수능(물리I) 필기 기출문제복원 (2015-04-09)

수능(물리I)
(2015-04-09 기출문제)

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1. 그림은 화력 발전, 수력 발전, 태양광 발전 방식을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 화력 발전은 화석 연료를 이용하여 발전하는 방식으로, 대기오염과 온실가스 배출 등의 문제가 있다. 따라서 환경에 부담을 줄 수 있다는 점에서 "ㄷ"은 옳지 않다.
    - 수력 발전은 물의 움직임을 이용하여 발전하는 방식으로, 장점으로는 에너지원이 무한하고 친환경적이라는 점이 있다. 하지만 수력 발전소를 건설하기 위해서는 대규모의 댐이 필요하고, 이로 인해 수생태계 등의 생태계가 파괴될 수 있다는 점에서 "ㄷ"은 옳지 않다.
    - 태양광 발전은 태양광 전지를 이용하여 발전하는 방식으로, 에너지원이 무한하고 친환경적이라는 점이 있다. 하지만 태양광 전지의 효율이 낮고, 일조량에 따라 발전량이 크게 차이나는 등의 문제가 있어서 "ㄷ"은 옳지 않다.
    - 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 정답이다.
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2. 다음은 표준 모형에서 어떤 입자 A, B를 설명한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 입자 A는 전자이고, 입자 B는 양전자이다. 이에 따라 보기에서 "ㄱ"은 맞는 설명이다. 또한, 입자 A와 B는 서로 반대의 전하를 가지고 있으므로 서로 끌어당기는 힘이 작용한다. 이에 따라 보기에서 "ㄴ"도 맞는 설명이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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3. 그림과 같이 위성 P, Q가 행성을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 공전한다. P, Q의 타원 궤도에서 행성과 가장 가까운 지점과 가장 먼 지점 사이의 거리는 각각 2d, d이다. P가 한 바퀴 공전하는 동안 P와 행성을 연결한 직선이 지나간 면적은 S이고, Q의 공전 주기는 T이다.

T동안, P와 행성을 연결한 직선이 지나간 면적은? [3점]

(정답률: 알수없음)
  • P와 행성을 연결한 직선이 지나간 면적은 타원의 넓이와 같다. 따라서 P의 공전 주기는 행성과 가장 가까운 지점에서 가장 먼 지점까지의 거리인 2d를 반지름으로 하는 원의 둘레를 도는 것과 같다. 따라서 P의 공전 주기는 4d이다. 따라서 P와 행성을 연결한 직선이 지나간 면적은 타원의 넓이인 πd²에서 P의 공전 주기인 4d를 나눈 값인 이다.
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4. 그림과 같이 물체 A가 수평면의 점 p를 v의 속력으로 통과하는 순간 경사면의 점 q에서 물체 B를 가만히 놓았다. B를 가만히 놓은 순간부터 A는 등속도, B는 등가속도 운동하여 각각 L만큼 이동한 순간 만난다.

B를 가만히 놓은 순간부터 A와 B가 만나는 순간까지, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

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

    - "ㄱ" : A와 B가 만나는 지점은 수직으로 떨어지는 거리가 같으므로, A와 B가 만나는 순간의 수직 위치는 p와 q의 중간 지점이다.
    - "ㄴ" : A와 B가 만나는 순간의 수평 위치는 A가 이동한 거리와 B가 이동한 거리의 합이 L이므로, A가 이동한 거리를 x라고 하면 B가 이동한 거리는 L-x이다. 이를 이용하여 B의 등가속도 운동에서의 가속도를 구하면, a = 2L/(t^2)이다. 따라서, B가 이동한 거리 L-x를 이용하여 t = sqrt((L-x)/a)를 구할 수 있고, 이를 이용하여 A가 이동한 거리 x를 구할 수 있다.
    - "ㄷ" : A와 B가 만나는 순간의 시간은 A와 B가 같은 위치에 있을 때의 시간과 같으므로, A가 수평면을 지날 때의 시간과 B가 등가속도 운동을 할 때의 시간의 합이다. A가 수평면을 지날 때의 시간은 t = x/v이고, B가 등가속도 운동을 할 때의 시간은 t = sqrt(2(L-x)/a)이다. 이를 합하여 전체 시간을 구할 수 있다.
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5. 그림 (가)와 같이 온도 T0인 일정량의 기체 A가 풍선과 시험관에 들어 있다. 그림 (나)는 (가)의 시험관을 온도 T1인 물에 넣었을 때, A의 부피가 감소하여 풍선이 수축하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 열은 A와 물 사이에서만 이동하고, 대기압은 일정하다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 정답은 "ㄱ"입니다. 이유는 온도가 낮아지면 기체 분자들의 운동 에너지가 감소하게 되어 부피가 작아지기 때문입니다. 따라서 온도가 T1인 물에 시험관을 넣으면 A 기체의 부피가 감소하여 풍선이 수축하게 됩니다. 대기압이 일정하므로 부피가 작아지면 압력도 작아지게 되어 풍선이 수축하는 것입니다. 열은 A와 물 사이에서만 이동하므로, 시험관 안의 A 기체의 온도는 T1로 유지됩니다.
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6. 그림 (가)는 물체 B와 실 p로 연결한 물체 A를 일정한 힘 F로 당기는 동안, A가 윗 방향으로 등속도 운동하는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 m으로 같다. 그림 (나)는 (가)에서 B를 물체 C로 바꾸어 F로 당길 때, A가 등가속도 운동하는 모습을 나타낸 것이다. 이때, A의 가속도는 윗 방향으로 1/3g이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 실의 질량, 마찰, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

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

    - ㄱ: A와 B 사이에 작용하는 힘은 같은 크기의 반대 방향의 힘이므로 서로 상쇄되어 A에 작용하는 외력은 F가 된다. A에 작용하는 중력과 상쇄되는 힘이 없으므로 A는 등속도 운동을 한다.
    - ㄴ: B를 C로 바꾸어도 A에 작용하는 힘은 여전히 F이다. 하지만 A의 가속도가 윗 방향으로 1/3g이므로, A에 작용하는 힘은 F - (1/3mg)가 된다. 따라서 A는 등가속도 운동을 한다.
    - ㄷ: 물체 A는 B나 C와 연결되어 있으므로, A가 움직이면 B나 C도 같이 움직인다. 따라서 B나 C에 작용하는 힘도 A에 작용하는 힘과 같다. 그러므로 B나 C도 등가속도 운동을 한다.
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7. 그림 (가) ~ (다)는 대전되어 있지 않은 금속박 조각이 양(+)으로 대전된 금속구에 닿은 후, 금속구와 접지된 판 사이에서 움직이는 모습을 순서대로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ"인 이유는, 그림 가에서는 금속박 조각이 양(+)으로 대전되어 있지 않기 때문에 전류가 흐르지 않아 모터가 작동하지 않는다. 그러나 그림 나에서는 금속박 조각이 양(+)으로 대전되어 있어 전류가 흐르고 모터가 작동한다. 이후 그림 다에서는 금속박 조각이 음(-)으로 대전되어 있어 전류가 반대 방향으로 흐르고 모터가 역방향으로 작동한다. 따라서 "ㄱ, ㄴ"이 정답이다.
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8. 그림은 곡선 궤도를 따라 운동하는 물체가 점 p를 지나 점 q를 통과하는 모습을 나타낸 것이다. p, q의 높이는 각각 h1, h2이다. 물체의 운동 에너지는 q에서가 p에서의 2배이다. q에서 물체의 운동 에너지와 중력에 의한 퍼텐셜 에너지는 같다.

h1 : h2는? (단, 수평면에서 중력에 의한 퍼텐셜 에너지는 0이고, 물체의 크기, 마찰, 공기 저항은 무시한다.)

  1. 2 : 1
  2. 3 : 2
  3. 4 : 3
  4. 5 : 2
  5. 5 : 3
(정답률: 알수없음)
  • 물체의 운동 에너지가 q에서 p에서의 2배이므로, 운동 에너지는 등속운동이 아닌 가속운동을 하고 있다. 따라서 물체는 중력과 상쇄되는 힘을 받아서 위로 올라가다가 다시 아래로 내려오는 운동을 하고 있다. q에서 물체의 운동 에너지와 중력에 의한 퍼텐셜 에너지가 같으므로, q에서 물체의 속도는 0이다. 따라서 물체는 q에서 정지하고, 중력에 의해 아래로 떨어지면서 운동 에너지가 증가한다. 이때, 물체의 운동 에너지가 2배가 되는 지점에서는 중력에 의한 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지가 같아진다. 따라서 이 지점에서 물체의 높이는 h1에서 h2로 이동한 것이다. 이때, 운동 에너지는 중력에 의한 퍼텐셜 에너지의 2배이므로, 높이의 비는 3 : 2이다. 따라서 정답은 "3 : 2"이다.
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9. 그림과 같이 정지해 있는 민수에 대해 철수와 영희가 탄 우주선이 행성 P를 지나 행성 Q를 향해 각각 일정한 속력으로 서로 나란하게 직선 운동하고 있다. 민수가 관측할 때, 철수의 속력은 0.8c이고 철수는 영희보다 먼저 P를 지나간 뒤 영희와 동시에 Q를 지나간다. P, Q는 민수에 대해 정지해 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, c는 빛의 속력이다.) [3점]

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

    민수의 관점에서는 P와 Q가 정지해 있으므로, 철수와 영희는 둘 다 속력이 0.8c인 상태에서 서로 나란히 움직이고 있다. 따라서 철수가 P를 지나가는 시점에서 영희는 아직 P에 도달하지 않았으므로, 철수와 영희는 동시에 Q를 지나가지 않는다. 따라서 "ㄴ"이 정답이다.
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10. 그림과 같이 점전하 A, B가 x축에 고정되어 있고, x축의 점 p, q, r와 A, B는 각각 같은 거리 d만큼 떨어져 있다. B는 양(+)전하이고, r에서 전기장은 0이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - ㄱ: B가 양전하이므로 전기장의 방향은 B에서 나가는 방향이다. 따라서 p와 q에서는 A에 대한 전기장이 B에서 나가는 방향으로 작용하고, r에서는 A와 B에 대한 전기장이 서로 상쇄되어 0이 된다.
    - ㄴ: p와 q에서 A에 대한 전기장의 크기는 동일하므로 크기가 같은 두 전기장이 서로 반대 방향으로 작용하므로 결과적으로 A에 대한 전기장은 0이 된다.
    - ㄷ: r에서는 A와 B에 대한 전기장이 서로 상쇄되어 0이 된다.
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11. 그림은 현악기에서 줄이 진동할 때 발생하는 소리에 대해 설명하는 모습을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.
    - "ㄱ": 그림에서 보이는 것처럼 줄이 진동할 때 소리는 파동의 형태로 전파된다. 이때 파동의 진폭이 크면 큰 소리가 나고, 작으면 작은 소리가 나게 된다. 그러므로 그림에서 보이는 진폭이 큰 파동은 큰 소리를 나타낸다.
    - "ㄴ": 그림에서 보이는 파동의 주기는 모두 같다. 주기란 파동이 한 번 진동하는 데 걸리는 시간을 말한다. 따라서 주기가 같으면 소리의 높낮이가 같다. 그러므로 그림에서 보이는 파동들은 모두 같은 높낮이의 소리를 나타낸다.
    - "ㄷ": 그림에서 보이는 파동들은 모두 같은 주기를 가지고 있지만, 진폭이 다르다. 따라서 같은 높낮이의 소리지만 크기가 다른 소리들이 섞여서 나타난다.
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12. 그림 (가)와 같이 단색광이 물질 A, B의 경계면에 입사한 후 일부는 굴절하여 B로 진행하고, 일부는 반사하여 물질 C를 향해 진행하다 A, C의 경계면에서 전반사한다. 그림 (나)는 A, B로 만든 광섬유에서 (가)의 단색광이 전반사하며 진행하는 모습을 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 단색광이 A, B 경계면에서 일부는 굴절하여 B로 진행하고, 일부는 반사하여 C를 향해 진행하다 A, C의 경계면에서 전반사한다. 이때, A, B로 만든 광섬유에서는 전반사된 광선이 광섬유 내부를 따라 진행하게 된다. 따라서, 그림 (나)와 같이 광섬유의 끝에서는 전반사된 광선이 나오게 되어 "ㄴ"이 정답이다.
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13. 그림 (가)와 같이 빛의 3원색에 해당하는 빛 a, b, c 중에서 a와 b를 종이에 비추었더니, 종이에서 빛이 겹치는 영역의 색이 청록이었다. 그림 (나)는 (가)에서 b 대신 c를 비추었더니, 종이에서 빛이 겹치는 영역의 색이 주황인 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄴ"이다. 이는 빛의 3원색인 빨강, 초록, 파랑을 이용하여 설명할 수 있다. 첫 번째 그림에서 a와 b를 겹쳤을 때 청록색이 나타난 이유는 빨강과 초록이 섞여서 나타나기 때문이다. 두 번째 그림에서 b와 c를 겹쳤을 때 주황색이 나타난 이유는 초록과 파랑이 섞여서 나타나기 때문이다. 따라서, a와 c를 겹쳤을 때는 빨강과 파랑이 섞여서 보라색이 나타날 것이다. 따라서 정답은 "ㄴ"이다.
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14. 그림은 철수가 자석을 실에 매달아 고정된 원형도선의 중심축을 따라 일정한 속력으로 올리는 모습을 나타낸 것이다. 점 a, b, c는 중심축 상의 지점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석의 크기는 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄴ, ㄷ"가 옳은 이유는 다음과 같다.

    - 점 a에서는 자석이 움직이지 않으므로 가속도가 0이다. 따라서 a에서의 힘은 중력과 역학적인 힘의 합과 같다.
    - 점 b에서는 자석이 일정한 속력으로 움직이므로 가속도가 0이다. 따라서 b에서의 힘은 중력과 역학적인 힘의 합과 같다.
    - 점 c에서는 자석이 가속하므로 가속도가 0이 아니다. 따라서 c에서의 힘은 중력과 역학적인 힘, 그리고 운동 방향에 반대로 작용하는 마찰력의 합과 같다. 이 때, 마찰력은 자석과 실 사이의 마찰력과 실과 원형도선 사이의 마찰력이 합쳐진 값이다.
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15. 그림과 같이 길이가 8l인 직육면체 모양의 막대가 수평을 이루며 물체 A, B, C와 접촉한 상태로 정지해 있다. A, B는 각각 밀도가 p1, p2인 액체에 같은 부피만큼 잠겨 있다. 막대, A, B, C의 질량은 각각 2m, m, m, 2m이다.

p1 : p2는? (단, 막대의 밀도는 균일하다.) [3점]

  1. 1 : 2
  2. 2 : 3
  3. 3 : 4
  4. 4 : 5
  5. 5 : 6
(정답률: 알수없음)
  • 물체 A, B, C가 막대와 접촉하고 있으므로, 막대의 중심에서 A, B, C까지의 거리는 모두 같다. 따라서 A, B, C의 부피 비율은 그대로 밀도 비율과 같다. 즉, A의 부피 : B의 부피 = p2 : p1 이다. 또한, 막대의 무게 중심은 중앙에 위치하므로, A, B, C의 무게 중심도 막대의 중심과 같다. 따라서, A, B, C의 무게 비율은 그대로 부피 비율과 같다. 즉, A의 무게 : B의 무게 = p2 : p1 이다. 이를 종합하면, p2 : p1 = A의 부피 : B의 부피 = A의 무게 : B의 무게 이므로, 답은 4 : 5이다.
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16. 그림은 보어의 수소 원자 모형에서 n=1인 상태에 있던 전자가 에너지 Ea인 빛 a를 흡수하여 n=2인 상태로 전이한 후, 다시 에너지 Eb인 빛 b를 흡수하여 n=3인 상태로 전이하는 과정을 나타낸 것이다. 표는 양자수 n에 따른 에너지 준위 En을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 전자가 n=1에서 n=2로 전이할 때, 에너지 Ea만큼의 빛을 흡수하므로 전자의 에너지는 E2-E1=Ea가 된다.
    ② 전자가 n=2에서 n=3으로 전이할 때, 에너지 Eb만큼의 빛을 흡수하므로 전자의 에너지는 E3-E2=Eb가 된다.
    따라서, 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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17. 그림과 같이 반도체 X, Y로 만든 p-n 접합 다이오드를 이용하여 회로를 구성하였다. X, Y는 p형 반도체, n형 반도체를 순서 없이 나타낸 것이고, Y는 실리콘(Si)에 붕소(B)를 도핑하여 만든 것이다. 스위치 S를 a 또는 b에 연결할 때, S를 a에 연결할 때에만 저항에 전압이 걸렸다.

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

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

    - "ㄱ" : 스위치 S를 a에 연결할 때에만 전압이 걸리므로, S가 a에 연결되면 X쪽은 양이온, Y쪽은 음이온이 된다. 이때, X쪽은 p형 반도체이므로 양공이 많아져 전하가 흐르기 어렵고, Y쪽은 n형 반도체이므로 음전자가 많아져 전하가 흐르기 쉽다. 따라서, 전류는 Y에서 X쪽으로 흐르게 된다. 이때, 다이오드는 정방향이므로 전압이 걸리지 않는다. 따라서, "ㄱ"은 옳지 않다.
    - "ㄴ" : 스위치 S를 b에 연결할 때에는 전압이 걸리지 않으므로 전류가 흐르지 않는다. 따라서, "ㄴ"은 옳다.
    - "ㄷ" : 스위치 S를 a에 연결할 때에만 전압이 걸리므로, S가 a에 연결되면 X쪽은 양이온, Y쪽은 음이온이 된다. 이때, X쪽은 p형 반도체이므로 양공이 많아져 전하가 흐르기 어렵고, Y쪽은 n형 반도체이므로 음전자가 많아져 전하가 흐르기 쉽다. 따라서, 전류는 Y에서 X쪽으로 흐르게 된다. 이때, 다이오드는 정방향이므로 전압이 걸리지 않는다. 그러나, 저항 R에 전압이 걸리게 되어 전류가 흐르게 된다. 따라서, "ㄷ"는 옳다.
    - "ㄴ, ㄷ" : 위에서 설명한 것과 같이, 스위치 S를 b에 연결할 때에는 전류가 흐르지 않고, S를 a에 연결할 때에는 전류가 Y에서 X쪽으로 흐르면서 저항 R에 전압이 걸려 전류가 흐르게 된다. 따라서, "ㄴ, ㄷ"는 옳다.
    - "ㄱ, ㄴ, ㄷ" : "ㄱ"은 옳지 않으므로, "ㄱ, ㄴ, ㄷ"은 옳지 않다.
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18. 그림은 두 발전소에서 생산한 전력을 각각 변압기 A, B에서 전압을 변화시킨 후, 각각 송전선 a, b를 이용하여 송전하는 모습을 나타낸 것이다. a, b의 저항은 같다. 표는 A, B의 1차 코일과 2차 코일의 전압, 송전하는 전력을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 변압기에서의 전력 손실은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답은 "ㄱ"이다. 이유는 송전선 a, b의 저항이 같기 때문에, 전력 손실이 적은 쪽인 A에서 생산한 전력을 송전하는 것이 더 효율적이기 때문이다. A에서 생산한 전력을 송전하는 경우, 1차 코일에서 2차 코일로 전압이 10배로 증폭되어 전력이 100배로 증폭된다. 반면, B에서 생산한 전력을 송전하는 경우, 1차 코일에서 2차 코일로 전압이 5배로 증폭되어 전력이 25배로 증폭된다. 따라서, A에서 생산한 전력을 송전하는 것이 더 효율적이다.
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19. 그림 (가)와 같이 전압이 일정한 교류 전원, 전기 소자 X와 Y를 이용하여 구성한 회로에서 스위치 S를 a에 연결하고 교류 전원의 진동수를 증가시킨다. X, Y는 코일과 축전기를 순서 없이 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서 전류계에 측정되는 전류의 세기를 진동수에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ, ㄴ"이 옳은 것이다. 이는 전류계에 측정되는 전류의 세기가 진동수에 따라 변화하는데, 이는 X와 Y가 코일과 축전기를 순서 없이 나타낸 것이기 때문이다. 즉, X와 Y의 위치를 바꾸어도 전류의 세기 변화는 동일하다. 따라서 그림 (가)와 (나)는 X와 Y의 위치만 다를 뿐 동일한 회로이며, 전류의 세기 변화도 동일하다.
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20. 그림과 같이 단면적이 각각 3S, S인 관 속에서 물이 흐를 때, 관의 아랫부분과 연결된 유리관 속에서 액체 A의 기둥의 높이 차는 h이고, 액체 B의 기둥의 높이는 2h이다. A, B, 물의 밀도는 각각 5p, 3p, p 이다. 단면적이 3S인 관 속에서 물의 속력은 v이다.

v? (단, 중력 가속도는 g이고, A, B, 물은 베르누이 법칙을 만족한다.)[3점]

(정답률: 알수없음)
  • 물과 액체 A, B가 있는 유리관에서 액체 A와 물, 액체 B와 물의 경계면에서의 압력이 같으므로, 베르누이 법칙에 의해 다음 식이 성립한다.

    p + 5ph + 3ph = p + ½ρv² + 3p(2h) + 5p(3h)

    여기서 p는 대기압, ρ는 물의 밀도이다. 이를 정리하면,

    v² = 2gh

    여기서 h는 물과 액체 A, B의 기둥의 높이 차이이고, g는 중력 가속도이다. 따라서 v는 √(2gh)로 구할 수 있으며, 정답은 ""이다.
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