[7급 지방직 물리학개론] 21년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

부피, 압력, 온도가 각각 10 L, 10 atm, 15 °C인 이상기체에서,
부피와 압력이 각각 5 L, 15 atm이 되었을 때의 온도[°C]는? (단,
이 이상기체의 몰 수는 일정하다)

−17

−37

−57

−77

3차원 용기에 들어있는 이상기체의 온도가 $T$일 때 분자당 평균
병진 운동 에너지는? (단, 볼츠만 상수는 $k_{\mathrm{B}}$이다)

$k_{\mathrm{B}}T$

$\frac{3}{2}k_{\mathrm{B}}T$

$\frac{5}{2}k_{\mathrm{B}}T$

$\frac{7}{2}k_{\mathrm{B}}T$

지면에 평행한 한 거울과 또 하나의 거울이 서로 120 °의 각을
이루고 있다. 지면에 평행한 거울의 법선에 대하여 45 °의 각으로
광선이 입사할 때 첫 번째 거울에 반사된 후, 두 번째 거울에
반사된 빛이 지면의 법선과 이루는 각도 $\theta$는?

10 °

15 °

20 °

25 °

백색광이 프리즘을 통과할 때 여러 색깔의 가시광선으로 분리되는
현상은?

분산

반사

회절

간섭

$xy$ 평면에 놓여 있는 질량이 $m$인 세 개 입자의 위치벡터는
$\vec{r}_1$, $\vec{r}_2$, $\vec{r}_3$이다. 이 입자계에 질량이 $2m$인 입자를 추가하여
네 개의 입자들로 이루어진 입자계의 질량중심이 원점에 놓이도록
하려면, 추가될 입자의 위치벡터는?
$\vec{r}_1=-5a\hat{x}+3a\hat{y}$, $\vec{r}_2=a\hat{x}+a\hat{y}$, $\vec{r}_3=5a\hat{x}-6a\hat{y}$

$a\hat{x}-2a\hat{y}$

$-\frac{a}{2}\hat{x}+a\hat{y}$

$-\frac{a}{2}\hat{x}-a\hat{y}$

$-a\hat{x}+2a\hat{y}$

질량 100 g인 사과가 지면에 수직하게 놓인 길이 2 m의 막대 끝에
놓여 있다. 질량 100 g인 화살이 지면과 평행하게 속력 $v$로
날아와 정지해 있던 사과에 박혔고, 화살이 박힌 사과는 처음
위치에서 지면과 평행한 방향으로 $5\sqrt{10}$ m만큼 떨어진 바닥에
닿았다. 속력 $v$ [m/s]는? (단, 사과와 화살의 크기, 공기저항은
무시하고, 중력 가속도는 10 m/s2이다)

50

75

100

150

그림은 길이가 $L$인 1차원 무한 퍼텐셜 우물에 갇힌 입자에 대해,
양자수 $n=1$, $n=2$, $n=3$에 해당하는 파동함수 $\psi_1$, $\psi_2$, $\psi_3$와
각 상태의 에너지 $E_1$, $E_2$, $E_3$를 나타낸 것이다. $E_2-E_1=E_o$일 때,
$E_3-E_2$는?

$\frac{1}{3}E_o$

$\frac{1}{2}E_o$

$\frac{5}{3}E_o$

$2E_o$

전기장 $\vec{E}$와 자기장 $\vec{B}$로 구성된 전자기파가 진공 중에서
진행할 때 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단,
광속은 $c$이다)
ㄱ. 에너지가 전달되는 방향은 $\vec{E}\times\vec{B}$의 방향이다.
ㄴ. 전기장 크기 $E$와 자기장 크기 $B$의 비 $\frac{E}{B}$는 $\frac{c}{2}$와 같다.
ㄷ. 전기장의 에너지 밀도와 자기장의 에너지 밀도는 같다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

질량 $M$, 반지름 $R$인 균일한 원형 회전판이 고정된 중심축에
대해 자유롭게 회전할 수 있는 상태에서 수평하게 정지해 있다.
원형 회전판의 접선 방향으로 질량이 $m$인 사람이 속력 $v$로
달려가서 이 원판의 가장자리에 올라탄 직후의 회전판의 각속도의
크기는? (단, 사람의 크기는 무시한다)

$\frac{mv}{\left(\frac{M}{2}+m\right)R}$

$\frac{mv}{(M+m)R}$

$\frac{mv}{(2M+m)R}$

$\frac{mv}{(4M+m)R}$

단열되어 있는 밀폐 용기에 자유롭게 움직일 수 있는 칸막이를
중심으로 단원자 분자 이상기체 A, B가 나누어져 있다. A, B의
기체 분자 1개의 질량은 각각 $m$, $2m$이고, A와 B의 부피는
각각 $V$, $3V$이다. A,B의 온도는 $T$로 같으며, 칸막이는 정지해
있다. A, B의 분자의 수를 각각 $N_{\mathrm{A}}$, $N_{\mathrm{B}}$라 할 때, $N_{\mathrm{A}}:N_{\mathrm{B}}$는?

1 : 3

2 : 3

3 : 2

4 : 3

용수철 상수가 $k$인 용수철이 연직으로 매달려 있다. 늘어나지
않은 상태의 용수철에 질량 $m$인 물체를 매달아 가만히 놓으면
물체는 진동수 $f$의 단진동을 한다. 만약 동일한 물체에 대해,
용수철 상수가 $2k$인 용수철을 이용하였다면, 단진동의 진동수는?
(단, 용수철의 질량, 마찰, 공기저항은 무시한다)

$\frac{f}{2}$

$\frac{f}{\sqrt{2}}$

$f$

$\sqrt{2}f$

$y(x,t)=c\sin(ax-bt)$로 기술되는 진행파의 $x$방향 속력은?
(단, $a,b,c$는 모두 상수이다)

$ab$

$c(a+b)$

$\frac{a}{b}$

$\frac{b}{a}$

물질의 자기적 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

철, 코발트, 니켈 등과 같은 물질은 강자성체에 속한다.

상자성체에 외부 자기장을 걸어주면 외부 자기장과 같은 방향으로 알짜 자기 쌍극자모멘트가 생긴다.

반자성체에 외부 자기장을 걸어주면 외부 자기장에 반대 방향으로 알짜 자기 쌍극자모멘트가 생긴다.

강자성체는 퀴리 온도보다 낮은 온도에서 상자성체가 된다.

질량이 $M$이고 반지름 $R$인 원통 모양의 실패가 정지해 있다.
지면으로부터 높이가 $2R$인 곳에서, 실패에 감긴 실을 잡아당겨
실이 지면과 평행한 방향으로 풀리며 일정한 힘 $F$가 실패에
전달되어 실패가 미끄러짐 없이 굴러간다. 실패의 질량 중심이
길이 $L$만큼 이동했을 때 질량 중심의 이동속력은? (단, 원통 모양
실패의 밀도는 균일하며, 실의 질량은 무시한다)

$\sqrt{\frac{4}{3}\frac{FL}{M}}$

$\sqrt{\frac{10}{7}\frac{FL}{M}}$

$\sqrt{\frac{2FL}{M}}$

$\sqrt{\frac{8}{3}\frac{FL}{M}}$

그림과 같이 $2\sqrt{3}\,r$만큼 떨어져 있는 두 점전하 $+q$, $-q$를 잇는
직선에 수직한 방향으로, 두 전하의 중간 지점으로부터 $r$만큼
떨어져 있는 점 $P$에서의 전기장의 크기는? (단, 쿨롱 상수는 $k$이다)

$k\frac{q}{4r^2}$

$k\frac{\sqrt{3}q}{4r^2}$

$k\frac{q}{2r^2}$

$k\frac{\sqrt{3}q}{2r^2}$

원점에 정지해 있던 질량 $m$인 물체가 외부에서 작용하는 힘을
받으면서 1차원 직선을 따라 움직인다. 움직이기 시작하고
$t$만큼의 시간이 지난 순간 물체의 속력과 원점으로부터의 거리를
각각 $v$, $s$로 나타낼 경우, $v=A\sqrt{s}$의 관계를 만족한다. 외부에서
이 물체에 한 일은? (단, $A$는 상수이고, 모든 마찰은 무시한다)

$\frac{mA^4t^2}{8}$

$\frac{mA^4t^2}{4}$

$\frac{mA^4t^2}{2}$

$mA^4t^2$

지면과 수직하고 서로 평행한 두 전극판 사이에 균일한 전기장이
형성되어 있고, 절연체 실의 한쪽 끝은 지면과 평행한 천장에
고정되고 다른 쪽 끝에는 질량이 $m$이고 전하량이 $+Q$인 절연체
공이 매달려 두 전극판 사이에 놓여 있다. 지면과 수직한 연직선에
대하여 절연체 실이 $\theta$의 각을 이루며, 공이 평형 상태에 있을 때
두 전극판 사이의 전기장의 크기는? (단, 실의 질량, 절연체의
크기는 무시하고, 중력 가속도는 $g$이다)

$\frac{mg}{Q}\sin\theta$

$\frac{mg}{Q}\cos\theta$

$\frac{mg}{Q}\tan\theta$

$\frac{mg}{Q}\sin\theta\cos\theta$

불확정성 원리에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 입자의 위치 $x$와 운동량 $p$를 동시에 정확히 측정할
수 없다.
ㄴ. 입자의 에너지 $E$와 운동량 $p$를 동시에 정확히 측정할
수 있는 경우는 없다.
ㄷ. 입자의 서로 다른 어떤 두 물리량도 동시에 정확히
측정할 수 없다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

한쪽 끝이 천장에 고정된 실의 다른 쪽 끝에 질량 $m$인 물체가
매달려 단진자 운동을 한다. 물체가 최고점에 도달했을 때, 실에
작용하는 장력의 크기는 $0.6mg$이다. 물체가 최저점에 있을 때,
실에 작용하는 장력의 크기는? (단, 물체의 크기, 실의 질량,
마찰, 공기저항은 무시하고, $g$는 중력 가속도이다)

$1.2mg$

$1.4mg$

$1.8mg$

$2.2mg$

파장 600 nm의 빛을 발생하는 레이저는 초당 3 mJ의 빛 에너지를
방출한다. 이 레이저가 초당 방출하는 광자의 수는? (단, 플랑크
상수는 $6\times10^{-34}$ J·s, 광속은 $3\times10^{8}$ m/s이다)

$\frac{1}{2}\times10^{16}$

$1\times10^{16}$

$2\times10^{16}$

$4\times10^{16}$