7급 국가직 물리학개론 2021년 기출문제

그림은 직선도로를 따라 운동하는 어떤 물체의 속도－시간 그래프를 나타낸 것이다. 0초부터 6초까지 물체의 이동거리[m]는?

물체가 반지름 $r$인 원을 따라 일정한 속력 $v$로 원운동한다. 이 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 속도의 방향은 계속 변한다.

ㄴ. 가속도의 크기는 $v^2$에 반비례한다.

ㄷ. 가속도의 방향은 원의 중심을 향한다.

볼츠만 상수($k$)의 단위는?

입자에 $x$축 방향으로 작용하는 힘은 $F=ax+b{x}^2$이다. 입자를 $x=0$에서 $x=L$까지 움직일 때 이 힘이 한 일은? (단, $a$, $b$는 상수이다)

단색광이 굴절률 $n$인 매질에서 공기로 입사할 때 입사각이 45 °보다 크면 전반사한다. 이 매질의 굴절률 $n$은? (단, 공기의 굴절률은 1이다)

직선도로를 따라 진동수 760 Hz의 사이렌을 울리는 소방차가 속력 40 m/s로 달리고 있고, 소방차 뒤를 자동차가 속력 30 m/s로 따라가고 있다. 이때, 자동차에 탄 운전자에게 들리는 사이렌의 진동수[Hz]는? (단, 공기 중 음속은 340 m/s이다)

출발점에서 도착점까지 움직이는 자동차가 있다. 처음 절반의 거리는 평균 속력 100 km/h로, 나머지 절반의 거리는 평균 속력 25 km/h로 이동했다면, 출발점에서 도착점까지 자동차의 평균 속력[km/h]은?

그림은 저항값이 $R$인 저항기, 유도용량이 $L$인 유도기, 전기용량이 $C$인 축전기가 직렬로 연결된 회로를 나타낸 것이다. 교류 전원이 공명 진동수 $f_0$로 구동될 때, 이 회로에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. $f_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}$이다.

ㄴ. 이 회로의 임피던스는 $R$이다.

ㄷ. 유도기 양단과 축전기 양단 각각에 걸린 전압의 위상차는 180 °이다.

그림과 같이 양쪽이 열려 있고 중간 부분이 막혀 있는 관이 있다. 이 관에서 발생하는 3차 조화모드까지의 정상파들에 의한 맥놀이 진동수[Hz]가 아닌 것은? (단, 공기 중 음속은 340 m/s이다)

그림과 같이 얇은 볼록렌즈 A, B가 10 cm 간격을 두고 떨어져 있고, A로부터 3 cm 떨어진 지점에 1 mm 크기의 물체가 놓여 있다. A, B의 초점거리는 각각 2 cm, 3 cm이다. A, B의 조합에 의해 생기는 물체의 상의 크기[mm]는?

일정량의 이상기체가 단열팽창하여 부피가 두 배가 되었다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 이 기체의 압력은 감소하였다.

ㄴ. 이 기체의 내부 에너지는 감소하였다.

ㄷ. 이 과정 동안 기체는 일을 하지 않았다.

양(＋)전하와 음(－)전하 사이의 전기력선과 등전위면에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

수평면에서 용수철에 연결된 물체가 단순조화진동을 하고 있다. 물체의 질량, 용수철 상수, 진동의 진폭이 다음과 같을 때, 역학에너지가 가장 큰 것은?

질량 용수철 상수 진폭

반지름이 $R$인 속이 꽉 찬 금속구가 전하량 $Q$로 대전되어 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 금속구의 내부에서 전기장은 0이다.

ㄴ. 금속구 표면에서 전기장의 크기는 $R$에 비례한다.

ㄷ. 금속구 표면에서 전기장의 방향은 표면과 수직이다.

그림은 폭이 $L$인 1차원 무한 퍼텐셜 우물 안에 갇힌 입자의 양자화된 에너지 준위 $E_n(n=1,2,3,...)$을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

그림은 표면적이 같고 표면의 절대온도가 각각 $T_{\mathrm{A}}$, $T_{\mathrm{B}}$인 흑체 A, B에서 방출되는 단위 시간당 복사에너지의 세기를 파장에 따라 나타낸 것이다. ${\lambda }_A$, ${\lambda }_B$는 복사에너지의 세기가 최대인 파장이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. $T_{\mathrm{A}}$는 $T_{\mathrm{B}}$보다 높다.

ㄴ. ${\lambda }_A{T}_A$는 ${\lambda }_B{T}_B$보다 작다.

ㄷ. 단위 시간당 방출되는 복사에너지는 A와 B가 서로 같다.

그림과 같이 균일한 전기장 $E$와 균일한 자기장 $B$가 작용하는 영역을 속도 $v$로 입사한 입자가 등속 직선 운동하여 통과하였다. 이 입자의 전하량은 $-q$이고, $v$, $E$, $B$는 서로 수직이다. $E$가 아래 방향으로 작용할 때 $B$의 크기와 방향은? (단, 중력은 무시한다)

$B$의 크기 $B$의 방향

전기용량이 각각 $C,4C$인 평행판 축전기 A, B가 있다. A, B에는 유전율이 각각 $ϵ,2ϵ$인 유전체가 채워져 있다. A의 평행판 사이의 간격이 $d$일 때, B의 평행판 사이의 간격은? (단, 평행판의 면적은 A, B가 같다)

밀도가 균일한 원판이 5 rad/s²의 일정한 각가속도로 회전하고 있다. $t=0$초에서 각속도가 3 rad/s일 때, $t=4$초에서 원판의 각속도[rad/s]는?

보어의 수소 원자 모형에서 질량이 $m$인 전자가 양자수 $n=2$인 상태에서 궤도 반지름 $r$로 운동한다. 이때, 전자의 운동에너지는? (단, $h$는 플랑크 상수이다)

그림은 일정량의 단원자 분자 이상기체의 상태가 A → B를 따라 변할 때 기체의 압력과 부피를 그래프로 나타낸 것이다. A → B 과정에서 기체가 흡수한 열량은?

다음은 300 K와 1,000 K 사이에서 작동하는 카르노 기관의 순환과정을 압력－부피 그래프로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 이 기관의 효율은 0.7이다.

ㄴ. 1 → 2 과정은 열을 흡수한다.

ㄷ. 2 → 3 과정은 엔트로피가 증가한다.

파장이 $\lambda$인 단색광을 이용한 영의 이중 슬릿 간섭 실험에서 다른 조건은 그대로 두고 간섭무늬가 넓어지는 조건으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. 슬릿의 간격을 증가시킨다.

ㄴ. $\lambda$보다 긴 파장의 단색광을 사용한다.

ㄷ. 슬릿과 스크린 사이의 거리를 증가시킨다.

그림과 같이 $xy$평면에 고정된 $x$축에 나란한 무한히 긴 두 직선도선 A, B에 전류가 각각 $I_A$, $I_B$가 흐른다. A, B로부터 $y$축 위의 점 P까지의 수직거리는 각각 4$d$, $d$이다. 점 P에서 $I_A$, $I_B$가 만드는 자기장은 서로 같다. A, B 사이에서 $I_A$, $I_B$에 의한 자기장의 합이 0인 $y$축 위의 위치는?

그림과 같이 질량이 각각 $m_1$, $m_2$, $m_3$인 3개의 물체가 줄에 연결되어 화살표 방향으로 등가속도로 움직이고 있다. $m_1$, $m_2$와 수평면 사이의 운동 마찰계수는 $\mu$로 같다. $m_1$과 $m_2$ 사이의 줄의 장력 $T$의 크기는? (단, 중력가속도는 $g$이고, 줄의 질량, 도르래의 질량과 마찰은 무시한다)