2023 수내고 2학년 2학기 기말고사 물리학
기출문제·해설
수내고등학교 2023학년도 2학기 기말고사 물리학 전 문항(21문항)과 선지별 해설, 기출 변형문항을 무료로 제공합니다. 빛의 중첩과 간섭 · 빛과 물질의 이중성 · 빛의 굴절과 전반사 · 가속도 법칙과 등가속도 운동
📍 경기 성남시 분당구📅 2023 · 2학기 기말고사🧪 물리학📝 21문항 (객관식 18 · 서술형 3)
문제 미리보기 (2문항)
1번빛의 굴절과 전반사전반사 조건상
다음은 전반사에 대한 실험이다.
[실험 과정]
(가) 그림과 같이 단색광 X를 매질 C에서 매질 A로 점 p에 입사각 $\theta$로 입사시켜 A와 매질 B의 경계면에서 X의 진행 경로를 관찰한다.
(나) (가)에서 $\theta$만 $\theta_1$으로 변화시켜 입사시키고 X의 진행 경로를 관찰한다.
(다) (가)에서 C만 매질 D로 변화시켜 p에서 입사각 $\theta$로 입사시키고 X의 진행 경로를 관찰한다.
(라) (가)에서 B만 매질 E로 변화시켜 p에서 입사각 $\theta$로 입사시키고 X의 진행 경로를 관찰한다.
| [실험 결과] | |
|---|---|
| (가) | B로 일부 굴절한다. |
| (나) | A로 전반사한다. |
| (다) | A로 전반사한다. |
| (라) | A로 전반사한다. |
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. $\theta_1<\theta$이다.
ㄴ. D의 굴절률은 C의 굴절률보다 작다.
ㄷ. X의 진행 속력은 B에서가 E에서보다 크다.
① ㄴ
② ㄷ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ③ · 해설
p에서의 굴절각을 $r$라 하면 A와 B의 경계면에서의 입사각은 $90^\circ-r$이다. 따라서 $r$가 작을수록 A와 B의 경계면에서 전반사가 일어나기 쉽다.
ㄱ. (나)에서 전반사가 일어났으므로 $r$가 작아졌고, p에서의 입사각도 작아졌으므로 $\theta_1<\theta$이다.
ㄴ. 같은 $\theta$로 입사했는데 (다)에서 $r$가 작아졌으므로 $n_\mathrm{D}\sin\theta=n_\mathrm{A}\sin r$에서 D의 굴절률이 C보다 작다.
ㄷ. (라)에서 같은 입사각으로 전반사가 일어났으므로 E의 굴절률이 B보다 작고, 속력은 E에서가 B에서보다 크다.
따라서 정답은 ③이다.
2번빛의 굴절과 전반사전반사와 굴절률중
그림과 같이 단색광 P를 입사각 $45^\circ$로 매질 A와 B의 경계면에 입사시켰더니 P가 A와 B의 경계면에서 전반사한 뒤, A와 매질 C의 경계면에서 C로 일부 굴절하였다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. P가 C에서 반사된 각은 $45^\circ$이다.
ㄴ. P의 속력은 B에서가 C에서보다 크다.
ㄷ. P를 입사각이 $45^\circ$보다 큰 각으로 A와 B의 경계면에 입사시키면, P는 A와 C의 경계면에서 전반사한다.
① ㄴ
② ㄷ
③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답 ③ · 해설
A와 B의 경계면(수직)과 A와 C의 경계면(수평)이 서로 수직이므로, 두 경계면에서의 입사각의 합은 $90^\circ$이다.
ㄱ. A와 B의 경계면에서 $45^\circ$로 전반사한 빛은 A와 C의 경계면에 $45^\circ$로 입사하므로 반사각도 $45^\circ$이다.
ㄴ. $45^\circ$에서 A와 B 경계면은 전반사, A와 C 경계면은 굴절했으므로 임계각은 A-B가 A-C보다 작고, 굴절률은 C가 B보다 크다. 따라서 속력은 B에서가 C에서보다 크다.
ㄷ. A와 B의 경계면에서 입사각이 $45^\circ$보다 커지면 A와 C의 경계면에서 입사각은 $45^\circ$보다 작아지므로 전반사하지 않는다.
따라서 정답은 ③이다.
문항 구성
| 1번 | 빛의 굴절과 전반사 | 전반사 조건 | 상 | 객관식 |
| 2번 | 빛의 굴절과 전반사 | 전반사와 굴절률 | 중 | 객관식 |
| 3번 | 빛의 굴절과 전반사 | 굴절률 비교 | 중 | 객관식 |
| 4번 | 빛의 굴절과 전반사 | 전반사와 임계각 | 상 | 객관식 |
| 5번 | 전자기와 양자 (진로) | 전자기파의 구조 | 하 | 객관식 |
| 6번 | 전자기와 양자 (진로) | 전자기파의 종류 | 하 | 객관식 |
| 7번 | 빛의 중첩과 간섭 | 물결파 간섭 | 중 | 객관식 |
| 8번 | 빛의 중첩과 간섭 | 소리의 간섭 | 중 | 객관식 |
| 9번 | 빛의 중첩과 간섭 | 물결파 간섭 | 중 | 객관식 |
| 10번 | 빛의 중첩과 간섭 | 펄스의 중첩 | 중 | 객관식 |
| 11번 | 빛과 물질의 이중성 | 광전 효과 | 상 | 객관식 |
| 12번 | 빛과 물질의 이중성 | 광전 효과 | 중 | 객관식 |
| 13번 | 빛과 물질의 이중성 | 전자 회절 | 중 | 객관식 |
| 14번 | 빛과 물질의 이중성 | 물질파 파장 | 중 | 객관식 |
| 15번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 등가속도 운동 | 중 | 객관식 |
| 16번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 연결된 물체 운동 | 상 | 객관식 |
| 17번 | 작용 반작용과 운동량 보존 | 작용 반작용 | 중 | 객관식 |
| 18번 | 작용 반작용과 운동량 보존 | 운동량 보존 | 상 | 객관식 |
| 19번 | 빛과 물질의 이중성 | 물질파와 간섭 | 하 | 서술형 |
| 20번 | 빛의 중첩과 간섭 | 물결파 간섭 | 상 | 서술형 |
| 21번 | 가속도 법칙과 등가속도 운동 | 등가속도 운동 | 상 | 서술형 |