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2022 혜성여고 2학년 2학기 중간고사 물리학
기출문제·해설

혜성여자고등학교 2022학년도 2학기 중간고사 물리학 전 문항(24문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 전류의 자기 작용 · 에너지띠와 반도체 · 전자기 유도 · 물질의 자성

📍 서울 노원구📅 2022 · 2학기 중간고사🧪 물리학📝 24문항 (객관식 24 · 서술형 0)

출제 단원

전류의 자기 작용 7에너지띠와 반도체 7전자기 유도 7물질의 자성 3

문제 미리보기 (2문항)

1번전류의 자기 작용직선 전류 자기장 합성상

그림은 일정한 세기의 전류가 흐르는 무한히 긴 직선 도선 P, Q가 각각 $x$축과 $y$축에 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다. 표는 점 a, b, c에서 P와 Q에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기와 방향을 나타낸 것이다. (×: $xy$ 평면에 수직으로 들어가는 방향)

문제 그림
위치자기장
세기방향
a$B_0$×
b0없음
c㉠×

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 모눈 간격은 일정하다.)

ㄱ. P에 흐르는 전류의 방향은 $-x$방향이다.
ㄴ. 도선에 흐르는 전류의 세기는 P에서가 Q에서의 2배이다.
ㄷ. ㉠은 $\frac{1}{3}B_0$이다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄷ
④ ㄱ, ㄴ
⑤ ㄱ, ㄷ
정답 ① · 해설
Step 1. b에서 전류의 세기 비 구하기
b는 P로부터 $d$, Q로부터 $2d$ 떨어져 있고 자기장이 0이므로 $k\frac{I_P}{d}=k\frac{I_Q}{2d}$, 즉 $I_Q=2I_P$이다. 이때 b에서 두 자기장의 방향은 반대이다.
Step 2. a에서 자기장 분석
P에 의한 자기장의 세기를 $B_P=k\frac{I_P}{d}$라 하면, a는 P, Q로부터 모두 $d$ 떨어져 있으므로 Q에 의한 자기장은 $2B_P$이다. a는 b와 같은 쪽(P의 위쪽)에 있고 Q에 대해서는 반대쪽에 있으므로 두 자기장의 방향이 같다. $3B_P=B_0$에서 $B_P=\frac{1}{3}B_0$이고, 두 자기장 모두 ×방향이다.
Step 3. c에서 자기장과 판정
c는 P로부터 $2d$ 아래, Q로부터 $d$ 왼쪽에 있다. P에 의한 자기장은 $\frac{1}{6}B_0$이고 a와 반대인 •방향, Q에 의한 자기장은 $\frac{2}{3}B_0$이고 a와 같은 ×방향이므로 ㉠ $=\frac{2}{3}B_0-\frac{1}{6}B_0=\frac{1}{2}B_0$이다.
ㄱ. P의 위쪽인 a에서 P에 의한 자기장이 ×방향이므로 오른손 법칙에 의해 P의 전류는 $-x$방향이다.
ㄴ. 전류의 세기는 Q에서가 P에서의 2배이다.
ㄷ. ㉠은 $\frac{1}{2}B_0$이다.
따라서 정답은 ①이다.
2번에너지띠와 반도체반도체와 도핑하

반도체에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

ㄱ. 순수한 반도체에 원자가 전자 3개인 원소들을 도핑한 것을 p형 반도체라고 한다.
ㄴ. 반도체 물질이 불순물 없이 완벽한 결정 구조를 갖는 경우 이를 비고유 반도체라고 한다.
ㄷ. 순수한 반도체에 원자가 전자 5개인 원소들을 도핑한 것을 n형 반도체라고 하며, 도핑할수록 반도체의 전기 전도도는 감소한다.
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ① · 해설
ㄱ. 원자가 전자가 3개인 원소를 도핑하면 공유 결합에 전자가 하나 부족한 양공이 생겨 p형 반도체가 된다.
ㄴ. 불순물이 없는 순수한 반도체는 고유(진성) 반도체이다. 비고유 반도체는 불순물을 도핑한 반도체이다.
ㄷ. 원자가 전자가 5개인 원소를 도핑하면 n형 반도체가 되는 것은 맞지만, 도핑하면 전하 운반자가 늘어나 전기 전도도는 증가한다.
따라서 정답은 ①이다.

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문항 구성

1번전류의 자기 작용직선 전류 자기장 합성상객관식
2번에너지띠와 반도체반도체와 도핑하객관식
3번전류의 자기 작용자기장과 자기력선하객관식
4번전자기 유도도선의 자기장 통과중객관식
5번전자기 유도자기장 변화와 유도 전류상객관식
6번물질의 자성자성체의 이용하객관식
7번전자기 유도패러데이 법칙하객관식
8번에너지띠와 반도체다이오드 회로상객관식
9번물질의 자성자성체의 구별중객관식
10번에너지띠와 반도체고체의 전기 전도성하객관식
11번에너지띠와 반도체에너지띠와 띠 간격하객관식
12번전류의 자기 작용원형·직선 전류 자기장상객관식
13번전자기 유도전자기 유도 이용하객관식
14번전류의 자기 작용전류의 자기장 이용하객관식
15번전류의 자기 작용직선 전류 자기장 합성상객관식
16번전류의 자기 작용직선 전류 자기장 그래프중객관식
17번에너지띠와 반도체p-n 접합 다이오드하객관식
18번에너지띠와 반도체에너지띠 이론하객관식
19번전자기 유도유도 전류와 다이오드상객관식
20번물질의 자성자성체의 종류하객관식
21번전자기 유도유도 전류 세기·방향상객관식
22번에너지띠와 반도체도핑과 LED중객관식
23번전자기 유도유도 전류 세기·방향상객관식
24번전류의 자기 작용직선 전류와 나침반상객관식

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