[7급 지방직 물리학개론] 20년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

질량이 40 kg인 궁수가 질량이 각각 10 kg, 0.5 kg인 활과 화살을 가지고 마찰이 없는 수평한 빙판 위에 정지해 있다. 이 궁수가 50 m/s의 속력으로 화살을 빙판과 평행하게 쏘았을 때, 활을 든 궁수가 빙판 위에서 미끄러지는 속력[m/s]은?

$\frac{25}{40}$

$\frac{25}{40.5}$

$\frac{25}{50}$

$\frac{25}{50.5}$

일정한 각속도로 반지름 $R=3$ m인 원의 원주를 따라 1분에 한 바퀴 회전하는 물체가 있다. 이 물체의 질량 $m=10$ kg일 때, 원의 중심 O에 대한 물체의 각운동량의 크기[kg·m2/s]는? (단, 물체의 부피는 무시한다)

$2\pi$

$3\pi$

$4\pi$

$5\pi$

50 m/s의 속력으로 수평면을 달리는 버스 안에 투수와 포수가 정지해 있다. 투수가 질량 0.1 kg인 야구공을 버스의 운동 방향과 같고 수평하게 50 m/s의 속력으로 포수에게 던졌을 때, 버스 정류장에 정지해 있는 사람이 관측하는 공의 운동에너지[J]는? (단, 공의 회전은 무시한다)

125

250

375

500

압력의 단위로 적당하지 않은 것은?

H

Pa

atm

bar

어떤 인공위성이 지구를 한 초점에 둔 타원 궤도를 따라 공전하고 있다. 지구의 만유인력에 의한 이 인공위성의 퍼텐셜에너지는 지구의 중심으로부터 $r$만큼 떨어진 지점에서 $-\frac{C}{r}$로 표현할 수 있다. 이 인공위성이 A와 B 지점에서 가지는 운동에너지를 각각 $K_A$, $K_B$라고 할 때, $K_A-K_B$는? (단, $C$는 상수이다)

$\frac{C}{R}$

$\frac{2C}{R}$

$\frac{3C}{R}$

$\frac{C}{2R}$

어떤 음원에서 발생한 소리의 세기 준위가 1 m 떨어진 거리에서 60 dB일 때, 열린 공간에서 이 음원의 소리 세기 준위가 가청 최소 준위인 0 dB이 되는 거리[m]는?

10

60

1,000

6,000

밀도가 균일하며 길고 가는 두 개의 동일한 막대가 그림과 같이 각각 막대의 중심과 끝을 지나는 고정축에 대해 회전 운동을 하고 있다. 두 막대의 회전 각가속도가 같을 때, 각각의 고정축을 기준으로 막대 1에 작용하는 돌림힘을 $\tau_1$, 막대 2에 작용하는 돌림힘을 $\tau_2$라 하면 $\tau_1/\tau_2$는?

$\frac{1}{2}$

$\frac{1}{3}$

$\frac{1}{4}$

$\frac{1}{5}$

−123 °C의 산소 기체 분자와 327 °C의 수소 기체 분자의 제곱평균 제곱근 속력을 각각 $v_{\text{산소}}$, $v_{\text{수소}}$라 할 때 $v_{\text{산소}}:v_{\text{수소}}$는? (단, 산소 기체와 수소 기체의 몰 질량은 각각 32 g/mol, 2 g/mol이다)

1 : 8

1 : 4

8 : 1

4 : 1

어떤 유리의 굴절률을 측정하기 위해 내부 전반사가 일어나는 임계각을 관측하는 실험을 진행하였다. 그림과 같이 공기 중에서 입사하는 빛의 입사각 $i=30$°일 때 유리 내부에서 임계각 $\theta_c$를 관측하였다면 이 유리의 굴절률은?

$\sqrt{1.25}$

$\sqrt{1.5}$

$\sqrt{1.75}$

$\sqrt{2}$

그림과 같이 축전기와 저항기들로 구성된 회로에서 기전력 $\varepsilon=6$ V, $R_1=2$ Ω, $R_3=1$ Ω이다. 축전기가 완전히 충전되도록 오랫동안 스위치($S$)를 닫아 놓았더니 $R_2$에 흐르는 전류가 2 A이고, 축전기 $C_1$에 8 μC의 전하가 충전되었다. $R_2$의 저항값[Ω]과 $C_1$의 전기용량[μF]은?

1 Ω, 2 μF

1 Ω, 4 μF

2 Ω, 2 μF

2 Ω, 4 μF

일정 질량의 이상기체를 등압과정을 거쳐 0 °C에서 546 °C까지 가열하였다. 이때 이상기체의 최종 체적은 등압과정을 시작하기 전과 비교하여 몇 배인가?

1

2

3

5

그림은 수평면 위에 있는 물체 A와 B에 각각 6 N의 힘이 수평 방향으로 작용하여 2 m/s2과 3 m/s2의 등가속도 운동을 하는 것을 나타낸 것이다. 만약 A와 B가 붙은 상태에서 10 N의 힘이 수평 방향으로 작용하였다면 B가 A에 작용한 힘의 크기[N]는? (단, 모든 마찰은 무시한다)

1

2

4

6

붕소 10B의 원자핵에 중성자를 충돌시켜 알파($\alpha$) 입자가 나왔다. 이때 충돌의 결과로 남게 되는 원자핵은?

4He

7Li

12C

14N

광속의 60 %로 직선운동을 하는 전자의 상대론적 선운동량은 고전적인 선운동량의 몇 배인가?

$\frac{8}{7}$

$\frac{7}{6}$

$\frac{6}{5}$

$\frac{5}{4}$

수소 원자의 발머 계열에서 가장 긴 파장은 가장 짧은 파장의 몇 배인가? (단, 발머 계열은 주양자수가 2보다 큰 준위에 있는 전자가 주양자수가 2인 준위로 전이하면서 방출하는 스펙트럼이다)

1.4

1.8

2.3

2.6

$xy$평면에 반지름이 $R$, $2R$인 두 개의 원형 도선 고리가 있고, 이에 각각 $2I$, $I$의 전류가 흐르고 있다. 또한, $y$축 방향으로 균일한 자기장이 있다. 이 자기장에 의해 반지름이 $R$인 원형 도선 고리가 받는 돌림힘의 크기가 $\tau$이면, 반지름이 $2R$인 원형 도선 고리가 받는 돌림힘의 크기는?

$\tau$

$2\tau$

$4\tau$

$8\tau$

그림과 같이 반지름 $a$와 반지름 $b$의 두 개의 구 껍질 사이에 전하 $Q$가 균일한 밀도로 분포되어 있다. 이때 구의 중심으로부터 거리 $r$ 위치에서 전기장의 크기는? (단, $b$

$\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2}\left[\frac{r^2-b^2}{a^2-b^2}\right]^{\frac{3}{2}}$

$\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2}\left[\frac{r^2-b^2}{a^2-b^2}\right]$

$\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2}\left[\frac{r^3-b^3}{a^3-b^3}\right]^{\frac{3}{2}}$

$\frac{Q}{4\pi\epsilon_0 r^2}\left[\frac{r^3-b^3}{a^3-b^3}\right]$

한쪽 끝이 벽에 고정된 용수철이 수평면 위에 놓여 있다. 질량이 2 kg인 물체를 용수철에 매달아 평형 위치에서부터 수평으로 0.2 m 잡아당긴 후 가만히 놓았더니 $\frac{\pi}{10}$초 주기로 단순조화운동을 하였다. 물체의 운동에 관한 설명 중 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 용수철의 질량과 모든 마찰력은 무시한다)
ㄱ. 용수철 상수는 1,600 N/m이다.
ㄴ. 물체의 각진동수는 20 rad/s이다.
ㄷ. 물체의 최대 운동에너지는 16 J이다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림과 같이 굴절률 $n=1.5$인 매질에서 굴절률을 알지 못하는 매질 $A$로 편광되지 않은 빛을 60 °로 입사시키자, 반사광은 입사면에 수직으로 완전 편광되었다. 매질 $A$의 굴절률은?

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

$\frac{3}{2}$

$\sqrt{3}$

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

그림과 같이 대전된 두 평판 사이에 균일한 자기장($B$ = 0.4 T)과 균일한 전기장이 존재한다. 왼쪽에서 5 × 105 m/s의 속력을 가진 전자가 자기장에 수직 방향으로 입사한 후 속력의 변화 없이 화살표와 같이 직진 방향으로 움직여 오른쪽으로 빠져나갔을 때, 아래 설명 중 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 자기장은 지면에 수직으로 들어가는 방향이며, 두 평판은 서로 평행하다)
ㄱ. 평판 사이에 존재하는 전기장의 크기는 2 × 105 V/m이다.
ㄴ. 평판 사이에 존재하는 전기장의 방향은 판에 수직이며, 위 판에서 아래 판으로 향한다.
ㄷ. 전자에 가해지는 자기력의 방향은 판에 수직이며, 아래 판에서 위 판으로 향한다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ