수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2007-03-16)

수능(물리I)
(2007-03-16 기출문제)

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1. 그림은 O선 위에 있던 영희와 철수가 동시에 서로 반대 방향으로 출발한 후, 각각 5m 떨어진 A선과 B선에서 되돌아와 P선에 동시에 도착하는 모습이다. 그동안 영희와 철수의 평균 속력은 각각 2m/s, 3m/s이다.

O에서 출발하여 P에서 다시 만날 때까지 영희와 철수의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 영희와 철수는 직선 운동을 한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 영희와 철수는 직선 운동을 한다.
    - 영희와 철수는 동시에 출발하고, 동시에 P선에 도착한다.

    ㄱ. 영희와 철수의 이동 거리는 같다.
    - 영희와 철수가 동시에 출발하고, 동시에 P선에 도착하기 때문에 이동 거리는 같다.

    ㄴ. 영희와 철수의 이동 시간은 같다.
    - 영희와 철수의 평균 속력이 다르기 때문에 이동 시간은 다르다.

    ㄷ. 영희와 철수의 이동 속력은 P선에 가까워질수록 작아진다.
    - 영희와 철수가 A선과 B선에서 되돌아와 P선에 도착할 때까지 이동 거리는 같지만, 이동 시간이 다르기 때문에 이동 속력은 P선에 가까워질수록 작아진다.
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2. 그림은 널뛰기에서 영희가 널을 굴러 숙희가 떠 있는 모습이다.

숙희에게 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기의 저항은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 "ㄴ"은 숙희에게 작용하는 힘이 중력과 같아서 가속도가 0이 되어 정지 상태에 있기 때문이다. 다른 보기들은 중력과 함께 다른 힘이 작용하여 가속도가 0이 아니기 때문에 옳지 않다.
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3. 그림은 수평면 위에서 힘이 작용하는 수레의 운동에 대하여 알아보기 위한 실험 장치를 나타낸 것이다. 고무줄이 늘어나는 길이가 일정하게 유지되도록 수레를 잡아당겨 운동시켰다.

이 수레의 운동에서 시간에 따른 가속도, 속력, 이동 거리 그래프를 <보기>에서 순서대로 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㅂ
  3. ㄱ, ㅁ, ㅂ
  4. ㄹ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄹ, ㅁ, ㅂ
(정답률: 알수없음)
  • 가속도는 일정하므로 그래프는 직선이어야 한다. 따라서 "ㄱ"이 가능하다. 속력은 가속도와 반대 방향으로 일정하게 감소하므로 그래프는 일차함수의 형태를 띄어야 한다. "ㄴ"은 일차함수가 아니므로 불가능하다. 이동 거리는 가속도와 속력의 면적으로 구해지므로 그래프는 이차함수의 형태를 띄어야 한다. "ㄷ"는 이차함수가 아니므로 불가능하다. "ㄱ"과 "ㅂ"은 가능하지만 "ㅁ"은 불가능하다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㅁ, ㅂ"이다.
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4. 그림 (가)는 길이가 각각 10cm인 두 용수철 A와 B를 물체에 연결한 모습이고, 그림 (나)는 (가)의 장치를 단단한 상자에 넣은 모습이다. 이때 A의 길이가 8cm, B의 길이가 6cm인 상태로 물체는 정지하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: A와 B의 길이 합이 물체의 높이보다 작기 때문에 물체는 땅에 닿아있지 않고 떠있게 된다.
    - ㄴ: A와 B의 길이 비율이 물체의 무게 중심과 다르기 때문에 물체는 기울어진다.
    - ㄷ: A와 B의 길이 비율이 물체의 무게 중심과 같기 때문에 물체는 수평으로 유지된다.
    - 따라서, ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 옳은 설명이다.
    - "ㄱ, ㄴ"은 물체가 떠있고 기울어진 상태이기 때문에 옳지 않다.
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5. 그림은 질량 m인 공을 가만히 놓아 떨어뜨리는 모습을 나타낸 것이다. 공이 A점과 B점을 통과할 때의 속력이 각각 v1과 v2이다.

A에서 B까지 공의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 모든 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"은 공이 A에서 B까지 이동하는 동안 중력에 의해 가속도가 붙어서 속도가 증가한다는 것이다. "ㄴ"은 A에서 B까지 이동하는 동안 마찰력이 없기 때문에 운동에너지는 보존되며, 위치에너지는 고도가 낮아지면서 감소한다는 것이다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 모두 옳은 설명이다.
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6. 그림은 철수가 수평면 위에 정지해 있던 질량 20kg의 짐수레를 밀고 가는 모습이다. 그래프는 짐수레에 수평 방향으로 작용한 힘을 시간에 따라 나타낸 것이다.

0초에서 10초동안 철수의 평균 일률은 얼마인가? (단, 짐수레에 작용하는 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 6W
  2. 9W
  3. 12W
  4. 15W
  5. 18W
(정답률: 알수없음)
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7. 그림은 지면에 대하여 5m/s의 일정한 속력으로 오른쪽으로 움직이는 전철 안에서 철수와 영희가 전철에 대하여 각각 1m/s의 일정한 속력으로 마주보고 걷고 있는 모습이다.

철수와 영희의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 철수와 영희가 서로 멀리 떨어져 있어서 서로 만날 가능성이 없다는 것이므로 틀린 설명입니다. "ㄴ"은 철수와 영희가 서로 만날 가능성이 있지만, 만날 때의 상대속도가 다르므로 틀린 설명입니다. "ㄷ"는 철수와 영희가 서로 만날 가능성이 있고, 만날 때의 상대속도가 같으므로 옳은 설명입니다. "ㄱ, ㄷ"와 "ㄴ, ㄷ"는 중복된 설명이므로 틀린 설명입니다. 따라서 정답은 "ㄷ"입니다.
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8. 질량이 각각 m과 2m인 물체 A와 B가 수평면 위에 있다. 그림 (가)는 속력 v로 운동하던 A가 정지해 있는 B에 충돌하는 모습이고, 그림 (나)는 속력 v/2로 운동하던 B가 정지해 있는 A와 충돌하는 모습이다. (가)와 (나)에서 두 물체는 충돌 후 붙어서 함께 운동한다.

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 두 충돌은 모두 일직선 위에서 일어나며, 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"이다.

    - (가)에서는 운동량 보존 법칙에 따라 A와 B의 운동량의 합은 충돌 전후로도 일정하다. 따라서, A와 B가 충돌 후 함께 운동하게 되면, 그들의 속도의 합은 충돌 전의 A의 속도와 같아진다. 즉, A와 B가 함께 운동할 때의 속도는 v/3이 된다.
    - (나)에서도 운동량 보존 법칙에 따라 A와 B의 운동량의 합은 충돌 전후로도 일정하다. 따라서, A와 B가 충돌 후 함께 운동하게 되면, 그들의 속도의 합은 충돌 전의 B의 속도와 같아진다. 즉, A와 B가 함께 운동할 때의 속도는 3v/4가 된다.

    따라서, (가)에서는 A와 B가 함께 운동할 때의 속도가 (나)에서의 속도보다 작으므로, 보기에서는 "ㄱ, ㄴ"이 모두 옳은 것으로 나타난다.
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9. 그림 (가)는 체지방 측정기의 사용 설명서이다. 그림 (나)와 같이 양손의 엄지를 대면 몸에 미세한 전류가 흐르면서 체지방이 측정된다. 체지방이 많을수록 전류는 약하게 흐르고, 체지방 수치는 높게 표시된다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    ㄱ. 체지방 측정기는 양손의 엄지를 대면 몸에 미세한 전류가 흐르면서 체지방이 측정된다.
    - 이는 문제에서 설명한 내용과 일치한다.

    ㄴ. 체지방이 많을수록 전류는 강하게 흐르고, 체지방 수치는 낮게 표시된다.
    - 이는 문제에서 설명한 내용과 반대되므로 옳지 않다.

    ㄷ. 체지방이 많을수록 전류는 약하게 흐르고, 체지방 수치는 높게 표시된다.
    - 이는 문제에서 설명한 내용과 일치한다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄷ" 이다.
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10. 그림은 전압을 변화시키면서 니크롬선과 꼬마 전구에 흐르는 전류의 세기를 각각 측정하는 것이고, 그래프는 전압에 따라 니크롬선과 꼬마 전구에 흐르는 전류의 세기를 나타낸 것이다.

이 그래프에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ,ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 모두 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    - ㄱ: 전압이 증가하면 전류도 증가하는 것을 보여준다.
    - ㄴ: 니크롬선의 전류는 전압이 증가함에 따라 비례적으로 증가하지만, 꼬마 전구의 전류는 전압이 증가함에 따라 비례적으로 증가하지 않는 것을 보여준다.
    - ㄷ: 전압이 일정 수준 이상으로 올라가면 니크롬선이 과열되어 전류가 급격히 증가하고, 이에 따라 꼬마 전구도 갑작스럽게 꺼지는 것을 보여준다.
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11. 그림 (가)와 (나)는 동일한 전원에 저항값이 같은 네 개의 저항을 서로 다르게 연결한 전기 회로이다.

두 회로에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"과 "ㄴ"이 모두 옳다.

    - "ㄱ"은 두 회로 모두 전압이 같고, 저항값이 같으므로 전류값도 같다는 것이다.
    - "ㄴ"은 (가) 회로에서는 R1과 R2가 직렬로 연결되어 전체 저항값이 2Ω가 되고, R3과 R4가 직렬로 연결되어 전체 저항값이 2Ω가 된다. 이 두 개의 저항이 병렬로 연결되어 전체 저항값은 1Ω가 된다. 따라서 전류는 10A가 된다. 반면에 (나) 회로에서는 R1과 R2, R3과 R4가 각각 병렬로 연결되어 전체 저항값이 각각 1Ω가 된다. 이 두 개의 저항이 직렬로 연결되어 전체 저항값은 2Ω가 된다. 따라서 전류는 5A가 된다.
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12. 그림은 물결파가 장애물 주변을 지나는 모습이다.

물결파가 전파되지 않는 부분을 줄이기 위한 방법으로 옳은 것은? (단, 장애물의 높이는 물결파의 진폭보다 항상 크다.)

  1. 물결파의 진폭을 더 크게 한다.
  2. 물결파의 파장을 더 길게 한다.
  3. 물결파의 진동수를 더 크게 한다.
  4. 물결파의 주기를 더 짧게 한다.
  5. 물의 깊이를 더 얕게 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 물결파의 파장을 더 길게 하면, 파장이 길어져서 장애물 주변에서 파장이 상쇄되는 영역이 줄어들기 때문이다. 파장이 짧으면 파장이 상쇄되는 영역이 넓어져서 물결파가 전파되지 않는 부분이 더 많아진다.
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13. 그림은 동일한 세 개의 전구 A, B, C와 3V전원을 사용한 전기 회로이다.

이 회로에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.

    - A 전구만 켜지는 경우: A 전구와 B 전구 사이에는 별도의 스위치가 없으므로, A 전구만 켜지는 경우는 전류가 A 전구를 통해 흐르고 B, C 전구는 꺼진 상태이기 때문이다.
    - A, B 전구가 켜지는 경우: 스위치 1과 2가 모두 닫혀 있으므로, 전류가 A 전구를 통해 흐르고 B 전구도 켜진다. C 전구는 여전히 꺼진 상태이다.
    - 모든 전구가 켜지는 경우: 스위치 1과 2가 모두 닫혀 있고, 스위치 3도 닫혀 있으므로, 전류가 A 전구를 통해 흐르고 B, C 전구도 켜진다.
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14. 그림 (가)는 철수가 수평한 지면 위에 놓여 있는 용수철의 한쪽 끝을 흔들리지 않게 잡고 있고, 영희가 반대쪽 끝을 1초에 한 번씩 좌우로 계속 흔드는 모습이고, (나)는 이때 만들어진 정상파의 일부이다.

동일한 상황에서 영희가 용수철을 1초에 세 번씩 흔들 때 만들어질 정상파의 파장은 얼마인가? [3점]

  1. 2m
  2. 4m
  3. 8m
  4. 12m
  5. 16m
(정답률: 알수없음)
  • 한 번 흔들 때 만들어지는 파장은 그림 (나)에서 주기 T를 구해서 파장 λ = vT로 구할 수 있다. 주기 T는 영희가 흔드는 주기인 1초를 2로 나눈 값인 0.5초이다. 따라서, T = 0.5초이다. 속력 v는 파장과 주파수 f의 관계식인 v = λf에서 λ과 v를 알고 있으므로 f = v/λ로 구할 수 있다. 그림 (가)에서 용수철의 길이 L은 2m이므로 파장 λ = 2L/n (n은 정수)이다. 따라서, λ = 2m이다. 이를 이용하여 f = v/λ = 340/2 = 170Hz이다. 영희가 용수철을 1초에 세 번씩 흔들 때 만들어지는 파장은 주파수가 3배가 되므로, f' = 3f = 510Hz이다. 이를 이용하여 파장 λ' = v/f' = 340/510 = 0.6667m이다. 따라서, 정답은 "2m"이 아니라 "4m"이다.
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15. 그림은 종이면을 향해 수직으로 들어가는 균일한 자기장 B속에 있는 모양의 도선 위에서 금속 막대가 오른쪽으로 등속도 운동을 하고 있는 모습이다.

금속 막대가 구간 (가)와 (나)를 지날때에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 다음과 같다.

    - (가) 구간에서는 금속 막대가 자기장의 방향과 수직으로 움직이기 때문에 자기력이 작용하지 않는다. 따라서 막대는 등속운동을 유지한다.
    - (나) 구간에서는 금속 막대가 자기장의 방향과 평행하게 움직이기 때문에 자기력이 작용하여 막대에 힘이 작용한다. 이 때, 자기력은 막대의 운동 방향과 반대 방향으로 작용하므로 막대는 감속하게 된다.
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16. 그림과 같이 평면거울 앞에 영희와 화분이 있고, 영희와 화분과 화분의 상은 일직선을 이루고 있다. 점 P는 영희에게서 거울면에 평행한 방향의 한 지점이고, 점 Q는 수직으로 떨어지는 방향의 한 지점이다.

화분의 상에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 모든 위치의 기준은 0점이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.

    - ㄱ. 점 P와 화분의 상은 대칭점이다. 따라서, 점 P와 화분의 상은 평면거울에 대해 대칭이다.
    - ㄴ. 점 Q와 화분의 상은 수직이므로, 화분의 상에 수직으로 떨어지는 점은 점 Q와 같다.
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17. 그림 (가)는 사막에서 지표면에 뜨거운 공기층, 지표 상공에 찬 공기층이 형성되어 바위의 상이 보이는 신기루이다. 그림 (나)는 북극해에서 해수면에 찬 공기층, 해수면 상공에 따뜻한 공기층이 형성되어 빙산의 상이 보이는 신기루이다.

(가)와 (나)에 대한 옳은 설명을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 사막에서, (나)는 북극해에서 발생한 신기루이다. (ㄱ)
    - (가)는 지표면에 뜨거운 공기층, 지표 상공에 찬 공기층이 형성되어 바위의 상이 보이고, (나)는 해수면에 찬 공기층, 해수면 상공에 따뜻한 공기층이 형성되어 빙산의 상이 보인다. (ㄴ)
    - (가)와 (나) 모두 지표면과 해수면에서 차가운 공기층과 따뜻한 공기층이 만나 신기루가 형성된다. (ㄷ)

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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18. 그림 (가)처럼 편광 선글라스를 낀 철수가 물체 사이에 편광판을 통하여 물체를 보았다. 이 때 편광판을 그림 (나)처럼 회전시키는 동안 물체가 보이다가 보이지 않는 현상이 나타났다.

편광판이 한 바퀴 회전하는 동안 물체가 보이지 않는 횟수는?

  1. 1회
  2. 2회
  3. 3회
  4. 4회
  5. 5회
(정답률: 알수없음)
  • 편광판이 회전하면서 빛의 진행 방향이 바뀌게 되고, 이에 따라 빛이 통과하는 편광판의 방향도 바뀌게 된다. 따라서 물체에서 반사된 빛이 편광판을 통과할 때, 편광판의 방향에 따라 빛이 차단될 수도 있고, 통과할 수도 있다. 그림 (가)에서는 편광판의 방향이 물체와 수직이므로 빛이 모두 통과하여 물체가 보인다. 하지만 그림 (나)에서는 편광판이 90도 회전하여 물체와 평행하게 되면서, 빛이 차단되어 물체가 보이지 않게 된다. 다시 180도 회전하면 빛이 통과하여 물체가 보이게 되고, 270도 회전하면 다시 빛이 차단되어 물체가 보이지 않게 된다. 따라서 편광판이 한 바퀴 회전하는 동안 물체가 보이지 않는 횟수는 2회이다.
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19. 그림은 철수가 자외선등과 광전판을 이용하여 만든 전기 장치이다. 자외선을 광전판에 비출 때는 스위치가 P부분에 접촉되어 전구가 꺼지지만, 자외선이 차단되면 스위치가 Q부분에 접촉되어 전구가 켜진다.

이 장치에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • <보기>
    ㄱ. 자외선이 광전판에 비추면 전구가 꺼지고, 차단되면 전구가 켜진다.
    ㄴ. 스위치가 P부분에 접촉되면 전구가 켜지고, Q부분에 접촉되면 전구가 꺼진다.
    ㄱ,ㄷ. 자외선이 광전판에 비추면 스위치가 P부분에 접촉되어 전구가 꺼지고, 차단되면 Q부분에 접촉되어 전구가 켜진다.
    ㄴ,ㄷ. 스위치가 P부분에 접촉되면 전구가 꺼지고, Q부분에 접촉되면 전구가 켜진다.
    ㄱ,ㄴ,ㄷ. 자외선이 광전판에 비추면 스위치가 P부분에 접촉되어 전구가 꺼지고, 차단되면 Q부분에 접촉되어 전구가 켜진다.

    정답: ㄱ

    해설: 그림에서 자외선이 광전판에 비추면 스위치가 P부분에 접촉되어 전구가 꺼지고, 차단되면 Q부분에 접촉되어 전구가 켜지는 것을 알 수 있다. 따라서, 자외선이 광전판에 비추면 전구가 꺼지고, 차단되면 전구가 켜진다는 설명이 옳다.
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20. 그림 (가)는 전자선을 이용한 실험 장치의 모습이다. 그림 (나)는 전자선 발생 부분의 개요도이며 전압 V가 클수록 전자는 빨라진다. 그림 (다)는 형광 부분에 나타나는 회절 무늬의 한 모습이다.

전자선과 회절 무늬에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • <보기>
    ㄱ. 전압 V가 클수록 전자는 빨라지므로 회절 무늬가 더욱 세밀해진다.
    ㄴ. 회절 무늬는 결정 구조와 관련이 있다.
    ㄷ. 전자선은 물질 내부를 관찰하는 데에도 이용된다.

    정답: ㄱ, ㄴ

    전압 V가 클수록 전자의 운동 에너지가 증가하므로 더욱 세밀한 회절 무늬가 나타난다. 또한, 회절 무늬는 결정 구조와 관련이 있으므로 결정의 구조를 파악하는 데에도 이용된다. 전자선은 물질 내부를 관찰하는 데에도 이용되지만, 이는 보기에서 언급되지 않았으므로 정답에서 제외된다.
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