2005 학년도 물리 1 - 전류의자기작용 05 학년도전국연합, 모의수능, 수능기출문제김태호선생님 전류의자기작용 010-2017-2200 2006학년도대학수학능력시험 20번 3) 그림 ( 가 ) 는길이와단면적은같고재질이서로다른원통형금 2006학년도대학수학능력시험 12번속막대 A, B를전압이 인전원장치에연결한것을나타낸것이 1) 그림 ( 가 ) 는반지름이 인원형도선에세기가 인전류가다. 점 P는평행한두막대로부터같은거리에있다. 그림 ( 나 ) 는화살표방향으로흐르는것을나타낸것이다. 그림 ( 나 ) 는중심이금속막대의온도 에따른 A, B의비저항을나타낸그래프이다. 같고반지름이각각, 인원형도선에세기가 인전류가화살표와같이서로반대방향으로흐르는것을나타낸것이다. 점 P, Q는원형도선의중심이다. 점 P에서전류에의한자기장의세기는 이다. 점 Q에서 전 류에의한자기장의세기와방향을바르게짝지은것은? ( 단, 모 든원형도선은종이면에놓여있다.) 자기장의세기 자기장의방향 1 종이면에수직으로나오는방향 2 종이면에수직으로들어가는방향 3 종이면에수직으로나오는방향 4 종이면에수직으로들어가는방향 5 종이면에수직으로나오는방향 이에대한설명으로옳은것을 에서모두고른것은? ( 단, 점 P와금속막대의중심축은종이면에있고, 금속막대의길이는막대사이의거리보다매우크다. 고정된금속막대이외의도선에의한자기장과지구자기장은무시한다.) [3점] ᄀ. 일때 A와 B에흐르는전류의세기는서로같다. ᄂ. 일때점 P에서자기장의세기는 0이다. ᄃ. 일때점 P에서자기장의방향은종이면에수직으로들어가는방향이다. 1 ᄃ 2 ᄀ, ᄂ 3 ᄀ, ᄃ 4 ᄂ, ᄃ 5 ᄀ, ᄂ, ᄃ 2006학년도대학수학능력시험 13번 2) 그림은정사각형도선이자기장의세기가각각, 인균일한두자기장영역에함께걸쳐진상태에서정지한모습을나타낸것이다. 두자기장의방향은모두정사각형도선이이루는면에수직으로들어가는방향이다. 2005학년도 10월고3 전국연합학력평가 4번 4) 그림 ( 가 ) 는검류계 (G) 와연결된도선중 AB 부분을파동발생기로진동시켜정상파를발생시킨것이다. 그림 ( 나 ) 는 ( 가 ) 의상태에서도선 AB 의진동방향에수직으로균일한자기장을걸어준것이고, 그림 ( 다 ) 는 ( 나 ) 의상태에서파동발생기의진동수를 2 배로한것이다. 정사각형도선을정지상태에서움직이는순간, 도선에유도되 는전류가 방향으로흐르게되는도선의운동방향을 에서모두고른것은? [3점] ᄀ. 위쪽 ᄂ. 오른쪽 ᄃ. 아래쪽 1 ᄀ 2 ᄂ 3 ᄃ 4 ᄀ, ᄂ 5 ᄂ, ᄃ ( 가 ) ( 나 ) ( 다 ) 각검류계에흐르는전류에대한설명으로옳은내용을 에서모두고른것은? ( 단, 파동발생기는계속작동하며, 지구자기장의영향은무시한다.) [3점] ᄀ. ( 가 ) 의검류계에는전류가흐르지않는다. ㄴ. ( 나 ) 의검류계에는교류가흐른다. ㄷ. ( 다 ) 의검류계에흐르는전류가가장세다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 이튼학원 411-2622 - 1 -
2005학년도 10월고3 전국연합학력평가 10번 2005학년도 10월고3 전국연합학력평가 13번 5) 그림 ( 가 ) 는솔레노이드가들어있는벽에용수철을고정시킨후바퀴가달린막대자석을속력 로충돌시키는장면이다. 충돌후막대자석은그림 ( 나 ) 와같이용수철을 만큼압축한후다시튕겨나왔다. ( 가 ) 7) 그림과같이 축방향으로향하는균일한자기장속에 축 방향으로두직선도선을수평면에고정하고, 그위에 축방향으로금속막대를올려놓았다. 금속막대를손으로잡고도르래를통하여질량 인물체를매단상태에서스위치 S 를닫은후손을놓았다. ( 나 ) 스위치 S 를닫고 ( 가 ) 와같은실험을할때, 그결과에대한설 명으로옳은내용을 에서모두고른것은? ( 단, 모든마찰 은무시한다.) [3 점 ] ㄱ. 용수철이압축되는길이는 보다감소한다. ㄴ. 용수철이압축되는동안막대자석의가속도의방향은운동방향과같다. ㄷ. 막대자석이튕겨나와용수철과떨어지는순간검류계 (G) 의바늘은 0 을가리킨다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 금속막대가움직이지않았다면, 이에대한설명으로옳은내용을 에서모두고른것은? ( 단, 모든마찰과실의질량은무시하며, 중력가속도는 g 이다.) [3점] ㄱ. 금속막대가받는합력 ( 알짜힘 ) 의크기는 g 이다. ㄴ. 금속막대에는 Q 에서 P 방향으로전류가흐른다. ㄷ. 전원장치의극을반대로하면금속막대는 축방향으로끌려갈것이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄱ, ㄷ 2006 학년도대학수학능력시험 9 월모의평가 12 번 2005 학년도 10 월고 3 전국연합학력평가 12 번 6) 그림과같이동일한자석을지면에고정시킨후구리로만든동일한원형고리 A, B, C 를지면으로부터같은높이에서동시에자유낙하시켰다. 8) 그림은전류 가흐르는도선이길이와단면적이같은 2 개의 평행한원통형막대도선 A 와 B 에연결된것을나타낸것이다. 표 는각막대도선의비저항을나타낸것이다. 고리가자석의윗면과같은높이에도달할때까지고리에나타난현상에대한설명으로옳은내용을 에서모두고른것은? ( 단, 원형고리의면은지면과나란하게떨어진다.) ᄀ. 평균속력이가장큰것은고리 B 이다. ㄴ. 고리 A 와 C 에흐르는유도전류의방향은반대이다. ㄷ. 고리 A 가자석으로부터받는힘의방향은고리 C 가자석으로부터받는힘의방향의반대방향이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 두막대도선사이의거리는 이며 P점은두도선사이의가운데점이고 Q점은막대도선 B에서오른쪽으로 만큼떨어진점이다. 이에대한설명으로옳은것을 에서모두고른것은? ( 단, 고정되어있는막대도선과두점 P, Q는동일평면상에있고, 막대도선의길이는 보다매우크다. 막대도선이외의도선에의한자기장효과는무시한다.) [3점] ᄀ. A에흐르는전류의세기는 B에흐르는전류의세기보다크다. ᄂ. P점에서의자기장은종이면에서수직으로나오는방향이다. ᄃ. P점에서의자기장세기는 Q점에서의자기장세기보다크다. 1 ᄀ 2 ᄂ 3 ᄃ 4 ᄀ, ᄃ 5 ᄂ, ᄃ 이튼학원 411-2622 - 2 -
2006학년도대학수학능력시험 9월모의평가 13번 2005학년도 7월고3 전국연합학력평가 12번 9) 그림 ( 가 ) 는천장에매달려있는직사각형도선과도선이이루는면에수직으로들어가는방향의균일한자기장영역을나타낸것이다. 그림 ( 나 ) 는그림 ( 가 ) 의자기장세기가시간에따라변하는것을나타낸것이다. 11) 무한히긴직선도선 가그림과같이동일한평면에놓여있다. 와 에흐르는전류의세기는 이고, C 와 D 에흐르는전류의세기는 이다. 도선주위의자기장에대한옳은설명을 에서모두고른것은? ( 단, 도선의굵기는무시하고, 도선은절연되어있으며, 화살표는전류의방향을나타낸다.) 이에대한설명으로옳은것을 에서모두고른것은? ( 단, 직사각형도선의모양, 위치와실의길이는변하지않는다.) [3 점 ] ᄀ. 5 초일때직사각형도선에는 a 저항 b 방향으로유도전 류가흐른다. ᄂ. 5 초일때직사각형도선은위방향으로전자기력을받는다. ᄃ. 직사각형도선에흐르는유도전류의세기는 8 초일때가 2 초일 때보다작다. 보기 ㄱ. 점에서자기장의방향은종이면을뚫고나오는방향이다. ㄴ. 점에서자기장의세기는 0 이다. ㄷ. 점에서자기장의방향은종이면을뚫고들어가는방향이다. 1 ㄴ 2 ㄱ, ㄴ 3 ㄱ, ㄷ 4 ㄴ, ㄷ 5 ㄱ, ㄴ, ㄷ 1 ᄀ 2 ᄃ 3 ᄀ, ᄂ 4 ᄂ, ᄃ 5 ᄀ, ᄂ, ᄃ 2006학년도대학수학능력시험 9월모의평가 14번 10) 그림은원형도선 A가원형도선 B를통과하는것을나타낸것이다. B는고정되어있고 A는등속직선운동한다. 각원형도선의중심은동일직선상에있고 B에는일정한전류 가흐르고있다. 2005 학년도 7 월고 3 전국연합학력평가 13 번 12) 그림은종이면에수직으로들어가는방향의균일한자기장이형 성된곳에피복이없는도선을꼬마전구와전지에연결한것이다. A가 P점과 Q점을통과할때 A에유도되는전류의방향을바르 게짝지은것은? P점 Q점 1 와같은방향 와같은방향 2 와같은방향 와반대방향 3 와반대방향 와같은방향 4 와반대방향 와반대방향 5 와반대방향 전류가흐르지않음 구리막대를그림처럼도선위에놓고스위치를닫은후일어 나는현상을바르게설명한학생을 에서모두고른것은? ( 단, 도선의저항과모든마찰은무시한다.) [3 점 ] 보기 철수 : 구리막대는오른쪽으로움직일거야. 영희 : 구리막대가움직이면유도기전력이발생하지. 수민 : 꼬마전구의밝기가점점밝아질거야 1 철수 2 영희 3 철수, 영희 4 철수, 수민 5 영희, 수민 이튼학원 411-2622 - 3 -
2005학년도 7월고3 전국연합학력평가 14번 2006학년도대학수학능력시험 6월모의평가 12번 13) 그림과같이수평면을따라일정한속도 ( ) 로이동하는금반 15) 그림과같이수평면에중 지가균일한자기장영역을통과한다. 자기장의방향은수평면에수직으로들어가는방향이다. 심이 O 인원형도선이있고, O 로부터같은거리만큼떨어져있 는평행한직선도선 A, B, C, D가 있다. 그림에서 는전류가수평 면으로부터수직으로나오는것을 나타내고, X는수직으로들어가 는것을나타낸다. 원형도선에는 반시계방향으로전류가흐른다. P 지점에서 Q 지점으로이동하는동안금반지에유도되어흐르는전류 ( ) 와시간 ( ) 의관계를개략적으로나타낸그래프로옳은것은? ( 단, 금반지에흐르는유도전류의방향이시계방향인경 직선도선과원형도선에같은세기의전류가흐를때, O 에서자기장의방향은?( 단, A, O, B와 C, O, D는각각같은직선상에있고, 지구자기장의영향은무시한다.) 우를 ( ) 로표시한다.) 1 2 3 4 5 2005 학년도 7 월고 3 전국연합학력평가 15 번 14) 다음은에나멜선과원형자석을이용하여간단한스피커를만 드는과정이다. < 제작과정 > (1) 가는에나멜선을직경 2 3 cm 가되도록납작하게감아서작은코일을만든다. (2) 에나멜선코일을종이컵밑면아래쪽에투명테이프로고정시키고, 종이컵밑면중앙에원형자석을부착한다. (3) 스피커의이어폰잭을라디오에연결하였더니음악소리가들렸다. 2006학년도대학수학능력시험 6월모의평가 13번 16) 그림은자석이고정된두수레가검류계 G를연결한솔레노이드양끝을향해화살표방향으로등속직선운동하는것을나타낸것이다. 수레가솔레노이드에접근하는동안검류계에흐르는전류에대한설명으로옳은것을 에서모두고른것은? ( 단, 솔레노이드는고정되어있다.) 이과정에대한옳은설명을 에서모두고른것은? [3 점 ] 보기 ㄱ. 더강한자석을사용하면진동수가높은소리를들을수있다. ㄴ. 코일을더적게감으면소리가작아진다. ㄷ. 이과정과같은원리를응용한기기로전동기가있다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, ㄷ 이튼학원 411-2622 - 4 -
2006학년도대학수학능력시험 6월모의평가 14번 2005학년도 4월고3 전국연합학력평가 18번 17) 그림 ( 가 ) 는 3개의저항과 2개의스위치가전지에연결된것을나타낸것이다. 이때도선위에나침반을두고나침반의자침과도선이평행하게놓이도록하였다. 그림 ( 나 ) 는스위치 S 은열어두고 S 를닫았을때자침의 N극이각도 θ만큼회전한것을나타낸것이다. 19) 그림 ( 가 ), ( 나 ), ( 다 ) 는솔레노이드의길이 ( ), 감은수 ( ), 전압 ( ) 을달리할때의회로를나타낸것이다. 각회로에는동일한전기저항 이연결되어있다. ( 가 ), ( 나 ), ( 다 ) 의솔레노이드내부에생기는자기장의세기 가, 나, 다 를바르게비교한것은? ( 단, 솔레노이드의 저항은무시한다.) 1 가 = 나 < 다 2 가 = 다 < 나 3 가 < 나 = 다 4 가 < 다 < 나 5 가 < 나 < 다 2006 학년도대학수학능력시험 6 월모의평가 15 번 18) 그림은균일한자기장내에서전류가받는힘을알기위한 실험장치를모식적으로나타낸것이다. 스위치를닫았더니용수철의길이가왼쪽으로 만큼늘어났다. 2005 학년도 4 월고 3 전국연합학력평가 19 번 20) 그림과같은장치로자기장속에서전류가흐르는도선이받 는힘에대해알아보았다. 실험하는동안전원장치의전압은일정하였다. 이실험에대한설명으로옳지않은것은? 1 전류계의 (+) 극은전원장치의 (+) 극에연결한다. 2 가변저항기의저항값이커지면전류의세기는작아진다. 3 전류의세기가커지면, 도선이받는힘의세기가커진다. 4 자석의극을바꾸어도도선이받는힘의방향은변하지않는다. 5 도선의움직임을통해전동기의작동원리를설명할수있다. 이튼학원 411-2622 - 5 -
2005학년도 4월고3 전국연합학력평가 20번 21) 그림은두개의원형도선이가까이놓여있는것을나타낸것이다. 스위치 S를여닫을때검류계가연결된회로에대한설명으로옳은것을 에서모두고르면? [3점] 보기 ㄱ. 스위치를닫으면전류가 B 검류계 A 방향으로잠시흐른다. ㄴ. 스위치가닫혀있는동안에는전류의방향이수시로변한다. ㄷ. 스위치를여는순간에도전류가잠시흐른다. 1 ㄱ 2 ㄷ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 2005 학년도 3 월고 3 전국연합학력평가 4 번 22) 그림은자석이도넛모양의금속중심으로접근하는모습을 나타낸것이다. 자석과금속에대한옳은설명을 에서모두고른것은? [3 점 ] 보기 ㄱ. 자석의접근속력이일정하면금속에전류가흐르지않는다. ㄴ. 자석이금속에접근하는운동을하는동안자석과금속사이에는반발력이작용한다. ㄷ. 자석의접근속력이감소하는경우, 금속에전류가흐른다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄷ 4 ㄱ, ㄷ 5 ㄴ, ㄷ 이튼학원 411-2622 - 6 -
물리 1 - 전류의자기작용정답및해설 물리1 - 전류의자기작용 14) 5 1) 2 [ 출제의도 ] 전자기력을이해하고실생활에적용한다. 자기장이세어지고감은수가많을수록전자기력이커진다. 더큰소리를 2) 3 들을수있고. 이와같은기기는전동기나전류계등이있다. 진동수가높은고음이아니라진폭이커져세기가큰소리를들을수있다. 3) 1 15) 4 4) 4 [ 출제의도 ] 전자기유도와정상파를이해하는문제이다. ㄱ. 자기장이없으므로유도전류가발생하지않는다. ㄴ. 도선이자기장내에서왕복운동하므로검류계에는방향이주기적으로바뀌는교류가흐른다. [ 오답풀이 ] ㄷ. 자기장이통과하는면적은시간에따라변하지않는다. 5) 1 [ 출제의도 ] 전자기유도와역학적에너지보존을관련지어묻는문제이다. ㄱ. 자석의운동에너지 = 솔레노이드전기에너지 + 용수철탄성에너지이므로 x 는감소한다. [ 오답풀이 ] ㄴ. 용수철이압축되는운동을방해하는힘을받기때문에가속도의방향은운동방향과반대이다. ㄷ. 막대자석이솔레노이드에다가갈때와멀어질때모두유도전류가발생한다. 6) 4 [ 출제의도 ] 원형도선과자석의상대적인운동으로발생되는전자기유도현상의원리를묻는문제이다. 단위시간당자속의변화가큰고리일수록운동을방해하는힘이더크다. ㄱ. 자속변화가가장작은고리 B 가기준면에가장빨리도달하기때문에평균속력이가장크다. ㄴ. 고리 A 와 C 가다가가는자석의극이반대이므로유도전류의방향도반대이다. [ 오답풀이 ] ㄷ. 아래쪽으로떨어지는고리 A 와 C 는자석으로부터위쪽으로운동을방해받는힘을받는다. 7) 3 [ 출제의도 ] 자기장속에서전류가받는힘을묻는문제이다. 금속막대는물체가당기는힘과자기력이힘의평형상태이다. ㄷ. 전원의극을반대로하면자기력의방향이반대가되어 +y 축방향으로끌려간다. [ 오답풀이 ] ㄱ. 정지상태는합력이 0 이다. ㄴ. 금속막대에는 -y 축방향으로자기력을받아야하므로 P 에서 Q 방향으로전류가흐른다. 8) 4 9) 1 10) 3 11) 5 16) 2 17) 5 18) 3 19) 2 [ 출제의도 ] 솔레노이드에의한자기장의세기비교하기 [ 해설 ] 솔레노이드의내부자기장의세기는전류의세기와단위길이당코일의감은수에비례한다. 그림에서세경우모두단위길이당감은수는같고, ( 가 ) 와 ( 다 ) 에는동일한전압, ( 나 ) 에는두배의전압이걸려있으므로자기장의세기를비교하면 가 = 다 < 나 이다. 20) 4 [ 출제의도 ] 전류가자기장에서받는힘이해하기 [ 해설 ] 실험장치를설계할때는전류계와전원장치를같은극끼리연결하며, 가변저항기의저항값이커지면전류의세기는작아진다. 자기장속에서전류가흐르는도선이받는힘은전류의세기, 자기장의세기, 도선의길이에비례하며, 전류와자기장의방향이바뀌면힘의방향도바뀐다. 또한, 이실험으로전동기의작동원리를설명할수있다. 21) 2 [ 출제의도 ] 전자기유도현상이해하기 [ 해설 ] 스위치를열거나닫을때회로에자기장의변화를방해하는방향으로유도전류가흐른다. 스위치를닫는순간에 A 검류계 B 의방향으로잠시전류가흐르고, 스위치가닫혀있는동안에는유도전류가흐르지않는다. 22) 5 [ 출제의도 ] 전자기유도현상을이해한다. ㄴ. 금속에는자석의접근을방해하는방향으로유도전류가생기고반발 력이작용한다. ㄷ. 자석의속력이감소하여도자기장의세기는증가하므로유도전류는 흐른다. [ 오답풀이 ] ㄱ. 자석의속력이일정하여도자기장의변화가생기므로유도 전류가흐른다. [ 출제의도 ] 직선도선주변의자기장의세기와방향을이해하는문제이다. P 점에서는 A 와 B 에의한자기장의방향이종이면을뚫고나오는방향이 고. C 와 D 에의한자기장은서로상쇄된다. Q 점에서는 A, B, C, D 네도 선에의한자기장이서로상쇄되어 0 이된다. [ 오답풀이 ] R 점에서는 A 와 B 에의한자기장의방향이종이면을뚫고들어가는방향이다. 12) 3 [ 출제의도 ] 전자기력과유도기전력의변화를이해하는문제이다. 스위치를닫아전류가흐르면도선은오른쪽으로힘 ( 전자기력 ) 을받아움직 이고, 도선이움직이면유도기전력이발생하고유도전류는원래전지와반대 로흘러전체전류가점점감소하며꼬마전구의밝기는점점어두워진다. [ 오답풀이 ] 꼬마전구의밝기는전체전류가감소하여점점어두워진다. 13) 4 [ 출제의도 ] 원형도선의유도전류의방향과세기를이해하는문제이다. 렌쯔의법칙을적용하면들어갈때는반시계방향으로나올때는시계 방향으로유도전류가흐른다. [ 오답풀이 ] 내부에서는자기장의변화가없으므로유도기전력이생기지않는다. 이튼학원 411-2622 - 7 -