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2022 예일여고 2학년 2학기 중간고사 물리학
기출문제·해설

예일여자고등학교 2022학년도 2학기 중간고사 물리학 전 문항(20문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 에너지 준위와 스펙트럼 · 전자기 유도 · 전류의 자기 작용 · 에너지띠와 반도체

📍 서울 은평구📅 2022 · 2학기 중간고사🧪 물리학📝 20문항 (객관식 15 · 서술형 5)

출제 단원

문제 미리보기 (2문항)

1번에너지 준위와 스펙트럼원자 모형중

다음은 원자 모형에 대한 설명이다.

문제 그림
알파($\alpha$)입자 산란 실험을 통해 원자 질량의 대부분을 차지하는 원자핵이 원자 중앙에 존재하고 원자핵 주위를 전자들이 돌고 있는 그림과 같은 원자 모형을 제시하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

ㄱ. 러더퍼드의 원자 모형이다.
ㄴ. 수소 원자의 선 스펙트럼을 설명할 수 있는 원자모형이다.
ㄷ. $r$이 2배가 되면 전자와 원자핵 사이에 작용하는 전기력의 크기는 $\frac{1}{2}$배가 된다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ① · 해설
알파 입자 산란 실험으로 원자핵의 존재를 밝힌 것은 러더퍼드이다.
ㄱ. 원자 중심에 질량이 집중된 원자핵이 있고 그 주위를 전자가 도는 러더퍼드의 원자 모형이다.
ㄴ. 러더퍼드 모형으로는 선 스펙트럼을 설명할 수 없고, 이를 설명한 것은 보어의 원자 모형이다.
ㄷ. 전기력의 크기는 거리의 제곱에 반비례하므로 $r$이 2배가 되면 $\frac{1}{4}$배가 된다.
따라서 정답은 ①이다.
2번전기장과 전위차쿨롱 법칙상

그림 (가)와 같이 점전하 A, B, C가 각각 $x=0$, $x=d$, $x=2d$에 고정되어 있다. 양(+)전하 B에는 $+x$방향으로 크기가 $F$인 전기력이 작용한다. 그림 (나)와 같이 (가)의 C를 $x=4d$로 옮겨 고정시켰더니 B에는 $+x$방향으로 크기가 $2F$인 전기력이 작용한다.

문제 그림

A와 C의 전하량의 크기를 각각 A, C라 할 때, A : C를 구하시오.

① 10 : 9
② 13 : 9
③ 5 : 3
④ 17 : 9
⑤ 20 : 9
정답 ④ · 해설
Step 1. 힘의 식 세우기
B가 A에게서 받는 힘을 $+x$방향으로 $F_A$, (가)에서 C에게서 받는 힘을 $-x$방향으로 $F_C$라 하자. C를 $3d$ 거리로 옮기면 C에 의한 힘은 거리의 제곱에 반비례하여 $\frac{1}{9}F_C$가 된다.
(가): $F_A-F_C=F$, (나): $F_A-\frac{1}{9}F_C=2F$
Step 2. 연립하기
두 식을 빼면 $\frac{8}{9}F_C=F$이므로 $F_C=\frac{9}{8}F$, $F_A=\frac{17}{8}F$이다. 둘 다 양수이므로 A, C는 모두 B를 밀어내는 양(+)전하이다.
Step 3. 전하량의 비
B와의 거리가 모두 $d$이므로 $F_A=k\frac{q_BA}{d^2}$, $F_C=k\frac{q_BC}{d^2}$에서 $A:C=F_A:F_C=17:9$이다.
① 10 : 9
② 13 : 9
③ 5 : 3
④ 17 : 9
⑤ 20 : 9
따라서 정답은 ④이다.

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문항 구성

1번에너지 준위와 스펙트럼원자 모형중객관식
2번전기장과 전위차쿨롱 법칙상객관식
3번전자기 유도전자기 유도상객관식
4번에너지 준위와 스펙트럼선 스펙트럼상객관식
5번에너지 준위와 스펙트럼흡수 스펙트럼중객관식
6번에너지 준위와 스펙트럼전자 전이중객관식
7번에너지 준위와 스펙트럼에너지 준위중객관식
8번에너지띠와 반도체에너지띠중객관식
9번에너지띠와 반도체p-n 접합 다이오드중객관식
10번에너지띠와 반도체p-n 접합 다이오드중객관식
11번전류의 자기 작용원형 도선 자기장중객관식
12번전자기 유도렌츠 법칙중객관식
13번전자기 유도자기 선속 변화상객관식
14번전자기 유도전자기 유도 이용상객관식
15번물질의 자성물질의 자성상객관식
16번전류의 자기 작용직선 전류 자기장중서술형
17번전류의 자기 작용솔레노이드 자기장중서술형
18번전기장과 전위차쿨롱 법칙상서술형
19번에너지 준위와 스펙트럼에너지 준위상서술형
20번전류의 자기 작용자기장 합성상서술형

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