2023 기상직 7급 물리학개론 문제 정답 (2차) - 2023.9.23.

 

물리학개론정답(2024-06-12 / 365.2KB / 79회)

 

 2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 물리학개론 책형 1쪽 물리학개론 1. 어느 FM 음악 방송국은 진동수 100 MHz의 전파를 이용한다. 공기 중에서 이 방송국이 송출하는 전파의 파장[m]은? (단, 공기 중에서 빛의 속력과 음속은 각각 3.0 × 108 m/s, 340 m/s이다) ① 3.4 × 10-6 ② 3 ③ 3.4 ④ 300 2. 그림과 같이 균일한 원판이 각가속도 5 rad/s2으로 회전하고 있다. 이 원판이  ＝ 0초에서  ＝ 4초까지 4초간 40 rad을 회전하였다면,  ＝ 0초에서 이 원판의 각속도[rad/s]는? ① 0 ② 5 ③ 10 ④ 20 3. 빛이 어떤 투명한 물질 내부에서 진행할 때 그 속력과 파장이 각각 2.0 × 108 m/s, 400 nm이다. 이 물질의 굴절률과 그 빛이 공기 중에서 가지는 파장[nm]을 바르게 연결한 것은? (단, 공기의 굴절률은 1, 빛의 속력은 3.0 × 108 m/s이다) 굴절률 파장[nm] ① 1.5 600 ② 1.5 520 ③ 1.2 560 ④ 1.2 480 4. 이상기체로 채워진 부피 2.0 m 3인 실린더에 8.0 ×105 Pa의 외부 압력을 가하여 부피가 축소되는 과정에서 6.4 ×105 J의 에너지가 실린더로부터 방출되었다. 만약 실린더 내부의 온도가 변화하지 않았다면 실린더의 최종 부피[m3]는? ① 0.6 ② 0.8 ③ 1.0 ④ 1.2 5. 균일한 자기장 가 작용하는 공간에 전하량과 속력이 각각 , 인 전자가 자기장에 수직인 방향으로 입사하여 반지름이 인 원운동을 하고 있다. 이때 이 전자의 운동량은? ①   ②     ③  ④   2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 물리학개론 책형 2쪽 6. 그림은 질량이 인 정지 상태의 구슬이 가는 철사에 꿰어져 높이 에서 하강하여 반지름이     인 원형 모양의 고리를 따라 운동하는 모습을 나타낸다. 이 원형 모양의 고리에서 가장 우측 지점에 구슬이 도달했을 때, 구슬에 작용하는 구심력의 크기는 구슬 무게의 몇 배인가? (단, 공기저항과 철사와 구슬 사이의 마찰은 무시한다) ① 4 ② 6 ③ 8 ④ 10 7. 폭이 인 1차원 무한 퍼텐셜 우물 안에 갇힌 전자가 있다. 이 전자가 첫 번째 들뜬상태, 즉  ＝ 2인 상태에 있을 때  ≤  ≤   인 범위에서 발견될 확률[%]은? ① 10 ② 15 ③ 20 ④ 25 8. 전기용량이 2 F인 평행판 축전기가 있다. 이 축전기의 두 평행판 사이에 위치한 유전체의 유전율을 2배 증가시키고, 두 평행판 사이의 간격을 반으로 줄였을 때의 전기용량[F]은? (단, 축전기의 두 평행판 사이는 명시된 유전체로 균일하게 채워져 있다) ① 0.5 ② 4 ③ 6 ④ 8 9. 구면 거울에서 3.0 m 떨어진 곳에 어떤 물체가 있다. 형성된 상은 정립이고 크기는 물체의   이다. 이 거울에 대한 특성을 바르게 연결한 것은? 상 구면 초점 거리[m] ① 허상 볼록 －1.5 ② 허상 오목 －1.5 ③ 실상 볼록 ＋0.75 ④ 실상 오목 ＋0.75 10. 질량이 인 인공위성이 질량이  인 지구 중심에서 거리 만큼 떨어진 원 궤도를 일정한 속력 , 공전주기  로 돌고 있다. 만약 동일한 인공위성이 지구 중심과의 거리가   인 원 궤도에서 공전한다면, 이 궤도에서 인공위성의 속력과 공전주기를 바르게 연결한 것은? 속력 공전주기 ①     ②     ③      ④       2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 물리학개론 책형 3쪽 11. 질량이 인 물체가 평지에서 수평각 , 초기속력 로 발사되었다. 이 물체가 운동하는 궤적의 최고점에서 물체의 역학적 에너지는? (단, 공기저항, 물체의 크기는 무시하며, 발사 지점에서의 퍼텐셜 에너지는 0이다) ①     ②    cos   ③    sin   ④    sin   12. 초창기 원자 모형에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 톰슨의 원자 모형에 따르면 양전하 외부에 전자들이 고르게 분포한다. ㄴ. 러더퍼드의 원자 모형에 따르면 양전하의 집합인 핵 주위를 전자가 공전한다. ㄷ. 보어의 수소 원자 모형에 따르면 전자 궤도의 각운동량은 양자화된다. ㄹ. 보어의 수소 원자 모형에 따르면 전자는 확률밀도함수 형태로 존재한다. ① ㄱ, ㄹ ② ㄴ, ㄷ ③ ㄴ, ㄹ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ 13. 그림과 같이 두 점전하 와 가 축상에 고정되어 있다. 와 의 전하량은 각각 와 이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ①   일 때 전기장이 0이 되는 위치는 없다. ② P에서의 전위는 각 점전하에 의한 전위의 합이다. ③ 이면, 축상의 모든 점에서 전위는 0이다. ④   일 때, 축(  )상에서 전기장은 축 방향이다. 14. 전기장이 일정한 공간에 질량과 전하량이 각각 , 인 A 입자를 놓았더니 가속도 를 가지고 운동하였다. 동일한 위치에 질량과 전하량이 각각 , 인 B 입자를 놓았을 때 B 입자의 가속도는? ①    ②    ③  ④  15. 물체 A와 B의 질량은 각각  ＝ 1 kg,  ＝ 2 kg이고, 비열은 각각  ＝1,000 J/kg °C,  ＝500 J/kg °C이다. 만약 물체 A와 B에 각각 같은 열량이 주어졌다면, 물체 A와 B의 온도 변화 비율 B A 는? (단, 주어진 열량 이외의 열출입과 물체의 열팽창은 무시한다) ① 0.5 ② 1 ③ 1.5 ④ 2 2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 물리학개론 책형 4쪽 16. 정지 상태의 외부 관찰자가 직선도로에서 30 m/s의 속력으로 달리는 승용차와 승용차의 전방에서 10 m/s의 속력으로 달리는 트럭을 관찰하고 있다. 두 차 사이의 거리가 60 m일 때 승용차가 크기 5 m/s2의 가속도로 감속을 시작하였다면, 승용차가 감속하는 과정에서 외부 관찰자가 측정하는 승용차와 트럭 사이의 최소거리[m]는? (단, 두 차는 같은 방향으로 운동하며, 점체로 간주한다) ① 10 ② 15 ③ 20 ④ 25 17. 그림은 공기 중에 놓여 있는 원통형 광섬유의 단면 모습이다. 코어 (내부 매질)와 클래딩(외부 매질)의 굴절률은 각각 , 이다.   일 때, 내부 전반사에 의해 입사된 빛이 코어 안에서 진행할 수 있는 수용각(acceptance angle) 는? (단, 광섬유의 길이는 코어의 지름에 비해 충분히 길고, 공기의 굴절률은 1이다) ① cos     ② sin      ③ cos      ④ sin       18. 정지해 있던 자동차가 7.0초 동안 등가속 운동을 하였다. 이어서 4.0초 동안 등속도로 운동한 후 5.0초 동안 등감속하여 정지하였다. 이때 자동차의 총 이동 거리가 200 m라면 등속도로 이동한 거리[m]는? (단, 자동차는 직선운동을 한다) ① 60 ② 70 ③ 80 ④ 90 19. 그림은 이중 슬릿에 입사하는 입자빔 간섭 실험을 나타낸 것으로, 는 스크린에 도달한 입자의 수가 극댓값을 가지는 이웃한 위치 간의 거리이다. 표에 주어진 세 종류의 입자 A, B, C를 각각 사용하여 측정한 의 크기를 옳게 비교한 것은? 입자 질량 속력 A   B   C   ① A > C > B ② B > A > C ③ B > C > A ④ C > A > B 20. A는 어떤 건물의 옥상에서 정지 상태의 물체를 자유 낙하 시켜, 9초 후 물체가 바닥에 부딪히는 소리를 들었다. 이때 물체가 바닥에 닿기 직전의 속력[m/s]은? (단, 중력 가속도와 음속은 각각 10 m/s2 , 320 m/s이다) ① 50 ② 60 ③ 70 ④ 80 2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 물리학개론 책형 5쪽 21. 어떤 실험에서 단열 용기에 담긴 온도가 10 °C인 물에 200 °C로 가열된 쇳덩어리 한 개를 담가 충분히 오랜 시간 기다렸더니 20 °C에서 열평형을 이루었다. 그렇다면 동일한 실험 조건에서 10 °C인 물의 온도를 80 °C 이상으로 데우는 데 필요한 최소한의 쇳덩어리 개수는? (단, 단열 용기의 열용량은 무시하고, 물에 넣는 모든 쇳덩어리는 물리적, 화학적으로 동일하다) ① 9 ② 11 ③ 13 ④ 15 22. 두 잠수함 A, B가 물속에서 서로를 향해 정면으로 움직이고 있다. 이때 잠수함 A는 의 속력으로 움직이며 진동수가 인 수중 음파를 방출하고 있다. 잠수함 B의 속력이 라면, 잠수함 A에서 방출하는 수중 음파가 잠수함 B에 반사되어 되돌아올 때 잠수함 A의 관측자가 탐지하는 음파의 진동수는? (단, 수중에서 음파의 속력은 이다) ①  ②          ③          ④          23. 어떤 입자에    N의 힘이 작용하여 입자의 위치가  m에서  m로 변하였다. 이때 힘 가 한 일[J]은? ① 4 ② 6 ③ 8 ④ 10 24. 헬륨－네온 레이저를 사용하면, 적색 빛(파장 red) 방출을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 녹색 빛(파장 green) 방출도 얻을 수 있다. 적색 빛 방출의 경우는, 레이저 내의 네온 원자가 주어진 들뜬 에너지 상태에서 red에너지 상태로 전이되는 경우이고, 녹색 빛 방출의 경우는 네온 원자가 동일한 들뜬 에너지 상태에서 green에너지 상태로 전이되는 경우이다. 만약, 네온 원자가 green에너지 상태와 red에너지 상태 사이에서 전이가 일어난다면, 이때 방출되는 빛의 파장은? ① redgreen redgreen ② redgreen redgreen ③ redgreen redgreen ④ redgreen redgreen 25. 총 전하가 양전하 로 균일하게 대전되고, 반지름이 인 속이 찬 부도체 구가 있다. 로 대전되고 안쪽 반지름이 인 도체 구 껍질이 이 부도체 구를 둘러싸고 있다.   인 지점에서 전기장의 크기는? (단, 부도체 구와 도체 구 껍질의 중심은 일치하며, 는 쿨롱 상수,   이다) ① 0 ②     ③    ④     