7급 국가직 물리학개론 2017년 기출문제

다음은 우라늄의 핵분열과정을 나타낸 것이다. ㉠에 들어갈 입자는?

${}_{92}^{235}\mathrm{U}$ ＋ ( ㉠ ) → ${}_{54}^{140}\mathrm{Xe}$ ＋ ${}_{38}^{94}\mathrm{Sr}$ ＋ $2{}_0^1\mathrm{n}$ ＋ 에너지

등가속도 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

ㄱ. 물체에 작용하는 알짜힘의 크기와 방향이 일정한 운동이다.

ㄴ. 등속 원운동은 등가속도 운동이 아니다.

ㄷ. 단진자의 운동은 등가속도 운동이 아니다.

반지름이 10 cm이고 밀도가 균일한 구를 물에 넣었더니 중심이 수면에 위치한 채 정지해 있다. 이 구의 질량[kg]에 가장 가까운 것은? (단, 물의 밀도는 1 g/cm³이고 물의 부력과 중력을 제외한 다른 효과는 무시한다)

내부 온도가 10 $\mathrm{K}$로 유지되는 카르노 냉동기가 있다. 냉동기의 내부에서 2 $\mathrm{J}$의 열을 흡수하여 온도가 300 $\mathrm{K}$로 유지되는 외부로 배출하기 위해 냉동기에 가해야 하는 일[$\mathrm{J}$]은?

위는 열려 있고 아래는 닫혀 있는 1 m 깊이의 원통이 수직으로 세워져 있다. 이 원통에는 물이 담겨 있으며, 원통 바로 위에서 진동수 510 Hz의 소리굽쇠를 울리면 특정 수위에서 소리가 커진다. 소리가 커지는 최대 수위[m]는? (단, 음속은 340 m/s이다)

그림과 같이 기타줄의 한 쪽은 벽에 고정되어 있고, 다른 쪽은 작은 도르래를 지나 아래로 늘어뜨려져서 질량 $M$의 추에 연결되어 있다. 추가 연직 하방에서 정지해 있을 때 이 기타줄의 수평 부분을 퉁겼더니 진동수 $f$의 소리가 발생했다. 만일 추가 단진자 운동을 한다면, 기타줄의 동일한 지점을 퉁기어 나는 소리의 진동수는? (단, 도르래의 마찰은 무시한다)

흑체 복사 스펙트럼에서 세기가 가장 큰 파장을 ${\lambda }_{\max }$라고 정의하자. 표면 온도가 5,800 $\mathrm{K}$인 흑체의 ${\lambda }_{\max }$는 약 0.5 $\mu \mathrm{m}$이다. 표면 온도가 250 $\mathrm{K}$인 흑체의 ${\lambda }_{\max }$[$\mu \mathrm{m}$]에 가장 가까운 것은?

그림과 같이 바닥에 정지해 있는 20 kg의 벽돌 $A$와 10 kg의 벽돌 $B$가 도르래에 걸쳐 있는 줄로 연결되어 있다. 도르래에 연직 상방으로 크기 $F$의 힘을 가했더니 벽돌 $B$만 천천히 들어 올려졌다. $F$의 최소 크기[$\mathrm{N}$]는? (단, 중력 가속도는 10 m/s²이고, 줄은 늘어나지 않으며, 줄과 도르래의 질량과 마찰 및 벽돌의 크기는 무시한다)

매우 작지만 아주 밝은 촛불 두 개가 50 cm 간격으로 놓여 있다. 이 두 촛불을 멀리에서 보면 하나로 보인다. 육안으로 관찰할 때 촛불이 두 개로 구별되어 보이는 촛불과 관찰자 사이의 최대거리[m]에 가장 가까운 것은? (단, 눈의 동공 지름은 5 mm이고 촛불 빛의 파장은 500 nm이며, 눈의 분해능은 단지 회절에 의해서만 제한된다고 가정한다)

가는 도선과 저항기를 연결하여 한 변의 길이가 $a$인 정사각형의 폐회로를 만든 후 그림과 같이 회로와 동일 평면에 있는 영역 $A$에 걸쳐 놓았다. 저항기의 저항은 $R$이고, 영역 $A$에는 수직 방향으로 크기가 $B$인 자기장이 균일하게 분포해 있다. 회로의 한 변이 영역 $A$로 들어간 거리 $x$가 시간 $t$에 따라 $x(t)=\frac{a}{4}\left[1+\sin \left(\frac{2\pi t}{T}\right)\right]$로 변하도록 회로를 천천히 움직일 때, 저항기에서 소비되는 전력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 도선의 저항은 무시한다)

무중력 상태의 우주 공간에 반지름이 1,000 m인 자전거 바퀴 모양의 우주정거장이 있다. 이 우주정거장은 일정한 각속도로 회전하고 있으며, 그 회전축은 중심점 $O$에 있다. 회전 운동에 의해 거주 구역에서 느끼는 인공 중력의 가속도가 10 m/s²일 때, 우주정거장이 회전하는 각속도[rad/s]는? (단, 거주 구역의 폭은 무시한다)

단면적이 $a$, 비저항이 $\rho$, 길이가 $L$인 도선 $A$와 단면적이 $3a$, 비저항이 $3\rho$, 길이가 $3L$인 도선 $B$가 직렬로 연결되어 있다. 전체 도선의 양 끝에 일정한 전압 $V$를 가할 때, 도선 $A$에서 소모되는 전력은?

초점거리가 각각 20 cm, －25 cm, 30 cm인 세 개의 얇은 렌즈가 있다. 이 중 두 개를 골라 각각 대물렌즈와 대안렌즈로 사용하여 굴절망원경을 만들려고 할 때, 이 망원경이 가질 수 있는 가장 큰 각배율은?

반지름이 $40\sqrt{3}$ m인 원형 트랙이 수평면에 놓여 있다. 이 원형 트랙을 일정한 속력으로 달리는 자동차의 천장에 매달아 둔 진자가 연직선으로부터 30 °의 각도를 유지하고 있다. 이 자동차의 속력[m/s]은? (단, 중력 가속도는 10 m/s²이고, 자동차의 크기와 진자의 길이에 의한 효과는 무시하며, 바퀴와 지면 사이의 마찰력과 중력 이외의 다른 힘은 없다고 가정한다)

반지름이 $R$인 구의 내부에 양전하가 균일하게 분포해 있다. 구가 고립되어 있을 때, 구의 중심으로부터 거리가 $r$인 지점에서 전기장의 크기에 대한 설명으로 옳은 것은?

반지름이 100 km이고 밀도가 균일한 구형의 행성 주위를 위성이 등속 원운동하고 있다. 이 위성의 속력은 1 km/s이고 행성 중심으로부터 위성까지의 거리는 1,000 km이다. 이 행성의 표면에서 1 kg의 물체가 받는 힘의 크기[$\mathrm{N}$]는? (단, 위성과 물체의 크기는 무시하고 이 행성의 중력만을 고려한다)

정지해 있던 전자에 일정한 전압을 가하여 가속시킨 후 드브로이 파장을 측정하였다. 1 kV로 가속시킨 전자의 파장을 ${\lambda }_1$, 4 kV로 가속시킨 전자의 파장을 ${\lambda }_4$라고 할 때, $\frac{{\lambda }_1}{{\lambda }_4}$은? (단, 상대론적 효과는 무시한다)

단열된 용기가 내부의 칸막이에 의해 두 부분으로 나뉘어 있다. 한 부분에는 이상기체 $X$가 1몰, 다른 부분에는 이상기체 $Y$가 3몰 들어 있다. 두 기체는 온도가 같고 압력도 동일하다. 용기 내부의 칸막이를 치워 두 기체가 섞이도록 한 후 평형 상태가 되었을 때, 이 계의 엔트로피 증가량은? (단, 기체 상수는 $R$이고, 기체 $X$와 $Y$는 서로 다른 종류로서 화학 반응을 하지 않으며, 용기의 모양은 변하지 않고 칸막이의 부피는 무시한다)

그림과 같이 평면에 놓인 회로에 2 A의 전류 $I$가 화살표를 따라 시계 방향으로 흐를 때, 발생하는 자기 쌍극자모멘트의 크기[A m²]와 방향은?

크기 방향

그림은 어느 열기관의 순환 과정을 온도－엔트로피($T$－$S$) 도표에서 나타낸 것이다. $a\to b$, $c\to d$ 과정에서 기체의 엔트로피가 일정하고, $b\to c$, $d\to a$ 과정에서 기체의 부피가 일정하다. 이 열기관의 순환 과정에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 열기관의 기체는 이상기체이다)