[7급 지방직 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

마찰이 없는 수평면에서 속력 5 m/s로 운동하던 물체 A가 정지한 물체 B와 충돌을 한 후에 한 덩어리가 되어 운동하였다. A의 질량은 2 kg, B의 질량은 3 kg이다. 이 충돌 과정에서 손실된 운동 에너지[J]는?

10

15

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※ 이 회차는 인사처가 공개한 정답가안 기준입니다. 최종정답 확정 뒤 달라진 문항은 정답·해설을 바로잡습니다.

진동수 $f$인 음파를 방출하는 음원 A와 관측자 B가 직선상에서 서로를 향해 각각 속력 $v$로 운동할 때, B가 측정하는 음파의 진동수는 $\frac{3}{2}f$이다. 이 음파의 속력은?

$3v$

$5v$

$7v$

$9v$

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표는 금속 A와 B에 각각 열에너지를 전달했을 때 질량, 온도 변화량, 열에너지를 나타낸 것이다. A의 비열이 $c$일 때, B의 비열은?
금속
질량
온도 변화량
열에너지
A
$m$
$\Delta T$
$Q$
B
$2m$
$2\Delta T$
$8Q$

$\frac{1}{4}c$

$\frac{1}{2}c$

$2c$

$4c$

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액체 A에 균일한 물체 B가 떠 있고, A에 잠기지 않은 B의 부피는 전체의 $\frac{2}{5}$이다. B의 밀도가 480 kg/m3일 때, A의 밀도[kg/m3]는?

800

900

1,100

1,200

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굴절률이 $n_1$인 매질에서 $n_2$인 매질로 빛이 입사하여 굴절하였다. 입사각은 60 °이고 굴절각은 45 °일 때, $\frac{n_2}{n_1}$는?

1

$\sqrt{1.5}$

$\sqrt{2}$

$\sqrt{3}$

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선팽창계수가 1.2 × 10-5/°C인 강철로 만든 직선 철로 위의 두 점 P와 Q 사이의 길이는 철로의 온도가 40 °C인 한여름에 100 m였다. 철로의 온도가 －10 °C인 한겨울에 P와 Q 사이의 길이[m]는?

99.94

99.95

99.96

99.97

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그림은 보어의 수소 원자 모형에서 전자가 에너지 준위 $E_2$, $E_3$에서 $E_1$으로 전이할 때 진동수가 각각 $f_1$, $f_2$인 광자를 방출하는 것을 나타낸 것이다. 전자가 $E_3$에서 $E_2$로 전이할 때 방출하는 광자의 진동수는?

$\frac{f_1+f_2}{2}$

$\frac{f_2-f_1}{2}$

$f_1+f_2$

$f_2-f_1$

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지표면 근처에서 질량 $m$인 물체를 속력 $v_0$로 수평면에 대해서 위쪽 30 °의 방향으로 던졌다. 공기 저항을 무시할 때, 이 물체가 도달하는 최고점에서의 운동 에너지는 던진 직후의 운동 에너지의 몇 배인가?

$\frac{1}{4}$

$\frac{1}{2}$

$\frac{3}{4}$

$\frac{\sqrt{3}}{2}$

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어떤 양성자의 상대론적 전체 에너지가 정지 에너지의 3배일 때, 이 양성자의 속력은? (단, $c$는 진공 중 빛의 속력이다)

$\frac{\sqrt{3}}{5}c$

$\frac{2\sqrt{2}}{5}c$

$\frac{\sqrt{5}}{3}c$

$\frac{2\sqrt{2}}{3}c$

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질량이 같고 동일하게 대전된 두 입자가 서로 다른 균일한 자기장이 있는 공간에서 각각 등속 원운동을 하고 있다. 표는 두 원운동에서 각각 자기장의 세기, 반지름, 구심 가속도의 크기를 나타낸 것이다. 이때 $\frac{B_2}{B_1}$는? (단, 자기력 외의 다른 힘은 작용하지 않으며, 상대론적 효과는 무시한다)
자기장의 세기
반지름
구심 가속도의 크기
$B_1$
$r$
$a$
$B_2$
$2r$
$3a$

$\frac{\sqrt{3}}{2}$

$\frac{\sqrt{6}}{3}$

$\frac{\sqrt{6}}{2}$

$\frac{2\sqrt{3}}{3}$

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그림과 같이 200 V/m인 균일한 전기장 $\vec{E}$가 $xy$ 평면에서 $-y$ 방향을 향하고 있다. 표시된 경로를 따라 점 A에서 B로 움직이는 전하가 있을 때, B에서 전위 $V_{\mathrm{B}}$와 A에서 전위 $V_{\mathrm{A}}$의 차이 $V_{\mathrm{B}}-V_{\mathrm{A}}$[V]는?

－400

－200

200

400

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줄을 따라 진행하는 횡파의 파동을 나타내는 함수가 다음과 같다.
$y(x,t)=0.2\sin\left(4\pi x+\frac{\pi}{4}t\right)$
이 파동의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, $x$와 $y$의 단위는 m이고, $t$의 단위는 s이다)

파장은 2 m이다.

진동수는 $\frac{1}{8}$ Hz이다.

진행 방향은 $+x$ 방향이다.

진행 속력은 $\frac{1}{4}$ m/s이다.

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그림은 연직원 위를 등속 원운동하고 있는 회전기구 안에 있는 물체 A가 최고점과 최저점을 지나고 있는 순간의 모습을 함께 나타낸 것이다. A의 무게는 500 N, 회전 반지름은 10 m, 속력은 12 m/s이다. A가 각각 최고점과 최저점에 있을 때 바닥이 A에 작용하는 수직항력의 크기 $n_{\mathrm{t}}$와 $n_{\mathrm{b}}$를 바르게 연결한 것은? (단, 중력 가속도는 10 m/s2이고, A의 크기는 무시한다)

$n_{\mathrm{t}}$[N] / $n_{\mathrm{b}}$[N]

220 / 1,220

420 / 1,420

1,220 / 220

1,420 / 420

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그림과 같이 정사각형의 꼭짓점에 양의 전하량 $+q$를 가진 점전하 두 개와 음의 전하량 $-q$를 가진 점전하 두 개가 고정되어 있다. 정사각형의 중심인 점 P에서 이 전하들에 의한 전기장 $E$와 전위 $V$를 바르게 연결한 것은? (단, P로부터 무한히 먼 지점에서 전위는 0이다)

전기장 $E$ / 전위 $V$

$E=0$ / $V=0$

$E=0$ / $V\neq 0$

$E\neq 0$ / $V=0$

$E\neq 0$ / $V\neq 0$

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그림과 같이 마찰이 없는 수평면 위에 질량 50 kg의 상자가 놓여 있다. 이 상자를 수평면으로부터 각도 $\theta$만큼 위쪽 방향으로 100 N의 힘을 가하여 당긴다. 이때 상자에 작용하는 수직항력과 상자의 가속도를 바르게 연결한 것은? (단, 중력 가속도는 10 m/s2이고, $\sin\theta=0.6$, $\cos\theta=0.8$이다)

수직항력[N] / 가속도[m/s2]

420 / 1.2

420 / 1.6

440 / 1.2

440 / 1.6

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그림은 저항값이 각각 2 Ω인 저항 세 개, 자체인덕턴스가 1 mH인 코일, 전기용량이 각각 1 μF인 축전기 세 개, 교류 전원, 스위치 A, B를 이용하여 구성한 회로를 나타낸 것이다. 스위치 A는 닫고 B를 열었을 때 공명진동수를 $f_{\mathrm{A}}$, 스위치 A는 열고 B를 닫았을 때 공명진동수를 $f_{\mathrm{B}}$라고 하면, $\frac{f_{\mathrm{B}}}{f_{\mathrm{A}}}$는?

$\frac{\sqrt{3}}{3}$

$\frac{\sqrt{3}}{2}$

$\frac{2\sqrt{3}}{3}$

$\sqrt{3}$

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그림은 파장이 $\lambda$인 단색광을 이용한 영의 이중 슬릿 실험을 나타낸 것으로, 슬릿과 스크린 사이의 거리 $L$은 고정하고, 입사하는 단색광의 색깔과 슬릿 사이의 간격 $d$를 바꾸어 가면서 빛의 간섭 실험을 하였다. 이때 스크린에 만들어지는 간섭무늬에서 $\Delta x$는 중앙 밝은 무늬와 이웃한 밝은 무늬 사이 간격이다. 다음 조건 중 $\Delta x$가 가장 넓은 경우의 입사광의 색깔과 슬릿 간격을 바르게 연결한 것은? (단, $L\gg d$)

입사광의 색깔 / 슬릿 간격

빨간색 / 좁을 때

빨간색 / 넓을 때

파란색 / 좁을 때

파란색 / 넓을 때

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그림은 속이 꽉 찬 구 모양의 물체가 경사각이 $\theta$인 경사면을 따라 미끄러짐 없이 굴러 내려오는 것을 나타낸 것이다. 물체의 질량은 $M$, 구의 반지름은 $R$이고, 물체의 밀도는 균일하며 내부가 채워져 있다. 물체의 질량 중심 O의 가속도의 크기는? (단, 이 물체의 관성 모멘트는 $\frac{2}{5}MR^2$, 중력 가속도는 $g$이며 공기 저항은 무시한다)

$\frac{1}{2}g\sin\theta$

$\frac{3}{5}g\sin\theta$

$\frac{2}{3}g\sin\theta$

$\frac{5}{7}g\sin\theta$

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그림은 이상기체 1몰의 카르노 순환 과정을 온도-엔트로피 관계로 나타낸 것이다. a →b와 c →d 과정은 등온과정이고, b →c, d →a 과정은 단열과정이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. a →b 과정에서 이 기체의 부피는 감소한다.
ㄴ. b →c 과정에서 이 기체의 부피는 증가한다.
ㄷ. c →d 과정에서 이 기체는 열을 방출한다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

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폭이 $L$인 1차원 무한 퍼텐셜 우물에 갇혀 있는 전자의 파동함수가 $0\le x\le L$에서 $\psi(x)=\sqrt{\frac{2}{L}}\sin\left(\frac{2\pi}{L}x\right)$이고, $x<0$과 $x>L$에서는 $\psi(x)=0$일 때, $0\le x\le\frac{L}{3}$에서 이 전자를 발견할 확률은? (단, $\cos 2\theta=\cos^2\theta-\sin^2\theta$)

$\frac{1}{3}-\frac{\sqrt{3}}{4\pi}$

$\frac{1}{3}-\frac{\sqrt{3}}{8\pi}$

$\frac{1}{3}+\frac{\sqrt{3}}{8\pi}$

$\frac{1}{3}+\frac{\sqrt{3}}{4\pi}$

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