【물리학】 2016 PEET 물리학

2016 PEET 물리학

 

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1. 그림 (가)는 엘리베이터 안에서 시간 t = 0일 때 공을 연직 위로 던지는 영희와 지면에 정지한 철수를 나타낸 것이다. 엘리베이터 안에 정지한 영희의 좌표계에서 공의 초기 속력은 4 m/s이고, 공이 던져진 위치는 엘리베이터 안에 고정된 점 P이다. 그림 (나)는 철수의 좌표계에서 연직 아래 방향으로 등가속도 운동을 하는 엘리베이터의 속력 v를 영희가 공을 던진 순간부터 시간 t에 따라 나타낸 것이다. 공이 다시 P로 돌아올 때 t는? (단, 공기의 저항은 무시하고, 중력 가속도의 크기는 10 m/s^2 이다.) 

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

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2. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평인 xy 평면에서 x축 방향으로 속력 v_0으로 운동하던 물체 A와 정지해 있던 물체 B가 탄성 충돌한 후 각각 v_A, v_B의 속력으로 운동하는 것을 나타낸 것이고, (나)는 B에 대한 A의 상대 속도의 x 성분을 시간에 따라 나타낸 것이다. A와 B의 질량은 각각 2m, m이다. 충돌 후 B의 운동에너지는? (단, 물체의 크기는 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

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3. 그림과 같이 균일하고 일정한 자기장 영역의 일부분에 전기장 영역이 있고, 전하량의 크기가 q이고 운동에너지가 K인 입자가 xy 평면에서 운동한다. 전기장 영역에서 전기장은 세기가 E_0이고 방향은 +x 방향으로 일정하다. 입자는 전기장과 자기장이 모두 있는 영역에서 +y 방향으로 등속 직선 운동을 하고, 자기장만 있는 영역 시계방향으로 반지름 R인 등속 원운동을 한다. 입자의 전하의 종류와 운동에너지 K로 옳은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

로렌츠 힘 

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4. 그림은 저항값이 R, 2R인 저항 2개, 전기용량이 C인 축전기, 스위치 A와 B로 구성된 회로를 나타낸 것이다. A, B가 열린 상태에서 축전기에 저장된 전하량은 Q_0이다. 시간 t = 0일 때 A를 닫고 t = RC일 때 B도 닫는다. t = 3RC일 때 축전기에 저장된 전하량은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

커패시터  

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5. 그림과 같이 종이면에 놓여 있던 한 변의 길이가 d인 정사각형 금속 고리가 +x 방향의 일정한 속도로 폭이 각각 2d인 자기장 영역I과 II를 통과한다. I, II에서 자기장의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이고, 크기는 각각 B, 2B로 균일하고 일정하다. 점 P는 금속 고리의 꼭짓점에 고정된 점이다. 금속 고리에 작용하는 알짜 자기력의 세기 F를 P의 위치에 따라 나타낸 것으로 가장 적절한 것은? (단, 금속 고리는 회전하지 않고 모양을 그대로 유지한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

맥스웰 제4법칙 및 로렌츠 힘 

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6. 그림 (가)는 xy 평면 상에서 진행하는 진동수 5 Hz인 파동의 어느 순간의 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)에서의 파동의 변위를 x축과 y축에서 각각 나타낸 것이다. 이 파동의 속력은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

파동의 개념 

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7. 그림은 동일 직선 상에서 고정된 음파 측정기와 움직이고 있는 음파 발생기를 나타낸 것이다. 음파 발생기는 진동수가 f_0으로 일정한 음파를 내고 있다. 표는 음파 발생기의 운동 상태와 음파 측정기에 관측된 진동수를 나타낸 것이다. 매질에서 음파의 속력은 340 m/s이다. 표에서 f는? (단, 매질은 균일하고 음파 측정기에 대해 정지해 있다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

도플러 효과 

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8. 그림 (가)는 보어의 수소 원자 모형에서 주양자수 n에 따른 전자의 에너지 준위를 나타낸 것이고, (나)는 (가)의 어떤 에너지 준위에 있는 전자의 원운동 궤도와 물질과 파형을 각각 점선과 실선을 이용하여 모식적으로 나타낸 것이다. E_n = -|E_1| / n^2이다. (나)의 상태에 있는 전자가 전이할 때 방출되는 광자 중에서 진동수가 가장 작은 광자의 진동수는? (단, h는 플랑크 상수이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

보어 원자 모형 

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9. 그림 (가)는 저항, 코일, 축전기를 전압의 최댓값이 300 V로 일정한 교류 전원에 연결한 회로를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 회로에서 전류의 최댓값 I_m을 교류 전원의 진동수에 따라 나타낸 것이다. I_m은 진동수가 f_0일 때 2A로 최대이고, 진동수가 각각 f_1, 4f_0일 때 √2 A이다. 교류 전원의 진동수가 f_1일 때, 코일의 유도 리액턴스는?

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ②

교류 회로 이론 

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10. 그림 (가)는 마찰이 없는 수평면에서 용수철에 연결되어 있는 물체 A와 B에 물체 C를 접촉시켜 용수철이 압축되도록 A와 C를 잡고 있는 모습을 나타낸 것이다. 용수철은 용수철의 원래 길이 L로부터 d만큼 압축되었다. 그림 (나)는 A와 C를 동시에 가만히 놓았더니 A, B, C가 수평면을 따라 운동을 하다가 C가 B로부터 분리되는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 이때 용수철의 길이는 L이고 B와 C의 속력은 같다. A, B, C는 분리 전후 동일 직선 상에 있다. A, B, C의 질량은 m으로 같고, 용수철 상수는 k이다. C가 B로부터 분리된 후 용수철이 L로부터 최대 x만큼 늘어났을 때 x는? (단, 용수철의 질량과 공기의 저항은 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

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11. 그림은 중력장 내에서 질량 m인 물체가 실에 매달려 고정된 점 O를 중심으로 연직면에서 원운동하는 모습을 나타낸 것이다. 점 A, B, C는 각각 원 궤도상의 최고점, 중간점, 최저점이고, 각 점을 지날 때 물체의 운동에너지는 K_A, K_B, K_C이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이고, 공기의 저항과 물체의 크기는 무시한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

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12. 다음은 원판의 관성 모멘트를 측정하기 위한 실험 과정과 결과의 일부분을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

강체역학 (회전역학) 

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13. 그림과 같이 밀도 ρ인 이상 유체가 관의 지름이 2d, 4d, 3d인 세 영역으로 이루어진 원통형 관 속을 정상 흐름으로 통과하고 있다. 점 A, B는 수평면으로부터 높이가 같고, 점 C와 A의 높이차는 H이다. A에서 유체의 속력은 v_0이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 g이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

유체의 성질 

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14. 그림은 안쪽 반지름이 R이고 바깥쪽 반지름은 2R인 속이 빈 도체구의 중심에 양(+)의 점전하가 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다. 점전하의 전하량은 Q이고, 도체의 알짜 전하량은 3Q이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 도체를 제외한 공간의 유전율은 ϵ_0이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑦

맥스웰 제1법칙 

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15. 그림은 단면적이 같은 원기둥 모양의 물체 A, B를 접촉시켜 양 끝을 각각 30 °C와 20 °C의 열원에 연결한 것을 나타낸 것이다. 열은 30°C의 열원에서 20 °C의 열원으로 A와 B를 통해 80 W로 일정하게 전달된다. A와 B의 열전도도는 각각 200 W/m•°C와 400 W/m•°C이다. A, B의 단면적은0.01 m^2로 같고, A와 B의 길이의 합은 0.4 m이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 열의 전달은 전도에 의해서만 이루어지고, 외부와의 열 출입은 없다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑦

정상상태의 열전도 1차원 

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16. 그림 (가)는 분자량이 각각 4m_0, m_0이고 절대 온도는 각각 2T_0, T_0이며 분자수가 N_0으로 같은 단원자 분자 이상 기체 A, B를 모식적으로 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 A와 B의 기체 분자 속력 분포를 순서 없이 X, Y로 나타낸 것이다. 단위 속력 당 분자수가 최대가 되는 속력은 X와 Y에서 각각 v_1, v_2이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

기체분자운동론 

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17. 그림은 등적 몰비열이 5R/2인 1 몰의 이원자 분자 이상 기체의 상태가 A → B → C → A를 따라 천천히 변화할 때 압력과 절대 온도와의 관계를 나타낸 그래프이다. A → B는 등온과정이고, B → C는 등압과정이며, C → A는 단열과정이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체상수는 R이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

열역학 

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18. 그림 (가)와 같이 단색광 A는 진공 중에서 입사각 θ_i로 입사한 후 매질I 과 II를 순서대로 진행하여 진공으로 굴절된다. 그림 (나)와 같이 A는 진공 중에서 θ_i로 입사한 후 (가)와 같은 매질 II와 I을 순서대로 진행하여 진공으로 굴절된다. I, II는 서로 나란하며 두께가 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

기하광학 

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19. 그림 (가)는 물질파 파장이 λ_0인 전자가 균일한 전기장 영역을 통과하여 전자의 물질과 파장이 감소한 것을 모식적으로 나타낸 것이다. 그림 (나)는 물질과 파장이 λ_0인 양성자와 알파 입자가 (가)와 동일한 전기장 영역을 반대쪽으로부터 입사하는 것을 나타낸 것이다. 각 입자의 경로는 직선이고 입자들의 경로는 서로 평행하며 전기장 영역을 통과하는 거리는 모두 같다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

로렌츠 힘 

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20. 다음은 방사성 의약품으로 사용되는 방사성 원소 ⁶⁰₂₇Co가 들뜬 상태의 ⁶⁰₂₈Ni*를 거쳐 바닥 상태의 ⁶⁰₂₈Ni로 변환되는 과정에서 방사선 입자 (가), (나)를 방출하는 핵반응식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

핵화학 

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입력: 2025.05.21 11:20