[7급 지방직 물리학개론] 25년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

그림은 표준대기압(1 atm)에서 －30 °C의 얼음을 120 °C의 수증기로
변화시키는 과정에서 가한 에너지와 그에 따른 온도 변화를 나타낸
것이다. 그림에 표기된 각 구간(A ～ E)에 대한 설명으로 옳지 않은
것은?

A 구간에서는 얼음의 온도가 －30 °C에서 0 °C로 변화한다.

B 구간에서는 얼음과 물이 공존한다.

C 구간에서는 물의 상전이가 일어나지 않으며, 물에 가한 총에너지는 물의 잠열과 같다.

E 구간에서는 상전이가 일어나지 않으며, 가한 에너지는 수증기의 온도를 높이는 데 사용된다.

그림과 같이 마찰이 없는 수평면 위에 질량 2.0 kg의 물체를 용수철
상수가 200 N/m인 용수철의 한쪽 끝에 매달아 평형상태에 두었다.
물체를 이 위치에서부터 0.1 m만큼 압축시킨 후 가만히 놓았다.
이 물체가 평형 위치를 지날 때 속력[m/s]은? (단, 용수철의 질량과
공기저항은 무시한다)

1.0

2.0

3.0

4.0

단면적이 5 $\mathrm{mm^2}$로 일정하고, 길이가 1 m인 금속 도선의 양단에
1 V의 전위차가 유지되고 있다. 이 도선에 흐르는 전류[A]는? (단,
전류가 흐르는 동안 금속 도선의 비저항은 $2\times10^{-8}$ Ωㆍm이다)

150

200

250

300

어떤 열기관의 일률이 5 kW이고 열효율은 25 %이다. 이 열기관이
한 순환 과정 동안 흡수한 열은 10 kJ이다. 한 순환 과정 동안 열기관이
방출한 열 $|Q_L|$과 한 순환 과정 동안 걸리는 시간 $\Delta t$를 바르게
연결한 것은?
$|Q_L|$ [kJ]　　$\Delta t$ [s]

8.0　　0.4

7.5　　0.4

8.0　　0.5

7.5　　0.5

어떤 구급차가 사이렌을 울리며, 정지한 관측자로부터 50 m/s의
속력으로 멀어지고 있다. 구급차 운전자가 들을 때 이 사이렌의
진동수가 800 Hz였다면, 관측자가 들을 때 진동수[Hz]는? (단,
공기 중 음속은 350 m/s이다)

700

750

800

850

반감기가 20분인 방사성 원소 ${}^{11}_{6}\mathrm{C}$의 초기 활성도가 $3.2\times10^{14}$ Bq로
측정되었다. 1시간 20분이 경과한 후 활성도[Bq]는?

$1.0\times10^{13}$

$2.0\times10^{13}$

$8.0\times10^{13}$

$1.6\times10^{14}$

그림은 길이가 $L$인 1차원 무한 퍼텐셜 우물 안에 갇힌 질량 $m$인
입자의 파동 함수 $\psi$를 위치에 따라 나타낸 것이다. 이 입자의
에너지는? (단, $h$는 플랑크 상수이다)

$\dfrac{h^2}{mL^2}$

$\dfrac{h^2}{2mL^2}$

$\dfrac{h^2}{8mL^2}$

$\dfrac{9h^2}{8mL^2}$

질량이 $m$인 물체가 각도 $\theta$이고 정지마찰계수가 $\mu_s$, 운동마찰계수가
$\mu_k$인 경사면 위에서 미끄러지며 등가속도 운동을 하고 있다. 이때
물체의 가속도는? (단, $g$는 중력가속도이며, 공기저항은 무시한다)

$g(\sin\theta+\mu_s\cos\theta)$

$g(\sin\theta-\mu_k\cos\theta)$

$g(\sin\theta+\mu_k\cos\theta)$

$g(\sin\theta-\mu_s\cos\theta)$

그림과 같이 질량이 각각 5.0 kg, 2.0 kg, 3.0 kg인 질점 A, B, C가
질량이 없는 줄로 연결되어 있다. 이 계의 질량 중심 좌표($x$, $y$)는?

(2.0, 1.0)

(2.0, 1.4)

(2.1, 1.2)

(2.1, 1.4)

단색광이 어떤 매질에서 거리 $L$을 이동하는 데 시간 $t$가 걸렸다.
매질의 굴절률이 2배로 증가하면, 이 빛이 같은 거리를 이동하는 데
걸리는 시간은?

$\dfrac{t}{2}$

$\dfrac{t}{\sqrt{2}}$

$\sqrt{2}\,t$

$2t$

디스크가 정지 상태에서 회전하기 시작하여 각가속도가 일정한
운동을 하고 있다. 회전을 시작한 지 1초 후 각속도가 30 rad/s가
되었다면, 이때까지 디스크가 회전한 각도[rad]는?

15

20

25

30

한 회전축에 대해 관성모멘트가 $I$인 물체가 회전하던 중, 외력이
작용하지 않은 상태에서 형상 변화로 인해 관성모멘트가 $\dfrac{1}{2}I$가
되었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 회전 중
마찰 및 공기저항은 무시한다)
ㄱ. 물체의 각운동량은 증가한다.
ㄴ. 물체의 각운동량은 일정하다.
ㄷ. 물체의 회전운동에너지는 2배로 증가한다.
ㄹ. 물체의 회전운동에너지는 4배로 증가한다.

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄹ

ㄴ, ㄷ

ㄴ, ㄹ

질량 $m$인 추가 각도가 $\theta$인 마찰이 없는 경사면에서 질량이 없는
용수철에 매달려 있다. 추가 평형상태에 도달했을 때 용수철의 길이는
$l$이고 용수철 상수는 $k$이다. 추를 평형점에서 경사면을 따라 약간
당겼다가 놓았더니 진동운동을 하였다. 이때 추가 진동하는 주기는?
(단, $g$는 중력가속도이며, 추가 진동할 때의 에너지 손실은 무시한다)

$T=2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$

$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$

$T=2\pi\sqrt{\dfrac{m\sin\theta}{k}}$

$T=2\pi\sqrt{\dfrac{l\sin\theta}{g}}$

공기 중에서 단색광이 정삼각형 모양 매질의 한 면에 수직 입사하여
매질 내부를 진행한 후 다른 한 면에 도달할 때, 임계각으로 전반사한다.
이 매질의 굴절률은? (단, 공기의 굴절률은 1이다)

$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$

$\dfrac{2}{\sqrt{3}}$

$\dfrac{1}{2}$

2

정지질량이 같은 두 입자 A, B가 각각 $v_{\mathrm{A}}=\dfrac{\sqrt{3}}{2}c$, $v_{\mathrm{B}}=\dfrac{2\sqrt{2}}{3}c$의
속력으로 등속 운동할 때, 두 입자의 상대론적 운동에너지는 각각
$K_{\mathrm{A}}$, $K_{\mathrm{B}}$이다. 이때 $\dfrac{K_{\mathrm{A}}}{K_{\mathrm{B}}}$는? (단, $c$는 빛의 속력이다)

$\dfrac{1}{\sqrt{3}}$

$\dfrac{1}{2}$

$\dfrac{\sqrt{2}}{2}$

$\dfrac{\sqrt{3}}{2}$

그림과 같이 전기적으로 중성인 고립된 도체 속 빈 공간 A와 B에
각각 점전하 $+2q$와 $-3q$를 넣었다. 도체 바깥 표면 $S$에 대전된
전하량은?

$+2q$

$+q$

0

$-q$

전체 질량이 우주복과 산소통을 포함하여 100 kg인 우주 비행사가
우주 유영을 하다가, 우주선에서 $L$만큼 떨어진 거리에서 우주선에
묶여 있는 밧줄을 놓쳐 우주선에 대해 정지한 상태가 되었다. 우주
비행사가 우주선으로 되돌아가기 위해 질량 20 kg의 산소통을 우주선의
반대 방향으로 던졌더니 산소통과 본인의 상대속도가 10 m/s였다.
우주 비행사가 우주선으로 돌아갈 때까지 걸린 시간이 1분이라면
$L$[m]은?

60

80

100

120

그림과 같이 부피가 각각 $V$, $2V$인 단열 용기 A, B에 단원자
이상기체가 각각 1 mol, 2 mol이 들어있으며 각 용기의 압력은
1기압, 4기압이고, A용기 내부 기체의 온도는 $T$[K]이다. 두 용기
사이의 밸브를 열어 평형상태가 되었을 때, 기체의 온도는?

$T$

$2T$

$3T$

$4T$

그림과 같이 두 장의 도체판으로 평행판 축전기를 구성하고 사이
공간의 절반만큼에 유전율이 $\epsilon$인 유전체를 삽입하였다. 축전기
내부에서 진공의 영역을 A, 유전체가 채워진 영역을 B라 하고, A에
접한 도체판의 면은 a, B에 접한 도체판의 면은 b이다. 이 축전기를
전위차 $V$로 대전하였을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, $\epsilon$은
진공의 유전율보다 크다)

A의 전기장이 B의 전기장보다 크기가 작다.

b가 a보다 전하 밀도가 더 높다.

축전기에서 유전체를 제거하면 축전기의 용량은 증가한다.

축전기에 작용하는 전위차를 2배로 증가시키면 축전기에 저장된 에너지도 2배로 커진다.

그림은 교류 전원에 저항 $R$과 축전기 $C$가 직렬로 연결된 회로를
나타낸 것이다. 교류 전원의 전압은 진폭을 일정하게 유지하며
진동수만 변화시킨다. 어떤 진동수에서 $R$과 $C$에 걸린 최대 전압은
각각 $V_R$과 $V_C$이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

$V_C$는 진동수가 증가할수록 감소한다.

$V_R$는 진동수와 관계없이 항상 일정하다.

$V_R$과 $V_C$는 진동수와 무관하게 항상 같다.

어떤 진동수에서 전류가 최대로 흐를 때 축전기의 전하량은 최대이다.