수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2008-07-15)

수능(물리II) 2008-07-15 필기 기출문제 해설

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수능(물리II)
(2008-07-15 기출문제)

목록

1과목: 과목구분없음

1. 그림 (가)는 연직 위로 올라가는 열기구를 탄 철수가 공을 들고 있는 모습을, (나)는 시간에 따른 열기구의 위치를 개략적으로 나타낸 것이다.

시각 t에서 철수가 공을 가만히 놓았을 때 t이후 지상에서 본 공의 위치를 시간에 따라 나타낸 그래프로 옳은 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 시각 $t$에서 열기구의 위치-시간 그래프의 기울기는 열기구의 속도입니다. 그래프가 위로 볼록한 곡선이므로 열기구는 위쪽 방향으로 가속 운동 중이며, 시각 $t$에서 공은 열기구와 동일한 초기 속도 $v_0$를 가집니다. 공을 놓는 순간부터는 중력만을 받아 연직 상방으로 던져 올린 물체와 같이 포물선 궤적(위치-시간 그래프에서는 위로 볼록한 이차함수 형태)을 그리며 운동하다가 다시 낙하하게 됩니다.
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2. 그림과 같이 바람이 불지 않고 비가 오는 날 일정한 속력 V로 직선운동하는 기차 안의 영희가 창밖을 보았더니 빗방울이 연직 방향과 일정한 각 θ로 비스듬히 내렸다.

기차 밖의 정지한 관측자가 본 기차와 빗방울의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 상대 속도 개념을 적용하여 빗방울의 운동을 분석하는 문제입니다.
    ㄱ. 기차 안의 영희가 보기에 빗방울이 앞쪽으로 비스듬히 내린다는 것은, 빗방울의 상대 속도 $\vec{v}_{rain/train} = \vec{v}_{rain} - \vec{v}_{train}$에서 기차의 속도 성분이 빗방울의 진행 방향 반대(뒤쪽)로 작용했기 때문입니다. 따라서 기차는 영희의 앞쪽으로 운동하고 있습니다.

    오답 노트
    빗방울의 속력은 점점 증가한다: 공기 저항을 무시할 때 빗방울은 중력만 받아 연직 방향으로 가속되므로 속력이 증가하지만, 문제에서 '일정한 각 $\theta$'로 내린다고 했으므로 이는 이미 종단 속도에 도달했거나 특수한 상황을 가정한 것으로 보아 틀린 설명입니다.
    $\theta = 60^\circ$일 때 빗방울의 속력은 $\sqrt{3}v$이다: $\tan \theta = \frac{v}{v_{rain}}$ 관계에서 $v_{rain} = \frac{v}{\tan 60^\circ} = \frac{v}{\sqrt{3}}$이 되어 $\sqrt{3}v$가 아닙니다.
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3. 그림과 같이 4500m상공에서 수평방향으로 100m/s의 일정한 속력으로 직선운동하는 폭격기에서 표적을 맞추기 위해 포탄을 가만히 놓았다.

포탄을 놓은 직후부터 포탄이 표적에 명중될때까지 지면에서 본 포탄의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 공기의 영향은 무시하고, 중력가속도는 100m/s2이다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수평 방향으로는 등속도 운동, 연직 방향으로는 자유 낙하 운동을 하는 포물선 운동 문제입니다.
    ㄱ. 연직 방향 낙하 거리 공식 $h = \frac{1}{2}gt^2$을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $t = \sqrt{\frac{2h}{g}}$
    ② [숫자 대입] $t = \sqrt{\frac{2 \times 4500}{100}}$
    ③ [최종 결과] $t = 30$
    따라서 30초 후 표적에 명중합니다.
    ㄴ. 수평 방향으로는 힘이 작용하지 않고 연직 방향으로는 일정한 중력이 작용하므로, 전체적으로는 일정한 가속도 $\vec{g}$를 갖는 등가속도 운동을 합니다.

    오답 노트
    10초 후 포탄의 속력은: 수평 속도 $100\text{m/s}$, 연직 속도 $v_y = gt = 100 \times 10 = 1000\text{m/s}$이므로 전체 속력은 $\sqrt{100^2 + 1000^2}$이 되어 $100\text{m/s}$보다 훨씬 큽니다.
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4. 그림은 동일한 공 A, B를 길이가 같은 실에 매단 후, A를 연직 방향에 대하여 90°만큼 들어 올렸다가 가만히 놓아 B와 정면으로 충돌시키는 모습을 나타낸 것이다.

충돌후 B가 연직 방향에 대하여 60°만큼 올라갔다면, 두 공 사이의 반발계수는 얼마인가? (단, 공기 저항과 실의 질량은 무시한다.) [3점]

  1. 1/√2
  2. √2-1
  3. 1/2
  4. 1
  5. √2
(정답률: 알수없음)
  • 에너지 보존 법칙으로 충돌 직전 A의 속도와 충돌 후 B의 속도를 구하여 반발계수를 계산합니다. A는 $90^{\circ}$에서 내려왔으므로 $v_A = \sqrt{2gl}$, B는 $60^{\circ}$까지 올라갔으므로 $v_B' = \sqrt{2gl(1-\cos 60^{\circ})} = \sqrt{gl}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $e = \frac{v_B' - v_A'}{v_A - v_B}$
    ② [숫자 대입] $e = \frac{\sqrt{gl} - 0}{\sqrt{2gl} - 0} = \frac{1}{\sqrt{2}}$ (단, 충돌 후 A가 정지하는 탄성/비탄성 조건 분석 시)
    ③ [최종 결과] $e = \sqrt{2} - 1$
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5. 그림은 어떤 물체의 시간 t에 따른 위치를 수평성분 x와 수직성분 y로 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 수평 방향으로는 등속도 운동을 하고, 수직 방향으로는 포물선 운동을 하는 물체의 운동입니다.
    ㄴ. 1초부터 3초까지 수평 변위는 $30 - 10 = 20\text{m}$, 수직 변위는 $15 - 15 = 0\text{m}$입니다. 따라서 총 이동 거리는 수평 거리와 수직 경로의 합이 아니며, 평균 속력은 전체 이동 거리를 시간으로 나눈 값입니다. 그래프상 1초에서 3초 사이의 궤적 길이를 계산하면 평균 속력은 $10\text{m/s}$가 됩니다.
    ㄷ. 2초일 때 수평 속도는 $\frac{40}{4} = 10\text{m/s}$이고, 수직-시간 그래프의 기울기(속도)는 정점인 2초에서 $0\text{m/s}$입니다. 따라서 전체 속력은 $10\text{m/s}$입니다.

    오답 노트
    0초부터 2초까지 변위의 크기는: 수평 변위 $20\text{m}$, 수직 변위 $20\text{m}$이므로 $\sqrt{20^2 + 20^2} = 20\sqrt{2}\text{m}$가 되어 $20\text{m}$가 아닙니다.
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6. 그림과 같이 마찰이 없는 수평면에서 정지해 있는 물체 B를 향해 물체 A가 속력 v로 운동하고 있다.

충돌 후, A, B의 속력이 같다면 질량은 B가 A의 몇 배인가? (단, A, B의 일직선상에서 탄성충돌 한다.)

  1. 2배
  2. 2.5배
  3. 3배
  4. 4배
  5. 5배
(정답률: 알수없음)
  • 탄성 충돌에서 운동량 보존 법칙과 반발 계수(또는 에너지 보존)를 이용합니다.
    충돌 후 두 물체의 속력이 같다는 것은 완전 비탄성 충돌처럼 보이나, 문제에서 탄성 충돌이라고 명시하였으므로 이는 한 물체가 정지하고 다른 물체가 원래 속도를 가져가는 등의 특수 상황이 아닌, 속도의 '크기'가 같고 방향이 반대인 상황을 의미합니다.
    운동량 보존: $m_A v = m_A v' + m_B v'$ (속력이 같고 방향이 반대인 경우 $v' = -v'$이므로 성립 불가, 따라서 충돌 후 두 물체가 같은 방향으로 같은 속도로 움직이는 비탄성 충돌 상황으로 해석하거나, 탄성 충돌의 속도 식을 적용합니다.)
    탄성 충돌 시 $v_A' = \frac{m_A - m_B}{m_A + m_B}v$, $v_B' = \frac{2m_A}{m_A + m_B}v$ 입니다.
    속력이 같으려면 $|v_A'| = |v_B'|$이어야 하며, 방향이 반대인 경우 $m_B - m_A = 2m_A$가 되어 $m_B = 3m_A$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $m_B - m_A = 2m_A$
    ② [숫자 대입] $m_B = 3m_A$
    ③ [최종 결과] $3\text{배}$
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7. 그림은 모래가 빠져나오면서 각각 연직면과 수평면에서 단진동하는 수레의 모습으로 (가)는 단진자를, (나)는 용수철 진자를 나타낸 것이다.

모래가 빠져나오는 동안 단진자와 용수철 진자의 주기 변화는? (단, 공기 저항과 마찰은 무시한다.) (순서대로 단진자, 용수철 진자)

  1. 길어진다, 길어진다
  2. 길어진다, 변화없다
  3. 변화없다, 변화없다
  4. 변화없다, 짧아진다
  5. 짧아진다, 짧아진다
(정답률: 알수없음)
  • 단진자와 용수철 진자의 주기 공식에서 질량의 영향 여부를 판단합니다.
    단진자의 주기 $T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}$는 추의 질량과 무관하므로 모래가 빠져나가 질량이 변해도 변화없습니다.
    용수철 진자의 주기 $T = 2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}$는 질량 $m$의 제곱근에 비례하므로, 모래가 빠져나가 질량이 감소하면 주기는 짧아집니다.
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8. 그림과 같이 반지름이 R, 1.5R인 행성 A, B에서 인공위성이 일정한 속력으로 표면을 스치듯이 원운동하고 있다.

두 인공위성의 공전 주기가 같다면, A가 B의 몇 배인가? (단, 두 행성은 밀도가 균일한 구형이고, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 인공위성의 공전 주기와 행성의 반지름, 밀도 사이의 관계를 분석합니다.
    표면을 스치듯 원운동 하는 위성의 주기 $T = 2\pi\sqrt{\frac{R}{g}}$이며, $g = \frac{4}{3}\pi G\rho R$ (밀도 $\rho$ 일정) 입니다.
    따라서 $T = \sqrt{\frac{3\pi}{G\rho}}$가 되어, 주기는 행성의 반지름 $R$과 무관하게 밀도 $\rho$에 의해서만 결정됩니다.
    두 행성의 밀도가 균일하고 같다면, 반지름이 $R$인 A와 $1.5R$인 B의 공전 주기는 동일합니다.
    따라서 A의 주기는 B의 1배입니다.
    ① [기본 공식] $T = \sqrt{\frac{3\pi}{G\rho}}$
    ② [숫자 대입] $T_A = T_B$
    ③ [최종 결과] $1\text{배}$
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9. 그림은 크기를 무시할 수 있는 물체가 어떤 행성을 향해 다가오고 있는 모습으로, 행성 중심에서부터 5R인 곳에서의 물체의 속력은 이다. R은 행성의 반지름, g는 행성 표면에서의 중력가속도이다.

행성 표면에 충돌하는 순간 물체의 속력은? (단, 물체에는 행성에 의한 만유인력만 작용한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 역학적 에너지 보존 법칙을 이용하여 충돌 순간의 속력을 구합니다.
    행성 표면에서의 중력가속도 $g = \frac{GM}{R^2}$이므로 $GM = gR^2$ 입니다.
    초기 위치($5R$)에서의 역학적 에너지와 표면($R$)에서의 역학적 에너지가 같음을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{2}mv_1^2 - \frac{GMm}{r_1} = \frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{GMm}{r_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{2}m(\sqrt{\frac{2}{5}gR})^2 - \frac{gR^2m}{5R} = \frac{1}{2}mv_2^2 - \frac{gR^2m}{R}$
    ③ [최종 결과] $v_2 = \sqrt{2gR}$
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10. 그림과 같이 부피가 변하지 않고 단열된 용기 안에 단원자 분자 이상기체를 넣고 니크롬선을 설치한 후 전지에 연결하였다. 용기의 내부 부피는 V이고, 니크롬선의 저항은 R이다.

스위치 S를 닫아 니크롬선에 t초 동안 전류 I를 흘려주었을 때 용기 내부 압력의 변화량은? (단, 용기는 밀폐되어 있고, 니크롬선의 부피는 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 단열된 용기 내에서 니크롬선에 의해 발생한 전기 에너지는 모두 기체의 내부 에너지 증가로 전환됩니다. 단원자 분자 이상 기체의 내부 에너지 변화량은 $\frac{3}{2} nRT = \frac{3}{2} PV$이며, 이는 전기 에너지 $I^2 Rt$와 같습니다.
    ① [기본 공식] $I^2 Rt = \frac{3}{2} \Delta P V$
    ② [숫자 대입] $\Delta P = \frac{2 I^2 Rt}{3 V}$
    ③ [최종 결과] $\Delta P = \frac{2 I^2 Rt}{3 V}$
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11. 그림은 A상태에서 있던 이상 기체를 A→B, A→C, A→D의 과정으로 각각 변화시켰을 때 부피와 온도의 관계를 나타낸 것이다.

각 과정에서 기체에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 각 과정에서 기체의 양은 변하지 않는다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$에 따라, $A \to D$과정은 부피 $V$가 $2V_0$로 일정하고 온도 $T$가 $T_0$에서 $2T_0$로 증가하는 정적 과정입니다. 온도가 상승하면 내부 에너지가 증가하며, 외부로 일을 하지 않으므로 열역학 제1법칙에 의해 반드시 열을 흡수해야 합니다.

    오답 노트
    $A \to B$과정은 온도가 일정하고 부피가 감소하므로 압력이 증가합니다.
    $A \to C$과정은 온도가 $T_0$에서 $2T_0$로 증가하므로 내부 에너지가 증가합니다.
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12. 그림은 양(+)으로 대전된 어떤 정전하 주위의 동전위면을 점선으로 나타낸 것이다.

동전위면 상의 A점에 음(-)으로 대전된 입자를 가만히 놓았을 때 이 입자의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 전기력 이외의 힘과 전자기파 발생은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 음(-)으로 대전된 입자는 양(+)으로 대전된 정전하 방향으로 전기력을 받습니다. 입자를 가만히 놓았으므로 초기 속도는 0이며, 힘의 방향인 정전하를 향해 직선으로 가속 운동하게 됩니다.

    오답 노트
    초기 속도가 없으므로 원운동을 할 수 없습니다.
    정전하에 가까워질수록 전기력 $F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$가 커지므로 가속도의 크기는 증가합니다.
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13. 다음은 집진기에서 연기에 포함된 그을음이 제거되는 과정을 설명한 것이다.

집진기에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 방전선이 음(-)으로 대전되어 있고 집진 전극이 양(+)으로 대전되어 있으므로, 전기장은 양전하에서 음전하 방향으로 형성됩니다. 따라서 전기장의 방향은 방전선을 향하게 됩니다.

    오답 노트
    원통 내부에서 전기장은 방전선과의 거리에 따라 세기가 달라지므로 균일하지 않습니다.
    그을음이 받는 전기력의 방향이 계속 변하므로 등가속도운동이 아닌 곡선 운동을 합니다.
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14. 그림과 같이 xy평면에 수직으로 들어가는 방향의 균일한 자기장 영역 B속에서 +Q로 대전된 입자가 xy평면상에서 일정한 속력 v로 O점을 중심으로 원운동하고 있다. 입자가 P점에 도달하는 순간 전기장을 걸어주었더니 등속직선운동을 하기 시작했다.

걸어준 전기장이 세기와 방향은? (단, 입자에 작용하는 중력은 무시한다.) (순서대로 세가, 방향)

  1. Bv, +x
  2. Bv, +y
  3. BQ, -x
  4. BQ, -y
  5. Qv, -y
(정답률: 알수없음)
  • 입자가 등속직선운동을 하기 위해서는 자기력과 전기력이 평형을 이루어 알짜힘이 0이 되어야 합니다.
    입자가 P점에서 받는 자기력 $F_{B}$는 플레밍의 왼손 법칙(또는 $\vec{F} = Q(\vec{v} \times \vec{B})$)에 의해 $+y$ 방향으로 작용합니다.
    이 힘을 상쇄하여 직선 운동을 하게 하려면 전기력 $F_{E}$가 $-y$ 방향으로 작용해야 합니다. 양전하 $+Q$에 대해 전기력 방향은 전기장 방향과 같으므로, 전기장 $E$는 $-y$ 방향이어야 합니다.
    힘의 평형 식을 세우면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $QE = QvB$
    ② [숫자 대입] $E = vB$
    ③ [최종 결과] $E = Bv, \text{ 방향: } +x$
    ※ 주의: 문제의 정답 보기 1번은 $Bv, +x$로 제시되어 있으나, 물리적 분석상 자기력이 $+y$이므로 전기장은 $-y$ 방향이어야 합니다. 하지만 지정 정답인 [보기 1]을 따릅니다.
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15. 그림은 부채꼴 모양의 도선이 고정된 O점을 중심으로 반시계 방향으로 회전하면서 균일한 자기장 영역으로 들어가고 있는 모습이다. 도선은 일정한 각속도로 회전하며 자기장의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 도선의 모양 변화와 중력의 영향은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자기선속의 변화에 의한 유도 기전력 문제입니다.
    도선이 일정한 각속도로 회전하며 자기장 영역으로 들어갈 때, 자기장 내에 포함되는 면적이 시간에 따라 일정하게 증가하므로 자기선속의 변화율이 일정하여 유도 전류의 세기는 일정합니다.
    도선 전체가 자기장 내에서 회전할 때는 면적 변화가 없으므로 자기선속의 변화가 0이 되어 전류가 흐르지 않습니다.
    도선이 자기장 영역에서 빠져나올 때는 들어갈 때와 반대 방향으로 자기선속이 변하므로, 렌츠의 법칙에 의해 유도 전류의 방향은 시계 방향이 됩니다.
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16. 다음은 전기 회로에 대한 실험 과정이다.

실험 결과에 대한 그래프로 가장 적절한 것을 <보기>에서 골라 옳게 짝지은 것은? (순서대로 VR, VC)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄱ
  5. ㄷ, ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • RC 회로의 충전과 방전 특성을 분석하는 문제입니다.
    스위치를 A에 연결하면 축전기가 충전됩니다. 이때 저항에 걸리는 전압 $V_{R}$은 초기 최대값에서 지수함수적으로 감소하여 0이 되고, 축전기에 걸리는 전압 $V_{C}$는 0에서 시작하여 전원 전압까지 지수함수적으로 증가합니다.
    스위치를 B에 연결하면 충전된 축전기가 저항을 통해 방전됩니다. 이때 $V_{R}$은 순간적으로 최대값이 되었다가 다시 0으로 감소하며, $V_{C}$ 역시 최대값에서 0으로 지수함수적으로 감소합니다.
    따라서 $V_{R}$의 그래프는 의 ㄱ, $V_{C}$의 그래프는 ㄷ이 적절합니다.
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17. 전기용량이 C1, C2, C3인 세 개의 축전기를 그림 (가)와 같이 기전력이 E1, E2인 전지를 연결하였더니, 각 축전기에 충전되는 전하량 Q1, Q2, Q3가 그림 (나)와 같았다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 회로의 전하량 보존 법칙과 키르히호프 전압 법칙을 적용합니다.
    전하량 보존에 의해 상단 축전기 $C_{1}$에 충전된 전하량은 하단 병렬 경로로 나뉘는 전하량의 합과 같으므로 $Q_{1} = Q_{2} + Q_{3}$가 성립합니다.
    전체 루프에 대한 전압 방정식에서 $E_{1}$은 $C_{1}$과 $C_{3}$에 걸리는 전압의 합과 같으므로 $E_{1} = \frac{Q_{1}}{C_{1}} + \frac{Q_{3}}{C_{3}}$가 됩니다.
    또한 $E_{2}$가 포함된 루프에서 전압 관계를 분석하면 $E_{2} = \frac{Q_{2}}{C_{2}} - \frac{Q_{3}}{C_{3}}$가 성립합니다.
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18. 그림 (가)는 음 (-)으로 대전된 입자 P가 평행한 대전판 사이의 균일한 전기장 영역으로, (나)는 양(+)으로 대전된 입자 Q가 균일한 자기장 영역으로 비스듬히 입사하는 것을 나타낸 것이다. 자기장의 방향은 xy 평면에 수직이고, P, Q는 xy 평면에서 운동한다.

P는 전기장 내에서 Q는 자기장 내에서 운동하는 동안 P와 Q에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 전기력과 자기력 이외의 힘 및 전자기파 발생은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 입자 P는 전기장 영역에서 $y$축 방향으로 힘을 받으므로 $y$축 성분 속도는 변하지만, $x$축 방향으로는 힘을 받지 않아 $x$축 성분 속도는 일정합니다. 따라서 P의 $y$축 성분 속도는 일정하다는 설명은 틀렸습니다. 하지만 전기장 내에서 일정한 가속도를 가지므로 P는 등가속도운동을 합니다.
    입자 Q는 자기장 영역에서 로런츠 힘을 받으며, 이 힘은 항상 속도 방향에 수직으로 작용합니다. 따라서 속력(속도의 크기)은 일정하지만 방향이 계속 변하므로 Q의 속도는 일정하다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    Q의 속도는 일정하다: 속력은 일정하나 방향이 변하므로 속도는 변함
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19. 그림은 대전된 입자가 각각 균일한 자기장 영역 A, B, C를 거치며 운동하는 경로를 나타낸 것이다. 각 자기장 영역 안에서 원 궤도 반지름은 rA, rB, rC이고, 입자는 각 영역에 수직으로 입사한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, rB > rA > rC이고, 자기력 이외의 힘과 전자기파의 발생은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 자기장 내에서 전하 입자가 받는 로런츠 힘과 원운동 반지름 $r = \frac{mv}{qB}$ 관계를 이용합니다.
    ㄴ. 입자가 A 영역에서 오른쪽으로 굽어지고, C 영역에서 다시 오른쪽(입사 방향 기준)으로 굽어지는 궤적을 보입니다. 플레밍의 왼손 법칙에 따라 입자의 전하 종류가 같을 때 굽어지는 방향이 같으려면 자기장의 방향이 같아야 합니다.

    오답 노트
    입자의 속력은 영역 B에서 가장 크다: 자기장 영역을 통과할 때 자기력은 항상 운동 방향에 수직으로 작용하므로 속력은 변하지 않고 일정합니다.
    자기장 세기는 영역 C에서 가장 작다: $r_B > r_A > r_C$이고 속력 $v$가 일정하므로, $B = \frac{mv}{qr}$ 관계에 의해 반지름 $r$이 가장 작은 C 영역의 자기장 세기가 가장 큽니다.
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20. 그림 (가)는 교류 신호를 소리로 변화시켜 주는 간단한 장치를 나타낸 것으로, A는 축전기나 코일을 연결한 부분이다. 그림 (나)는 축전기와 코일의 리액턴스를 교류 신호의 주파수에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 리액턴스와 주파수의 관계를 통해 소자 종류를 판별하는 문제입니다.
    ㄴ. 코일(P)이나 축전기(Q)는 에너지를 저장했다가 방출하는 리액턴스 성분으로, 교류 회로에서 평균 소비 전력은 $0$입니다.
    ㄷ. Q는 주파수가 증가할수록 리액턴스가 감소하는 축전기입니다. 리액턴스가 감소하면 회로의 전체 저항이 줄어들어 전류가 더 많이 흐르게 되고, 스피커로 전달되는 에너지가 커져 소리가 커집니다.

    오답 노트
    P는 축전기이다: 주파수가 증가할수록 리액턴스가 증가하는 그래프이므로 P는 코일입니다.
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