【변리사】 2019 자연과학 물리학 풀이

2019 자연과학 물리학 풀이

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1. 그림과 같이 질량이 같은 물체 A, B, C를 수평면과 이루는 각이 각각 30도, 45도, 60도가 되도록 동시에 던졌더니 3개의 물체는 각각 포물선 운동을 하였다. A, B, C의 초기 속력은 모두 같다. 동시에 던져진 A, B, C가 최고점에 도달할 때 까지 걸린 시간을 TA, TB, TC라 할 때 이 크기를 비교한 것으로 옳은 것은?

① TA < TB < TC        ② TA < TC < TB        ③ TB < TC < TA        ④ TC < TA < TB        ⑤ TC < TB < TA

▷ 최고점 도달 시간 = 초기속력 × sin θ ÷ g

▷ θ가 클수록 최고점 도달 시간이 큼 

2. 그림 (가)는 마찰이 없는 xy 평면에서 질량이 각각 m, 2m인 물체 A, B가 x 축을 따라 서로 반대 방향으로 등속 운동하는 것을 나타낸 것이다. A, B의 속력은 각각 v, v/2이다. t = 0일 때 A와 B는 원점에서 탄성 충돌한 후, 그림 (나)와 같이 y 축을 따라 등속 직선 운동한다.

t = t₁일 때, A와 B 사이의 거리는? (단, 물체의 크기는 무시한다.)

① vt₁        ② √2 vt₁        ③ 1.5vt₁        ④ (√10 / 2) vt₁        ⑤ 3vt₁

▷ 조건 1. 운동량 보존법칙에 의해 x축 운동량의 합 = 0, y축 운동량의 합 = 0이 성립해야 함

▷ 조건 2. 탄성 충돌이기 때문에 역학적 에너지가 보존돼야 함

▷ 조건 1과 조건 2에 의해 (나)에서 A의 속력은 v, B의 속력은 v/2임을 이해할 수 있음

3. 그림 (가)와 (나)는 수평면에서 한쪽 끝이 고정된 두 개의 용수철에 각각 질량이 m, 2m인 물체 A, B를 평형 위치에서 같은 길이 d 만큼 늘어난 곳에서 잡고 있는 모습을 나타낸 것이다. 두 용수철의 용수철 상수는 같고, 물체를 가만히 놓았을 때 A와 B는 단진동을 한다.

(가)와 (나)의 단진동에서 값이 같은 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

< 보 기 >

ㄱ. 주기

ㄴ. 진폭

ㄷ. 운동 에너지 최댓값

① ㄱ        ② ㄴ        ③ ㄱ, ㄷ        ④ ㄴ, ㄷ        ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

▷ 주기 공식

▷ 진폭은 d로 동일

▷ 운동 에너지 최댓값

4. 그림과 같이 전하량이 q1, q2, q3인 점전하가 xy 평면상의 세 점 P1, P2, P3에 고정되어 있다. 원점에서 세 점전하에 의한 전기장의 방향은 +y 방향이다. P1, P2, P3의 좌표는 (0, d), (-d, 0), (d, 0)이고 q3은 양(+)전하이다.

 

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

< 보 기 >

ㄱ. q1은 양(+)전하이다.

ㄴ. q2는 양(+)전하이다.

ㄷ. 전하량은 q2와 q3이 같다.

① ㄱ        ② ㄴ        ③ ㄱ, ㄴ        ④ ㄱ, ㄷ        ⑤ ㄴ, ㄷ

▷ q2에 의한 전기장과 q3에 의한 전기장이 상쇄되고 q1에 의한 전기장이 +y 방향이어야 함

▷ q2의 전하량과 q3의 전하량은 크기가 같고 부호가 같아야 함

▷ 양전하는 방사하는 방향의 전기장을 만들고 음전하는 수렴하는 방향의 전기장을 만듦 → q1은 음전하

5. 그림 (가), (나)와 같이 정사각형 도선 P, Q가 각각 무한 직선도선과 동일 평면에 고정되어 있고, P와 Q의 한 변은 각각 무한 직선도선과 평행하다. (가)와 (나)에서 무한 직선도선에 흐르는 전류는 일정한 세기로 같고, P, Q에 흐르는 전류의 세기는 각각 I_P, I_Q 이다.

P와 Q에 작용하는 직선도선에 의한 자기력의 크기가 같을 때, I_P / I_Q 는? (단, 도선의 굵기는 무시한다.)

① 1/3        ② 2/3        ③ 1        ④ 3/2        ⑤ 3

▷ 무한 직선도선에 흐르는 전류를 I로 정의

▷ 무한 직선도선에 수직한 방향으로 놓인 도선에 자기력은 힘의 평형으로 상쇄됨 : 위 도선은 위, 아래 도선은 아래로 힘을 받음

6. 그림과 같이 진동수가 f이고 전압의 최댓값이 일정한 교류 전원, 저항값이 R인 저항, 자체유도계수가 L인 코일, 전기 용량이 C인 축전기, 스위치로 회로를 구성 하였다. 스위치를 a에 연결하였을 때와 b에 연결하였을 때 저항에서 소모되는 평균 전력은 같다. f는?

①         ②         ③         ④         ⑤ 

7. 그림과 같이 단열된 피스톤으로 나누어진 단열된 실린더의 두 부분 A, B에 각각 2몰, 1몰의 단원자 분자 이상 기체가 들어있다. 마찰이 없는 피스톤은 평형 상태로 정지해 있다. A와 B의 부피는 V로 같고, A와 B에 들어있는 이상 기체 분자 한 개의 질량은 각각 m, 2m이다.

A와 B에서 값이 같은 물리량만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

< 보 기 >

ㄱ. 기체의 압력

ㄴ. 기체의 온도

ㄷ. 기체 분자 한 개의 제곱평균제곱근 속력 (root-mean-square speed)

① ㄱ        ② ㄴ        ③ ㄱ, ㄴ        ④ ㄱ, ㄷ        ⑤ ㄴ, ㄷ

▷ 기체의 압력 : 피스톤이 정지해 있으므로 A와 B의 압력은 동일

▷ 기체의 온도 : PV = nRT에서 압력과 부피가 같지만 몰수가 다르므로 온도는 다름

▷ 기체 분자 한 개의 제곱평균제곱근 속력

8. 그림 (가)는 +x 방향으로 일정한 속력으로 진행하는 사인파 A의 t = 0일 때의 모습을 나타낸 것이고, (나)는 t = 1/8초일 때 (가)에서 A가 +x 방향으로 진행한 모습을 나타낸 것이다.

 

파동 A의 진동수(Hz)는?

① 1        ② 2        ③ 3        ④ 4        ⑤ 5

▷ v = 1 m / (1/8) s = 8 m/s

▷ λ = 4 m

▷ λf = v    ⇔    f = 2 Hz

9. 그림과 같이 물체 A, B가 각각 다른 시간에 양극판에서 수직으로 출발해 음극판을 향해 등가속도 직선 운동을 하여 동시에 음극판에 도달하였다. 두 극판은 평행하고 두 극판 사이의 전기장은 일정하다. A, B의 질량은 각각 m, 2m이고 전하량은 각각 2q, q이다.

 

A와 B가 음극판에 도달한 순간, 이에 관한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 물체의 크기와 상대론적 효과는 무시한다.)

< 보 기 >

ㄱ. 양극판에서 음극판까지 이동하는 데 걸린 시간은 B가 A보다 길다.

ㄴ. A의 운동에너지는 B의 운동에너지보다 크다.

ㄷ. 드브로이 파의 파장은 A와 B가 같다.

① ㄱ        ② ㄷ        ③ ㄱ, ㄴ        ④ ㄴ, ㄷ        ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

▷ 양극판에서 음극판까지 이동하는 데 걸린 시간

▷ A의 운동에너지는 2qEd이고 B의 운동에너지는 qEd임

▷드브로이 파의 파장

10. 그림 (가)와 (나)는 보어(Bohr)의 수소 원자 모형에서 전자의 원운동 궤도와 물질파 파형을 각각 실선과 점선을 이용하여 모식적으로 나타낸 것이다. 전자의 주양자수 n(= 1, 2, 3, ···)에 따른 에너지 준위는 이다.

전자가 (나)의 상태에서 (가)의 상태로 전이할 때 방출되는 광자의 에너지는?

①         ②         ③         ④         ⑤ 

▷ (가)는 n = 2인 상태임

▷ (나)는 n = 3인 상태임

입력: 2020.03.23 17:39