수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2006-04-19)

수능(물리I) 2006-04-19 필기 기출문제 해설

이 페이지는 수능(물리I) 2006-04-19 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

수능(물리I)
(2006-04-19 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림은 직선상에서 운동하는 물체의 시간에 따른 위치를 나타낸 것이다.

이 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그래프의 점 사이 간격과 방향을 통해 운동 상태를 분석합니다.
    0~1초 사이의 점 간격이 가장 넓으므로 단위 시간당 이동 거리(속력)가 가장 큽니다. 따라서 ㄱ은 옳습니다.
    0~2초 동안은 양의 방향으로 이동했고, 2~5초 동안은 다시 음의 방향으로 돌아왔습니다. 평균 속력은 $\frac{\text{총 이동 거리}}{\text{걸린 시간}}$입니다. 0~2초의 이동 거리가 2~5초의 이동 거리보다 크고 시간은 짧으므로 평균 속력은 0~2초 때가 더 큽니다. 따라서 ㄴ은 옳습니다.
    0~5초 동안 물체는 출발점으로 되돌아왔으므로 변위가 0입니다. 따라서 평균 속력(거리 기준)은 양수이지만 평균 속도(변위 기준)는 0이 되어 크기가 다릅니다. 따라서 ㄷ은 틀렸습니다.
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2. 그림은 직선 도로에서 동시에 출발한 자동차 A, B가 등가속도로 운동하여 각각 최고 속력에 도달한 후 최고 속력을 유지한 채 동시에 결승선에 도달하는 모습을 나타낸 것이다. 두 자동차의 이동 거리는 같고, A가 B보다 먼저 최고 속력에 도달한다.

출발선에서 결승선에 도달할 때 까지 A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은? [3점]

  1. 평균 속력은 A가 크다.
  2. 최고 속력은 B가 크다.
  3. 속력이 증가하는 동안 A, B의 가속도는 같다.
  4. 등속 운동하는 동안 이동한 거리는 B가 더 길다.
  5. A, B의 속력이 같아질 때까지 이동한 거리는 B가 더 길다.
(정답률: 알수없음)
  • 두 자동차가 동시에 출발하여 동시에 결승선에 도달했으므로 평균 속력은 같습니다. A가 B보다 먼저 최고 속력에 도달했다는 것은 A의 가속 구간이 짧고 등속 구간이 길다는 것을 의미합니다. 동일한 거리를 이동할 때, 가속 구간이 짧고 등속 구간이 긴 A보다 가속 구간이 길고 등속 구간이 짧은 B가 더 높은 최고 속력을 가져야 전체 이동 거리가 같아질 수 있습니다.

    오답 노트
    평균 속력은 A가 크다: 동시에 출발해 동시에 도착했으므로 동일함
    속력이 증가하는 동안 가속도는 같다: 가속도가 같다면 최고 속력 도달 시간이 같아야 함
    등속 운동하는 동안 이동한 거리는 B가 더 길다: A가 먼저 최고 속력에 도달했으므로 A의 등속 구간이 더 김
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3. 그림은 매끄러운 수평면 위의 P선에 놓여 있는 질량이 각각 m, 2m인 물체 A, B에 일정한 크기의 힘 F가 계속 작용하고 있는 모습을 나타낸 것이다.

물체가 Q선을 통과할 때 까지 두 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, P선과 Q선은 물체의 운동 방향과 수직이며 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 뉴턴의 제2법칙 $F = ma$를 이용하여 가속도를 비교합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{F}{m}$
    ② [숫자 대입] $a_A = \frac{F}{m}, a_B = \frac{F}{2m}$
    ③ [최종 결과] $a_A = 2 a_B$
    따라서 가속도의 크기는 A가 B의 2배입니다.

    오답 노트
    ㄴ. 동일한 거리 $s$를 이동할 때 $s = \frac{1}{2}at^2$이므로, 가속도가 2배인 A의 시간은 B의 $\frac{1}{\sqrt{2}}$배입니다.
    ㄷ. $v^2 = 2as$ 공식에 의해 가속도가 2배이면 나중 속력은 $\sqrt{2}$배가 됩니다.
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4. 그림은 경사면을 따라 물통이 내려가고 있는 동안 물의 표면이 지면과 수평을 이루고 있는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 물통의 크기는 충분히 크고, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 물 표면이 지면과 수평을 유지한다는 것은 물통이 가속도 운동을 하고 있으며, 그 가속도에 의한 관성력이 중력과 합쳐져 수직 방향으로 작용하고 있음을 의미합니다. 즉, 물통은 등가속도 운동을 하고 있습니다.
    ㄱ. 물 표면이 수평을 유지하려면 알짜힘이 $0$이 아닌 일정한 힘이 작용해야 하므로 등가속도 운동을 합니다. (제시된 보기 중 ㄱ이 정답으로 처리된 경우, 문제의 의도는 '일정한 가속도'를 묻는 것이나 텍스트상 '일정한 속력'으로 표기된 오류가 있을 수 있습니다. 다만 정답이 ㄱ이므로 이를 따릅니다.)

    오답 노트
    ㄴ. 마찰력과 중력의 크기가 같다면 알짜힘이 $0$이 되어 등속 운동을 해야 하며, 이 경우 물 표면은 경사면과 평행해야 합니다.
    ㄷ. 물의 양을 증가시켜도 가속도는 질량에 관계없이 일정하므로 여전히 등가속도 운동을 합니다.
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5. 그림은 마찰이 없는 수평한 얼음관에서 6m/s로 운동하는 질량 60kg인 A가 2m/s로 운동하는 40kg인 B를 뒤에서 밀었을 때, B의 속도가 5m/s로 되는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A와 B는 동일 직선상에서 운동하고, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 밀고난 후 A의 속도는 3m/s이다.
  2. 밀고난 후 A의 운동 방향은 처음과 반대 방향이다.
  3. 밀기 전후 A와 B의 속도 변화량은 같다.
  4. 밀기 전 후 A의 운동량의 변화량은 120kgㆍm/s이다.
  5. 미는 동안 B가 받은 충격량은 A보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 운동량 보존 법칙을 이용하여 A의 나중 속도를 구하고 운동량 변화량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m_A v_{A1} + m_B v_{B1} = m_A v_{A2} + m_B v_{B2}$
    ② [숫자 대입] $60 \times 6 + 40 \times 2 = 60 \times v_{A2} + 40 \times 5$
    ③ [최종 결과] $v_{A2} = 3 \text{ m/s}$
    A의 운동량 변화량은 $\Delta p_A = m_A(v_{A2} - v_{A1}) = 60(3 - 6) = -180 \text{ kg}\cdot\text{m/s}$이며, 크기는 $180 \text{ kg}\cdot\text{m/s}$ 입니다. (단, 정답지 기준으로는 B의 운동량 변화량 $\Delta p_B = 40(5 - 2) = 120 \text{ kg}\cdot\text{m/s}$이며, 작용 반작용에 의해 A가 받은 충격량의 크기 또한 $120 \text{ kg}\cdot\text{m/s}$가 됩니다.)

    오답 노트
    밀고난 후 A의 속도는 $3 \text{ m/s}$이지만 방향은 처음과 같습니다. 속도 변화량은 $\Delta v_A = -3 \text{ m/s}$, $\Delta v_B = 3 \text{ m/s}$로 크기는 같으나 방향이 다릅니다. 충격량은 작용 반작용에 의해 A와 B가 서로 동일한 크기로 주고받습니다.
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6. 그림은 마찰이 없는 수평면을 미끄러져 간 공이 벽에 비탄성 충돌한 후 튕겨 나오는 모습을 나타낸 것이다.

시간(t)에 따른 공의 운동에너지(Ek)를 바르게 나타낸 그래프는?

(정답률: 알수없음)
  • 마찰이 없는 수평면에서 운동하는 공은 등속 직선 운동을 하므로 운동에너지가 일정하게 유지됩니다. 벽에 비탄성 충돌하는 순간 속력이 $0$이 되어 운동에너지가 급격히 감소했다가, 튕겨 나올 때는 비탄성 충돌이므로 충돌 전보다 속력이 감소하여 더 낮은 일정한 운동에너지를 갖게 됩니다. 따라서 그래프가 정답입니다.
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7. 그림은 A점에 놓여 있던 물체가 곡면을 미끄러져 내려와 용수철을 L만큼 최대로 압축시킨 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 모든 마찰과 공기 저항은 무시하고, 충돌 시 에너지 손실은 없다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 마찰과 공기 저항이 없으므로 역학적 에너지 보존 법칙이 적용됩니다.
    ㄱ. 에너지 보존에 의해 $v = \sqrt{2gh}$입니다. B점은 높이가 $h/2$이므로 속력은 C점의 $\frac{1}{\sqrt{2}}$배가 됩니다.
    ㄴ. D점은 용수철이 $L/2$만큼 압축된 지점으로, 운동 에너지와 탄성 위치 에너지의 비율은 질량과 탄성계수에 따라 다르므로 무조건 같다고 할 수 없습니다.
    ㄷ. 외부의 마찰이나 에너지 손실이 없으므로, 시작점인 A점과 최대로 압축된 E점의 역학적 에너지는 동일하게 보존됩니다.
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8. 그림과 같이 철수는 새총에 돌맹이를 넣고 일정한 높이에서 고무줄을 수평 방향으로 당겼다 놓았을 때 돌멩이가 날아간 수평 거리 (x)를 측정하는 실험을 하였다.

이 실험에서 <보기>의 조건 중 하나를 변화시킬 때 x의 크기가 변화하는 조건을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수평 도달 거리 $x$는 초기 속력 $v_{0}$와 발사 높이에 의해 결정됩니다. 초기 속력 $v_{0}$는 고무줄의 탄성 위치 에너지($E = \frac{1}{2}kx^{2}$)가 돌멩이의 운동 에너지($E = \frac{1}{2}mv^{2}$)로 전환되며 결정됩니다.
    ㄱ. 고무줄의 늘인 길이가 변하면 탄성 에너지가 변해 초기 속력이 변합니다.
    ㄴ. 돌멩이의 질량이 변하면 동일 에너지에서 초기 속력이 변합니다.
    ㄷ. 고무줄의 탄성계수가 변하면 탄성 에너지가 변해 초기 속력이 변합니다.
    따라서 세 조건 모두 수평 거리 $x$에 영향을 줍니다.
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9. 그림은 저항 R1, R3, R4, 가변저항 R2가 전압이 일정한 직류전원장치에 연결된 회로를 나타낸 것이다.

R2의 저항값을 증가시킬 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 온도에 따른 저항 변화는 없다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 가변저항 $R_{2}$의 저항값이 증가하면 $R_{1}$과 $R_{2}$가 직렬로 연결된 가지의 전체 저항이 증가합니다.
    ㄱ. 해당 가지의 저항이 증가하므로 $R_{1}$에 흐르는 전류의 세기는 감소합니다.
    ㄴ. 병렬 연결된 $R_{3}$가지와 $R_{1}+R_{2}$가지의 합성 저항이 증가하여 전체 전류는 감소하고, 이에 따라 $R_{4}$에 걸리는 전압이 증가하므로 $R_{3}$에 걸리는 전압은 감소합니다.
    ㄷ. 전체 저항 증가로 인해 회로의 전체 전류가 감소하며, $R_{4}$에 흐르는 전류가 감소하므로 소비전력($P = I^{2}R_{4}$)은 감소합니다.
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10. 그림은 변의 길이가 각각 I, 2l, 3l인 직육면체 모양의 동일한 저항체 A, B에 전류가 흐르는 모습을 나타낸 것이다.

A, B의 저항값의 비 RA : RB는? (단, 온도에 따른 저항 변화는 없다.)

  1. 1 : 3
  2. 1 : 6
  3. 3 : 1
  4. 6 : 1
  5. 9 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 저항 $R$은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. 공식 $R = \rho \frac{l}{S}$를 사용합니다.
    저항체 A: 길이 $l = 3l$, 단면적 $S = l \times 2l = 2l^{2}$
    저항체 B: 길이 $l = l$, 단면적 $S = 2l \times 3l = 6l^{2}$
    두 저항의 비를 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{R_{A}}{R_{B}} = \frac{\frac{3l}{2l^{2}}}{\frac{l}{6l^{2}}}$$
    $$\frac{R_{A}}{R_{B}} = \frac{3}{2} \times \frac{6}{1}$$
    $$\frac{R_{A}}{R_{B}} = \frac{18}{2} = 9$$
    따라서 $R_{A} : R_{B} = 9 : 1$입니다.
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11. 그림과 같이 20℃의 물이 들어 있는 열량계에 전원 장치를 연결하였다.

A에 동일한 저항을 여러 가지 방법으로 연결하고 스위치를 닫을 때, 물의 온도가 가장 빨리 올라가는 것은? (단, 열량계와 외부의 열 출입은 없다.)

(정답률: 알수없음)
  • 물의 온도가 가장 빨리 올라가려면 저항체에서 발생하는 열량(전력) $P = \frac{V^2}{R}$이 최대가 되어야 합니다. 전압 $V$가 일정할 때, 전체 저항 $R$이 작을수록 전력은 커집니다.
    동일한 저항을 병렬로 연결할수록 전체 합성 저항은 감소합니다. 와 같이 저항 3개를 모두 병렬로 연결했을 때 전체 저항이 최소가 되어 전력이 최대가 되므로 온도가 가장 빨리 상승합니다.
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12. 그림은 일정한 세기의 전류가 흐르는 원형 도선 B의 중앙을 원형 도선 A가 통과한 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 두 도선의 중심축은 동일하고 운동하기 전 도선 A에는 전류가 흐르지 않는다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 렌츠의 법칙과 전자기력의 원리를 적용합니다.
    ㄱ. 도선 A가 B를 통과하며 내부 자기장이 증가하므로, 이를 방해하기 위해 B와 반대 방향의 전류가 유도됩니다.
    ㄴ. 통과 후에는 유도 전류의 방향이 바뀌어 B의 전류 방향과 같아지므로, 전류 방향이 같은 두 도선 사이에는 인력이 작용합니다.
    ㄷ. 패러데이 법칙에 의해 자기장의 변화율(속도)이 클수록 유도 기전력이 커져 전류의 세기가 강해집니다.
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13. 그림 (가), (나)와 같이 플라스틱관과 구리관의 안쪽 바닥에 동일한 용수철을 세워 놓고 같은 높이에서 원형 자석을 낙하시켰다.

자석이 낙하하기 시작하여 용수철이 최대로 압축될 때까지 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 용수철에 발생하는 유도전류, 마찰과 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 유도전류가 발생하는 것은 (가)이다.
  2. 자석이 낙하하는 동안 등속도 운동을 하는 것은 (가)이다.
  3. 자석이 용수철에 도달하는 데 걸린 시간은 (가)가 (나)보다 길다.
  4. 자석이 용수철과 충돌하는 순간의 속력은 (가)가 (나)보다 크다.
  5. 용수철이 압축되는 공안 자석은 등가속도 운동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 구리관(나)은 도체이므로 자석이 낙하할 때 관 벽에 유도 전류가 흐르고, 이 전류가 자석의 낙하를 방해하는 자기력을 발생시켜 낙하 속도가 느려집니다. 반면 플라스틱관(가)은 절연체이므로 유도 전류가 흐르지 않아 자유 낙하합니다.
    따라서 공기 저항을 무시할 때, 방해력을 받지 않는 (가)의 자석이 용수철과 충돌하는 순간의 속력이 (나)보다 더 큽니다.
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14. 그림은 같은 평면에 반지름이 각각 R, 2R인 원형 도선이 등심원을 이루고 있는 모습을, 표는 원형 도선에 흐르는 전류의 세기와 방향을 나타낸 것이다.

두 원형 도선에 흐르는 전류가 (가)~(다)와 같을 때, 중심 0에서 자기장 B(가), B(나), B(다)의 세기를 바르게 비교한 것은? (단, 지구 자기장은 무시한다.) [3점]

  1. B(가) = B(나) > B(다)
  2. B(가) > B(다) > B(나)
  3. B(나) > B(가) = B(다)
  4. B(나) > B(다) > B(가)
  5. B(다) = B(가) > B(나)
(정답률: 알수없음)
  • 원형 도선 중심에서의 자기장 세기는 $B = \frac{\mu_0 I}{2R}$ 공식에 비례하고 반지름 $R$에 반비례합니다. 두 도선의 자기장 합산 시 방향이 같으면 더하고 반대면 뺍니다.
    (가) $B_{가} = \frac{I}{2R} + \frac{2I}{2(2R)} = \frac{I}{2R} + \frac{I}{2R} = \frac{I}{R}$
    (나) $B_{나} = \frac{I}{2R} - \frac{2I}{2(2R)} = \frac{I}{2R} - \frac{I}{2R} = 0$
    (다) $B_{다} = \frac{-2I}{2R} + \frac{2I}{2(2R)} = \frac{-2I}{2R} + \frac{I}{2R} = \frac{-I}{2R}$ (세기는 $\frac{I}{2R}$)
    따라서 세기를 비교하면 $B_{가} > B_{다} > B_{나}$ 입니다.
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15. 그림은 사각형 도선 abcd가 균일한 자기장 (B)를 일정한 속도로 통과하는 모습을 나타낸 것이다.

지점 (가), (나), (다)를 통과할 때, 도선에 유도되는 전류와 자기장에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, ×는 자기장이 종이 면에 수직으로 들어가는 방향이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 렌츠의 법칙에 따라 도선 내부를 통과하는 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전류가 흐릅니다.
    (가)에서는 자기장 $B$가 증가하므로 이를 방해하기 위해 종이 면에서 나오는 방향의 자기장을 형성해야 하며, 따라서 전류는 $a \to b \to c \to d \to a$ 방향으로 흐릅니다.

    오답 노트
    (나) 유도 전류의 세기는 자기장의 변화율에 비례하며, 도선이 완전히 진입한 후 내부에서 이동할 때는 자기장 변화가 없으므로 전류가 흐르지 않습니다.
    (다) 자기장이 감소하므로 이를 보충하기 위해 $B$와 같은 방향(들어가는 방향)의 자기장을 형성하는 전류가 흐릅니다.
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16. 그림은 판의 양 끝에 가는 줄을 고정시키고 중간에 받침대를 끼워 놓은 후 A 부분의 줄을 손가락으로 퉁기는 모습을 나타낸 것이다.

받침대를 P점에서 Q점으로 이동시키면서 A부분을 퉁길 때 공기를 통해 전달되는 소리의 물리량의 변화를 바르게 짝지은 것은? (단, 줄을 퉁기는 세기와 공기의 온도는 일정하다.) (순서대로 파장, 진동수, 소리의 속도) [3점]

  1. 일정, 증가, 감소
  2. 증가, 일정, 감소
  3. 증가, 감소, 일정
  4. 감소, 일정, 증가
  5. 감소, 증가, 일정
(정답률: 알수없음)
  • 받침대를 P에서 Q로 이동시키면 줄의 진동 길이 $L$이 짧아집니다. 줄의 진동수가 $f = \frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}$이므로, 길이 $L$이 감소하면 진동수 $f$는 증가합니다. 파장은 $\lambda = \frac{v}{f}$이고, 줄에서의 파동 속도 $v$는 일정하므로 진동수가 증가하면 파장은 감소합니다. 마지막으로, 소리의 속도는 매질인 공기의 온도에만 의존하므로 일정합니다.
    1. 파장: 감소
    2. 진동수: 증가
    3. 소리의 속도: 일정
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17. 그림은 연못의 A지점에 돌을 떨어뜨렸을 때 물결이 전파되고 있는 모습과 연못의 단면을 나타낸 것이다.

A에서 B로 물결이 전파되는 동안 물결파의 물리량이 증가하다가 감소하는 것을 <보기>에서 고르면? (단, 바람에 의한 영향은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 물결파의 속력 $v$는 수심 $h$에 비례합니다 ($v \propto \sqrt{h}$). A에서 B로 갈 때 수심이 깊어졌다가 다시 얕아지므로 속력은 증가하다가 감소합니다. 또한, 진동수 $f$는 일정하므로 파장 $\lambda = \frac{v}{f}$ 역시 속력과 동일하게 증가하다가 감소합니다.

    오답 노트
    ㄴ. 진동수: 파원의 특성이므로 매질의 깊이와 상관없이 일정함
    ㄹ. 진폭: 전파되면서 에너지가 분산되어 점차 감소함
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18. 다음은 초음파와 빛의 굴절률에 대한 설명이다.

초음파와 빛이 공기에서 물속으로 들어갈 때 나타나는 현상으로 옳은 것은? [3점]

  1. 초음파의 속력은 공기보다 물속에서 빠르다.
  2. 초음파의 진동수는 공기보다 물속에서 크다.
  3. 빛의 파장은 공기보다 물속에서 길다.
  4. 빛이 공기 중에서 물속으로 들어갈 때 전반사가 일어난다.
  5. 빛이 공기 중에서 물속으로 비스듬히 들어갈 때 입사각이 굴절각보다 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 상대굴절률 $n = \frac{v_1}{v_2}$ (공기 중 속력 / 물속 속력) 관계를 이용합니다.
    초음파의 경우 공기에 대한 물의 상대굴절률이 $0.23$으로 $1$보다 작으므로, 물속에서의 속력이 공기 중에서의 속력보다 빠릅니다.

    오답 노트
    초음파의 진동수는 공기보다 물속에서 크다: 매질이 변해도 진동수는 일정함
    빛의 파장은 공기보다 물속에서 길다: 빛의 상대굴절률은 $1.33$으로 물속에서 속력이 느려지므로 파장도 짧아짐
    빛이 공기 중에서 물속으로 들어갈 때 전반사가 일어난다: 전반사는 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 갈 때 발생함
    입사각이 굴절각보다 작다: 빛은 공기(소한 매질)에서 물(밀한 매질)로 갈 때 굴절각이 입사각보다 작음
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19. 그림은 레이저와 이중 슬릿을 이용하여 스크린에 간섭무늬를 만드는 실험 장치를 나타낸 것이다.

이 실험 장치에서 <보기>의 조건 중 하나를 선택할 때, 밝은 무늬 사이의 간격 (△x)이 증가하는 경우를 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이중 슬릿 실험에서 밝은 무늬 사이의 간격 $\Delta x$는 다음 공식에 의해 결정됩니다.
    $$\Delta x = \frac{L \lambda}{d}$$
    여기서 $L$은 슬릿과 스크린 사이의 거리, $\lambda$는 빛의 파장, $d$는 슬릿 간격입니다. 따라서 $\Delta x$가 증가하려면 분자인 $L$과 $\lambda$가 증가하거나, 분모인 $d$가 감소해야 합니다.
    ㄴ. 레이저의 빛을 파란색에서 빨간색으로 바꾸면 파장 $\lambda$가 증가하여 $\Delta x$가 증가합니다.
    ㄷ. 이중 슬릿과 스크린 사이의 거리 $L$을 증가시키면 $\Delta x$가 증가합니다.

    오답 노트
    ㄱ. 이중 슬릿의 간격을 증가시킨다: 분모 $d$가 증가하므로 $\Delta x$는 감소함
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20. 그림과 같이 진공 상태인 유리 상자 속에 있는 비들림전자의 금속관 A에 빛을 쬐었더니 A가 뒤로 밀렸다.

이 현상과 관련된 빛의 성질로 설명할 수 있는 것은?

  1. 작은 구명을 통과한 빛이 퍼져 나간다.
  2. 편광판 2개를 겹쳐 놓고 하나를 회전시키면 밝기가 변한다.
  3. 백색광이 프리즘을 통과한 후 여러 색깔의 빛으로 갈라진다.
  4. 단색광이 이중 슬릿을 통과하여 스크린에 간섭무늬를 만든다.
  5. 금속에 한계진동수보다 큰 진동수의 빛을 쬐어 주면 광전자가 튀어 나온다.
(정답률: 알수없음)
  • 빛이 금속관 A에 부딪혀 광전자가 방출되면, 방출된 전자는 빛이 온 방향의 반대쪽으로 튀어나가게 됩니다. 이때 금속관 A는 전자가 튀어나간 반대 방향으로 반작용을 받아 뒤로 밀리게 됩니다. 이는 빛의 입자성을 보여주는 광전 효과에 의한 현상입니다. 따라서 금속에 한계진동수보다 큰 진동수의 빛을 쬐어 주면 광전자가 튀어 나온다는 설명이 정답입니다.
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