전일고 고2 역학과 에너지 2026년 2학기 1차고사 분석｜속도·가속도·좌표계를 구분해야 답이 보인다

오른쪽으로 움직인다고 가속도도 오른쪽이라고 생각하면 전일고 이번 시험에서 바로 막힌다. 최고점이라고 모든 속도가 0인 것도 아니다. 역학과 에너지는 방향, 성분, 관찰자의 좌표계를 구별한 뒤 법칙을 적용하도록 요구했다. 공식의 모양을 기억하는 것보다 그 공식의 변수가 무엇을 뜻하는지 정확히 아는 것이 먼저다.

시험의 구조와 출제 비중

2026년 2학기 1차고사는 선택형 18문항 70점, 단답형 3문항 10점, 서술형 3문항 20점으로 총 24문항 100점이다. 선택형은 3.5~4.4점이며 힘의 합성, 원운동, 포물선, 궤도·중력, 가속 좌표계가 교차한다. 서술형은 탈출속도와 대기 7점, 케플러 법칙 6점, 포물선의 시간·높이 7점이다. 단답형에도 빗면 마찰, 질량과 등가 원리, 포물선의 성분 운동이 들어가 기본 정의의 정확성까지 확인한다.

총 24문항 · 100점 | 선택형 18문항 70점 | 서답형 6문항 30점

힘의 합성·원운동 : 8문항 · 30.6점 (문항 수 기준 33.3%)

포물선 운동 : 6문항 · 25.4점 (문항 수 기준 25.0%)

중력·궤도·좌표계 : 10문항 · 44점 (문항 수 기준 41.7%)

전 문항 출제 포인트

점수를 가를 것으로 예상되는 핵심 문항 TOP 4

서술형 3 | 7점, 최고점 이후 R의 높이 찾기

처음 45°의 속도를 두 성분으로 나누고, 최고점과 하강 중 R의 조건을 달리 적용해야 한다. R에서 수평 아래 30°라는 말은 속력 전체가 아니라 수평·연직 성분의 비를 준다. 최고점 높이를 R의 높이로 그대로 쓰거나 삼각함수를 위치에 적용하면 틀린다.

대비 훈련: 처음 수평·연직 성분을 각각 10m/s로 정한다. 최고점은 연직속도 0에서 시간과 높이를 구한다. R에서는 일정한 수평속도와 tan30°로 연직속도 크기를 찾고 연직 등가속도 관계식이나 에너지 보존으로 높이를 계산한다. 세 소문항의 중간 식을 각각 남긴다.

12 | 3.8점, 순간 거리와 긴반지름은 다르다

가속도 비교에는 행성과 위성 사이의 순간 거리를 쓰지만 주기 비교에는 궤도의 긴반지름을 쓴다. B의 가장 먼 거리 3R을 그대로 제3법칙에 넣기 쉽다. 서로 다른 법칙의 거리 변수를 구별해야 한다.

대비 훈련: A의 원 궤도 반지름 R, B의 가까운 거리 R·먼 거리 3R을 먼저 표시한다. B의 긴반지름은 (R+3R)/2=2R이다. 가속도는 거리 제곱에 반비례하고 주기는 긴반지름의 3/2승에 비례하는 관계로 별도로 비교한다.

14 | 4.4점, 저울이 받치는 대상과 관성력

첫 그림에서는 A와 B를 함께 올렸고 두 번째에서는 B만 올렸다. 80N과 60N을 같은 물체의 무게 변화로 해석하면 질량을 잘못 구한다. 등속 운동과 위쪽 가속 운동, 지면과 엘리베이터 좌표계도 구분해야 한다.

대비 훈련: 첫 그림은 (m+M)g=80, 두 번째는 60−Mg=2M으로 나누어 쓴다. A가 받는 지지력은 A만 따로 분석한다. 엘리베이터 좌표계의 관성력은 차량 가속도와 반대 방향이며 B의 질량을 적용해 구한다.

15 | 4.2점, 달리는 방향과 가속하는 방향

차가 +x로 달리지만 손잡이가 오른쪽으로 기울어 장력의 수평 성분은 왼쪽이다. 지면 관찰자의 알짜힘과 차 안 관찰자의 관성력은 반대 방향이다. 차의 진행 방향만 보고 모든 화살표를 오른쪽으로 그리면 두 좌표계가 섞인다.

대비 훈련: 손잡이의 중력과 장력을 실제 힘으로 그려 지면에서 가속도 방향을 찾는다. 차 안에서 정지해 보이는 손잡이에는 가속도 반대의 관성력을 넣는다. +x 속도·−x 가속도는 감속할 수 있다는 관계까지 설명한다.

출제 비중: 궤도와 좌표계가 44점이다

힘의 합성·원운동은 8문항 30.6점, 포물선 운동은 6문항 25.4점, 중력·궤도·좌표계는 10문항 44점이다. 마지막 영역이 넓다고 정의를 통째로 외우는 방식은 효과적이지 않다. 중력은 거리의 의미, 궤도는 긴반지름과 면적, 좌표계는 관찰자의 가속도를 중심에 두어야 한다.

포물선은 선택형과 2점 단답형, 7점 서술형으로 모두 등장했다. 같은 성분 분해 원리가 도달거리, 높이, 시간, 에너지로 확장된다. 원운동에서도 같은 속력 조건과 같은 각속도 조건을 구별해야 한다. 한 가지 상황에서 외운 비율을 모든 문항에 옮기면 안 된다.

실수 포인트: 최고점·등속·탈출속도의 뜻을 정확히 쓰자

7번과 서술형3의 최고점은 연직속도가 0인 지점이지 전체 속도가 0인 지점이 아니다. 14번의 위쪽 등속 운동은 가속도 0이다. 15번의 진행 방향은 가속도 방향을 보장하지 않는다. 속도와 가속도를 한 화살표로 뭉뚱그리는 습관을 먼저 고쳐야 한다.

서술형1에서 수소가 지구 대기로 오래 남기 어려운 이유를 모든 수소 분자가 항상 탈출속도를 넘는다고 설명하면 과도한 단정이다. 가벼운 분자의 속력 분포에서 빠른 분자들이 빠져나갈 수 있다는 관점으로 써야 한다. 서술형2의 a는 순간 거리 대신 타원의 긴반지름이며, 단답형1은 시험에서 지정한 √3 근삿값을 사용해야 한다.

다음 시험 학습 우선순위 3가지

1순위는 힘과 속도 성분을 직접 그리는 것이다. 빗면에서는 평행·수직, 포물선에서는 수평·연직을 정한다. 각 그림에서 속도와 알짜힘을 다른 화살표로 표시하고 법칙을 적용할 축을 선택한다.

2순위는 비율식을 조건과 함께 만드는 것이다. 원운동·중력·궤도에서 고정된 양을 표시하고 남는 변수의 제곱·역수·거듭제곱을 확인한다. 특히 고도, 순간 거리, 긴반지름은 서로 다른 이름으로 기록한다.

3순위는 좌표계와 설명형 답안을 완성하는 것이다. 지면에서 실제 힘으로 먼저 분석한 뒤 가속 좌표계의 관성력을 넣는다. 탈출속도와 케플러 법칙은 변수의 의미와 성립 조건을 함께 서술한다. 전일고 역학과 에너지 내신 대비는 공식 앞에 붙는 조건을 정확히 쓰는 훈련이 필요하다.

나다과학의 학습 제안

전일고 이번 역학과 에너지의 핵심은 물리량을 섞지 않는 것이다. 속도와 가속도, 고도와 궤도반지름, 실제 힘과 관성력을 구별해야 한다. 그림을 보고 성분과 관찰자를 먼저 정하면 공식은 그다음에 선택할 수 있다. 풀이의 출발점을 생략한 계산 연습으로는 충분하지 않다. 조건을 설명하는 단계까지 준비를 밀고 가자. 나다과학 상담 문의 063-227-7447.

난이도 평가는 문항 구조와 풀이 부담 기준이며, 실제 학생 정답률을 집계한 결과가 아닙니다. 변별 예상 문항과 학습 제안은 시험 내용에 대한 분석입니다. 서답형의 세부 인정 범위와 부분점수는 학교 채점 기준을 확인해야 합니다.

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