2025년 10월 고1 학평 통합과학 20번 해설

핵심 개념

수평으로 던진 물체는 수평 방향으로는 등속 운동, 연직 방향으로는 중력에 의해 자유 낙하와 같은 운동을 하며, 수평 속력이 충분히 크면 행성 주위를 원운동한다.

단서 따라가기

1. A는 가만히 놓고, B는 수평으로 v₀로 던짐(같은 높이 h, 같은 질량)수평으로 던져도 연직 방향 처음 속력은 0이고 같은 중력 가속도를 받으므로, 연직 운동은 자유 낙하와 같다 → 낙하 시간이 같다 보기 ㄱ (틀림 — 동시에 도달)
2. B와 C: 같은 높이 h, 같은 수평 속력 v₀, 수평 이동 거리 B > C수평 이동 거리 = v₀ × 낙하 시간이므로 낙하 시간은 B > C → 같은 높이를 더 빨리 떨어진 C쪽(X)의 중력 가속도가 크다 → 같은 질량에 작용하는 중력도 X에서 더 크다 보기 ㄴ (옳음)
3. (나) C를 v₀로 던지면 곡선을 그리며 X 수평면에 떨어짐수평 속력이 클수록 더 멀리 떨어지고, 어느 속력 이상이면 계속 낙하하면서도 수평면에 닿지 않고 원운동한다 → v₀로는 부족하다 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄴ: B와 C는 같은 높이 h에서 같은 수평 속력 v₀로 던졌는데 수평 이동 거리가 B > C이므로, 낙하 시간은 B가 C보다 길다. 같은 높이를 더 짧은 시간에 떨어진 C가 받는 연직 방향 가속도가 더 크므로, 질량이 같을 때 물체에 작용하는 중력의 크기는 지구에서가 X에서보다 작다. 보기 ㄷ: C는 수평 속력 v₀로 던졌을 때 X 수평면에 떨어졌다. 수평 속력을 점점 키우면 수평 이동 거리가 늘어나다가 어느 속력에 이르면 X 수평면에 닿지 않고 X 주위를 원운동하므로, 그 속력은 v₀보다 크다. 따라서 옳은 것은 ㄴ, ㄷ이고 정답은 ④이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

수평으로 던진 물체의 운동을 수평·연직 성분으로 나누어 낙하 시간을 비교하고, 이를 행성의 중력 크기와 원운동 조건으로 확장해 추론하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

수평으로 던진 운동을 수평(등속)과 연직(자유 낙하) 성분으로 나눔 → 같은 높이면 연직 운동은 중력 가속도만으로 결정 → 수평 이동 거리 = 수평 속력 × 낙하 시간으로 낙하 시간을 비교해 중력 가속도 대소 판단