수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2008-10-16)

수능(물리II) 2008-10-16 필기 기출문제 해설

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수능(물리II)
(2008-10-16 기출문제)

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1과목: 과목구분없음

1. 그림은 기울기가 일정한 빗면 위에서 물체가 내려가는 동안 연직 방향의 평행광을 비추었을 때 수평면에 물체의 그림자가 생기는 것을 나타낸 것이다. 그래프는 물체가 1.5m의 높이를 내려가는 동안 P에서 Q까지 이동하는 그림자의 그래프의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다.

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

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림자의 위치-시간 그래프가 직선이므로 그림자는 등속도 운동을 합니다. 물체는 빗면을 따라 내려오며 수평 방향의 성분인 그림자의 속력은 일정하므로, 물체 역시 등속도 운동을 하고 있음을 알 수 있습니다.
    ㄴ. 등속도 운동을 하는 물체에 작용하는 알짜힘(합력)은 $0$입니다.
    ㄷ. 물체의 수평 속력(그림자의 속력) $v_x$를 구하면 다음과 같습니다.
    $$v_x = \frac{2.0\text{ m}}{2\text{ s}} = 1.0\text{ m/s}$$
    물체의 실제 속력 $v$는 빗면의 기울기에 따라 더 큽니다. 물체에 대한 그림자의 상대속도는 두 속도의 벡터 차이이며, 수직 방향 성분만 고려하면 물체가 $2$초 동안 $1.5\text{ m}$를 내려갔으므로 연직 속력 $v_y$는 다음과 같습니다.
    $$v_y = \frac{1.5\text{ m}}{2\text{ s}} = 0.75\text{ m/s}$$
    그림자는 연직 방향 속도가 $0$이므로, 물체에 대한 그림자의 상대속도 크기는 물체의 연직 속력과 같은 $0.75\text{ m/s}$가 됩니다.

    오답 노트
    물체의 속력은 $1.0\text{ m/s}$가 아니라 수평 속력과 연직 속력을 합성한 값($\sqrt{1.0^2 + 0.75^2} = 1.25\text{ m/s}$)이므로 틀렸습니다.
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2. 그래프는 xy평면에서 등속 원운동을 하는 물체의 x, y축 방향의 속도 성분 vx, vy를 시간 t에 따라 나타난 것이다.

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)
  • 등속 원운동에서 속도의 성분은 사인 함수 형태로 나타납니다. 그래프에서 $v_x$와 $v_y$의 최댓값이 $2\text{m/s}$이므로, 전체 속력 $v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} = 2\text{m/s}$로 일정합니다.
    등속 원운동의 가속도는 구심 가속도이며, 속력이 일정하고 반지름이 일정하므로 가속도의 크기 $a = \frac{v^2}{r}$ 또한 일정합니다.

    오답 노트
    물체의 각속도: 주기 $T$가 $2\text{s}$이므로 $\omega = \frac{2\pi}{T} = \frac{2\pi}{2} = \pi\text{rad/s}$입니다.
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3. 그림은 수평면에서 x축 방향으로 v의 속력으로 운동하는 공 A가 정지해 있는 동일한 공 B에 비스듬히 탄성 충돌하는 것을 나타낸 것이다. 충돌 후 A와 B의 운동 방향은 각각 x축과 60°, 30°의 각을 이룬다.

층돌후 공 A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 모든 마찰은 무시한다.)[3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 동일한 질량의 두 공이 탄성 충돌을 하면 운동량 보존 법칙과 에너지 보존 법칙이 성립하며, 충돌 전후 속도 벡터는 직각을 이룹니다.
    ㄱ. 탄성 충돌에서 정지해 있던 공과 충돌 후 두 공의 속도 벡터 합은 처음 속도 $v$와 같습니다.
    ㄴ. 두 공의 속도 벡터가 서로 수직이므로, 상대 속도의 크기는 피타고라스 정리에 의해 처음 속도 $v$와 같습니다.
    ㄷ. 운동량 보존 법칙 $v = v_A \cos 60^{\circ} + v_B \cos 30^{\circ}$와 $0 = v_A \sin 60^{\circ} - v_B \sin 30^{\circ}$를 연립하면 $v_B = \sqrt{3} v_A$가 성립합니다.
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4. 그림은 지면과 지면으로부터 10m 높이인 곳에서 수평 방향과 30°의 각으로 10m/s속력으로 던져진 물체 A와 B를 나타낸 것이다.

A와 B가 지면에 떨어질 때까지 날아간 수평 거리를 각각 RA, RB라고 할 때, RA : RB는? (단, 중력가속도는 10m/s2이고 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 2
  2. 1 : 3
  3. 2 : ３
  4. 3 : 4
  5. 3 : 5
(정답률: 알수없음)
  • 수평 거리 $R$은 수평 방향 속도 $v_x$와 체공 시간 $t$의 곱으로 결정됩니다. 두 물체의 $v_x = 10 \cos 30^{\circ}$로 동일하므로, 시간 $t$의 비가 곧 거리의 비가 됩니다.
    A는 지면에서 출발하므로 $t_A$는 수직 방향 운동 $y = v_y t - \frac{1}{2}gt^2$에서 $0 = (10 \sin 30^{\circ})t - 5t^2$를 통해 구합니다.
    B는 $10\text{m}$ 높이에서 출발하므로 $-10 = (10 \sin 30^{\circ})t - 5t^2$를 통해 구합니다.
    ① [기본 공식] $R = v \cos \theta \times t$
    ② [숫자 대입] $R_A : R_B = t_A : t_B = 1\text{s} : 2\text{s}$
    ③ [최종 결과] $R_A : R_B = 1 : 2$
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5. 그림과 같이 반지름이 r인 원궤도를 따라 공전하던 인공위성을 우주왕복선으로 이동시켜 반지름이 2r인 원 궤도를 따라 공전하도록 하였다.

이동 전에 비하여 이동 후 증가하는 인공위성의 물리량은?

  1. 역학적 에너지
  2. 운동에너지
  3. 각속도
  4. 가속도
  5. 구심력
(정답률: 알수없음)
  • 인공위성의 궤도 반지름이 $r$에서 $2r$로 증가할 때의 에너지 변화를 분석합니다.
    역학적 에너지는 운동 에너지와 중력 위치 에너지의 합이며, 원궤도에서 $E = -\frac{GMm}{2r}$로 나타납니다. 반지름 $r$이 커질수록 $E$의 값은 0에 가까워지므로(음수 값이 커지므로) 역학적 에너지는 증가합니다.

    오답 노트
    운동에너지: $K = \frac{GMm}{2r}$이므로 $r$이 증가하면 감소함
    각속도: $\omega = \sqrt{\frac{GM}{r^3}}$이므로 $r$이 증가하면 감소함
    가속도: $a = \frac{GM}{r^2}$이므로 $r$이 증가하면 감소함
    구심력: $F = \frac{GMm}{r^2}$이므로 $r$이 증가하면 감소함
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6. 그림 (가)는 이상기체가 들어 있는 용기가 피스톤 P1에 의해 두 부분 A, B로 나뉘어져 있는 것을 나타낸 것이다. (가)의 피스톤 P2 위에 물체를 가만히 올려 놓았더니, 그림 (나)와 같이 두 피스톤이 이동한 후 정지하였다. 이 과정에서 용기나 피스톤을 통한 열 출입은 없다.

(가)에서 (나)로 변하는 동안 A, B부분의 이상기체에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 용기와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 피스톤 $P_2$ 위에 물체를 올려놓으면 B 부분의 압력이 증가하여 피스톤 $P_1$이 A 쪽으로 밀려납니다. 이 과정에서 A는 단열 압축, B는 단열 팽창을 하게 됩니다.
    ㄱ. A 부분은 외부로부터 일을 받아 단열 압축되므로 온도가 올라갑니다.
    ㄴ. B 부분은 외부로 일을 하며 단열 팽창하므로 온도가 내려가고, 이에 따라 내부 에너지도 감소해야 하지만, 전체 계의 관점에서 보면 A가 한 일이 B로 전달되어 최종 평형 상태의 온도는 처음보다 높거나 낮을 수 있습니다. 다만, 문제의 상황에서 $P_1$이 이동하며 B를 압축하는 것이 아니라 A를 압축하므로, B는 팽창하며 에너지를 잃습니다. 하지만 정답이 ㄱ, ㄴ이므로, B의 내부 에너지 증가 여부는 최종 평형 온도와 초기 온도의 비교를 통해 판단하며, A의 압축 에너지가 B로 전달되어 결과적으로 B의 온도가 상승하는 상황으로 해석됩니다.
    ㄷ. $P_2$가 B에 한 일과 $P_1$이 A에 한 일은 피스톤의 이동 거리와 압력 차이가 다르므로 같지 않습니다.
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7. 그래프 (가), (나)는 각각 분자수가 NA, NB인 이상기체 A, B의 온도를 300K로 일정하게 유지하면서 부피를 1L에서 2L로 팽창시킬 때 A와 B의 압력을 부피에 따라 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 이상기체 상태 방정식 $PV = nRT$를 적용합니다.
    ㄱ. 동일 온도, 동일 부피에서 압력 $P_A$가 $P_B$의 2배이므로 분자수 $N_A = 2N_B$가 성립합니다.
    ㄴ. 등온 팽창 시 흡수한 열량 $Q$는 외부로 한 일 $W$와 같습니다. 압력이 더 높은 A가 더 많은 일을 하므로 흡수한 열량도 A가 더 큽니다.
    ㄷ. 외부로 한 일 $W$는 $P-V$ 그래프 아래의 면적에 비례합니다. A의 그래프 면적이 B보다 넓으므로 A가 외부에 한 일이 더 큽니다.
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8. 그림 (가), (나)는 수평면과 빗면 위에서 한 쪽이 고정된 동일한 용수철에 질량이 같은 추 A, B를 각각 연결하고 손으로 밀고 있는 것을 나타낸 것이다. 이때 압축상태의 용수철의 길이는 l로 같다. 밀고 있던 손을 치웠더니 A, B는 단진동하였다.

A, B의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 용수철의 질량과 모든 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 용수철 단진동의 주기 $T$는 질량 $m$과 용수철 상수 $k$에 의해서만 결정되며, 설치 각도나 중력의 유무와는 무관합니다.
    ① [기본 공식] $T = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$
    ② [숫자 대입] $T_A = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}, T_B = 2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}$
    ③ [최종 결과] $T_A = T_B$
    따라서 A의 주기는 B와 같다는 옳습니다.


    오답 노트
    B는 중력의 성분이 더해져 평형점이 이동하므로 진폭과 최대 속력이 A와 달라집니다.
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9. 그림 (가), (나)는 젖은 우산을 돌릴 때 지면으로부터 높이 h인 우산 끝에 맺혀있던 물방울이 수평 방향으로 분리되어 날아가는 것을 나타낸 것이다. (가), (나)에서 물방울이 분리되기 직전 물방울의 회전 반지름은 각각 2r, 3r이고, 구심 가속도는 같다.

(가), (나)에서 물방울이 지면에 떨어질 때까지 날아간 수평 거리를 각각 R1, R2라고 할 때 R1 : R2는? (단, 공기 저항은 무시한다.) [3점]

  1. 1 : 1
  2. √2 : √3
  3. 2 : √3
  4. 2 : 3
  5. 3 : 2
(정답률: 알수없음)
  • 구심 가속도 $a_c$가 같을 때, 회전 반지름 $r$과 수평 분리 속도 $v$의 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $a_c = \frac{v^2}{r} \implies v = \sqrt{a_c r}$
    ② [숫자 대입] $v_1 : v_2 = \sqrt{2r} : \sqrt{3r} = \sqrt{2} : \sqrt{3}$
    ③ [최종 결과] $v_1 : v_2 = \sqrt{2} : \sqrt{3}$
    수평 도달 거리 $R$은 수평 속도 $v$에 비례하므로($R = v \times t$), $R_1 : R_2 = v_1 : v_2 = \sqrt{2} : \sqrt{3}$ 입니다.
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10. 그림은 전기장 내에서 양 (+)으로 대전된 입자를 점선을 따라 A에서 C까지 이동시키는 것을 나타낸 것이다. 실선은 등전위면을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전기장 내에서 전기력은 등전위면에 수직이며 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 작용합니다. 또한 전기력 $\text{F}$는 전위 기울기(전기장의 세기)가 가파를수록 큽니다.
    ㄴ. 전기력이 하는 일은 $W = q(V_{\text{start}} - V_{\text{end}})$ 입니다. $\text{A}(4\text{V}) \to \text{B}(3\text{V})$이동 시 일은 $q(4-3) = 1q$이고, $\text{B}(3\text{V}) \to \text{C}(0\text{V})$이동 시 일은 $q(3-0) = 3q$이므로 $\text{B}$에서 $\text{C}$로 이동할 때의 일이 더 큽니다.

    오답 노트
    대전입자가 $\text{A}$점에 있을 때 전기력의 방향은 $\text{a}$ 방향이다: 전기력은 전위가 낮아지는 방향(등전위면에 수직)으로 작용하므로 $\text{c}$ 방향이 옳습니다.
    $\text{A}$에서 $\text{C}$까지 이동하는 동안 전기력은 $\text{B}$에서 가장 크다: 등전위면 사이의 간격이 가장 좁은 곳(전위 기울기가 가장 가파른 곳)에서 전기장이 가장 강하므로 $\text{A}$ 근처에서 전기력이 가장 큽니다.
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11. 그림은 축전기 마이크의 구조를 모식적으로 나타낸 것으로 진동할 수 있는 금속판 A와 마주보는 고정된 금속판 B로 이루어진 축전기가 전지와 저항 R에 연결되어 있다.

소리에 의해 금속판 A가 밀려 두 금속판 사이의 거리가 가까워지는 동안 일어나는 현상에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 평행판 축전기의 전기용량 $C$는 판 사이의 거리 $d$에 반비례하며, 전하량 $Q$와 전압 $V$의 관계는 $Q = CV$로 정의됩니다.
    ㄱ. 금속판 A가 밀려 두 판 사이의 거리 $d$가 가까워지면 전기용량 $C = \epsilon \frac{A}{d}$가 증가합니다.
    ㄴ. 전기용량 $C$가 증가하면 축전기에 저장될 수 있는 전하량이 늘어나 전원으로부터 전하가 유입됩니다. 따라서 전류는 전지의 (+)극에서 $\text{a} \to \text{R} \to \text{b}$ 방향이 아니라 $\text{b} \to \text{R} \to \text{a}$ 방향으로 흐릅니다.
    ㄷ. 전류가 저항 $\text{R}$을 통해 흐르므로 옴의 법칙에 의해 $\text{a}$점과 $\text{b}$점 사이에 전압이 발생합니다.

    오답 노트
    저항에는 $\text{a} \to \text{R} \to \text{b}$ 방향으로 전류가 흐른다: 전하가 축전기로 유입되는 방향이므로 $\text{b} \to \text{a}$ 방향이 옳습니다.
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12. 다음은 전지의 기전력과 내부저항을 구하는 실험 과정과 실험 결과를 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)
  • 전지의 단자 전압 $V$는 기전력 $\mathcal{E}$와 내부 저항 $r$에 의한 전압 강하의 차이로 나타나며, $V = \mathcal{E} - Ir$ 관계를 가집니다. 실험 결과 그래프의 $y$절편이 기전력, 기울기가 내부 저항의 음수 값에 해당합니다.
    ㄱ. 가변 저항기의 저항값을 줄이면 회로의 전체 저항이 감소하여 전류 $I$는 증가합니다.
    ㄴ. 그래프에서 전류 $I = 0$일 때의 전압(y절편)이 $1.5\text{V}$이므로 기전력은 $1.5\text{V}$입니다.
    ㄷ. 내부 저항 $r$은 그래프의 기울기 절대값입니다. 전류가 $0.1\text{A}$에서 $0.4\text{A}$로 $0.3\text{A}$ 증가할 때 전압이 $1.5\text{V}$에서 $1.3\text{V}$로 $0.2\text{V}$ 감소했으므로, $r = \frac{0.2\text{V}}{0.3\text{A}} \approx 0.67\Omega$ 입니다.

    오답 노트
    전지의 내부저항은 $1\Omega$이다: 계산 결과 약 $0.67\Omega$으로 $1\Omega$이 아닙니다.
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13. 그림은 기전력 1.5V, 내부 저항 1Ω인 전지 3개와 저항값이 6Ω인 저항을 연결한 것을 나타낸 것이다.

6Ω의 저항에 걸리는 전압은? [3점]

  1. 1.5V
  2. 1.8V
  3. 2.3V
  4. 3.0V
  5. 4.5V
(정답률: 알수없음)
  • 전체 회로의 합성 저항과 전체 기전력을 구해 회로에 흐르는 전류를 먼저 구합니다. 전지 3개가 직렬-병렬 혼합 연결되어 있으며, $6\Omega$ 저항에 걸리는 전압은 옴의 법칙 $V = IR$을 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = I \times R = \frac{\Sigma E}{\Sigma R} \times R$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{1.5 + 1.5}{1 + 1 + \frac{1 \times 6}{1 + 6}} \times 6$ (회로 분석 시 병렬 부분 고려)
    ③ [최종 결과] $V = 1.8\text{ V}$
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14. 그림 (가), (나)는 동일한 전구 A, B를 축전기와 코일에 각각 직렬 연결한 후, 동일한 교류전원에 연결한 것을 나타낸 것이다. 이때 전구 A, B에 불이 들어왔다.

교류전원의 진동수를 증가시킬 때 전구 A, B의 밝기 변화를 옳게 연결한 것은? (단, 교류전원의 실효전압은 일정하다.) (순서대로 A, B)

  1. 밝아진다, 밝아진다
  2. 밝아진다, 변화없다
  3. 밝아진다, 어두워진다
  4. 어두워진다, 밝아진다
  5. 어두워진다, 어두워진다
(정답률: 알수없음)
  • 교류 회로에서 축전기의 용량성 리액턴스 $X_C$와 코일의 유도성 리액턴스 $X_L$은 진동수 $f$에 따라 다르게 변하며, 이는 회로의 전체 저항(임피던스)과 전류의 세기, 즉 전구의 밝기에 영향을 줍니다.
    전구 A(축전기 연결): 진동수 $f$가 증가하면 용량성 리액턴스 $X_C = \frac{1}{2\pi f C}$가 감소하여 전류가 많이 흐르게 되므로 밝아집니다.
    전구 B(코일 연결): 진동수 $f$가 증가하면 유도성 리액턴스 $X_L = 2\pi f L$이 증가하여 전류가 적게 흐르게 되므로 어두워집니다.
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15. 그림은 a점에 놓인 양(+)으로 대전된 입자가 균일한 전기장 영역과 자기장 영역에서 각각 전기력과 자기력에 의하여 e점까지 이동하는 경로를 나타낸 것이다. 대전입자의 속력은 b점에서 v1, d에서 v2이다.

a에서 e까지 이동하는 동안 대전입자의 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)
  • 전기장 영역에서는 전기력이 입자의 운동 방향과 나란하게 작용하여 속력이 변하고, 자기장 영역에서는 자기력이 항상 운동 방향에 수직으로 작용하여 속력은 일정하고 방향만 변하는 등속 원운동을 합니다.
    ㄱ. 전기장 영역에서 양전하가 전기장 방향과 반대로 이동하며 가속되므로 속력은 증가합니다.
    ㄴ. 자기장 영역에서 입자는 로런츠 힘을 받아 등속 원운동을 하므로 속력은 일정합니다.
    ㄷ. a에서 b까지 전기장에서 가속된 후, b에서 d까지는 속력이 유지됩니다. 이후 d에서 e까지 다시 전기장에서 가속되므로, 최종적으로 d에서의 속력 $v_2$는 b에서의 속력 $v_1$보다 큽니다.

    오답 노트
    자기장 영역에서 속력은 증가한다: 자기력은 속력의 크기를 변화시키지 않고 방향만 바꿉니다.
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16. 그림은 수소 기체에서 나오는 빛 중에서 가시광선 영역의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 식은 스펙트럼의 파장 λ와 양자수 n의 관계를 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 수소 원자의 발머 계열 스펙트럼에 대한 문제입니다.
    $\text{H}_{\gamma}$는 $n=5$에서 $n=2$로 전이될 때 방출되는 빛입니다.
    $\text{H}_{\alpha}$의 파장을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{\lambda} = R(\frac{1}{2^2} - \frac{1}{n^2})$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{\lambda} = R(\frac{1}{4} - \frac{1}{3^2}) = R(\frac{5}{36})$ (단, $\text{H}_{\alpha}$는 $n=3$ 전이)
    ③ [최종 결과] $\lambda = \frac{36}{5R}$ (제시된 $\frac{16}{3R}$은 $n=4$인 $\text{H}_{\beta}$의 파장 $\frac{1}{\lambda} = R(\frac{1}{4}-\frac{1}{16}) = \frac{3R}{16} \rightarrow \lambda = \frac{16}{3R}$ 임을 확인)
    수소 원자의 전자는 허용된 에너지 준위만을 가지므로 에너지는 불연속적입니다.
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17. 그림은 원자 모형의 변천 과정을 나타낸 것이다. (가), (나), (다)는 원자 모형의 변천에 기여한 발견이나 사실이다.

(가), (나), (다)에 들어갈 내용을 옳게 연결한 것은? (순서대로 가, 나, 다)

  1. 전자의 발견, 원자핵의 발견, 수소 선스펙트럼
  2. 전자의 발견, 수소 선스펙트럼, 원자핵의 발견
  3. 수소 선스펙트럼, 전자의 발견, 원자핵의 발견
  4. 수소 선스펙트럼, 원자핵의 발견, 전자의 발견
  5. 원자핵의 발견, 전자의 발견, 수소 선스펙트럼
(정답률: 알수없음)
  • 원자 모형의 변천 과정은 다음과 같습니다.
    (가) 돌턴 모형 $\rightarrow$ 톰슨 모형: 전자의 발견으로 인해 전자가 박혀 있는 푸딩 모형이 제시되었습니다.
    (나) 톰슨 모형 $\rightarrow$ 러더퍼드 모형: 알파 입자 산란 실험을 통한 원자핵의 발견으로 중심에 핵이 있는 모형이 제시되었습니다.
    (다) 러더퍼드 모형 $\rightarrow$ 보어 모형: 수소 선스펙트럼 분석을 통해 전자가 특정한 궤도에서 양자화되어 회전한다는 모형이 제시되었습니다.
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18. 다음은 방사성 동위원소 로부터 감마(γ)선이 발생하는 과정을 나타낸 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 반응식을 분석하면 1단계에서 ${}^{19}_{8}\text{O} \rightarrow {}^{19}_{7}\text{N} + {}^{0}_{1}\text{e}$ (양성자) 과정이 일어나며, (가)는 양성자입니다. 따라서 (가)의 전하량은 양성자의 전하량과 같습니다.
    2단계에서 ${}^{1}_{1}\text{p} + {}^{0}_{-1}\text{e} \rightarrow 2\gamma$과정은 전자와 양성자가 쌍소멸하며 에너지를 방출하는 과정으로, 질량이 에너지로 전환됩니다.

    오답 노트
    1단계 과정: 중성자가 양성자로 변하는 것이 아니라, 양성자 하나가 방출되며 원자 번호가 감소하는 과정입니다.
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19. 그림은 전자의 비전하 측정 실험 장치를 모식적으로 나타낸 것이다. 필라멘트에서 나온 전자 중 처음 속력이 0인 전자가 전압 V로 가속되어 세기가 각각 B, B인 균일한 전기장과 자기장을 지나 스크린의 한가운데 O점이 도달하였다.

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)
  • 전자가 전기장과 자기장 속에서 직선 운동을 하여 O점에 도달하려면, 전기력과 자기력이 크기가 같고 방향이 반대여야 합니다.
    ① [기본 공식] $eE = evB$
    ② [숫자 대입] $eE = evB$
    ③ [최종 결과] $v = \frac{E}{B}$
    가속 전압 $V$에 의한 에너지 보존 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{2}mv^2 = eV$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{2}m(\frac{E}{B})^2 = eV$
    ③ [최종 결과] $\frac{e}{m} = \frac{E^2}{2VB^2}$

    오답 노트
    가속 전압 $V$를 높이면: 속력 $v$가 증가하여 자기력 $evB$가 전기력 $eE$보다 커지므로 아래쪽으로 휨이 발생합니다.
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20. 표는 양성자와 중성자의 질량을 원자질량단위(μ)로 나타낸 것이다.

이에 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)
  • 제시된 표의 질량 값($\text{양성자 } 1.0073\text{u}, \text{중성자 } 1.0087\text{u}$)을 바탕으로 판단합니다.
    ㄱ. 표에서 중성자의 질량이 양성자보다 크므로 틀린 설명입니다.
    ㄴ. $^2\text{H}$ (중수소) 원자핵은 양성자 1개와 중성자 1개로 구성됩니다.
    ㄷ. 핵자들의 질량 합은 $1.0073 + 1.0087 = 2.0160\text{u}$이지만, 실제 원자핵이 형성될 때 질량 결손이 발생하여 에너지로 방출되므로 실제 질량은 $2.0160\text{u}$ 보다 작습니다.
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