2026년 6월 고2 학평 통합과학 22번 해설

핵심 개념

힘-시간 그래프 아래 면적은 충격량이고, 충격량의 크기는 운동량의 변화량(충돌 직전 운동량)과 같다.

단서 따라가기

1. P가 가장 먼저 시작, Q와 R는 같은 시각에 시작t = 0에 동시에 놓았으므로 낮은 곳의 C가 가장 먼저, 같은 높이의 A·B는 동시에 수평면에 닿는다 → P = C, {Q, R} = {A, B} P = C
2. R의 면적이 Q의 면적 S보다 큼A·B는 충돌 직전 속력 v가 같으므로 충격량(= 운동량 mv)은 질량이 3m인 B가 A의 3배 → 면적이 큰 R = B, Q = A 보기 ㄱ (옳음)
3. P(C)와 Q(A)의 면적이 S로 같음충돌 직전 운동량의 크기가 C와 A가 같다. C는 낮은 곳에서 떨어져 충돌 직전 속력이 A보다 작으므로 질량은 m보다 커야 한다 보기 ㄴ (옳음)
4. 충돌 시간 A(Q) t₀, B(R) 2t₀충격량/충돌 시간 = 평균 힘. A: mv/t₀, B: 3mv/2t₀ = 1.5 × mv/t₀ → B가 더 크다 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄱ: C는 A, B보다 낮은 곳에서 낙하하므로 가장 먼저 충돌한 P가 C이고, 같은 높이의 A, B는 동시에 충돌하는 Q, R이다. A, B는 충돌 직전 속력 v가 같고 질량은 B가 3배이므로 충격량(면적)이 큰 R가 B, Q가 A이다. 보기 ㄴ: P(C)와 Q(A)의 면적이 같으므로 충돌 직전 운동량의 크기가 같다. 낙하 높이가 낮은 C의 충돌 직전 속력이 A보다 작으므로 C의 질량은 m보다 크다. 보기 ㄷ: 충격량 크기는 A가 mv, B가 3mv이고 충돌 시간은 A가 t₀, B가 2t₀이므로 충격량/충돌 시간은 A = mv/t₀, B = 3mv/(2t₀) = 1.5mv/t₀로 B가 A보다 크다. 따라서 정답은 ⑤이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

힘-시간 그래프의 시작 시각·면적·충돌 시간을 낙하 조건과 연결해 충격량과 평균 힘을 비교하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

낙하 높이로 충돌 순서(그래프 시작 시각)를 짝짓기 → 충격량 = 충돌 직전 운동량 = 그래프 면적으로 질량·속력 비교 → 충격량 ÷ 충돌 시간으로 평균 힘 비교