둘다 알수 있고, 아! 3초일때 A,B 속도가 같은데 5라고 줬으니까 운동량 보존을 쓰면

    A,B 질량비를 알수 있고, 질량비와 상대속도를 알때, 운동량 보존을 이용해서 속도를 구하는 유형은 국밥 유형이라

    과정을 자세히 쓰지 않겠습니다. 그러면 문제가 바로 또 풀립니다.

17. 이것도 너무 국밥 개국밥 유형이에요.

     이러한 실과 빗면-역학계 유형은 빗면가속도에 초점을 두어 문제를 푸는 것이 수월합니다.

     그림에 표시되지 않은 중요한 조건은 A-B가 실 끊이후 등속도 운동을 한다는 것과 p-q, q-r 사이의 거리가 동일하

     다는 것입니다. 표시해 줍니다.

     그러면 오른쪽 빗면의 빗면가속도를 a라고 가정하면, 등속도 조건을 이용하여 왼쪽 빗면의 M에 작용하는 빗면힘을 알 수 있고, 구간 속도와 시간 정보를 이용하면 실 끊기 전 가속도가 a/3이라는 것을 알수 있습니다. 운동방정식을 적용하면 M이 구해집니다.

참고로 나중에 유형별 칼럼에서 소개하겠지만, 빗면 가속도 가정 -> 빗면 힘 표기 -> 구간경계속도와 시간 정보 활용하여 가속도 비 구하기 -> 운동방정식으로 질량 구하기는 그냥 거의거의거의거의거의 정석 테크입니다.

18. 솔직히 자기장 추론이라고 부르기 미안한 유형입니다.

     자기장 추론 유형에서 주목해야할 요소 중 하나는 변화량이죠.

    A에 흐르는 전류만 i0 변했더니 자기장이 b0 그렇죠 A,B가 i0흐를때 p에 형성되는 자기장 세기는 B0입니다.

    따라서 B가 P에 만드는 자기장은 나오는 방향으로  b0입니다.

    그리고 c,d에 흐르는 전류의 세기는 같으므로, C가 D에 비해 p에 만드는 자기장 세기가 작죠.

    그러므로 P에서 B,C,D가 만드는 자기장 세기가 0이 되기 위해서는 C가 나오는 b0, D가 들어가는 2B0를 만들어야

    합니다. 이정도 계산은 개인적으로 암산을 할 수 있어야 실력이 많이 오른다고 생각합니다.

    물론 연립방정식 푸셔도 됩니다.

    그리고 선지 해결 하시면 됩니다.

19. 전기력 추론 유형입니다. 역시 변화량을 주목해야 합니다.

     D만 추가했는데 B에서 전기력이 0이 되었네요. 그럼 (가)에서 B의 전기력 방향은 왼쪽입니다.

    문제 조건과 계의 전기력 합력=0인 사실을 이용하면 (가)에서 전기력의 방향이 모두 결정됩니다.

    그리고 문제에 중요한 정보인 C에 작용하는 전기력 크기 대소 관계는 표시해야 합니다.(죄송합니다)

    그러면 c,D 사이에 척력이 작용해야 한다는 사실을 알 수 있습니다.(역시 변화 주목)

    따라서 c의 전하 부호는 (-) 입니다. (가)에서 c는 B를 당길텐데 반대로 전기력이 작용하고 있으니

    a가 B를 더 큰 힘으로 당겨야 하므로, a는 (-), 전하량은 a>c가 됩니다.

솔직히 변화량 2번만 주목하면 되는 문제였습니다.

20번은 전 칼럼 참고 부탁드립니다

제가 아직 입시를 치루고 있어서 수시 면접이 다 끝나는 12월달이 되어서야 본격적인 유형별 칼럼을 쓸 거 같아서

일단 올해 수능 시험지 풀이 칼럼으로 자기소개를 한 것 같습니다.

수시 면접이 다 끝나고 결과가 나오는 이후 바로 본격적인 유형별 칼럼과 태도(..?) 등등의 칼럼을 쓸 것 같습니다.

감사합니다