2006 국가직 5급 물리학 문제 해설 (2차)

 

물리학(2017-11-12 / 346.9KB / 407회)

 

2006 국가직 5급 물리학 해설 wirebox (2017-11-12 / 104.1KB / 362회)

 

중앙인사위원회 물리학개론 중 책형 1쪽 물리학개론 문 1. 마찰을 무시할 수 있는 빙판 위에서, 질량 60 kg인 스케이트 선수가 20 m/s로 미끄러지다가 정지해 있던 질량 40 kg인 선수를 밀어내고 그 자리에 정지했다. 정지해 있던 선수의 충돌 직후 속력 [m/s]은? ① 4 ② 20 ③ 24 ④ 10 ⑤ 30 문 2. 한 경주자의 속력 － 시간 그래프가 아래 그림과 같을 때 10s 동안 진행한 거리 [m]는? 속력 (m/s) 12 시간 (s) 8 4 0 2 4 6 8 10 ① 32 ② 40 ③ 60 ④ 64 ⑤ 80 문 3. 양 끝이 열린 관을 입으로 불어 소리를 낼 때, 기주의 기본 진동 수가 500 Hz였다. 관의 길이 [cm]는? (단, 공기 중 소리의 속력은 340 m/s이다) ① 17 ② 34 ③ 51 ④ 68 ⑤ 85 문 4. 평지에서, 질량 1,000 kg인 자동차가 30 m/s의 속력으로 달리다가 제동을 시작하여 90 m 진행한 후 정지했다. 제동하는 동안 자동차에 가해진 평균 마찰력 [N]은? (단, 역학적 에너지는 마찰에 의해서만 손실된다고 가정한다) ① 167 ② 333 ③ 5,000 ④ 10,000 ⑤ 20,000 문 5. 10 rpm(분당 회전수)으로 회전하는 의자에 앉아 있는 한 학생이 양팔을 벌려 무거운 물체를 들고 있다. 이 때 계의 총 회전관성은 5 kg․m2 이다. 그가 양팔을 몸 쪽으로 당겨서 계의 총 회전관성이 2 kg․m2 으로 되었을 때, 외부 토크가 작용하지 않는다면, 계의 새로운 회전수 [rpm]는? ①1 ② 4 ③ 20 ④ 25 ⑤ 50 문 6. 어떤 건전지를 다른 회로와 연결하지 않은 채 전압계로 전압을 측정했더니 1.5 V였다. 그런데 외부 회로와 연결한 후 건전지 양단의 전압을 측정했더니 1.2 V가 되었고, 이 때 건전지에 흐르는 전류는 0.2 A였다. 건전지의 내부저항 [Ω]은? ① 2 ② 1.5 ③ 1 ④ 0.5 ⑤ 0 문 7. 아래 그림과 같이 불투명한 직육면체 그릇에 투명한 액체가 가득 담겨 있다. 전구를 모서리 A로부터 바닥을 따라 점점 멀어지게 하고 액체의 윗면 높이에서 그림과 같이 눈을 대고 관찰한다. 전구가 보이기 시작하는 위치가 A로부터 40 cm 떨어진 곳이라면 이 액체의 굴절률은? 40 cm A 30 cm 액체 공기 ① 0.75 ② 0.8 ③ 1.25 ④ 1.33 ⑤ 1.67 문 8. 열역학 제2법칙과 관계가 먼 것은? ① 고립된 계의 엔트로피는 감소하지 않는다. ② 제2종 영구기관을 만들 수 없다. ③ 열은 낮은 온도에서 높은 온도로 저절로 흐르지 않는다. ④ 방 안의 공기는 저절로 구석으로 몰리지 않는다. ⑤ 단열팽창하는 기체의 온도는 낮아진다. 문 9. 절대온도 T0에서 부피 V0인 병에 액체가 가득 담겨 있다. 압력을 일정하게 유지하면서 절대온도를 T ( > T0)로 높일 때 얼마만큼의 액체가 흘러넘치게 될까? (단, 액체의 일정압력부피팽창계수 와 병의 일정압력길이팽창계수 는 주어진 온도범위에서 일정하다고 가정한다) ① ( － )  (T － T0) ② ( － 2)  (T － T0) ③ ( － 3) (T － T0) ④ ( － 3)   (T － T0) ⑤ ( － 3)  (T － T0) 중앙인사위원회 물리학개론 중 책형 2쪽 문 10. 평면 위에 양전하 Q 가 그림 (a)와 같이 한 점에 위치하거나, 그림 (b)와 같이 반경 인 반원둘레에 균일하게 분포되어 있다. 각 경우 좌표의 중심 P에서 전기장의 크기와 방향에 대한 비교 설명으로 올바른 것은? P Q (0, ) y x (a) P y x (b)  Q ① 크기는 (a)의 경우가 크고, 방향은 같다. ② 크기는 (b)의 경우가 크고, 방향은 같다. ③ 크기는 같고, 방향은 다르다. ④ 크기도 같고, 방향도 같다. ⑤ 크기도 다르고, 방향도 다르다. 문 11. 속력 로 달리는 트레일러를 자동차가 같은 속력으로 뒤따르고 있다. 자동차가 진동수 의 경적을 울릴 때, 자동차를 타고 있는 사람이 앞서 가는 트레일러에서 반사되는 소리를 듣는다면 얼마의 진동수로 들리겠는가? (단, 공기 중에서 음파의 속력은 이다) ①    ②    ③    ④    ⑤  문 12. 아래 그림은 연속되는 열역학 과정의 PV(압력 － 부피) 도표이다. abd 과정에서 계가 흡수하는 열을 Qabd 라 하고, acd 과정에서 계가 흡수하는 열을 Qacd라 한다면, Q (≡ Qabd － Qacd)는? P V b d a c P2 P1 V1 V2 ① (P2 － P1) (V2 － V1) ②(P1 － P2) (V2 － V1) ③ P1(V2 － V1) ④ P2(V2 － V1) ⑤ P2V2 － P1V1 문 13. 내경이 이고, 외경이 인 무한히 긴 원통형 도체가 있다. 전류  가 균일한 밀도로 원통의 축방향으로 흐르고 있을 때, 축으로 부터 거리  ( <  < )에서 자기장의 크기는? (단, 도체 내부의 투자율은 로 근사한다) ①0 ②   ③        ④         ⑤             문 14. 용수철상수 k 인 용수철에 질량 m 인 추를 매달아 진동시킬 때 진 동 주기를 T 라고 하자. 이 용수철 여러 개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 같은 질량의 추를 매달았을 때 진동 주기가 2 T 로 되도록 하려면 이 용수철들을 어떻게 연결하여야 하는가? ① 2개를 직렬로 연결 ② 4개를 직렬로 연결 ③ 2개를 병렬로 연결 ④ 4개를 병렬로 연결 ⑤ 8개를 병렬로 연결 문 15. 빛이 비선형 물질을 통과하면 광자 2개가 합쳐지면서 1개의 광자로 변환될 수 있다. 이 경우 입사된 광자 2개의 파장이 각각 이면 비선형 물질을 통과하여 출력되는 광자의 파장은? ①    ②    ③    ④ 2  ⑤ 4  문 16. 아래 그림은 슬릿1과 슬릿2 중 한쪽만 열었을 때 슬릿을 통과한 전자가 스크린의 각 지점에서 관측되는 확률분포를 나타낸다. 그렇다면 양쪽 슬릿을 모두 열었을 때 전자가 각 지점에서 관측될 확률분포는 어떤 형태인가? (단, 슬릿의 폭과 슬릿 사이의 간격은 양자역학적 현상이 나타날 정도로 작다고 가정한다)  2 1 ∘∘∘∘∘ 2 1 ∘∘∘∘∘ ① 2 1 ∘∘∘∘∘ ② 2 1 ∘∘∘∘∘ ③ 2 1 ∘∘∘∘∘ ④ 2 1 ∘∘∘∘∘ ⑤ 2 1 ∘∘∘∘∘ 문 17. 길이가 3 m이고 폭이 1 m인 물체가 관측자에 대해서 길이 방향으로 광속의 80 %로 운동하고 있다. 이 때 관측자가 측정한 물체의 길이와 폭은 얼마인가? ① 길이 : 5 m, 폭 : 1 m ② 길이 : 2.4 m, 폭 : 1 m ③ 길이 : 2.4 m, 폭 : 0.6 m ④ 길이 : 1.8 m, 폭 : 1 m ⑤ 길이 : 1. 8 m, 폭 : 0.6 m 중앙인사위원회 물리학개론 중 책형 3쪽 문 18. 투수가 질량 0.2 kg인 야구공을 수평으로 30 m/s의 속력으로 던졌다. 이 공을 타자가 쳐서 투수에게 되돌아 왔을 때 수평 속력이 40 m/s였다. 야구공과 방망이가 2 × 10－3s 동안 접촉했다면 방망이가 야구공에 가한 평균힘의 수평성분 [N]은? (단, 공기의 마찰은 무시 한다) ① 1 × 103 ② 3 × 103 ③ 4 × 103 ④ 5 × 103 ⑤ 7 × 103 문 19. 파장이 5 × 10－7 m인 빛으로 이중슬릿을 이용한 간섭실험(영의 실험)을 한 결과 간섭무늬의 간격(밝은 무늬사이의 간격)이 0.1 cm 였다. 동일한 조건에서 다른 파장의 빛으로 실험을 한 결과 간섭 무늬의 간격이 0.2 cm가 되었다. 이 빛의 파장 [m]은? ① 2. 5 × 10－7 ② 5 × 10－7 ③ 7. 5 × 10－7 ④ 10 × 10－7 ⑤ 12.5 × 10－7 문 20. 아래 그림과 같은 회로가 있다. 스위치( S )를 닫았을 때 축전기 (C) 양단 전위차(V)의 변화를 가장 바르게 나타낸 것은? (단, C는 처음에는 충전되지 않은 축전기이다) E0 C V R S ① ② V t V t ③ ④ V t V t ⑤ V t 문 21. 정지해 있던 질량 0.2 kg인 물체가 지상 100 m 높이에서 떨어지기 시작한다. 지표면에 도달할 때의 속력이 10 m/s 라면, 물체가 지표면까지 떨어지는 동안 마찰로 손실된 역학적 에너지 [J]는? (단, 중력가속도는 10 m/s2 으로 근사한다) ① 10 ② 90 ③ 100 ④ 190 ⑤ 200 문 22. 아래 그림과 같이 용수철상수가 10 N/m인 용수철의 한 쪽 끝은 벽에 고정하고 다른 쪽 끝에는 질량이 100 g인 물체를 달아 수평면 위에 놓았다. 이 물체를 평형위치로부터 20 cm만큼 당겼다가 가만히 놓는다면 평형위치에서 이 물체의 속력 [m/s]은? (단, 수평면의 마찰력과 용수철의 질량은 무시한다)  20 cm 평형위치 ①2 ② 2 ③ 10 ④ 20 ⑤ 200 문 23. 지구 표면에서 길이 60 cm , 추의 질량 100 g인 단진자의 진동 주기가 T라고 하자. 달 표면에서 길이 10 cm, 추의 질량 400 g인 단진자의 진동 주기는? (단, 달 표면에서 중력가속도는 지구 표면 에서 중력가속도의   배이며, 단진자의 진폭은 충분히 작다고 가정한다) ①   T ②   T ③ T ④ 2 T ⑤ 4 T 문 24. 물이 400 kPa의 절대압력으로 내경이 2 cm인 수도관을 통해 집 안으로 들어온다. 이 때 유속은 4 m/s이다. 이 물이 관의 내 경이 1 cm인 위치를 통과할 때 유속 [m/s]은? ①1 ② 2 ③ 8 ④ 16 ⑤ 32 문 25. 시간이 지남에 따라 탄소   C는 베타 붕괴에 의해 그 수가 줄어 들게 된다. 이러한 붕괴에 의한 반감기는 5,730년으로 알려져 있다. 원래 16 g의   C가 붕괴하여 2 g의   C가 남았다면 몇 년이 지난 것으로 추정할 수 있겠는가? ① 5,730년 ② 10,027년 ③ 17,190년 ④ 19,730년 ⑤ 45,840년 문 26. 속력 v 로 균일한 자기장 B 에 수직으로 입사된 전하량 q , 질량 m인 입자는 주기 T의 원운동을 한다. 동일한 조건에서 입사 속력만 2배가 될 때 주기는? ①   T ②   T ③ T ④ 2 T ⑤ 4 T 중앙인사위원회 물리학개론 중 책형 4쪽 문 27. 다음 중 빛의 회절 현상과 가장 관계가 깊은 것은? ① 안경알에 무반사 코팅을 한다. ② 프리즘을 통과한 백색광은 여러 가지 색으로 분리된다. ③ 비가 온 후 무지개를 볼 수 있다. ④ 편평한 유리판 2장을 겹치면 무지개 무늬가 보일 때가 있다. ⑤ 렌즈의 구경이 작을수록 맺히는 상의 해상도가 낮다. 문 28. 질량 84 kg인 사람이 100 kcal의 케이크 한 조각을 먹고 계단 오르기 운동으로 이 열량을 모두 소모하고자 한다. 운동으로 소모하는 열에너지가 운동하는데 필요한 일의 10배라고 할 때, 이 사람이 올라가야 할 최소한의 높이 [m]는? (단, 중력가속도는 10 m/s2 으로 근사한다) ① 5 ② 10 ③ 50 ④ 100 ⑤ 500 문 29. 온도가 27 °C인 고온의 열저장체로부터 －3 °C인 저온의 열저장체로 540 J의 열이 이동하였다. 이 때 전체 계의 엔트로피 알짜 변화량 [J/K]은? ① ＋0.4 ② ＋0.2 ③ 0 ④ －0.2 ⑤ －0.4 문 30. 아래 그림과 같이 직각이등변삼각형의 각 꼭지점에 전하가 배치되어 있다. 이러한 전하배치가 갖는 전기적 위치에너지는? (단, 유전율이 인 자유공간을 가정한다. 또한, 전하들이 서로 무한히 떨어져 있을 때의 전기적 위치에너지는 0으로 정한다)       ①     ②     ③     ④     ⑤    문 31. 지표면으로부터 높이 5 R 인 곳에서 원궤도를 도는 인공위성이 있다. 여기서 R 은 지구의 평균반지름이다. 이 인공위성의 2배 속력으로 원궤도를 도는 위성은 지표면으로부터 얼마의 높이에 있는가? ①   R ②   R ③   R ④   R ⑤ 2 R 문 32. 온도가 27 °C일 때 측정한 자동차 바퀴의 계기압력이 200 kPa 이었다. 한참 운행한 후 바퀴의 온도가 87 °C가 되었을 때 새로 측정한 계기압력 [kPa]은? (단, 대기의 절대압력은 100 kPa이고 계기압력은 0이다. 또한, 바퀴의 부피는 온도에 대해 일정하다고 가정한다) ① 230 ② 240 ③ 250 ④ 260 ⑤ 360 문 33. 아래 그림과 같이 B＝ 0.4 T인 균일 자기장 속에 유효길이 0.5 m인 도선을 자기장과 직각으로 놓고, 도선의 길이 방향에 직각이고 자기장과 30 ° 방향으로 10 m/s의 속도로 운동시킬 때, 도선 양단에 유도되는 기전력 [V]은?  N S 도선단면  30 ° ① 0.5 ② 1 ③ 1.5 ④  ⑤ 2 문 34. 아래 그림과 같이 수직한 막대의 끝에 길이 1 m인 줄을 매고 그 끝에 질량 0.1 kg인 추를 달아, 추를 수직 막대 주위로 원운동 시킨다. 추의 원운동 각속도가 2 rad/s일 때, 줄이 수직 막대와 이루는 각()과 줄의 장력은? (단, 중력가속도는 10 m/s2 으로 근사한다)  0.1 kg  1 m ① 30 °,   N ② 30 °, 2 N ③ 45 °,  N ④ 60 °,   N ⑤ 60 °, 2 N 문 35. 원자들이 들뜬(excited) 후 복사하는데 걸리는 평균시간 τ 를 들뜬 상태의 수명(life time)이라고 한다. 이 때 들뜬 원자로부터 방출되는 전자기파의 주파수 범위(선폭)는 불확정성 원리를 따른다. 수명이 2τ 일 때의 선폭은 수명이 τ 일 경우의 몇 배인가? ①   배 ②   배 ③ 1배 ④ 2배 ⑤ 4배 중앙인사위원회 물리학개론 중 책형 5쪽 문 36. 다음 중 빛의 입자성을 보여주는 현상(또는 실험)만을 모두 고른 것은? ㄱ. 광전효과 ㄴ. 컴프턴(Compton) 산란 ㄷ. 마이켈슨－모올리(Michelson－Morley)의 실험 ㄹ. 데이비슨－거머(Davisson－Germer)의 실험 ㅁ. 뉴턴의 원무늬(Newton's ring) ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㅁ ③ ㄱ, ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㅁ ⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ 문 37. 원자의 내부구조를 조사하기 위하여 러더퍼드는 산란실험을 수행했다. 실험에서 금속박막에 알파입자들을 입사시켰을 때 매우 큰 각도로 산란되는 알파입자가 관측되었다. 이에 대한 해석으로 가장 적절한 것은? ① 원자 내부에 양전하를 갖는 응집된 덩어리가 존재한다. ② 원자 내부에 전자가 자유롭게 이동하고 있다. ③ 원자 내부에 전자들이 응집된 덩어리로 존재한다. ④ 원자 내부에 양전하가 고르게 분포되어 있다. ⑤ 원자 내부에 양전하와 음전하가 같은 비율로 분포한다. 문 38. 수평으로 놓은 원반 가장자리에 쇠구슬을 풀로 살짝 붙여놓고 대칭축을 중심으로 회전시켰다. 회전속도를 점점 빠르게 하니까 어느 순간 풀이 견디지 못하고 쇠구슬이 원반에서 분리되었다. 이 순간 쇠구슬의 운동방향을 가장 적절하게 나타내는 것은? (단, 그림은 원반을 위에서 내려다 본 모습이다) ① ② ④ ③ ⑤ 문 39. 밀도 600 kg/m3 인 물체가 밀도 800 kg/m3 인 액체에 떠 있다. 물체가 액체 위로 드러나는 부분은 전체의 몇 %인가? ① 10 ② 25 ③ 35 ④ 75 ⑤ 90 문 40. 전기용량 인 축전기를 전압 인 전원으로 충전한 후 전원을 분리하였다. 이 축전기에 충전되지 않은 전기용량 인 축전기를 병렬로 연결한 후 평형상태에 도달했을 때,  축전기 양단의 전위차는? ①     ②     ③      ④     ⑤ 