2023학년도 6월 모의평가 물리I 해설

원하시는 문제로 바로 가고싶으면

예를들어 N번 문제로 가고싶다면

N )

이 형태로 검색하시면 됩니다.

예를들어 21번 문제로 가고싶으면  21 )

 

제 생각에 가장 수험생 입장에서 현실적이라 생각한 풀이만 담았습니다.

다만 해설지풀이는 너무 흔하니, 해설지대로 푸는것 대신

제 풀이스킬이 담겨있는 문제도 있습니다.

 

이번 물리1은 객관적으로 쉬웠습니다.

수능은 이것보다 어렵게 출제될 확률이 높습니다.

 

 

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1 )

 

기본개념 문제이다.

조금 팁을 주자면,

'코일'이 있다는건 '전기회로' 가 있다는것이고,

'자석' 이 있고, 그게 움직인다는건 '자기장의 변화' 가 생겼다는 뜻이니

결론적으로 A, B, C 셋다 전자기 유도현상을 활용한 예시이다.

따라서 답은 5번

 

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2 )

 

A) 당연. A(o)

B) 반자성체에 자석을 가까이 하면

밀어내는 자기력이 작용한다.

반자성체는 외부 자기장과 반대방향으로 자기화되기 때문이다.

따라서 B(x)

C) 철은 강자성체다. C(x)

따라서 답은 1번

 

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3 )

 

우선 A는 '마이크로파' 이다.

ㄱ )

마이크로파의 진동수는 가시광선의 진동수보다 작다.

따라서 ㄱ(x)

ㄴ )

마이크로파의 유명한 이용 예시가 바로 전자레인지이다.

따라서 ㄴ(o)

ㄷ )

전자기파는 빛이고, 빛의 진공에서의 속력은

항상 같다. 특수 상대성 이론에서의 광속 불변의 법칙 이다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 4번

 

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4 )

 

ㄱ )

파동이 XX 간섭하여 빛의 세기가 줄어든다고 한다.

파동의 간섭으로 우리가 배운건 보강간섭과 상쇄간섭밖에 없고,

그 중 빛의 세기가 줄어들게되는 간섭은 '상쇄'간섭이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

상쇄간섭하므로, 간섭하는 두 빛은 위상이 반대이다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

소음 제거 이어폰 : 파동의 상쇄간섭 현상을 이용한 장치

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 3번

 

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5 )

 

ㄱ )

전도띠의 전자가 원자가띠로 전이하며 빛이 방출되는데,

이때 방출되는 빛의 에너지는 띠 간격보다는 크거나 같아야한다.

따라서, A에서 방출된 광자 1개의 에너지는

E₂ - E₁ 보다 크거나 같다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

띠 간격 = 전도띠와 원자가 띠 사이의 에너지 간격

따라서 A가 B보다 띠간격이 작다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

방출된 빛의 에너지는 A에서가 B에서보다 작다.

따라서 방출된 빛의 진동수는 A에서가 B에서보다 작고

빛의 속력은 A와 B에서 같을것이므로

파장은 A가 B보다 길어야한다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 2번

 

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6 )

 

ㄱ )

빛의 세기와 광전자의 방출 유무는 관계가 없다.

대신, 방출되는 광전자의 수는 달라진다.

A를 비췄더니 광전자가 방출되지 않았으니,

A의 세기를 아무리 증가시켜도 광전자는 방출되지 않는다.

여담으로, 이게 바로 빛의 입자성을 뒷받침하는 하나의 근거이다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

P의 문턱 진동수가 B의 진동수보다 작았기 때문에

B를 비췄을 때 광전자가 방출된것

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

B를 비췄을때가 C를 비췄을때보다

광전자의 운동에너지가 더 크다 한다.

그럼 B가 C보다 진동수가 컸던거다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 4번

 

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7 )

 

ㄱ )

㉠이 가장 파장이 짧으므로,

㉠이 가장 진동수가 큰 빛이다.

따라서 ㉠은 d에 의해 나타난 스펙트럼선이다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

전이 과정에서의 에너지 차이만큼 빛을 흡수할것이다.

따라서, 흡수되는 광자 하나의 에너지는,

(-0.85eV) - (-3.40eV) = 2.55eV

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

c는 n=4에서 n=2 로의 전이이고

d는 n=5에서 n=2 로의 전이이다.

따라서 방출되는 빛의 진동수는 d에서가 c에서보다 크다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 2번

 

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8 )

 

ㄱ )

A와 B를 같은 속력으로 쏴서 등가속도 운동시켰는데,

A는 속력이 0이 되기까지 t 초 걸렸고

B는 속력이 0이 되기까지 2t 초 걸렸다.

따라서, 가속도의 크기는 A가 B의 2배이다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

ㄱ 을 풀면서 알았을텐데,

가속도의 크기는 A가 C의 3배이다.

따라서, 시각 t 에서 A가 속력이 0이 되었다면,

C는 v/3 만큼 감소해서, 2v/3 이 될것이다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

이동거리 = 평균속력 × 이동시간

A와 C는 평균속력이 v/2 로 같은데

이동시간은 C가 A의 3배이므로

최종적으로 이동거리는 C가 A의 3배이다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 4번

 

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9 )

 

최근에 충돌문제를 어렵게냈었는데,

이번 충돌문제는 싱거웠다.

 

A의 충돌전 운동량은 12

B의 충돌전 운동량은 9

따라서 충돌전 운동량의 총합은 21이다.

충돌 후에도 둘의 운동량의 합은 21로 유지되어야한다.

힘-시간 그래프에서 곡선과 시간 축이 이루는 면적이 바로 충격량이고

충격량은 곧 운동량의 변화량이다.

A가 B에게 다가가서 충돌할것이므로,

A는 B에게 왼쪽으로 충격을 받고

B도 그만큼 A에게 오른쪽으로 충격을 받는다.

따라서, A의 운동량은 6 감소하고

B의 운동량은 6 증가한다.

따라서, A와 B의 충돌 후 운동량을 적으면

A의 충돌 후 운동량은 12-6 = 6

B의 충돌 후 운동량은 9+6 = 15

따라서 A의 충돌 후 속력은 3

B의 충돌 후 속력은 5

따라서 이것의 값은 5/3 이다.

답은 3번

 

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10 )

 

우선 주어진 그래프를 보면,

파장이 2m 임을 알 수 있다.

v = fλ 에서 v=2, λ=2 이므로

f=1 즉 진동수는 1이고

따라서 주기는 1초이다.

주기를 왜 구한거냐면

x=7m 에서 파동의 변위를 t에 따라 나타내라 하는데,

x=7m 에서의 파동의 변위 의 주기가 바로

파동의 주기가 되므로, 주기가 1초인 그래프가 그려져야한다.

그러한 그래프는 1번과 2번 뿐이므로,

답은 1번아니면 2번이다.

1번과 2번의 차이는, 1번은 변위가 양수로 시작하는데

2번은 변위가 음수로 시작한다.

즉, t가 0보다 약간 커지게되는 그 순간에

파동의 변위가 위로 출발하는지, 아래로 출발하는지만 보면 된다.

파동의 진행방향이 +x 방향이므로,

결론적으로 파동의 변위는 양수부터 시작할것이다.

 

따라서 답은 1번

 

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11 )

 

개인적인 생각인데,

이 문제를 틀렸으면, 뉴턴운동법칙 개념을 다시보기 바란다.

 

ㄱ )

A에 작용하는 중력과 저울이 A를 떠받치는 힘은

힘의 평형 관계이지, 작용 반작용이 아니다.

A에 작용하는 중력(지구가 A를 당기는 힘)

과 작용 반작용 관계에 있는 힘은

A가 지구를 당기는 힘 뿐이다.

따라서 ㄱ(x)

 

ㄴ )

(나) 에서 측정된건 10N이고,

이는 자석 A의 무게를 의미한다.

즉 A에 작용하는 중력의 크기는 10N 이다.

(다) 에서 측정된건 20N이고,

이는 자석 A의 무게 + 자석 A가 받는 자기력 을 의미한다.

따라서, 자석 A가 받는 자기력은 10N이고,

이는 A에 작용하는 중력의 크기와 같으므로,

ㄴ은 맞는 선지이다. ㄴ(o)

 

ㄷ )

내가 이거 틀렸으면 뉴턴운동법칙 다시보라는게,

이 선지 때문이다. 이거 틀리면 안된다.

그냥 저울에 A랑 B를 올린거라서,

저울엔 그냥 A와 B의 무게를 더한 20N이 측정되어야한다.

Q) A가 B를 당기는데, 그럼 20N보다 크게 측정되어야하는거 아닌가요?

A) A와 B는 붙어있으므로, A와 B 사이에 작용하는 자기력은 상관이 없다.

어차피 작용반작용때문에, 그만큼 B도 A를 똑같이 당기게 된다.

우리가 뉴턴역학 문제에서 두 물체를 실로 연결한걸 풀때

두 물체와 실을 하나의 '계' 로 보면, 실이 당기는 힘은 무시하고 푼다.

실이 당기는 힘은 어차피 그 '계' 안에서 상쇄되기 때문이다.

이것도 똑같다. A와 B는 붙어있기 때문에,

A와 B가 서로 뭔짓을하는지는 어차피 상쇄돼서 관심이 없고,

아무튼 둘의 무게가 측정된다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 2번

 

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12 )

 

ㄱ )

질량 결손은 곧 방출되는 에너지를 의미한다.

방출된 에너지가 (가)에서가 (나)에서보다 작으므로

결론적으로 질량결손은 (가)에서가 (나)에서보다 작다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

이건 반응식에 질량수와 양성자수를 써넣은 뒤,

전하량 보존법칙을 적용하면 쉽게 풀 수 있다.

우선 (가) 반응식에 의하면,

a의 양성자수는 1 또는 2 이다.

a의 양성자수가 2 이면,

X는 질량수가 1이고 양성자수가 2가 되어야하는데,

질량수는 양성자수 + 중성자수 이므로, 말이 되지 않는다.

따라서 a의 양성자수는 1이다.

a의 양성자수를 구했으니, 둘다 반응식을 완성할 수 있다.

따라서, X는 중성자이다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

㉠ = 1,  ㉡ = 4

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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13 )

 

충돌이 두문제나 나왔는데, 둘다 너무 싱거웠다.

 

이런 문제를 푸는 꿀팁은,

해보면 알겠지만 미지수, 즉 문자가 너무 많지 않은가?

그럼 문자를 줄이는게 풀이시간 단축에 많은 도움이 될것이다.

문자를 줄이는 문제풀이 스킬을 알려주겠다.

이거 익숙해지면 문제풀이시간이 말도안되게 단축되며,

문자가 적어지니 식도 간결해진다.

 

 

문자를 줄이기 전에 체크해야할게 있다.

' 문제에서 정확한 수치를 제시한 적이 있는가? '

예를 들어, 'C의 질량이 10kg입니다' 와 같은 정확한 수치 말이다.

그런건 이 문제에 없다.

그러면 문자를 줄이는 풀이스킬을 적용할 수 있다.

더구나, 이 문제에서 묻는것을 보자.

C의 질량과 B의 질량의 비율은?

즉, B의 질량과 C의 질량은 관심없고 둘의 비율만 구해라 이거다.

그러면, B의 질량을 저렇게 문자로 두지 말고

계산하기 편하게 1kg 라고 치고 계산하자.

어차피 묻는건 '비율' 이기 때문에, 이렇게 해도 된다.

알아서 그것에 맞게 A와 C의 질량도 맞춰진다.

 

대신, 이걸 너무 남발하면 안되는데,

그 이유는 14번을 풀면서 설명해주겠다.

 

 

B의 질량을 1kg라 놓고 풀어보겠다.

B의 충돌 전 운동량은 v 이다.

A의 질량을 m이라 하면, A의 충돌 전 운동량은 4mv 이다.

따라서, 충돌 전 A와 B의 운동량의 합은 v + 4mv = (4m+1)v 이다.

충돌 후 같이 운동하는 A와 B의 운동량은

A의 질량이 m이고 B의 질량이 1이므로

A+B 의 운동량은 (m+1)3v 이다.

 

운동량은 보존되므로, (4m+1)v = (m+1)3v 이고

v 약분해버리면 m=2 이다.

따라서, A의 질량은 2kg 이다.

그럼 여기서 A+B 의 운동량은

A+B 의 질량이 3kg 이고 속력이 3v 이므로

9v 이다.

충돌후 운동량도 9v여야 하는데,

A+B+C 의 속력이 v이므로

A+B+C 의 질량은 9kg 이다.

A+B의 질량이 3kg 이므로

C의 질량은 6kg 이다.

따라서,

따라서 답은 4번이다.

 

이게 뭐냐 별차이 없는거아니냐 할수도 있는데,

글로 하나하나 풀어써서 그렇지,

실제 문제풀이엔 30초도 걸리지 않는다.

 

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14 )

 

이것도, 문자를 간단한 숫자로 대입해버려서 풀겠다.

각 상황에서의 비율관계만 나왔지,

정확한 수치는 하나도 주어지지 않았기 때문에

이 문제도 이런식으로 풀어도 된다.

이 문제의 풀이를 보면 경이로울 정도의 수식 단순화를 볼 수 있다.

 

(가) 에서 B에 대한 운동을 적을것이다.

p와 q 사이의 거리를 L이라 하고,

일-운동에너지 정리를 적용하여

완전 교과서대로 적으면

이렇게 될것이다.

문자가 M, m, g, L, v 로 5개나 된다.

여기서, m, gL의 값을 우리 마음대로 잡을것이다.

어차피 우리가 정한대로 알아서 나머지도 맞춰진다.

m = 1, gL = 1 이라 해버리면, 식이 말도안되게 간단해진다.

자 근데 여기서 조심할건, v²도 없애고 싶다고

v²까지 막 1로 잡아버리면 안된다.

m과 gL은 둘이 서로 어떤 값이 되든 관계가 없는 미지수들

즉, 서로 독립인 미지수들이라서

둘다 우리가 맘대로 잡을 수 있는 거였고,

v는 m, gL과 연관되어있기 때문에, 막 잡으면 엉뚱한 답이 나온다.

근데 연관되어있는지 연관되어있지 않은지는 어떻게 아는건가?

 

그래서 이런 풀이는 3등급 이하의 학생에겐 권하지 않는다.

이 풀이는 많은 문제풀이에서 나오는 '감각' 이다.

이런 감각적인 풀이는 3등급이 따라할 수 없다.

 

 

아무튼, 문제풀이로 돌아오면

이제 (나) 에서의 B도

일-운동에너지 정리 이용하면

교과서대로 적으면 이렇게되는데,

우리는 문자를 줄이기 위해 m=1, gL=1 로 둬버렸으니

식을 간단하게 쓸수있다.

식의 길이가 반도 안되게 줄어든다.

이정도면 이 풀이가 유의미하게 시간이 단축된다는것을

느꼈을것이다.

 

이제 이거랑 연립해서 M 값 구하면 끝난다.

M = 11/7 인데 m=1 이므로

M = 11m/7 이다.

 

 

따라서 답은 3번

 

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15 )

 

ㄱ )

㉠은 입사각인데, 반사각이 50˚ 라고 한다.

입사각과 반사각은 같으므로, ㉠ = 50˚ 이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

실험 Ⅰ를 보면, 입사각이 굴절각보다 작다.

따라서, A가 B보다 굴절률이 크다.

단색광의 속력은 굴절률이 클수록 작으므로,

단색광의 속력은 A에서가 B에서보다 작다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

실험 Ⅲ에서 굴절각이 '해당없음' 이라는건

전반사가 일어났다는거다.

입사각 > 임계각 이면 전반사가 일어난다.

여기서 입사각 = 70˚ 이므로, 대입하면

임계각 < 70˚ 이므로, ㄷ은 틀린 선지이다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 1번

 

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16 )

 

ㄱ )

일단 이 표는 보기 상당히 불편하다.

왜냐면, 한 일인지 받은 일인지 구별되지 않았다.

그래서 이대로 그냥 분석하기는 어렵다.

일단 한 일인지, 받은 일인지 표에 표시할것이다.

부피가 증가하면 일을 한거고,

부피가 감소하면 일을 받은거다.

A→B와 B→C 에서는 일을 했고,

C→D와 D→A 에서는 일을 받았다.

따라서, 표에다가

한일은 +부호 붙이고 받은일은 -부호 붙여주면

이걸 하고 나면, ㄱ 선지를 쉽게 풀 수 있다.

열효율 이라는건, 공급해준 열량과, 한 일의 비율이다.

공급해준 열량은 Q이며,

한 일은, 8W+9W-4W-3W = 10W 이다.

그리고 이것이 0.5 라고 문제에서 줬으니,

결론적으로 Q = 20W 이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

기체의 온도는 곧 내부에너지를 나타낸다.

내부에너지는 열역학제1법칙을 쓰면 쉽게 알아낼 수 있다.

따라서, 내부에너지의 변화를 볼것이다.

A→B 에서는 외부에 8W 만큼의 일을 했고,

Q=20W 만큼의 열을 흡수했으니

결과적으로 12W만큼 내부에너지가 증가한다.

B→C 에서는 외부에 9W 만큼의 일을 했고,

단열과정이므로 흡수한 열은 0이다.

따라서 이때는 9W만큼 내부에너지가 감소한다.

따라서, A→B→C 과정을 모두 거친 후의 내부에너지는

A 상태일때보다 3W 만큼 높다.

따라서, 기체의 온도는 C에서가 A에서보다 높다.

다시 말하면, 온도는 A에서가 C에서보다 낮다.

따라서 ㄴ(o)

 

ㄷ )

A→B 과정에서 내부에너지 증가량은

아까 ㄴ 선지에서 구했다. 12W 이다.

다음으로, C→D 과정에서 내부에너지 감소량은

우선 C→D 과정은 단열도 아니고, 등적도 아니고, 등온도 아니다.

그래서 이건 좀 분석하기 어렵다.

따라서 분석하기 쉬운 D→A 에서부터 보고,

그거에 맞게 조건을 맞춰가면 될것이다.

D→A 과정을 보면,

Q = ΔU + W 에서

단열이므로 Q=0 이고

W는 외부로부터 받은 일이니까 -3W 이다.

따라서 내부에너지는 3W만큼 증가한다.

그럼 정리하면

A→B : 내부에너지 12W증가

B→C : 내부에너지 9W감소

C→D : 아직모름

D→A : 내부에너지 3W증가

그런데, 주어진 과정은

최종적으로 원래의 A상태로 돌아온다.

최종적인 내부에너지 변화량은 0이라는 뜻이다.

따라서, C→D과정에서 내부에너지는

6W만큼 감소했어야 한다.

따라서, 정리하면

A→B 에서의 내부에너지 증가량은 12W 이고

C→D 에서의 내부에너지 감소량은 6W 이므로

ㄷ은 맞는 선지가 된다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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17 )

 

ㄱ )

동시성의 상대성 관련 내용중 이런게 있다.

A가 보기에 두 빛이 O점에 동시도달했다면,

그 두 빛은 누가봐도 O점에 동시도달한다.

한 점에 

즉, A가 보기에 X와 Y에서 방출된 빛이

O점에 동시도달했으니,

이 두 빛은 B가 봐도 동시도달한다.

A가 측정한게 고유길이이므로,

B가 측정한 X와 O 사이의 거리는 L보다 짧고,

B가 측정한 Y와 O 사이의 거리는 L이다.

근데 X에서 방출된거랑 Y에서 방출된게

O점에 동시도달하도록 관찰되어야 하므로

결론적으로 B가 보기에 빛은

Y에서 먼저 방출되어야 한다.

Y에서 방출된게 더 먼 거리를 이동해야하기 때문이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

B가 보기에, 빛은 O점을 동시에 지난다.

그런데, P와 O 사이의 거리는

길이 수축이 일어나기 때문에 L보다 짧고,

Q와 O 사이의 거리는 L이다.

따라서, B가 보기에 빛은 P에 먼저 도착한다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

Y에서 방출된 빛이 Q에 도달하는데 걸리는 시간은

Y에서 방출된 빛이 Q에서 반사되어 Y로 돌아오는 데 걸리는 시간의

딱 절반이다. 따라서

A가 측정한게 고유시간이고,

B가 측정한게 팽창시간이다.

따라서 걸리는 시간은 B가 보기에 더 길다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 3번

 

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18 )

 

ㄱ )

p점을 보자. p점에서 자기장의 세기는 0이다.

C가 만드는 자기장은 xy평면에서 수직으로 나오는 방향이므로

A와 B가 p점에 만드는 합성 자기장은

xy평면에 수직으로 들어가는 방향이다.

A와 B엔 같은 세기의 전류가 흐르는데,

p점은 B보다 A에 가까이 있으니

B의 전류 방향에 관계없이

A가 만드는 자기장의 방향이 곧 합성자기장의 방향이다.

따라서 A가 만드는 자기장의 방향은

xy평면에 수직으로 들어가는 방향이고,

따라서 A엔 +y방향 전류가 흐른다.

따라서 ㄱ(o)

 

 

ㄴ )

A와 B의 전류의 세기가 같은데,

A와 B의 전류의 방향이 반대라 치고,

A와 B의 합성자기장을 계산해보자

p와 q는 완전히 대칭이기 때문에,

p와 q에서 합성자기장이 달라질수가 없다.

그런데 문제에서 준 표에 의하면 달라졌다고 하니

A와 B의 전류의 방향은 같음을 알 수 있다.

따라서, B엔 +y방향 전류가 흐른다.

따라서 q점에서의 합성 자기장은

A : xy평면에 수직으로 들어가는 방향

B : xy평면에서 수직으로 나오는 방향

C : xy평면에서 수직으로 나오는 방향

이때, q점은 A보다 B에 더 가까이 있으므로

A와 B에 의한 합성 자기장의 방향은

B가 결정하며, xy평면에 수직으로 나오는 방향이다.

따라서, 위의 표에서 주어진 B_0 라는 자기장의 세기는

A+B의 합성자기장과 C 의 합작이다.

따라서, C가 만드는 자기장의 세기는 B_0 보다는 작아야한다.

따라서 ㄴ(o)

 

 

ㄷ )

r점에서의 합성 자기장의 방향을 구해보자.

A : xy평면에 수직으로 들어가는 방향

B : xy평면에 수직으로 들어가는 방향

C : xy평면에서 수직으로 나오는 방향

C가 A와 B의 합성자기장보다 강할지 약할지 모르기 때문에,

여기서 방향을 판단하려면, 자기장의 세기를 비교해 볼 필요가 있다.

그 힌트는 p점에서의 합성자기장이 0이라는 것에서 가져오면 된다.

근데 이건 말로는 설명하기 어려워서, 수식을 조금 활용할것이다.

p점에서의 합성자기장이 0임을 수식으로 쓰면

A와 B의 전류의 세기를 I,   p점과 q점 사이의 거리를 x,

C의 반지름을 r이라 두었다.

근데 미지수도 너무 많고 쓰기 오래걸리니,

난 이걸 14번문제처럼 수식단순화를 이용해 풀것이다.

이제 r점에서의 합성자기장을 다시 구해보자.

A : xy평면에 수직으로 들어가는 방향

B : xy평면에 수직으로 들어가는 방향

C : xy평면에서 수직으로 나오는 방향

r점에서의 합성자기장을 수식으로 쓸것이다.

xy평면에 수직으로 들어가는 방향을 (+) 로 두고

합성 자기장 식을 작성했는데, 양수가 나오면

xy평면에 수직으로 들어가는 방향인거고,

음수가 나오면 xy평면에서 수직으로 나오는 방향이 되는것이다.

따라서, A와 B가 만드는 자기장은 +부호 붙이고

C가 만드는 자기장은 -부호 붙이면 된다.

역시나 수식단순화를 해준다.

X보단 자기장의 세기가 작으니 X' 라 둬버리고

수식을 정리했더니 X' + X 만 남았다.

X'와 X는 양수이니, 결론적으로 합성자기장은 양수

즉 xy평면에 수직으로 들어가는 방향이다.

따라서 ㄷ(o)

 

따라서 답은 5번

 

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19 )

 

이건 내 방식대로, 맘대로 수식단순화 해서 풀거다.

그래도 설명은 달아준다.

따라서 답은 4번

 

이것도 뭔가 오히려 길어지는것처럼 보일수 있지만,

실제로 시험지에 써지는 식은

빨간 네모 쳐놓은 식 3개와 그걸 연립하는 간단한 계산 뿐이다.

 

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20 )

 

개인적으로 4페이지의 네문제중 가장 빨리푼문제

 

ㄱ )

x=d 에서 전기력의 방향이 +x 이고

x>3d 에서 전기력의 방향이 바뀌는 위치가 있다고한다.

전기력의 방향이 x>3d 에서 처음으로 한번 바뀌는건지

전기력이 x≤3d 에서 바뀌었다가 x>3d에서 한번 더 바뀌는건지

그건 잘 모르겠지만, 아무튼 확실한건

전기력의 방향이 -x가 되도록 하는 위치가 x>d 에 있다.

P는 양전하이므로, 전기력의 방향이 -x가 되려면

A가 음전하라면, B도 음전하여야한다.

만약 A가 음전하인데 B가 양전하면, x=d 에서 전기력의 방향은

무조건 -x 가 될것이다.

그런데, A와 B가 둘다 음전하면

x>3d 에서 전기력의 방향은 항상 -x 방향이기 때문에

이런 경우는 불가능하고,

결론적으로 가능한건 A가 양전하, B가 음전하 라는것 뿐이다.

따라서 ㄱ(o)

 

ㄴ )

A가 양전하고 B가 음전하면

일단 0<x<3d 에서는

전기력의 방향이 무조건 +x 이다.

따라서, x>3d 에서 전기력의 방향이 바뀌는 위치가 있다는것은

x≥3d 에서 전기력이 0이 되는 곳이 있다는것

그 지점이 있다고 아무데나 잡고 전기력을 쿨롱법칙으로 계산해보자.

A에 의한 전기력과 B에 의한 전기력이

크기가 같으니 0이 된것이다.
전기력은 전하량에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다.

A가 B보다 멀리 있는데, 전기력의 크기가 같으려면

A의 전하량이 B의 전하량보다 커야한다.

따라서 ㄴ(x)

 

ㄷ )

이것도 ㄴ 선지 풀때와 같은 논리로 하면

x≤0 에서 전기력이 0이 되는 곳이 있다면,

x<0 에서 전기력의 방향이 바뀌는 위치가 있게 된다.

근데, x≤0 에서는 어느지점을 찍어도 전기력이 0이 될 수 없다.

A가 B보다 가까이에 있는데,

A가 B보다 전하량이 크기때문에

항상 A가 만드는 전기력이 이기게된다.

따라서 전기력이 0이 되는 지점은 x≤0 에 존재하지 않는다.

따라서 ㄷ(x)

 

따라서 답은 1번