[7급 지방직 물리학개론] 23년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

지표면에서 비스듬히 던진 물체가 포물선 운동을 할 때, 이 물체에
대한 설명으로 옳지 않은 것은?

물체가 받는 힘은 일정하다.

속도의 수평성분은 일정하다.

가속도의 방향은 궤적의 접선 방향과 같다.

속도의 연직성분은 시간에 따라 변한다.

어떤 물체가 지구의 중력으로부터 완전히 벗어나는 데 필요한
지표면에서의 최소 속력을 지구에서의 탈출속력이라고 한다. 지구와
반지름이 같고 질량이 4배인 행성 A에서의 탈출속력은 지구에서의
탈출속력의 몇 배인가? (단, 지구와 행성 A는 모두 밀도가 균일한
구형이고, 자전하지 않으며, 대기는 없다고 가정한다)

$\sqrt{2}$

1.5

2

3

질량이 $m$인 질점을 길이 $L$인 줄로 천장에 매달아 만든 단진자가
천장에 수직인 평면에서 주기 $T$인 단순조화 운동을 하고 있다.
$m$과 $L$이 모두 2배가 된 이후에도 단순조화 운동을 한다면 이때의
주기는? (단, 중력가속도는 $10\,\mathrm{m/s^2}$이고, 줄의 질량은 무시한다)

$4T$

$2T$

$\sqrt{2}\,T$

$T$

그림의 A와 B는 각각 이상기체의 상태가 변하기 전과 후에 대한
기체의 분자 속력 분포곡선이다. 기체의 상태 변화 후에 대한 설명으로
옳은 것만을 모두 고르면? (단, 상태 변화 시 기체의 총 분자수는
일정하다)

ㄱ. 기체 분자의 평균 운동 에너지는 상태 변화 전에 비해 감소한다.
ㄴ. 기체의 온도는 상태 변화 전에 비해 증가한다.
ㄷ. 기체의 내부 에너지는 상태 변화 전에 비해 증가한다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

질량이 2 kg인 어떤 물체가 1 C의 전하량으로 대전 되어 한 지점에
정지해 있다. 이 물체가 16 V만큼 전위차가 있는 다른 지점까지
이동할 때, 이동한 지점에서의 속력[m/s]은? (단, 전기력 이외에
물체에 미치는 다른 힘은 없다)

2

4

8

16

선팽창 계수 $\alpha=5.0\times10^{-3}/{}^\circ\mathrm{C}$인 막대의 길이가 25 °C일 때
10 cm라면, 125 °C일 때 길이[cm]는? (단, $\alpha$는 온도와 무관하게
일정하다)

12

13

14

15

질량 $m$이 1 kg인 물체가 지면과의 각도 45 °를 이루는 $\sqrt{2}\,\mathrm{N}$
크기의 힘 $F$에 의해 수평 방향으로 움직이고 있다. 물체와 바닥
사이의 운동 마찰계수는 0.1이다. 물체의 가속도[$\mathrm{m/s^2}$]는? (단,
중력가속도 $g$는 $10\,\mathrm{m/s^2}$이고, 공기 저항은 무시한다)

0

0.1

0.5

1

반지름이 $r$이고 질량이 $m$인 밀도가 균일한 물체가 수평 바닥
면에서부터 경사면으로 미끄러짐 없이 굴러 올라가고 있다. 수평
바닥 면에서 물체의 질량중심 속력은 $v$이며, 물체는 경사면을 따라
연직높이 $h=v^2/g$만큼 굴러 올라가 정지상태에 도달하였다. 이
물체의 회전관성은? (단, $g$는 중력가속도이고, 공기 저항은 무시한다)

$\frac{2}{5}mr^2$

$\frac{1}{2}mr^2$

$\frac{2}{3}mr^2$

$mr^2$

마찰이 없는 평면에서 용수철에 달린 물체가 진동주기가 4초인
단순조화 운동을 하고 있다. 어떤 시간 $t_0$초에서 물체의 위치와
속력은 각각 42 cm, 0 m/s이고, ($t_0$ + 1)초에서 물체의 위치는
38 cm였다. ($t_0$ + 2)초에서 물체의 위치[cm]와 속력[m/s]을 바르게
연결한 것은?
위치 속력

34 0

34 $2\pi$

42 0

42 $2\pi$

어떤 열기관은 일률과 열효율이 각각 5 kW, 20 %이고, 한 순환과정
동안 4.8 kJ의 열을 방출한다. 한 순환과정 동안 이 기관이 고열원에서
흡수한 열 $Q$[kJ]와 걸린 시간 $T$[초]를 바르게 연결한 것은?
$Q$ $T$

6 0.24

6 0.96

1.2 0.24

1.2 0.96

두께를 무시할 수 있는 무한히 긴 절연된 두 도선이 한 평면에서
서로 수직인 상태에 놓여 있다. 두 도선에는 0이 아닌 같은 크기의
전류가 화살표 방향으로 흐른다. 그림의 점 $a$, 점 $b$, 점 $c$에서
자기장의 크기를 각각 $B_a$, $B_b$, $B_c$라 하면, 이들 사이의 관계를 바르게
표현한 것은?

$B_a=0,\ B_b=\sqrt{2}\,B_c$

$B_a=0,\ B_b=2B_c$

$B_a=B_b=\sqrt{2}\,B_c$

$B_a=B_b=2B_c$

그림은 기전력 $\varepsilon$인 직류 전원, 저항값 $R$인 저항, 인덕턴스 $L$인
코일을 스위치 S에 연결하여 만든 회로를 나타낸 것이다. 이에 대한
설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, S를 닫기 전 코일에 흐르는
전류는 0이고, 회로에서 저항값은 $R$만 고려한다)

ㄱ. S를 닫은 직후, 회로에는 반시계방향으로 전류가 흐른다.
ㄴ. S를 닫아 전류가 평형값에 도달한 후, 저항에 걸리는 전압의 크기는 $\varepsilon$이다.
ㄷ. S를 닫아 전류가 평형값에 도달한 회로에서 S를 연 후, 전류가 평형값에서 반으로 줄어들 때까지 걸리는 시간은 $R$이 커질수록 길어진다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

그림과 같이 높이와 지름이 $4a$로 같은 빈 원통형 용기의 위쪽 모서리와
바닥 모서리에 동시에 접하도록 비스듬하게 레이저 빛을 쏘았다. 이
용기에 어떤 용액을 $3a$ 높이만큼 채우자 레이저 빛이 용액 표면에서
굴절하여 용기 바닥의 중심에 도달하였다면 이 용액의 굴절률은?
(단, 공기의 굴절률은 1이다)

$\sqrt{2}$

$\sqrt{3}$

2

$\sqrt{5}$

편광축이 서로 수직인 두 개의 편광판 P1, P2에 편광되지 않은 빛이
P1을 통과하여 P2로 입사하고 있다. 또 다른 편광판 Pm을 편광축이
P1의 편광축과 $\theta$의 각도를 이루도록 두 편광판 사이에 놓을 때, P2를
통과한 빛의 세기가 가장 크기 위한 $\theta$[rad]는? (단, 이 빛은 모든
편광판에 수직으로 입사한다)

0

$\frac{1}{8}\pi$

$\frac{1}{4}\pi$

$\frac{1}{2}\pi$

운동하고 있는 어떤 중성자의 전체 에너지가 정지에너지(질량에너지)의
3배라고 한다. 이 중성자의 운동 에너지가 2배가 되면 운동량은
몇 배가 되는가? (단, 모든 퍼텐셜 에너지는 무시한다)

$\sqrt{2}$

$\sqrt{3}$

$2\sqrt{2}$

$2\sqrt{6}$

파장이 12 pm인 X선 광자가 진공에서 정지해 있던 전자와 상호작용
하여 그림과 같이 수직으로 산란되었다. 산란된 X선 광자의 파장[pm]은?
(단, $\frac{h}{m_e c}=2.4\,\mathrm{pm}$이고, $h$는 플랑크 상수, $m_e$는 전자의 정지질량,
$c$는 빛의 속력이다)

9.6

12

13.2

14.4

어떤 입자의 파동함수가 $x\ge0$에서 $\psi(x)=\sqrt{\frac{2}{a}}\,e^{-x/a}$, $x<0$에서
$\psi(x)=0$로 주어진다. $0\le x\le a$에서 이 입자를 발견할 확률은?

$1-e^{-1}$

$1-e^{-2}$

$e-1$

$e^2-1$

크기를 무시할 수 있는 0.2 kg인 물체가 수평면 위에 놓여 있다.
물체를 밀어 용수철의 평형상태인 위치에서 길이 $L$만큼 압축했다가
놓는다. 용수철이 평형상태로 되돌아오는 순간, 물체는 용수철과
완전히 분리되어 반지름 $r=20\,\mathrm{cm}$인 빈 원통형 구조물 속으로
들어가 원운동을 한다. 물체가 구조물을 따라 원운동을 하는 데
필요한 용수철의 최소 압축 길이[cm]는? (단, 중력가속도는 $10\,\mathrm{m/s^2}$,
용수철 상수는 200 N/m이고, 용수철의 질량, 공기 저항, 마찰은
무시한다)

3

5

10

15

그림과 같이 반지름이 $R$인 원형 고리 2개가 $x$축을 따라 거리 $d$만큼
떨어져 있다. 고리가 만드는 평면은 각각 $x$축에 수직이다. 두 고리에는
전하 $+Q$와 $-Q$가 각각 균일하게 분포하고 있다. 두 고리의 중심
$a$와 $b$ 사이에서 전위차의 크기는? (단, $\epsilon_0$는 공기의 유전율이고,
원형 고리의 두께는 무시한다)

$\frac{1}{2\pi\epsilon_0}\frac{Q}{R}\left(1-\frac{1}{\sqrt{1+\left(\frac{d}{R}\right)^2}}\right)$

$\frac{1}{2\pi\epsilon_0}\frac{Q}{R}\left(1+\frac{1}{\sqrt{1+\left(\frac{d}{R}\right)^2}}\right)$

$\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{Q}{R}\left(1-\frac{1}{\sqrt{1+\left(\frac{d}{R}\right)^2}}\right)$

$\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{Q}{R}\left(1+\frac{1}{\sqrt{1+\left(\frac{d}{R}\right)^2}}\right)$

그림과 같이 질량이 $m$인 두 물체 A, B가 서로 반대 방향에서 다가와
각각 $v$와 $2v$의 속력으로 탄성 충돌하였다. 충돌 후 A는 운동 방향이
90 °로 꺾이며 속력이 $v_1$이 되었다. 충돌 후 B의 속력 $v_2$는? (단,
물체의 크기와 중력은 무시한다)

$v$

$\sqrt{2}\,v$

$\sqrt{3}\,v$

$2v$