물리I 2014년 5회 기출문제

그림은 비접촉식 온도계를 사용 하는 모습을 나타낸 것이다. 온 도계에서 나오는 빨간색 레이저 빛으로 온도를 측정할 물체를 조 준하면, 온도계는 물체에서 방출 된 보이지 않는 전자기파 A를 분 석하여 액정 화면(LCD)에 온도를 표시한다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. 파장은 A가 빨간색 레이저 빛보다 길다. ㄴ. A는 어군 탐지, 태아 건강 검진에 사용된다. ㄷ. LCD에서 나온 빛은 편광이다.

그림 (가)는 무거운 원자핵이 전자와 중성미자를 방출하는 모 습을, (나)는 중성자를 구성하는 세 개의 쿼크를 모식적으로 나 타낸 것이다. (가) (나) 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. (가)에서 약한 상호 작용이 관계된다. ㄴ. (나)에서 세 쿼크의 전하량은 크기가 모두 같다. ㄷ. 두 개의 전자는 서로 광자를 주고받으며 상호 작용을 할 수 있다.

그림은 음(-)전하로 대전된 플라 스틱 펜을 대전되지 않은 금속 조각 을 향해 아래로 접근시킨 모습을 나 타낸 것이다. A는 펜과 금속 조각 사이의 한 점이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기> 에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. 금속 조각에서 정전기 유도 현상이 발생한다. ㄴ. A에서 전기장의 방향은 아래 방향이다. ㄷ. 펜과 금속 조각 사이에는 서로 당기는 전기력이 작용한다.

그림은 수력 발전소에서 생산한 전기 에너지를 변전소의 변압 기와 송전선을 거쳐 가정까지 송전하는 과정을 나타낸 것이다. 발전소에서의 송전 전력이 일정할 때, 이에 대한 옳은 설명만 을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. 수력 발전은 열에너지를 전기 에너지로 전환시킨다. ㄴ. 변압기는 패러데이 전자기 유도 법칙을 이용한 장치이다. ㄷ. 변전소의 변압기에서 출력되는 전압을 증가시키면 송전 선에서 단위 시간당 발생하는 열이 감소한다.

그림 (가)와 같이 모형 날개를 저울 위에 올려놓았더니 저울의 눈금이 이 되었다. 그림 (나)는 (가)의 날개 주위로 공기가 흐를 때 저울의 눈금이 가 되는 모습을 나타낸 것이다. 공기 의 흐름은 점 a보다 점 b에서 빠르며 a, b에서 압력은 각각 a, b이다. (가) (나) a, b와 , 를 옳게 비교한 것은? [3점]

그림은 무중력 상태인 우주선 안에서 공 A와 B를 충돌시키는 모습을 나타낸 것이다. A, B의 질량은 각각 , 이고, 충돌 직전 속력은 모두 이다. 그래프는 B가 A에 작용하는 힘의 크 기를 시간에 따라 나타낸 것으로, 시간 축과 곡선이 만드는 면 적은 이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B는 동일 직선 상에서 운동한다.) < 보 기 > ㄱ. 충돌 직후 A의 속력은 이다. ㄴ. B가 A로부터 받은 충격량의 크기는 이다. ㄷ. 충돌하는 동안 A가 B에 작용한 평균 힘의 크기는 B가 A 에 작용한 평균 힘의 크기보다 크다.

그림은 가열된 기체 A, B 가 방출하는 빛을 분광기로 관찰한 결과를 나타낸 것이 다. P, Q는 각각 A, B의 스 펙트럼선이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. A 원자의 에너지 준위는 불연속적이다. ㄴ. 전자가 전이한 에너지 준위 차는 P가 방출될 때가 Q가 방출될 때보다 크다. ㄷ. A와 B는 서로 다른 종류의 기체이다.

그림과 같이 스피커 앞에 한쪽이 막힌 짧은 관 A와 긴 관 B를 장치한 후 스피 커에서 나오는 소리의 진동 수를 변화시켰더니 진동수 가 A일 때 A에서, 진동수가 B일 때 B에서 기본 진동에 의한 정상파가 발생하여 큰 소리가 났다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점] < 보 기 > ㄱ. A B이다. ㄴ. 진동수가 B일 때 A 안에도 정상파가 발생한다. ㄷ. 회절은 진동수가 A인 소리가 B인 소리보다 잘 일어난다.

그림은 위성 P, Q가 행성에서 가장 먼 지점과 가장 가까운 지 점이 모두 축 상에 있는 타원 궤도를 따라 각각 주기 P, Q 로 공전하는 모습을 나타낸 것이다. a, b는 각각 P, Q가 행성에 서 가장 먼 지점이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, P와 Q에는 행성에 의한 만유인력만 작용한다.) [3점] < 보 기 > ㄱ. P의 속력은 a에서 가장 크다. ㄴ. PQ 이다. ㄷ. a에서 P의 가속도 크기는 b에서 Q의 가속도 크기의 4배 이다.

그림은 우주 정거장에 대해 철수와 영희가 탄 우주선 A, B가 각각 일정한 속력 , 로 직선 운동하는 것을 나타낸 것이 다. A, B의 고유 길이는 서로 같다. 철수와 영희는 각각 B 안의 광원에서 나온 빛이 P에 도달할 때까지 걸리는 시간을 철수, 영희로 측정한다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 는 빛의 속력이다.) [3점] < 보 기 > ㄱ. 철수영희이다. ㄴ. 광원에서 나온 빛의 속력은 철수가 측정할 때와 영희가 측정할 때가 서로 같다. ㄷ. 철수가 측정한 B의 길이는 영희가 측정한 A의 길이보다 짧다.

그림 (가)는 전류가 흐르지 않는 고정된 구리 도선 위에 자석 을 실로 매달았을 때 자석의 A 면이 보이는 모습을 나타낸 것이 다. 그림 (나)와 같이 (가)의 도선에 화살표 방향으로 세기가  인 전류를 흐르게 하였더니 자석이 180° 회전하였다. (가) (나) 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장의 효과는 무시한다.) < 보 기 > ㄱ. A는 N극이다. ㄴ. (나)에서 전류의 세기가 이면 자석이 180°보다 더 큰 각도로 회전한다. ㄷ. 자석의 자성은 전자의 스핀이나 궤도 운동에 의하여 발 생한다.

그림과 같이 종이 면에 수직으 로 들어가는 방향의 균일한 자기 장 영역에서 평행한 두 도선과 발 광 다이오드(LED)를 연결한 후, 도선 위에 올려놓은 도체 막대를 오른쪽 방향으로 등속 운동시켰더니 LED에 불이 켜졌다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 도선의 저항은 무시한다.) < 보 기 > ㄱ. 막대에서 전류가 흐르는 방향은 ⓐ이다. ㄴ. 막대가 도선 위에서 운동하는 동안 LED에 걸리는 전압 은 일정하다. ㄷ. 막대의 운동 방향만을 왼쪽으로 바꾸면 LED는 켜지지 않는다.

그림은 불순물을 첨가한 반도 체 X, Y, Z를 접합하여 만든 트 랜지스터에 전원 , 를 연결 했을 때, 전류가 흐르는 방향을 나타낸 것이다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. X는 n형 반도체이다. ㄴ. Y에 첨가한 불순물은 양공을 형성한다. ㄷ. 트랜지스터는 약한 전기 신호를 강한 신호로 바꾸는 증 폭 작용을 한다.

그림과 같이 왼쪽 빗면에 A를 가만히 놓고 잠시 후 오른쪽 빗면에 B를 가만히 놓았더니, A, B는 점 P, Q를 동시에 통과하 여 수평면의 점 O에서 만났다. A, B는 빗면에서 각각 시간 A, B 동안 등가속도 운동하여 거리 을 이동하였고, 수평면에서 등속 직선 운동하여 각각 , 를 이동하였다. 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기는 무시한다.) [3점] < 보 기 > ㄱ. 충돌 직전의 속력은 B가 A의 2배이다. ㄴ. 빗면에서 가속도의 크기는 B가 A의 2배이다. ㄷ. A B 이다.

그림 (가)와 같이 전기 소자 X를 이용하여 회로를 구성하였 다. 스위치 S를 닫았더니 저항에 흐르는 전류의 세기가 0에서부 터 증가하다가 일정하게 되었다. 그림 (나)는 오디오 장치에 저 항, 전기 소자 Y, 스피커를 연결한 회로를 나타낸 것으로, 오디 오 장치에서는 진폭이 같은 여러 진동수의 전기 신호가 발생한 다. X와 Y는 축전기와 코일을 순서 없이 나타낸 것이다. (가) (나) 이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점] < 보 기 > ㄱ. X는 코일이다. ㄴ. Y는 진동수가 큰 전기 신호를 잘 흐르지 못하게 하는 성 질이 있다. ㄷ. (나)의 스피커에서는 저음이 고음보다 더 크게 발생된다.

다음은 중수로에 대한 설명과 그 내부에서 일어나는 우라늄 U)의 핵반응을 나타낸 것이다. (  중수로는 감속재와 냉각재로 중수(DO)를 사용하는 원자로 U에 흡수될 가능성이 (가) 이다. (가) 은/는 속력이 느릴수록  (가) 높다. 중수는 경수(HO)에 비해 (가) 의 속력을 느리게 하 U의 핵분열이 잘 발생한다. 는 감속 작용이 좋기 때문에  U  n → (나) +  Rb n 에너지 (나)  이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? < 보 기 > ㄱ. (가)는 중성자이다. ㄴ. (나) 물질에 있는 (가)의 수는 137이다. ㄷ. 핵반응 전과 후 입자들의 질량의 합은 서로 같다.

그림 (가)는 빵 봉지를 냉장고에 서 꺼낸 직후의 모습을 나타낸 것이 (가) 고, 그림 (나)는 시간이 지난 후 (가)의 봉지가 부풀어 오른 모습을 나타낸 것이다. 봉지 속 기체의 압력 (나) 과 기체 분자의 수는 일정했다. 봉지가 부풀어 오르는 동안 봉지 속 기체에 대한 옳은 설명만 을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점] < 보 기 > ㄱ. 열을 흡수한다. ㄴ. 외부에 일을 한다. ㄷ. 내부 에너지가 증가한다.

그림과 같이 광전 효과를 이용하여 빛을 검출하는 동일한 광 전관 A, B, C, D를 흰 종이 위에 놓고 단색광 , , 을 비 췄더니 A, D가 놓인 부분이 노란색으로 보였다. , , 은 빨간색, 노란색, 초록색 단색광을 순서 없이 나타낸 것이다. 표 는 광전관에서의 광전자 방출 여부를 나타낸 것이다. 광전관 광전자 A 방출 안 됨 B 방출 안 됨 C (가) D 방출됨 (가)에 들어갈 내용과 의 색으로 옳은 것은? [3점] (가)  (가) 

그림 (가)와 같이 길이가 인 막대에 질량이 인 추와 질량 이 각각 , 인 물체 A, B를 매달았다. 이때 B만을 물속에 잠 기게 하였더니 막대가 수평을 이룬 채 정지해 있었다. 그림 (나)는 막대와 A를 연결한 실을 잘랐더니 A는 물에 절반만 잠 기고 B는 전체가 잠긴 채로 정지해 있는 모습을 나타낸 것이다. 배이다. A, B는 부피가 서로 같으며, A의 밀도는 물의  (가) (나) (가)에서 줄이 매달린 지점부터 A가 매달린 지점까지의 거리 는? (단, 막대와 실의 질량은 무시한다.) [3점]     