수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2012-07-11)

수능(물리I)
(2012-07-11 기출문제)

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1. 그림은 일직선상에서 서로를 향해 마주보며 운동하는 물체 A, B의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다. 0초일 때 두 물체 사이의 거리는 200m이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - "ㄱ"은 A와 B의 속도가 같으므로 서로의 거리는 일정하게 유지된다.
    - "ㄴ"은 A와 B의 속도 차이가 크므로 A가 B를 추월하여 거리가 줄어든다.
    - "ㄷ"은 A와 B의 속도 차이가 작으므로 A가 B를 추월하는 속도가 느리게 되어 거리가 줄어들지만, 결국에는 서로 만나게 된다.
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2. 그림은 일직선상에서 등가속도 운동하는 자동차가 O점을 지나 거리가 각각 10m, 20m인 구간 Ⅰ과 Ⅱ를 순서대로 통과하는 것을 나타낸 것이다. Ⅰ과 Ⅱ를 통과하는데 걸린 시간은 각각 2초로 같다.

이 자동차의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자동차의 크기는 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다.

    이유는 등가속도 운동에서 거리와 시간은 다음과 같은 관계를 가진다.

    거리 = (초기속도 × 시간) + (1/2 × 가속도 × 시간²)

    따라서, Ⅰ과 Ⅱ를 통과하는데 걸린 시간이 같으므로 거리가 더 멀리 있는 Ⅱ 구간에서는 초기속도가 더 높아야 한다. 그러므로 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳다.
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3. 그림은 마찰이 없는 수평면에서 운동하던 물체가 일정한 마찰력이 작용하는 수평면에 완전히 들어선 순간부터 물체의 위치를 일정한 시간 간격으로 나타낸 것이다. d1, d2, d3는 각 위치 사이의 거리이다.

다른 조건은 동일하고 물체에 작용하는 마찰력만 감소할 때, 크기가 증가하는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 마찰력이 감소할 때 물체의 이동 거리가 증가하기 때문에 정답이다. 마찰력이 작용하는 면적이 줄어들면 마찰력의 크기도 작아지기 때문에 물체는 더 멀리 이동할 수 있다. 따라서 d1 < d2 < d3 순서로 이동 거리가 증가한다. "ㄷ"는 마찰력이 증가할 때 물체의 이동 거리가 감소하는 경우이고, "ㄱ, ㄴ"은 마찰력이 감소하거나 유지될 때 이동 거리가 증가하는 경우이다. "ㄴ, ㄷ"는 마찰력이 증가하거나 유지될 때 이동 거리가 감소하는 경우이다.
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4. 그림과 같이 용수철 상수가 각각 k, 4k인 용수철 P, Q에 연결된 질량 4m, m인 물체 A, B가 실로 연결되어 수평면에 정지해 있다. 실을 끊으면 A는 왼쪽, B는 오른쪽으로 운동한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 용수철과 실의 질량 및 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

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

    물체 A와 B는 용수철 P와 Q에 각각 연결되어 있으므로, 용수철의 길이 변화에 따라 물체 A와 B의 위치도 변화한다. 따라서, 용수철 P와 Q의 길이 변화에 대한 각각의 용수철 상수 k와 4k에 따라 물체 A와 B의 가속도가 결정된다.

    용수철 P와 Q의 길이 변화가 같을 때, 물체 A와 B의 가속도는 용수철 상수가 작은 쪽인 P쪽이 더 크다. 이는 용수철 상수가 작을수록 용수철이 더 유연해져서 길이 변화에 더 큰 반응을 하기 때문이다. 따라서, 물체 A는 왼쪽으로 더 빠르게 움직이고, 물체 B는 오른쪽으로 더 느리게 움직인다.

    따라서, 보기 중 "ㄴ, ㄷ"가 옳다.
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5. 그림은 질량이 같은 물체 A, B를 경사각이 다른 두 빗면의 같은 높이 h에 가만히 놓았더니 미끄러지기 시작해 수평면에 도달하여 운동하는 모습을 나타낸 것이다.

물체를 놓은 순간부터 수평면에 도달하기 직전까지, A와 B의 물리량의 크기가 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다. 이유는 물체의 높이가 같기 때문에 물체의 위치에 따른 위치에너지는 같다. 따라서 운동에너지는 물체의 속도에 비례하므로 A와 B의 속도가 같을 때 물리량의 크기가 같다. 그러므로 A와 B의 물리량의 크기가 같은 것은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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6. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 결합된 물체 A, B와 물체 C의 어느 순간의 모습을 나타낸 것으로 A, B의 운동량의 크기는 2p로 같고, C는 정지해 있다. 그림 (나)는 (가)의 A와 B가 분리된 후의 모습을 나타낸 것으로 A, C의 운동량의 크기는 각각 5p, p이고, B는 정지해 있다. A, B, C의 질량은 모두 같다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B, C는 일직선상에서 운동한다.) [3점]

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

    - A, B, C의 운동량의 법칙에 의해 A와 B의 운동량의 크기가 같으므로, A와 B의 운동량의 방향은 반대여야 한다. 따라서 A와 B는 서로 반대 방향으로 움직이고, C는 정지해 있다. 따라서 (가)는 옳다.
    - A와 C의 운동량의 크기가 각각 5p, p이므로 A와 C는 서로 반대 방향으로 움직이고, B는 정지해 있다. 따라서 (나)는 옳다.
    - 운동량 보존 법칙에 의해, (가)와 (나)에서 A, B, C의 운동량의 크기의 합은 모두 같다. 따라서 A, B, C의 운동량의 크기의 합은 변하지 않았으므로 운동량 보존 법칙이 성립한다. 따라서 (ㄷ)는 옳다.
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7. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면 위에 정지해 있는 질량 1kg인 수레 위에 질량 1kg인 물체를 올려놓은 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 수레에 수평 방향의 힘 F를 작용한 순간부터 물체가 수레로부터 받은 마찰력 f를 시간 t에 따라 나타낸 것이다. 물체는 수레 위에서 미끄러지지 않고 수레와 함께 운동한다.

0~5초 동안 F가 수레에 한 일은? [3점]

  1. 0.5 J
  2. 1.0 J
  3. 1.5 J
  4. 2.0 J
  5. 3.0 J
(정답률: 알수없음)
  • 0~5초 동안 F가 수레에 한 일은 수레와 물체가 이동한 거리에 해당하는 일이다. 그림 (나)에서 시간 t=5초일 때 물체가 이동한 거리는 2m이다. 따라서 F가 수레에 한 일은 1.0 J이다.
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8. 그림과 같이 고정된 관의 아래쪽 바닥에 용수철 상수가 400N/m인 용수철을 연결하고 정지해 있던 질량 0.2kg인 물체를 떨어뜨렸더니 용수철이 최대로 압축된 길이가 0.1m이었다.

용수철에 닿기 직전의 물체의 속력은? (단, 중력가속도는 10m/s2이고, 용수철의 질량과 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. √2m/s
  2. √3m/s
  3. 2√3m/s
  4. 3√2m/s
  5. 2√5m/s
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 용수철에 닿기 직전에는 운동에너지와 위치에너지의 합이 최대이며, 이 때 운동에너지는 0이므로 위치에너지가 최대이다. 따라서 물체가 용수철에 닿기 직전의 위치에너지는 $mgh$이다. 여기서 $m$은 물체의 질량, $g$는 중력가속도, $h$는 용수철이 최대로 압축된 길이이다. 따라서 $mgh = 0.2 times 10 times 0.1 = 0.2J$이다.

    또한, 용수철이 최대로 압축된 상태에서 용수철에 작용하는 힘은 용수철의 상수와 압축된 길이에 비례한다. 따라서 이 힘은 $400 times 0.1 = 40N$이다.

    따라서 물체가 용수철에 닿기 직전의 속력은 위치에너지와 운동에너지의 합이 일정하므로, 운동에너지가 최대가 되도록 속력을 구하면 된다. 운동에너지는 $frac{1}{2}mv^2$이므로, $0.2v^2 = 0.2J - 40N times 0.1m = 0.16J$이다. 따라서 $v^2 = 0.8 Rightarrow v = sqrt{0.8} = sqrt{4/5} = frac{2sqrt{5}}{5}$이다.

    따라서 보기에서 정답은 "2√5m/s"이다.
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9. 그림은 저항값이 같은 저항 A, B, C, D를 이용하여 구성한 회로를 나타낸 것이다. 전압이 일정한 전원장치의 (+)극은 a 단자에 고정하고, (-) 극은 b, c, d 단자에 옮겨가며 연결하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 "ㄱ"은 "a와 b 사이의 전압차는 c와 d 사이의 전압차보다 작다." 라고 설명하고 있다. 이는 회로를 따라 전압이 감소하는 방향으로 b에서 a로 이동하면서 전압차를 측정하면 c에서 d로 이동하면서 측정한 전압차보다 작다는 뜻이다. 이는 회로의 왼쪽 부분에서 저항이 더 많이 연결되어 있기 때문에 전압이 더 많이 감소하기 때문이다.
    - 보기에서 "ㄷ"는 "b와 c 사이의 전압차는 c와 d 사이의 전압차보다 크다." 라고 설명하고 있다. 이는 회로를 따라 전압이 감소하는 방향으로 b에서 a로 이동하면서 전압차를 측정하면서 c에서 d로 이동하면서 측정한 전압차보다 크다는 뜻이다. 이는 회로의 오른쪽 부분에서 저항이 더 많이 연결되어 있기 때문에 전압이 더 많이 감소하기 때문이다.
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10. 그림과 같이 전압이 일정한 전원장치에 저항값이 같은 세저항 A, B, C와 가변저항 R1, R2를 연결하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - 세 저항 A, B, C는 병렬 연결되어 있으므로 전압은 각 저항에 동일하게 분배됩니다. 따라서 VA = VB = VC = 12V입니다.
    - 가변저항 R1과 R2는 직렬 연결되어 있으므로 전압은 각 저항에 비례하여 분배됩니다. 따라서 VR1 = (R1 / (R1 + R2)) × 12V, VR2 = (R2 / (R1 + R2)) × 12V입니다.
    - 전압 VR1과 VR2가 가변저항 R1과 R2에 걸리므로, R1과 R2가 작아질수록 VR1과 VR2는 커집니다. 따라서 R1과 R2가 작아질수록 VR1과 VR2의 합은 12V에 가까워집니다.
    - 따라서 R1과 R2가 작아질수록 전압이 더 많이 걸리므로, "ㄴ"이 옳습니다. 또한, R1과 R2가 같아질 때 VR1 = VR2 = 6V가 되므로, "ㄷ"도 옳습니다.
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11. 그림과 같이 기울어진 나무판 아래에 솔레노이드 코일을 설치하고 전원장치와 가변 저항기를 연결한 후, 스위치를 닫은 상태에서 자석을 나무판에 올려놓았더니 자석은 정지해 있었다. 이 상태에서 스위치를 열었더니 자석이 미끄러졌다.

스위치를 열지 않고도 정지해 있던 자석을 미끄러지게 할 수 있는 방법으로 가능한 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정지해 있던 자석을 미끄러뜨리기 위해서는 자석과 나무판 사이에 마찰력이 작용해야 한다. 보기 중에서 마찰력이 작용하는 것은 "ㄴ"이다. "ㄱ"은 스위치를 열면 전류가 흐르지 않아 자석이 미끄러지지 않고 정지한다. "ㄱ,ㄴ"은 스위치를 열면 전류가 흐르지 않아 자석이 미끄러지지 않고, 스위치를 닫으면 자석이 나무판에 고정되어 미끄러지지 않는다. "ㄱ,ㄷ"는 스위치를 열면 전류가 흐르지 않아 자석이 미끄러지지 않고, 스위치를 닫으면 자석이 나무판에 고정되지만, 가변 저항기를 조절하여 전류의 세기를 조절할 수 있어 자석이 미끄러질 수 있다. "ㄴ,ㄷ"는 스위치를 열면 전류가 흐르지 않아 자석이 미끄러지지 않고, 스위치를 닫으면 자석이 나무판에 고정되지만, 마찰력이 작용하지 않아 자석이 미끄러진다.
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12. 그림 (가)는 온도가 같은 동일한 양의 물이 들어 있는 두 열량계 P, Q에 동일한 금속막대 A, B를 넣고 전압이 일정한 전원장치를 연결한 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 금속막대의 온도에 따른 비저항을 개략적으로 나타낸 것이다.

스위치를 닫아 물의 온도가 증가하는 동안, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 온도 변화에 따른 금속막대의 부피 변화는 무시한다.) [3점]

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

    - "ㄴ"은 금속막대 A와 B의 저항이 온도에 따라 변화하기 때문이다. 금속막대 A와 B가 물과 접촉하고 있기 때문에, 물의 온도가 증가하면 금속막대 A와 B의 온도도 증가하게 된다. 그리고 그림 (나)에서 볼 수 있듯이, 금속막대의 온도가 증가하면 저항도 증가하게 된다. 따라서, 금속막대 A와 B의 저항이 증가하면 전류도 감소하게 되어 열량계 P와 Q의 온도 차이가 줄어들게 된다.
    - "ㄷ"는 물의 온도가 증가하면 물의 부피가 증가하게 되어 열량계 P와 Q의 물의 양이 다르게 되기 때문이다. 물의 부피가 증가하면 열량계 P와 Q의 물의 높이가 각각 다르게 되어, 물의 무게 중심이 달라지게 된다. 이에 따라, 열량계 P와 Q의 온도 차이도 달라지게 되어, 정확한 온도 측정이 어려워진다.
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13. 그림 (가)는 xy평면에 놓인 한 변의 길이가 a인 정사각형 금속 고리와 xy평면에 수직인 균일한 자기장 영역 Ⅰ, Ⅱ를 나타낸 것이다. 금속 고리가 y축을 따라 일정한 속력 v로 Ⅰ, Ⅱ 영역으로 들어갈 때 금속 고리에 흐르는 전류의 세기는 각각 I, 2I이고, 방향은 서로 반대이다.

그림 (나)와 같이 Ⅰ과 Ⅱ가 배치된 자기장 영역을 금속 고리가 y축을 따라 일정한 속력 v로 통과할 때, 금속 고리에 흐르는 전류 세기의 최댓값은? (단, 금속 고리는 회전하거나 변형되지않는다.)

  1. I
  2. 2I
  3. 3I
  4. 4I
  5. 5I
(정답률: 알수없음)
  • 자기장 영역 내에서 금속 고리가 이동하면서 자기장에 의해 유도전류가 발생한다. 이 때, 유도전류는 자기장의 변화율에 비례하므로, 자기장이 강하게 변화하는 지점에서 유도전류가 가장 크게 발생한다. 그림 (나)에서는 Ⅰ과 Ⅱ 영역의 경계 부근에서 자기장이 가장 강하게 변화하므로, 금속 고리가 이 지점을 통과할 때 가장 큰 유도전류가 발생한다. 이 때, Ⅰ과 Ⅱ 영역에서 흐르는 전류의 방향이 서로 반대이므로, 금속 고리에 흐르는 전류의 방향도 서로 반대가 되어야 한다. 따라서, 최댓값은 3I가 된다.
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14. 그림 (가)는 y축과 나란하게 진동하는 횡파의 어느 순간 매질의 변위 y를 위치 x에 따라 나타낸 것이고, (나)는 이 순간부터 매질의 한 점 P의 속도를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ"이다.
    - (가)에서는 횡파의 어느 순간 매질의 변위 y를 위치 x에 따라 나타내고 있으며, (나)에서는 이 순간부터 매질의 한 점 P의 속도를 시간에 따라 나타내고 있다.
    - 이러한 그림을 통해 횡파의 특성을 파악할 수 있다.
    - (ㄱ)은 횡파의 진폭을 나타내며, (ㄴ)은 횡파의 주기를 나타낸다.
    - (ㄷ)는 횡파의 진폭과 주기를 이용하여 파동의 속도를 계산할 수 있다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄴ, ㄷ"가 모두 옳은 설명이다.
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15. 그림 (가)는 같은 단추에 각각 단색광 A, B를 비추었을 때 선명한 그림자와 흐릿한 그림자가 생긴 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 공기 중에서 A, B가 단일 슬릿을 통과한 후 프리즘에서 Ⅰ, Ⅱ의 두 경로로 나뉘어 진행하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ"이다. 그림 (가)에서는 단색광 A, B가 같은 단추에 비춰졌을 때 선명한 그림자와 흐릿한 그림자가 생기는 것을 보여주고, 그림 (나)에서는 공기 중에서 A, B가 단일 슬릿을 통과한 후 프리즘에서 Ⅰ, Ⅱ의 두 경로로 나뉘어 진행하는 것을 보여준다. 이는 광의 파장에 따라 굴절률이 다르기 때문에 발생하는 현상으로, 이를 적용하면 그림 (가)에서의 선명한 그림자는 단색광이므로 파장이 일정하고 굴절률이 일정하여 생기는 것이고, 흐릿한 그림자는 여러 파장으로 이루어진 혼합광이므로 굴절률이 다르기 때문에 생기는 것이다. 따라서 "ㄱ"이 정답이다.
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16. 그림은 두께가 d이고 굴절률이 n인 물체의 아랫면 중앙의 광원 S에서 나오는 단색광의 경로를 나타낸 것이다. 이 단색광이 공기 중으로 나오지 않도록 차단하는 원판의 최소 반지름은 R이다. R>d이다.

n은? (단, 물체의 옆면과 밑면에서 단색광은 투과하거나 반사되지 않으며, 공기의 굴절률은 1이다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 단색광이 공기 중으로 나오지 않도록 차단하는 원판의 최소 반지름은 R이므로, 광선이 원판과 만나는 지점에서의 광선의 경로와 원판의 접선이 이루는 각이 임계각인 경계각과 같아야 한다. 이 임계각은 공기와 물체 경계면에서의 굴절각과 같다. 따라서, 이다.
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17. 그림 (가)와 (나)는 양쪽이 고정된 길이가 l인 줄에 진폭 A의 정상파가 만들어진 모습을 나타낸 것이다. P와 Q는 정상파의 배가 만들어진 줄 위의 점이다. P가 P'의 위치까지 이동하는 동안 Q는 Q'의 위치까지 이동한다.

(가)에서 진행하는 파동과 (나)에서 진행하는 파동의 물리량을 각각 비교했을 때, 크기가 서로 같은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 (가)와 (나)에서 진행하는 파동의 진폭과 주기가 모두 같기 때문이다. 진폭은 파동의 크기를 나타내고, 주기는 파동이 한 번 완전히 반복되는데 걸리는 시간을 나타낸다. 따라서 두 파동의 진폭과 주기가 같으면 물리량이 같다고 볼 수 있다.
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18. 다음은 빛의 간섭 실험 과정과 결과의 일부이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄱ"은 빛의 간섭 실험에서 빛이 서로 상쇄되어 어두워지는 부분을 나타내며, "ㄴ"은 빛이 강화되어 밝아지는 부분을 나타낸다. 따라서, 주어진 실험 결과에서 "ㄱ"은 어두운 줄무늬를, "ㄴ"은 밝은 줄무늬를 나타내므로 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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19. 그림 (가)는 광전효과 실험 장치를 모식적으로 나타낸 것이고, (나)는 금속판 A, B에 단색광을 비추어 주었을 때 방출된 광전자의 최대 운동 에너지 Ek를 단색광의 진동수 f에 따라 나타낸 것이다.

금속 A, B의 일함수를 각각 WA, WB라 할 때, WA : WB는?

  1. 1 : 4
  2. 1 : 3
  3. 1 : 1
  4. 3 : 1
  5. 4 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 광전효과 실험에서, 광자가 금속판에 충돌하여 전자를 방출시키는데, 이 때 전자의 최대 운동 에너지는 광자의 진동수에 비례한다. 따라서 그림 (나)에서 진동수가 높을수록 전자의 최대 운동 에너지가 높아진다. 이는 광자의 에너지가 높아지기 때문이다.

    그림 (가)에서는 금속판 A와 B가 각각 다른 색깔의 광자를 받고 있으므로, 각각의 금속판에서 방출된 전자의 최대 운동 에너지는 다를 수 있다.

    그림 (나)에서, 진동수가 낮은 파란색 광자는 금속판 A에서는 전자를 방출시키지 못하고, 금속판 B에서는 전자를 방출시킨다. 따라서, 금속판 A의 일함수 WA는 파란색 광자의 진동수보다 높아야 한다.

    반면, 진동수가 높은 빨간색 광자는 금속판 A에서는 전자를 방출시키고, 금속판 B에서는 더 높은 운동 에너지의 전자를 방출시킨다. 따라서, 금속판 A의 일함수 WA는 빨간색 광자의 진동수보다 낮아야 한다.

    그림 (나)에서, 금속판 B에서 방출된 전자의 최대 운동 에너지는 금속판 A에서 방출된 전자의 최대 운동 에너지보다 높다. 이는 금속판 B의 일함수 WB가 더 작기 때문이다.

    따라서, WA : WB는 "1 : 3"이다.
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20. 그림 (가)는 진공 장치 안에서 정지 상태로 있던 입자 A에 힘이 작용하여 입자가 직선 운동하는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 A에 작용하는 힘을 시간에 따라 나타낸 것이다.

t, 2t일 때 A의 물질파 파장을 각각 λt, λ2t라고 하면, λt : λ2t는? [3점]

  1. 1 : 3
  2. 1 : 2
  3. 1 : 1
  4. 2 : 1
  5. 3 : 1
(정답률: 알수없음)
  • 입자 A가 직선 운동하면서 속도와 운동에너지가 증가하게 되고, 이는 물질파의 파장에 영향을 미친다. 파장은 진동수와 속도의 곱으로 결정되므로, 속도가 증가하면 파장도 증가하게 된다. 따라서 t일 때의 파장 λt보다 2t일 때의 파장 λ2t가 더 크다. 이를 비교하면, λt : λ2t는 3 : 1이 된다.
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