【물리학】 2019 PEET 물리학

2019 PEET 물리학

 

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1. 그림 (가)는 2g 평면에서 힘을 받아 운동하는 물체의 궤적을 나타낸 것이다. 그림(나)는 (가)에서 물체에 작용하는 알짜 힘의 x 성분 F_x와 y 성분 F_y를 시간 t에 따라 나타낸 것이다. t = 0일 때 물체의 속력은 0이고, t=t_0일 때 속도의 x 성분 크기와 y 성분 크기가 같다. t_0은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

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2. 그림 (가)와 같이 전하량이 각각 +Q, +Q, -Q인 점전하를 xy 평면에서 같은 간격 a로 놓아 고정하였을 때, 세 점전하로 이루어진 계의 전기 퍼텐셜에너지는 U_가이다. 그림 (나)와 같이 (가)에서 전하량이 -Q인 점전하를 이동하여 고정하였을 때, 계의 전기 퍼텐셜에너지는 U_나이다. U_나 - U_가는? (단, 이 공간의 유전율은 ϵ_0이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

맥스웰 제1법칙 

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3. 그림은 반지름이 a인 속이 찬 원통형 도선 P와 반지름이 각각 2a, 3a인 원통형 껍질 도선 S, T의 단면을 나타낸 것이다. P에는 세기가 I인 전류가 +z 방향으로 단면에 균일하게 분포하여 흐르고, S에는 세기가 2I인 전류가 -z 방향으로, T에는 세기가 I인 전류가 +z 방향으로 각각 균일하게 분포하여 흐른다. +z 방향은 종이면에 수직으로 나오는 방향이다. P, S, T에 흐르는 전류에 의한 x축 상에서의 자기장의 y 성분 B_y를 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, P, S, T는 무한히 길고 z 방향과 나란하며, P, S, T를 포함한 모든 공간의 투자율은 μ_0이다. S, T의 두께는 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

맥스웰 제3법칙 

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4. 실험실에서 방사성 동위원소 X를 함유한 시료 S_X와 방사성 동위원소 Y를 함유한 시료 S_Y를 제조하였다. X와 Y의 반감기는 각각 4T_0과 T_0이다. 표는 S_X, S_Y에 각각 함유된 X, Y 원자의 개수를 시간 t = 0과 t = t_1에서 나타낸 것이다. ㉠ : ㉡으로 가장 적절한 것은? (단, S_X, S_Y에 함유된 X, Y 원자의 개수는 각각의 핵변환에 의해서만 변한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

핵화학 

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5. 그림과 같이 길이가 6d인 막대에 고리와 용수철을 끼우고, 마찰이 없는 수평면에서 막대의 한쪽 끝을 회전축으로 하여 막대를 일정한 각속도로 회전시킨다. 용수철 상수가 k이고 원래 길이가 3d인 용수철은 회전하는 동안 길이가 2d로 일정하게 유지된다. 고리의 질량은 m이다. 회전축에 대한 고리의 각운동량의 크기는? (단, 고리의 크기, 막대의 굵기, 용수철의 질량, 모든 마찰은 무시한다.)

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ②

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6. 그림은 마찰이 없는 경사면에서 질량이 m인 물체를 수평면으로부터 높이 h인 지점에 가만히 놓았더니, 물체가 경사면을 따라 내려와 수평면에 연직으로 세운 반지름이 R이고 마찰이 없는 원형 트랙을 지난 후, 마찰이 없는 수평면에서 운동하다가 마찰이 있는 수평면을 따라 x만큼 이동하여 정지한 것을 나타낸 것이다. 마찰면과 물체 사이의 운동 마찰 계수는 0.5이다. 물체가 원형 트랙에서 원운동을 하기 위한 h의 최솟값은 h_0이다. h = h_0일 때, x는? (단, 중력 가속도는 g이고, 물체는 연직면 상에서 운동하며, 공기의 저항과 물체의 크기는 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

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7. 그림은 이상기체가 천장에 고정되어 있는 실린더 안에 있고, 모래주머니가 피스톤에 매달려 있는 것을 나타낸 것이다. 모래 주머니에서 모래가 천천히 흘러나오는 동안 천장에서 피스톤까지의 거리 h는 서서히 작아지고 이상기체는 열원에 의해 일정한 온도를 유지한다. h = 0.3 m일 때, 실린더에 들어있는 이상기체의 압력에 의해 피스톤이 받는 힘의 크기는 10 N이다. 대기압은 P_0으로 일정하다. h = 0.3 m에서 h = 0.2 m가 될 때까지 흘러나온 모래의 총 질량은? (단, 중력 가속도는 10m/s^2이고, 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

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8. 그림은 저항값이 R인 저항 2개, 전기용량이 C인 축전기, 전압이 V인 전원 장치, 스위치로 구성된 회로를 나타낸 것이다. 시간 t=0에서 t = t_0까지는스위치를 a에 연결하고, t = t_0에서 t = 2t_0까지는 스위치를 b에 연결한다. 축전기 양단의 전위차는 t = 0에서 0이고, t = t_0에서 (3/4)V이다. t = 2t_0일 때 축전기 양단의 전위차는?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

직류회로이론  

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9. 그림은 저항값이 1 Ω, 2 Ω, 3 Ω인 3개의 저항과 전압이 8 V와 10 V인 2개의 직류 전원으로 구성된 회로를 나타낸 것이다. 저항값이 3 Ω인 저항에서 소비되는 전력은?

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ②

직류회로이론 

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10. 그림은 구형 물체와 실로 연결된 원판이 액체가 들어 있는 수조의 바닥에 있는 원형 구멍을 막고 있는 것을 나타낸 것이다. 물체의 반지름은 R이고, 구멍의 반지름은 R/2이다. 물체는 액체에 완전히 잠겨 정지해 있다. 원판으로부터 액체의 표면까지의 높이 h가 천천히 감소하여 h_0에 도달할 때 원판은 구멍과 분리되어 떠오르기 시작한다. 분리되기 직전까지 물체는 액체에 완전히 잠겨 있다. 물체와 액체의 밀도는 각각 (2/5)ρ와 ρ이다. 액체의 표면과구멍 밖에서 대기압은 P_0으로 같다. h_0은? (단, 원판의 질량과 두께는 무시한다. 물체, 원판, 구멍의 중심과 실은 일직선 상에 있다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

유체의 성질 

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11. 그림과 같이 진동수가 f_0으로 동일한 경고음을 내는 자동차 A와 B가 정지해 있는 관측자 c를 사이에 두고 각각 일정한 속도로 서로 멀어지는방향으로 움직인다. A, B에 관측자 a, b가 각각 타고 있고, a, b, c는 동일 직선 상에 있다. C가 측정한 A, B의 경고음의 진동수는 각각 f_A, f_B이고, f_A > f_B이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 음파의 속력은 일정하고 매질은 정지해 있다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

도플러 효과 

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12. 그림 (가)는 +x 방향으로 진행하는 사인형 진행파가 x축 상의 점 S와 O를 통과하는 것을 나타낸 것이다. S와 O 사이의 거리는 12cm이다. 그림(나)는 S에서의 파동의 변위를 시간 t에 따라 나타낸 것이다. 파동의 진폭은 A이고 속력은 2 cm/s이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

파동의 개념 

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13. 그림은 단색광 a가 진공에서 입사각 α로 직각 프리즘의 점 P에 입사하여 굴절한 후 입사각 θ_c로 점 Q에 도달하고, a와 파장이 다른 단색광 b는 입사각 β로 점 R에 입사하여 a와 평행한 경로로 진행하다가 점 S에 도달하는 것을 나타낸 것이다. β는 α보다 크고, θ_c는 프리즘과 진공의 경계면에서 a의 전반사 임계각이다. a, b에 대한 프리즘의 굴절률은 각각 n_a, n_b이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 < 보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑦

기하광학 

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14. 그림은 폭이 a이고 간격이 d인 두 슬릿 S_1, S_2로 이루어진 이중 슬릿에 파장이 λ인 단색광을 수직으로 입사시켜 스크린에 만든 간섭무늬를 나타낸 것이다. 점 O는 가장 밝은 무늬가 나타난 지점이고, 점 P는 회절에 의한 첫 번째 극소점이다. O와 P 사이의 거리는 y이며, 슬릿과 스크린 사이의 거리는 L이다. d는 a의 정수배이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, L ≫ y ≫ d이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

파동광학 

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15. 다음은 전자기 유도 실험 과정과 결과의 일부분을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

교류회로이론 

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16. 그림은 처음 온도가 800 K인 액체 상태의 물질 1 kg이 일정한 압력에서 열을 방출하며 서서히 변화하여 나중 온도가 400 K인 고체 상태가 되는 동안, 물질의 온도와 누적 방출열의 관계를 나타낸 그래프이다. 누적 방출열은 800 K에서부터 온도와 상태가 변하면서 물질이 방출한 열의 총합이다. 이 물질에 대한 설명으로 옳은 것만을 < 보기>에서 있는 대로 고른것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

열역학 

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17. 그림 (가)와 (나)는 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 n이 다른 상태에 있는 전자의 원운동 궤도와 물질파 파형을 각각 점선과 실선을 이용하여 모식적으로 나타낸 것이다. n에 따른 전자의 에너지는 E_n = - |E_1| / n^2이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

물질파의 도입 

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18. 그림 (가), (나)는 동일 입자에 대한 서로 다른 일차원 유한 우물 퍼텐셜에너지 V(x)를 위치 x에 따라 각각 나타낸 것이다. 우물 깊이는 각각 V_0, 2V_0이고 폭은 2a로 같다. (가)와 (나)에서 동일 입자에 대한 바닥 상태의 에너지는 각각 E_0^가, E_0^나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

상자 속 입자 

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19. 그림 (가)는 단원자 분자 이상기체 1몰이 반지름 2r_0인 구 모양의 용기 안에 들어 있다가 서서히 열을 방출하여 용기의 반지름이 r_0이 되는 A → B 과정을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 과정 동안 이상기체의 압력을 용기의 반지름에 따라 나타낸 것이다. (나)에서 이상기체의 압력과 용기의 반지름의 곱은 일정하다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기> 에서 있는 대로 고른 것은? (단, A → B 과정에서용기는 구 모양을유지하고, 용기의 두께는 무시한다. )

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

기체분자운동론 

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20. 그림은 수평면에 정지해 있는 물체 A의 경사면에 물체 B를 가만히 놓았더니, A, B가 각각 운동하여 B는 경사면을 따라 내려오고 A는 수평면을 따라 운동하는 것을 나타낸 것이다. B가 높이 h만큼 내려왔을 때 A의 속력은 v이다. A, B의 질량은 각각 2m, m이고, A의 경사각은 45°이다. 수평면과 경사면에서 마찰은 없다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 공기의 저항은 무시하며, A의 질량 중심과 B의 질량 중심은 동일 연직면 상에서 운동한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

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입력: 2025.05.21 11:20