수능(물리II) 필기 기출문제복원 (2016-06-02)

수능(물리II)
(2016-06-02 기출문제)

목록

1. 그림과 같이 어느 여름날 철수, 영희, 민수가 얼음이 들어있는 아이스박스 안에서 녹고 있는 아이스크림에 대해 대화를 나누고 있다.

제시한 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 민수
  3. 철수, 영희
  4. 영희, 민수
  5. 철수, 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "철수, 영희, 민수"이다. 이유는 아이스박스 안에서 녹고 있는 아이스크림은 온도가 높아져 녹는 것이므로, 아이스박스 안의 온도를 낮추기 위해서는 냉각제가 필요하다. 따라서, 아이스박스 안에 얼음이 들어있는 것이 옳다. 이를 이해한 것은 철수, 영희, 민수 모두이므로 정답은 "철수, 영희, 민수"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

2. 그림은 철수가 물놀이장의 미끄럼틀을 타고 내려오는 모습을 나타낸 것이다.

점 P에서 점 Q까지 철수의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 "ㄷ"는 가속도와 속도의 방향이 모두 변하는 구간을 나타낸다. 이는 미끄럼틀의 경사가 급해지는 부분으로, 철수는 이 구간에서 빠르게 가속하면서 방향도 바꾸게 된다. 따라서 "ㄷ"가 정답이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

3. 그림과 같이 파장이 λ인 단색광을 간격이 d 인 이중 슬릿에 비추었더니 스크린에 간섭무늬가 생겼다. 인접한 밝은 무늬 사이의 간격은 △y 이다.

△y 를 줄이는 방법으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 간격이 d인 이중 슬릿에서의 간섭무늬 간격은 다음과 같이 주어진다.

    y = (λL) / d

    여기서 L은 스크린까지의 거리이다. 따라서 간격을 줄이기 위해서는 d를 줄이거나 L을 늘리면 된다.

    따라서 보기에서 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 다음과 같다.

    ㄴ. 슬릿 간격 d를 줄이면 간섭무늬 간격 △y가 줄어든다.

    ㄷ. 스크린까지의 거리 L을 늘리면 간섭무늬 간격 △y가 줄어든다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

4. 다음은 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘에 대한 실험이다.

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 정답이 "ㄴ, ㄷ"인 이유는 자기장과 전류의 방향이 수직이기 때문에 로렌츠 힘의 크기가 최대가 되고, 이 때 힘의 방향은 왼쪽으로 작용하기 때문이다. 따라서 도선은 왼쪽으로 힘을 받게 되고, 이에 따라 도선은 왼쪽으로 휘어지게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

5. 그림과 같이 평행한 두 금속판 사이에 유전체가 채워진 축전기의 전기 용량을 크게 하는 방법에 대해 철수, 영희, 민수가 대화를 나누고 있다.

제시한 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?

  1. 철수
  2. 영희
  3. 민수
  4. 철수, 민수
  5. 영희, 민수
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "철수, 민수"

    이유:
    - 철수: 유전체의 유전율을 크게 하면 전기 용량이 커지기 때문에 옳은 내용이다.
    - 영희: 금속판의 면적을 크게 하면 전기 용량이 커지는 것이 아니라, 축전기의 크기가 커지는 것이기 때문에 틀린 내용이다.
    - 민수: 금속판 사이의 거리를 좁히면 전기 용량이 커지는 것이 아니라, 축전기의 크기가 작아지는 것이기 때문에 틀린 내용이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

6. 그림과 같이 경사면 위에서 물체 A 가 경사면에 수직인 방향으로 vA의 속력으로 던져진 순간, 물체 B 는 수평 방향으로 vB 의 속력으로 던져진다. A와 B는 포물선 운동을 하여 경사면의 끝 지점 O에 동시에 도달한다. 두 물체의 질량은 같고, 던져진 지점의 높이는 각각 h, 2h 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

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

    - 물체 A와 B는 동시에 O 지점에 도달한다.
    - O 지점에서 물체 A와 B의 높이는 같다.
    - 따라서, 물체 A와 B는 O 지점에서 같은 속도를 가지게 된다.
    - 물체 A는 경사면에 수직인 방향으로만 운동하므로 O 지점에서의 속도는 vA 그대로이다.
    - 물체 B는 수평 방향으로만 운동하므로 O 지점에서의 속도는 vB 그대로이다.
    - 따라서, 물체 A와 B의 속도는 O 지점에서 각각 vA와 vB이다.
    - 물체 A와 B의 운동은 수평 방향과 경사면에 수직인 방향으로 각각 독립적으로 일어나므로, 물체 A와 B의 운동은 서로 영향을 미치지 않는다.
    - 따라서, 물체 A와 B의 운동은 각각 독립적인 자유낙하운동이며, O 지점에서의 높이는 h이다.
    - 따라서, O 지점에서의 물체 A와 B의 운동은 서로 같으므로, O 지점에서의 도달 시간도 같다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

7. 그림 (가)는 책상 위에서 질량 M인 추에 실로 연결되어 등속 원운동을 하는 물체 A와, 용수철에 매달려 x축 방향으로 단진동을 하는 물체 B에 x축과 수직인 평행 광선을 비추는 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 스크린에 나타난 A, B 그림자의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이다.

용수철 상수와 B의 가속도 크기의 최댓값은? (단, 중력 가속도는 g이고, 물체의 크기, 실의 질량, 마찰은 무시한다.) (순서대로 용수철 상수, B의 가속도 크기의 최댓값)

(정답률: 알수없음)
  • A와 B는 서로 다른 운동을 하고 있기 때문에 그림자의 변위도 다르다. A는 등속 원운동을 하고 있기 때문에 그림자의 변위는 일정하다. 반면에 B는 용수철에 매달려 x축 방향으로 단진동을 하고 있기 때문에 그림자의 변위는 sin 함수로 나타난다. 이 때, 그림 (나)에서 B 그림자의 변위가 최대가 되는 지점은 B가 최대 속도를 가지는 지점이다. 따라서 B의 가속도 크기의 최댓값은 B가 최대 속도를 가질 때이며, 이 때 B의 속도는 최대 변위에서의 기울기와 같다. 그림 (나)에서 B 그림자의 변위가 최대인 지점에서의 기울기는 A 그림자의 변위와 같으므로, B의 속도는 A의 속도와 같다. 따라서 B의 가속도 크기의 최댓값은 A의 가속도와 같다. A의 가속도는 중력 가속도 g와 같으므로, 용수철 상수와 B의 가속도 크기의 최댓값은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

8. 그림은 일정량의 단원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C 또는 A → B → D를 따라 변할 때 기체의 압력과 부피를 나타낸 것이다. B → C, B → D 과정 중 하나는 단열 과정이고 다른 하나는 등온 과정이다.

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 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.

    B → C 과정은 단열 과정이므로 압력과 부피는 역으로 비례한다. 따라서 그래프에서 B에서 C로 가는 곡선은 가파른 기울기를 가진다.

    B → D 과정은 등온 과정이므로 압력과 부피는 서로 반비례한다. 따라서 그래프에서 B에서 D로 가는 곡선은 수평한 기울기를 가진다.

    따라서 그래프에서 A → B 과정은 기체의 압력과 부피가 동시에 변하는 과정이다. 이는 등압과정이다. 그래프에서 A에서 B로 가는 곡선은 B → C 과정과 B → D 과정의 중간 지점을 지나는 곡선이다.

    따라서 옳은 설명은 "A → B 과정은 등압 과정이다. B → C 과정은 단열 과정이므로 압력과 부피는 역으로 비례한다. B → D 과정은 등온 과정이므로 압력과 부피는 서로 반비례한다." 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

9. 그림과 같이 전하량이 각각 +4q, -q인 점전하가 x=-d, x=d 인 위치에 고정되어 있다. 점 A, B는 각각 x축, y축 상의 점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 원점 O로부터 무한히 멀리 떨어진 곳의 전위는 0이다.)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 중 "ㄱ"은 전위의 부호가 A, B 지점에서 다르기 때문에 옳다. A 지점에서는 +4q 전하에 의한 전위가 더 크기 때문에 전위는 양수이고, B 지점에서는 -q 전하에 의한 전위가 더 크기 때문에 전위는 음수이다. 따라서 A 지점과 B 지점의 전위 차이는 양수에서 음수로 바뀌므로 부호가 반대가 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

10. 그림은 전기장 방향이 x축과 나란한 영역에서 전위를 위치 x 에 따라 나타낸 것이다. 음(-)으로 대전된 입자 A를 x=d 인 위치에 가만히 놓았다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 전자기파의 발생은 무시한다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 입자 A는 x=d에서 정지해 있으므로, A에 작용하는 힘의 크기와 방향이 같은 크기와 반대 방향의 마찰력이 작용하고 있다. 따라서 A는 운동하지 않고 정지해 있다.
    - 전위가 x축 방향으로 증가할수록 전기장의 크기가 작아지므로, A의 위치가 x축 양의 방향으로 이동할수록 A에 작용하는 전기장의 크기가 작아진다. 따라서 A에 작용하는 전기력도 x축 양의 방향으로 작아진다.
    - 따라서 A에 작용하는 전기력과 마찰력이 평형을 이루기 위해서는, x축 양의 방향으로 작용하는 마찰력의 크기도 x축 양의 방향으로 작아져야 한다. 이를 만족하는 유일한 경우는 보기에서 "ㄱ, ㄷ" 이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

11. 그림 (가)는 동일한 평행판 축전기 A, B를 전압이 V로 일정한 전원에 연결한 것을, (나)는 (가)에서 B에 유전 상수가 k 인 유전체를 채운 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)에서 축전기 내부는 진공이다.) [3점]

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기 (ㄴ)이 옳다. 유전체가 축전기 내부에 채워지면 유전체의 유전 상수가 축전기의 전기용량에 영향을 미치게 된다. 따라서 (나)에서 B의 전기용량은 A의 전기용량보다 작아지게 되고, 전하가 공급될 때 B에 더 많은 전하가 축적되게 된다. 이에 따라 B의 전위가 A의 전위보다 높아지게 되고, 전압차가 커지게 된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

12. 그림과 같이 수평면 상에서 대전 입자가 일정한 속력으로 세기가 각각 B1, B2 이고 폭이 같은 자기장 영역`Ⅰ, Ⅱ를 통과한다. 영역 Ⅰ에서 자기장 방향은 수평면으로 들어가는 방향이다.

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, ㄷ"이다.

    - ㄱ. 대전 입자는 자기장 영역 Ⅰ에서 운동 에너지가 증가하고, 영역 Ⅱ에서 운동 에너지가 감소한다.
    - ㄷ. 대전 입자의 운동 방향은 자기장 방향과 수직이며, 자기장 영역을 통과하는 동안 운동 방향이 바뀌지 않는다.

    자기장 영역에서 입자의 운동을 설명하는 것이므로, 운동 에너지 변화와 운동 방향의 변화를 고려해야 한다. 자기장 영역 Ⅰ에서는 자기장 방향으로 들어가는 방향으로 운동하므로, 입자의 운동 에너지가 증가한다. 자기장 영역 Ⅱ에서는 자기장 방향으로 나가는 방향으로 운동하므로, 입자의 운동 에너지가 감소한다. 또한, 입자의 운동 방향은 자기장 방향과 수직이므로, 자기장 영역을 통과하는 동안 운동 방향이 바뀌지 않는다. 따라서, 보기에서 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

13. 그림 (가)는 교류 전류가 흐르는 1 차 코일과 저항이 연결된 2 차 코일을 나타낸 것이고, (나)는 1차 코일에 흐르는 전류 I1을 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - ㄱ: 1차 코일에 가해지는 교류 전류가 시간에 따라 변화하면, 2차 코일에도 전자기장이 변화하게 되어 전류가 유도된다. 이 때, 1차 코일과 2차 코일 사이의 전류는 서로 다른 방향으로 흐르게 된다. 이러한 현상을 상호 인덕티브 현상이라고 한다.
    - ㄴ: 1차 코일에 가해지는 교류 전류가 일정하게 유지되면, 2차 코일에도 전자기장이 일정하게 유지되어 전류가 유도된다. 이 때, 1차 코일과 2차 코일 사이의 전류는 서로 같은 방향으로 흐르게 된다. 이러한 현상을 인덕티브 현상이라고 한다.
    - ㄷ: 1차 코일에 가해지는 교류 전류가 급격하게 변화하면, 2차 코일에도 급격한 전자기장 변화가 일어나 전류가 유도된다. 이 때, 1차 코일과 2차 코일 사이의 전류는 서로 다른 방향으로 흐르게 된다. 이러한 현상을 상호 인덕티브 현상이라고 한다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

14. 그림과 같이 단색광 A, B를 각각 매질Ⅰ에서 부채꼴 모양의 매질 Ⅱ에 수직으로 입사시켰더니 A, B가 점 P에서 굴절한다. P에서 입사각은 A가 B보다 크고, 굴절각은 A와 B가 서로 같다.

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 "ㄱ"인 "매질 Ⅱ의 굴절률은 매질 Ⅰ의 굴절률보다 크다."가 옳다. 이는 A와 B가 점 P에서 굴절각이 같은데 A의 입사각이 B보다 크다는 조건과 일치한다. 입사각이 더 큰 A가 굴절각이 같으려면 굴절률이 더 큰 매질에서 더 많이 굴절되어야 하기 때문이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

15. 그림 (가)는 두 점 S1, S2 에서 서로 같은 진폭과 서로 반대의 위상으로 발생된 두 수면파의 어느 순간의 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. S1 과 S2 사이의 거리는 1m이다. 그림 (나)는 점 P, Q 중 한 점의 변위를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물의 깊이는 일정하다.)

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

    두 점 S1, S2 사이의 거리가 1m이므로, 파장 길이는 2m이다. 그리고 두 수면파는 서로 같은 진폭과 서로 반대의 위상을 가지므로, 서로 상쇄되어 파동이 생기지 않는다. 따라서, 그림 (가)에서는 정지파가 형성된다.

    점 P와 Q는 파동의 중심축이므로, 파동의 진폭은 같고 위상은 같다. 따라서, 그림 (나)에서는 파동이 강화되어 큰 진폭을 가진 파동이 형성된다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

16. 그림과 같이 높이 h 인 경사면을 향해 수평면에서 속력 로 운동하던 물체 A가 경사면에 도달하는 순간, 물체 B를 경사면의 꼭대기에서 가만히 놓는다. A, B는 동일 연직면 상에서 등가속도로 운동하여 서로 충돌한다.

충돌할 때까지 경사면을 따라 A, B가 이동한 거리가 각각 la, lB 일 때, la : lB는? (단, 중력 가속도는 g 이며, 물체의 크기, 공기 저항, 마찰은 무시한다.) [3점]

  1. 3 : 1
  2. 3 : 2
  3. 2 : 3
  4. 1 : 2
  5. 1 : 3
(정답률: 알수없음)
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

17. 그림과 같이 높이가 h인 책상 위에서 +x방향으로 일정한 속력 v 로 운동하던 물체 A가 정지해 있던 물체 B와 탄성 충돌을 한 직후, 두 물체는 포물선 운동을 하여 xy 평면에 도달한다. B는 y축으로부터 거리가 h 이고 x축과 30 ˘의 각을 이루는 지점에 도달한다. 두 물체의 질량은 같다.

h 는? (단, 중력 가속도는 g이고, 물체의 크기는 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 물체 A와 B가 충돌한 직후, 운동량 보존 법칙에 따라 두 물체의 운동량 벡터의 합은 충돌 전과 동일하다. 따라서, A의 운동량 벡터는 x축 양의 방향이고, B의 운동량 벡터는 30˘ 각도를 이루는 방향이다. 이후, 두 물체는 포물선 운동을 하여 xy 평면에 도달하므로, y축 방향으로의 운동은 중력 가속도 g에 의해 결정된다. 따라서, 두 물체가 xy 평면에 도달하는 시간은 같으며, 이 시간은 y축 방향으로의 운동에서 구할 수 있다. B가 y축 방향으로 h만큼 떨어져 있으므로, B의 운동량 벡터의 크기는 mgh이다. 이에 따라, B의 y축 방향 운동량은 mgh이고, 이를 중력 가속도 g로 나누면 B가 y축 방향으로 떨어지는 시간 t를 구할 수 있다. 이 시간 t과 B의 x축 방향 운동량을 이용하여, B가 xy 평면에 도달하는 지점의 좌표를 구할 수 있다. 이 좌표는 (h + mvt/m, m√3v/2g)이다. 이 좌표가 (h, 0)과 일치하므로, h = m√3v²/2g 이다. 따라서, 정답은 ""이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

18. 그림 (가)는 대기압이 일정한 곳에서 부피가 V 인 단원자 분자 이상 기체가 실린더와 피스톤 a, b에 의해 A, B 두 부분으로 나뉜 것을 나타낸 것이다. 힘 F 가 a 에 수직으로 작용하고 있고, a 와 b는 정지해 있다. 그림 (나)는 (가)에서 a 가 움직이지 않도록 한 채 B에 열을 가하여 열량이 Q가 되었을 때 a에 작용하는 힘이 2F 인 것을 나타낸 것으로, b 만 왼쪽으로 이동하여 정지해 있다.

피스톤의 단면적이 S 일 때, F/S 는? (단, 실린더와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.) [3점]

(정답률: 알수없음)
  • 가스 분자들은 운동 에너지를 가지고 있기 때문에 피스톤에 충돌하여 압력을 가한다. 이 압력은 피스톤의 면적에 비례하므로 F/S로 나타낼 수 있다. 그림 (가)에서는 힘이 F이므로 F/S = P이다. 그림 (나)에서는 열이 가해져 가스 분자들의 운동 에너지가 증가하고, 이로 인해 압력이 증가한다. 이 때 a에 작용하는 힘이 2F이므로 F/S = 2P이다. 따라서 F/S는 2P/P = 2이다.

    정답: 2

    이유: 그림 (가)에서는 F/S = P이고, 그림 (나)에서는 F/S = 2P이므로 F/S는 2이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

19. 그림 (가)는 수평면 상에서 한 변의 길이가 0.2m인 정사각형 도선이 폭이 0.4m인 자기장 영역을 속력 0.1m/s 로 통과하는 것을 나타낸 것이다. 자기장의 방향은 수평면에 대하여 수직이다. 그림 (나)는 도선이 자기장 영역에 들어가는 순간부터 완전히 빠져나올 때까지 자기장 영역의 자기장을 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자기장이 수평면으로 들어가는 방향을 양(+)으로 한다.) [3점]

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

    - ㄱ : 도선이 자기장 영역에 들어가면서 자기장이 증가하다가, 도선이 자기장 영역을 빠져나오면서 자기장이 감소하는 것을 그래프에서 확인할 수 있다.
    - ㄴ : 도선이 자기장 영역에 들어가는 순간부터 자기장이 증가하다가, 도선이 자기장 영역을 빠져나올 때까지 일정하게 유지되는 것을 그래프에서 확인할 수 있다.
    - ㄷ : 도선이 자기장 영역을 빠져나온 후에는 자기장이 0이 되는 것을 그래프에서 확인할 수 있다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

20. 그림 (가)는 시간 t=0 일 때 진동수 f0 인 음파를 발생하며 진행하는 잠수함 A와 B의 모습을 나타낸 것이며, (나)는 B에서 측정한 A의 음파 진동수를 시간에 따라 나타낸 것이다. B가 A의 음파 진동수를 측정하는 동안, A와 B는 각각 vA, vB 의 일정한 속도로 동일 직선 경로를 따라 운동한다.

vA : vB 는? (단, 음속은 일정하다.)

  1. 3 : 1
  2. 2 : 1
  3. 3 : 2
  4. 2 : 3
  5. 1 : 3
(정답률: 알수없음)
  • (가)에서 A와 B는 같은 진동수 f0를 가진 음파를 발생시키고 있으므로, (나)에서 A의 음파 진동수는 일정하게 유지되어야 한다. 그러나 B에서 측정한 A의 음파 진동수는 시간이 지남에 따라 주기적으로 변화한다. 이는 A와 B가 서로 다른 속도로 운동하기 때문이다.

    B에서 측정한 A의 음파 진동수는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    fB = f0 (vA + vB) / (vA - vB)

    여기서 vA와 vB는 A와 B의 속도이다. 이를 정리하면 다음과 같다.

    vA / vB = (fB / f0 + 1) / (fB / f0 - 1)

    주기적으로 변화하는 fB를 관찰하면, fB / f0이 3:1 또는 2:1인 경우에만 vA / vB이 정수값이 된다. 따라서 정답은 "2 : 1"이다.
profile_image
1

*오류신고 접수시 100포인트 지급해드립니다.

< 이전회차목록 다음회차 >