[7급 지방직 물리학개론] 17년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

크기가 일정한 도체 구에 전하를 대전시켰을 때 정전기적 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

도체 내부에서 전기장은 0이다.

도체 표면에서 전기장의 방향은 표면에 수직이다.

알짜 전하는 도체 표면에만 분포한다.

도체 내부에서 전기 포텐셜(전위)은 중심에서 가장 큰 값을 가진다.

금속에 전자기파를 입사하여 튀어나온 전자의 에너지를 측정하는 광전효과 실험에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?
ㄱ. 진동수에 관계없이 입사한 전자기파의 진폭이 크면 진폭이 작은 경우보다 나오는 전자의 개수가 많다.
ㄴ. 이 실험으로 금속의 일함수를 구할 수 있다.
ㄷ. 전자의 에너지를 측정하기 위해 역학적 에너지 보존 법칙을 이용한다.
ㄹ. 입사하는 전자기파의 파장을 증가시키면 나오는 전자의 운동에너지가 커진다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄴ, ㄹ

외부로부터 단열된 용기에 온도 15 °C, 질량 0.2 kg인 어떤 용액이 담겨 있다. 여기에 온도 100 °C, 질량 0.5 kg인 쇠구슬을 넣었더니 시간이 지난 후 온도가 30 °C로 열평형 상태가 되었다. 이 용액의 비열은? (단, 쇠구슬의 비열은 0.1 kcal/kg · °C, 용기의 열용량은 0.1 kcal/°C이다)

$\frac{1}{3}$ kcal/kg · °C

$\frac{2}{3}$ kcal/kg · °C

1 kcal/kg · °C

$\frac{4}{3}$ kcal/kg · °C

한 매질에서 굴절률이 다른 매질로 빛이 입사할 때 나타나는 현상으로 옳지 않은 것은?

굴절률이 더 큰 매질에 반사해서 나올 때 위상차가 180 °변한다.

굴절률이 더 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때 굴절각은 입사각보다 크다.

굴절률이 다른 매질을 통과할 때 진동수는 변하지 않는다.

굴절률이 다른 매질을 통과할 때 파장은 변하지 않는다.

반감기가 $T$인 방사능 물질의 원자핵 $N_0$개가 있다. 3$T$만큼의 시간이 경과하였을 때 붕괴하지 않고 남아 있는 원자핵의 개수는?

$\frac{N_0}{8}$

$\frac{N_0}{6}$

$\frac{N_0}{3}$

$\frac{N_0}{2}$

파장 660 nm, 출력 10 mW인 레이저에서 1초 동안 나오는 광자의 개수에 가장 가까운 것은? (단, Planck 상수 $h = 6.6 \times 10^{-34}$ J · s 이며 빛의 속력 $c = 3 \times 10^{8}$ m/s이다)

1.1 × $10^{16}$개

1.7 × $10^{16}$개

2.5 × $10^{16}$개

3.3 × $10^{16}$개

방정식이 $y(x,t) = 10\sin\left(\frac{\pi x}{6} - 4\pi t\right)$인 파동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, $x$, $y$의 단위는 m이고, $t$의 단위는 초(s)이다)

이 파동의 진행속도는 24 m/s이다.

이 파동의 주기는 2초이다.

이 파동의 파장은 12 m이다.

이 파동의 각속도는 4 $\pi$이다.

실린더와 피스톤으로 구성된 열기관에 온도가 $T$인 단원자 이상 기체 1몰이 들어 있다. 이 기체의 부피가 등온 과정을 통해 0.1 L에서 1 L로 팽창한 후, 등압 과정을 통해 1 L에서 2 L로 팽창했다면, 전체 팽창 과정에서 기체가 외부에 한 일은? (단, 기체 상수는 $R$이다)

$9RT$

$10RT$

$(10 + \ln 2)RT$

$(1 + \ln 10)RT$

그림과 같은 회로에서 2 Ω의 저항기가 순수한 물 100 g을 포함하고 있는 단열 용기에 잠겨 있다. 물의 초기온도가 20 °C였다면 물의 온도가 80 °C까지 올라가는 데 걸리는 시간은? (단, 단열 용기와 저항의 열용량은 무시하며, 1 cal = 4 J로 근사하여 계산한다)

50분

60분

90분

100분

그림과 같이 질량 2$m$인 물체가 마찰이 없는 수평면 위에 정지 상태로 놓여 있고, 탄성계수 $k$인 용수철이 고정된 벽에 부착되어 있다. 질량 $m$인 총알이 물체를 향해 발사된 후 물체에 박힌 채로 용수철과 부딪힐 때 용수철의 최대 압축 길이는? (단, 용수철의 무게는 무시하며, 총알이 물체에 부딪히기 직전 속력은 $v$이다)

$v\sqrt{\frac{m}{4k}}$

$v\sqrt{\frac{m}{3k}}$

$v\sqrt{\frac{m}{2k}}$

$v\sqrt{\frac{m}{k}}$

물체를 옥상에서 자유낙하시켰을 때 물체의 운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 공기의 저항은 무시한다)

운동량은 보존된다.

등가속도 운동이다.

역학적 에너지는 보존된다.

운동에너지는 증가한다.

역학적 에너지 보존에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

물체에 작용하는 힘이 보존력인 경우에만 역학적 에너지가 보존된다.

보존력이 한 일에서 고정된 두 점 사이의 여러 경로 중 이동 경로가 달라지면 한 일도 달라진다.

마찰력이나 저항력 같은 비보존력이 작용할 때는 역학적 에너지의 일부나 전부가 열에너지로 바뀐다.

위치에너지는 보존력에서만 나타나는 개념으로 보존력만이 위치에너지를 갖는다.

어떤 높이에 정지해 있던 작은 돌이 자유낙하하여 바닥에 도달하는 데 걸린 시간이 10초였다. 이 돌이 처음과 같은 높이에서 아래 연직방향으로 속력 75 m/s로 던져진다면 바닥에 도달하는 데 걸리는 시간[초]은? (단, 공기의 저항은 무시하고, 중력가속도는 10 m/s$^2$이다)

3

4

5

6

그림과 같이 공기 중에 놓인 초점거리 $f$인 렌즈를 향해 평행광이 입사하고 있다. 렌즈와 렌즈의 초점 사이에 두께 $t$, 굴절률 $n$인 평평한 물질을 삽입하였을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 공기의 굴절률은 1, 물질의 굴절률 $n > 1$이다)

초점이 맺히는 거리는 물질이 삽입되지 않았을 때보다 길어진다.

초점이 맺히는 거리는 물질의 굴절률 크기와 상관이 없다.

초점이 맺히는 위치는 물질의 두께와 상관이 없다.

입사한 빛은 평판 물질로 인하여 발산한다.

그림은 어떤 열기관의 오토(Otto) 순환 과정을 부피－압력 도표로 나타낸 것이다. 과정 1에서 2는 단열 과정, 2에서 3은 등적 과정, 3에서 4는 단열 과정이며, 4에서 1은 등적 과정이다. 이 열역학 과정에 대한 설명으로 옳은 것은?

1에서 2 과정으로 진행하면서 온도가 감소한다.

2에서 3 과정 동안 기관 내부로 열이 주입된다.

3에서 4 과정으로 진행하면서 온도가 증가한다.

4에서 1 과정 동안 기관 내부로 열이 주입된다.

외야수가 150 g의 야구공을 40 m/s의 속력으로 지면과 30 °의 각도로 위로 던진다. 야구공이 최고 높이에 도달했을 때 운동 에너지[J]는? (단, 공기의 저항은 무시한다)

60

70

80

90

그림과 같이 평행판 축전기가 지면에 수평으로 있다. 두 판 사이의 전위차가 $V$이고, 거리가 $d$인 평행 도체판 사이에 질량 $m$, 전하량 $-q$인 입자가 정지하고 있는 경우 입자 질량 $m$의 크기는? (단, 도체판 사이의 전기장은 균일하고, $g$는 중력가속도이다)

$qV$

$gV$

$\frac{gd}{qV}$

$\frac{qV}{gd}$

한 쪽만 열려 있는 길이 $L_1$인 관 A의 기본 진동수는 $f_0$이다. 양 끝이 열려 있는 길이 $L_2$인 관 B의 제 3조화 진동수가 3$f_0$일 때, $\frac{L_2}{L_1}$는?

0.5

1

2

4

전자석 코일에 9 A의 전류가 흘러 648 J의 자기 에너지를 저장하였을 때, 코일의 유도계수[H]는?

16

32

64

72

그림과 같이 두 물체가 도르래에 연결되어 등속도 운동을 하고 있다. 물체 A와 B의 질량은 각각 $m_1$, $m_2$이고, 경사면과 물체 사이의 운동마찰계수는 $\mu$이다. 수평 경사각이 30 °일 때 물체 A가 경사면 아래로 등속도 운동을 하기 위한 질량 비 $\frac{m_2}{m_1}$는? (단, 줄의 질량과 도르래의 마찰은 무시한다)

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

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

$\frac{1 - \mu\sqrt{3}}{2}$

$\frac{1 + \mu\sqrt{3}}{2}$