[7급 지방직 물리학개론] 18년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

열효율이 25 %인 열기관에서 저온의 열저장고로 방출하는 열량에 대한 열기관이 하는 일의 비율은?

$\frac{1}{5}$

$\frac{1}{4}$

$\frac{1}{3}$

$\frac{1}{2}$

그림 (가)는 파장이 다른 단색 가시광 A, B가 프리즘을 통과할 때 굴절하는 모습을 나타낸 것이고, 그림 (나)는 가시광선영역에서 파장에 따른 프리즘의 굴절률을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

ㄱ. 가시광의 속력은 프리즘에서보다 공기 중에서 더 크다.
ㄴ. 파장은 A가 B보다 크다.
ㄷ. 프리즘에서의 속력은 A가 B보다 크다.

ㄱ

ㄷ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

정지한 엘리베이터의 수평한 바닥면에 10 kg의 상자가 놓여 있을 때, 다음 설명 중 옳은 것은? (단, 중력 가속도는 10 m/s2이다)

엘리베이터가 아래로 움직이기 시작할 때 상자에 작용하는 수직 항력은 100 N보다 크다.

엘리베이터가 위로 움직이기 시작할 때 상자에 작용하는 수직 항력은 100 N보다 크다.

엘리베이터가 일정한 속도로 올라갈 때 상자에 작용하는 수직 항력은 100 N보다 크다.

엘리베이터가 일정한 속도로 내려갈 때 상자에 작용하는 수직 항력은 100 N보다 크다.

비행기 A가 진동수 $f$의 음파를 방출하면서 음속의 0.8배 속도로 비행하고 있다. A의 뒤를 따르는 비행기 B에서 그 음파의 진동수가 $2f$로 측정되었다면, 음속에 대한 B의 속도의 비율은?

0.6

1.6

2.6

3.6

용수철에 연결된 물체가 수평면에서 $x$축을 따라 진폭 $x_m$, 주기 $T$인 일차원 단진동을 한다. 시간 $t=0$일 때 물체의 위치 $x=x_m$이면, $t=0.5T$에서의 위치, 속도, 가속도로 옳은 것은?
위치
속도
가속도

$x_m$, $0$, $\frac{4\pi^2}{T^2}x_m$

$x_m$, $\frac{2\pi}{T}x_m$, $-\frac{4\pi^2}{T^2}x_m$

$-x_m$, $0$, $\frac{4\pi^2}{T^2}x_m$

$-x_m$, $\frac{2\pi}{T}x_m$, $-\frac{4\pi^2}{T^2}x_m$

그림과 같이 질량 $m_1=1\,\text{kg}$, $m_2=2\,\text{kg}$인 두 개의 원판이 끈으로 연결되어 마찰을 무시할 수 있는 수평면 위에서 일정한 각속력 10 rad/s로 함께 원운동을 하고 있다. 원의 중심에서 각 원판까지의 거리가 $r_1=0.5\,\text{m}$, $r_2=1\,\text{m}$이다. 원의 중심과 $m_1$을 연결한 안쪽 끈에 걸리는 장력[N]은? (단, 끈의 질량과 원판의 크기는 무시한다)

100

150

200

250

전기용량이 20 μF인 축전기를 20 V 직류 전원에 연결하여 완전히 충전한 후 전원에서 분리하고, 전기저항이 10 Ω인 저항기에 연결하여 방전시키는 경우, 저항기에 흐르는 전류가 반으로 줄어들 때까지 저항기가 소모하는 에너지[mJ]는?

1

2

3

4

그림과 같은 이중슬릿 실험 장치에서 두 슬릿 사이의 거리는 D이고, 슬릿으로부터 거리 L 떨어진 곳에 스크린이 설치되어 있다. 질량 $m$인 가상의 소립자들이 슬릿을 통과하여 스크린에 도달한다. 스크린 중심으로부터 거리 $x$ 떨어진 곳에 스크린의 단위 면적당 도달하는 소립자의 개수를 $N(x)$로 나타낸다. $N(x)$에서 이웃하는 극솟값의 위치 사이의 거리가 $\triangle$일 때, 소립자의 속도는? (단, 플랑크 상수는 $h$이다)

$\frac{h\text{L}}{4m\text{D}\triangle}$

$\frac{h\text{L}}{2m\text{D}\triangle}$

$\frac{h\text{L}}{m\text{D}\triangle}$

$\frac{2h\text{L}}{m\text{D}\triangle}$

지표면에서 15° 위 방향으로 발사된 어떤 물체가 최대 높이에서 질량이 같은 두 물체 A, B로 분리된다. 분리된 직후에 물체 A는 수평 방향 속도 없이 자유낙하하고, 물체 B는 수평 방향으로 움직인다. 물체 B가 지표면에 닿은 위치가 발사점에서 수평 방향으로 7.5 m인 곳이었다면, 발사될 때의 초기 속력[m/s]은? (단, 중력 가속도는 10 m/s2이다)

10

15

20

25

그림과 같이 수평 방향으로 20 N의 힘을 받는 질량 10 kg인 물체가 2 m/s의 일정한 속력으로 직선운동을 한다. 이때 물체에 작용하던 20 N의 힘을 갑자기 제거할 경우 물체의 운동 상태에 대한 설명으로 옳은 것은?

같은 속력으로 계속 움직인다.

1 m를 더 이동한 후 정지한다.

2 m를 더 이동한 후 정지한다.

힘을 제거한 즉시 정지한다.

물이 끓는점은 373 K이고, 기화열은 2.3 × 106 J/kg이다. 373 K를 유지하는 물 2 kg에 4.6 kW 일률로 에너지를 공급하여 이 물을 모두 증발시키는 데 필요한 시간[s]은?

2 × 102

1 × 103

2 × 104

1 × 105

초점거리가 12 cm인 얇은 오목렌즈를 사용하여 물체 크기의 $\frac{2}{3}$인 정립 허상을 얻고자 한다. 이때 렌즈로부터 물체까지의 거리[cm]는?

4

6

8

12

정지해 있는 좌표계의 관측자가 등속운동을 하는 우주선의 길이를 쟀더니 우주선이 정지한 상태에서 측정한 길이의 $\frac{3}{5}$배였다. 이때 광속에 대한 우주선 속도의 비율은?

$\frac{2}{3}$

$\frac{3}{4}$

$\frac{4}{5}$

$\frac{5}{6}$

그림은 1몰의 이상기체가 온도 $T$인 처음 상태 $i$에서 온도 $T+\varDelta T$인 나중 상태 $f$로 변화하는 세 경로(1은 등적과정, 2는 등압과정, 3은 단열과정)를 나타낸다. 이들 경로에서 일어나는 내부 에너지 변화($\varDelta E_1$, $\varDelta E_2$, $\varDelta E_3$)와 관련하여 옳은 것은?

$\varDelta E_1>\varDelta E_2>\varDelta E_3$

$\varDelta E_1>\varDelta E_3=\varDelta E_2$

$\varDelta E_2>\varDelta E_1>\varDelta E_3$

$\varDelta E_1=\varDelta E_2=\varDelta E_3$

그림과 같이 $x=1\,\text{m}$에 위치한 긴 도선에는 $+y$ 방향으로 1 A의 전류가 흐르고 $x=2\,\text{m}$에 위치한 긴 도선에는 $-y$ 방향으로 1 A의 전류가 흐르고 있다. $x=3\,\text{m}$에서 자기장의 크기[T] 및 방향은? (단, 자유공간의 투자율은 $4\pi\times10^{-7}$ T · m/A이다)

자기장의 크기[T]
방향

10-7, 지면으로 들어가는 방향

10-7, 지면에서 나오는 방향

$4\pi\times10^{-7}$, 지면으로 들어가는 방향

$4\pi\times10^{-7}$, 지면에서 나오는 방향

그림과 같이 폭이 1 m인 고정된 평행 레일에 저항 10 Ω을 고정되게 연결하고, 그 레일에 쇠막대가 걸쳐 있다. 레일을 포함한 평면에 수직한 아래 방향으로 크기 2 T의 균일한 자기장을 가한 상태에서, 쇠막대를 오른쪽 방향으로 일정한 힘 0.6 N으로 당기면 쇠막대가 등속운동을 한다. 이 쇠막대의 속도[m/s]는? (단, 레일과 쇠막대의 저항과 마찰은 무시한다)

0.6

0.9

1.2

1.5

질량 1 kg인 입자가 $x$축을 따라 움직일 때 $U(x)=4x^2+16x^4$의 퍼텐셜 에너지[J]를 갖는다. 입자의 위치가 $x=0.5\,\text{m}$일 때 속력이 6 m/s이면, 입자의 속력이 0이 되는 지점[m]은? (단, 입자의 역학적 에너지는 보존된다)

0.8

1.0

1.2

1.4

그림과 같이 세 전하가 일직선 위에 고정되어 있다. $q_1$은 원점에, $q_2$는 원점에서 2 m 떨어진 곳에, $q_3$은 원점에서 4 m 떨어진 곳에 각각 위치한다. $q_1$, $q_2$, $q_3$의 전하량은 각각 +20 μC, −5 μC, +10 μC이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

$q_1$에 작용하는 알짜 전기력의 방향은 $-x$방향이다.

$q_2$에 작용하는 알짜 전기력은 $q_3$에 작용하는 알짜 전기력보다 크기가 작다.

$q_3$에 작용하는 알짜 전기력은 0이 아니다.

$q_1$, $q_2$에 작용하는 알짜 전기력은 크기가 같고, 방향은 반대이다.

그림과 같이 지면에 수직하게 나오는 자기장 하에서 방사선이 세 가지 궤적을 나타낸다. 방사선 A, B, C의 이름과 그 실체를 옳게 짝지은 것은? (단, 그림에서 A와 C의 곡률 반경은 과장되게 표현되었다)

A
B
C

$\beta$선 − 전자, $\gamma$선 − 광자, $\alpha$선 − 헬륨의 원자핵

$\alpha$선 − 헬륨의 원자핵, $\beta$선 − 전자, $\gamma$선 − 광자

$\alpha$선 − 헬륨의 원자핵, $\gamma$선 − 광자, $\beta$선 − 전자

$\alpha$선 − 양성자, $\beta$선 − 전자, $\gamma$선 − 중성자

반지름 3 m인 균일한 원판의 중심을 수직하게 지나는 회전축으로부터 2 m 거리에 질량 50 kg인 사람이 서있고, 원판과 사람은 각속력 4 rad/s로 함께 회전하고 있다. 원판이 회전하는 동안 이 사람이 회전축으로부터 1 m 거리인 곳에 도달하였을 때, 원판의 각속력[rad/s]은? (단, 회전축에 대한 원판의 관성모멘트는 550 kg · m2이다)

5

6

8

9