- 1-2007 년도부터 [ 물리1 ] 자기부분의기출문제 과학탐구영역( 물리Ⅰ) 2007학년도 3월고3 15. 그림은종이면을향해수직으로들어가는균일한자기장 속에있는모양의도선위에서금속막대가오른쪽으로등속도운동을하고있는모습이다. 15. 도선과금속막대가이루는닫힌회로에서유도하는전류정답 1 ㄱ. ( 가) 에서는자기장의변화율이 ( 나) 에서보다커서유도기전력과유도전류도크다. ㄴ. ( 나) 에서유도전류가작아전류가만드는자기력의크기가작다.. ( 나) 에서도자기장의방향과금속막대를움직이는방향이 ( 가) 와같기때문에유도 전류의세기는줄지만방향은변하지않는다. [ 핵심] 1. 전자기유도 --> 5 가지가동시에유도 2. 패러데이의전자기유도법칙에따라유도전압은 금속막대가구간 ( 가) 와 ( 나) 를지날때에대한옳은설명을 < > 에서모두고른것은? [3 점] 저항 에흐르는전류의세기는 ( 가) 에서크다. ㄴ. 금속막대에작용하는자기력의크기는 ( 나) 에서크다.. 금속막대가 ( 나) 로들어갈때저항 에흐르는전류의 방향이바뀐다. 이다. 3. 면적이변할때유도전압은 (V) 가된다. 즉, B 가클수록, 이길수록, 가클수록자속변화가크므로유도전 압이크다. 1 ㄱ 2 ㄱ, ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 2007학년도 4월고3 12. 그림은정사각형도선이균일한자기장영역에걸쳐진상태에 서정지한모습을나타낸것이다. 자기장의방향은정사각형도선이이루는면에수직으로들어가는방향이다. 12. 전자기유도적용하기정답 5 유도전류의세기는시간에따른자속변화의크기에비례하고, 방향은자속변화의반대 방향이다. 따라서 ㄱ. ( 가) 로움직이면자속변화가없으므로유도전류는 0 이다. ( 다) 로움직이면자속이증가하므로 a R b 방향으로유도전류가흐른다.. ( 나) 와 ( 다) 로움직일때자속변화의방향이반대이므로유도전류는반대로흐른다. 도선을정지상태에서움직이는순간, 도선에유도되는전류에대 한설명으로옳은것을 < > 에서모두고르면? ( 단, 정사각형도 선의모양은변하지않고, 회전하지않는다.) ㄱ. ( 가) 방향으로움직일때전류는흐르지않는다. ( 다) 방향으로움직일때 a b 방향으로전류가흐른다.. ( 나) 방향으로움직일때전류의방향은 ( 다) 로움직일때와 반대방향이다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ,
15. 그림과같이나란하게놓여있는무한히긴두직선도선에 표의 ( 가) ~ ( 다) 와같이전류의세기와방향을변화시켰다. O 점은두도선으로부터각각 만큼떨어진지점이고, 두도선과 O 점은종이면에있다. 구분 ( 다) 도선 1 도선 2 (+ 는위쪽, - 는아래쪽) 15. 직선도선에흐르는전류에의한자기장구하기정답 3 앙페르의법칙에의해 O 점에서자기장의방향이종이면에서나오는경우는 ( 가), ( 다) 이 고, ( 가), ( 나), ( 다) 에서자기장의세기의비는 1: 3: 1 이므로 ( 나) 의경우가가장 크다. [ 핵심] 직선전류에의한자기장의크기는 * 합성자기장은방향과크기를고려해야함. ( 가) 의경우 - = = ( 방향) O 점에서두도선에의한자기장의방향이종이면에수직으로나오 는경우와자기장의세기가가장큰경우를바르게짝지은것은? ( 단, 지구자기장의효과는무시한다.) 종이면에수직으로 세기가가장 종이면에수직으로 세기가가장 나오는경우 큰경우 나오는경우 큰경우 1 ( 가), ( 나) ( 가) 2 ( 가), ( 나) ( 나) 3 ( 가), ( 다) ( 나) 4 ( 가), ( 다) ( 다) 5 ( 나), ( 다) ( 가) ( 나) 의경우 - = = ( 방향) ( 다) 의경우 - = = ( 방향) 2007학년도대학수학능력시험 6월 12. 그림과같이수평으 로고정된유리관속에서자석이추와실로연결되어오른쪽으로운동한다. 유리관의바깥둘레에는구리고리가고정되어있다. 이에대한설명으로옳은것을 에서모두고른것은? ( 단, 모든마찰은무시한다.) [3 점] ㄱ자석이 a지점을지날때구리고리에생기는유도전류의 방향은 ㄴ자석이 a에서보아시계방향이다 b지점을지날때 자기력의방향은왼쪽이다 구리고리가자석에작용하는 자석이 a지점에서 b지점으로운동하는동안추의역학적 에너지는변하지않는다 12. 전자기유도정답 3 ㄱ. 자석의 S극이 a 지점을지나구리고리로가까워지면, 구리고리에의한척력의자기 력이생기게되어구리고리왼쪽에 S 극의자기가만들어진다. 따라서오른쪽으로 자기장이유도되어유도전류의방향은 a 에서보아시계방향이다. ㄴ. 자석이 b 지점을지날때, 구리고리는자석의운동을방해하는자기력이생기므로 구리고리와자석사이에인력이작용한다. 즉자석에작용하는자기력의방향은왼 쪽이다.. 자석이 a지점에서 b지점으로운동하는동안자석의운동을방해하는자기력이계속 작용하게된다. 따라서추의역학적에너지는감소하게되고, 감소한역학적에너 지는구리고리에서전류에의한에너지로변하게된다. 1 ㄱ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 15. 다음은솔레노이드에흐르는전류에의한자기장에관한실 험과정이다. [ ] ( 가) 그림과같이마찰이없는수평면에솔레노이드를고정하 고막대자석을용수철에연결하여솔레노이드의중심 축과일치시킨다 15. 자기력과탄성력정답 2 ㄱ. 자석은솔레노이드와자기력이작용하여늘어나게되고, 탄성력과같아지는곳에서 멈추게된다. a와 b의차이가클수록자석이솔레노이드로부터받는자기력의크기 는커진다. ㄴ. 자석과솔레노이드사이의인력은작용반작용, 관계이므로솔레노이드가자석으로부. 터받는자기력의방향은자석이솔레노이드로부터받는자기력의방향과반대이고 크기는같다. V가증가하면솔레노이드의자기장이강해지므로자기력이증가하여, 용수철은더 늘어나게된다. 따라서용수철에저장되는탄성력에의한위치에너지는증가한다. [ 핵심] 전류(I) 자기장(B) 자기장은의움직임( 전류) 에의해서만들어진다. - 2 -
( 나) 스위치를닫기전용수철의길이 a를측정한다 ( 다) 전원장치의전압을 0으로조정하고스위치를닫는다 ( 라) 막대자석이진동하지않도록전압을서서히증가시켜 전압이 V 일때용수철의길이 이에대한설명으로옳은것을 b를측정한다 < > 에서모두고른것은? ( 단, 용수철의질량은무시하며, 용수철은탄성한계내에서변한다.) ㄱ. a와 b의차이가커지면자석이솔레노이드로부터받는 ㄴ.. 자기력의크기는작아진다. ( 라) 에서솔레노이드가자석으로부터받는자기력의방향은 자석이솔레노이드로부터받는자기력의방향과반대이다. ( 라) 에서 V 가증가하면용수철에저장되는탄성력에의한 위치에너지는감소한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, 5 ㄴ, 17. 그림 ( 가) 는동일한수평면상에중심이일치되도록고정시 킨원형도선과금속고리를나타낸것이고, ( 나) 는원형도선에흐르는전류의세기 I 를시간에따라나타낸것이다. 17. 전자기유도정답 4 원형도선의전류가변하면내부의자속이변하므로전자기유도현상에의해금속 고리에유도전류가흐르게된다. 이때흐르는유도전류는자속의시간적변화률 에비례하므로 에서 2 사이에전류가일정하게변하므로자속변화도일정하게 된다. 따라서금속고리에흐르는전류의세기는일정하다. 소비전력은 이고, 일때가 3 일때보다전류변화률이더크므로유도 전압이더크다. 따라서금속고리에서유도전류도더크므로소비되는전력은 일때가일때보다크다.. 에서사이에원형도선에흐르는전류가감소하므로금속고리의지면에수직 으로들어가는방향의자속 ( ) 이감소하므로금속고리에는시계방향의유도 전류가흐르게된다. [ 핵심] 1. 패러데이의전자기유도법칙에따라유도전압은 이다. 이에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 온도에따른저항변화는무시한다.) 에서 2 사이에금속고리에흐르는전류의세기는증가한다. 금속고리에서소비되는전력은 일때가 3 일때보다크다.. 3 에서 4 사이에원형도선에흐르는전류의방향과 금속고리에흐르는전류의방향은같다. 1 ㄴ 2 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 20. 그림과같이비저항과단면 적이일정한금속막대 P, Q를전압이일정한전원장치에연결하였다. 스위치 S는열려있고금속막대 Q는종이면에수직으로들어가는방향의균일한자기장영역에놓여있다. Q 가받는자기력에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 온도에따른저항변화는무시한다.) [3 점] 집게를점 a에연결했을때 Q가받는자기력의방향은 왼쪽이다. Q가받는자기력의크기는집게를점 a에연결했을때가 점 b 에연결했을때보다작다.. 집게를점 c 에연결한후, Q가받는자기력의크기는 S를 닫았을때가닫기전보다작다. 1 ㄴ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, 5 ㄴ, 2. 그래프에서 기울기 가시간에따른전류의변화률이다. 즉, 유도 유도의관계가성립한다. 20. 자기력정답 1 집게를점 a에연결했을때 Q에전류는위에서아래로흐르므로 Q가받는자기력의 방향은오른쪽이다. 집게를 a에연결하면 b에연결하는것보다 P 의저항이더크다. 따라서 a에연결하 면전류가더적게흐르게되므로 Q가받는자기력의크기는집게를점 a에연결 했을때가점 b 에연결했을때보다작다.. 집게를점 c에연결하고 S 를닫으면, 금속막대 P 부분에합성저항이작아지므로전, 체흐르는전류가증가하게된다. 따라서 Q가받는자기력의크기는 S를닫았을 때가닫기전보다커진다. 집게를 c에연결하고스위치를닫지않은경우 집게를 c에연결하고스위치를닫은경우 - 3 -
2007학년도 7월고3 10. 그림과같은실험장치에서 스위치를닫았을때스티로폼 이약간물에잠겼다. 물에잠긴스티로폼의 를증가시키기위한 부피 방법으로 옳은것을 < > 에서모두 고른것은? ㄱ. 전지의전압을작게한다. 코일의감은수를크게한다.. 가변저항의저항값을작게한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 10. 전류에의한자기장이해하기정답 4 자기장이강하면못에작용하는인력이크고, 물에잠긴스티로폼의부피는증가한다. 자 기장의세기는전류의세기와코일의감은수에비례한다. 12. 그림은고정된원형코일위에 서자석으로만들어진진자가진동 을시작하는것을나타낸것이다. 이에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 자석의 N극은항상위쪽을향한 다.) 12. 전자기유도현상이해하기정답 5 자석이코일위를지나면코일을통과하는자기장의세기가변화하므로코일에전류가 흐르게된다. 자석이내려갈때는코일이자석을밀어내는방향 ( 척력 ) 으로, 올라갈 때는잡아당기는방향 ( 인력 ) 으로힘을작용하여시간이지날수록진폭은줄어든다. ㄱ. 시간이지날수록진자의진폭은줄어든다. ㄴ. 진자가코일에접근할때와멀어질때검류계바늘이움 직이는방향은반대이다.. 자석이코일에서멀어질때코일과자석사이에작용하 는힘은인력이다. 1 ㄱ 2 ㄱ, ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 14. 그림 ( 가) 는나침반을이용하여직선전류에의한자기장을 알아위한실험장치를나타낸것이고, 서바라본것으로 ( 나) 는도선을위에 A, B, C, D 는나침반의위치를나타낸것이다. 이실험에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른 것은? ( 단, 는전류가판아래에서위로흐르고있음을나타낸 다.) ㄱ. 실험에가장적합한나침반의위치는 C 이다. ㄴ. 직선도선에전류가흐를때 B, D에서나침반바늘의 회전방향은반대이다.. 직선도선으로부터나침반의거리가멀어질수록나침반 바늘의회전각은커진다. 14. 직선전류에의한자기장이해하기정답 2 나침반을이용한자기장측정은지구자기장과전류에의한자기장의방향이 90 가 되는 B, D 가적합하다. ㄴ. B와 D에서전류에의한자기장의방향이반대이므로나침반의회전방향은반대이 다.. 거리가멀어질수록전류에의한자기장의세기는작아지고, 나침반바늘의회전각도 작아진다. [ 핵심] 나침반이지구자기장과수직방향의 전류에의한자기장에의해회전하는각이 라고할때, 전류 의관계가 성립한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, 5 ㄴ, - 4 -
2007학년도 9월대학수학능력시험 13. 그림 ( 가) 는저항 R가연결된직사각형도선의일부가균일 한자기장영역에놓여있는것을나타낸것이다. 자기장의방 향은도선이이루는면에수직으로들어가는방향이다. 그림 ( 나) 는 ( 가) 의자기장세기를시간에따라나타낸것이다. 13. 전자기유도정답 1 직사각형도선의유도전압은페러데이의법칙에서 이므로 에서초일때와초일때의유도전압은같아서전류는같 1 2 고, 4초일때의유도전압은 2배이므로전류는 2 배가된다. 1 초, 2 초, 4초일때저항 R에흐르는전류의세기를각각 I 1 초, I 2 초, I 4초라고할때, I 1 초 :I 2 초 :I 4초는? ( 단, 온도에따른저항변화는무시하고, 도선의모양과위치는변하지않는다.) 1 1: 1: 2 2 1: 1: 4 3 1: 2: 1 4 1: 4: 1 5 2: 2: 1 14. 그림 ( 가) 와같이반지름이 r인원형도선의중심 O지점에 서전류 I 1 에한자기장의세기가 B 0 이었다. 그림 ( 나) 와같이 직선도선으로부터 r만큼떨어진 P지점에서전류 I 2 에의한자기장의세기가 B 0 이었다. 14. 합성자기장정답 5 원형도선 에의한자기장은 ( 방향 ) 직선도선 에의한자기장은 ( 방향 ) 이고두자기장의방향은모두면으로들어가는 방향이다. ( 다) 의 Q점에서원형전류 에의한자기장은 ( 방향 ) 이고 왼쪽직선전류 에의한자기장은 ( 방향 ) 이고, 그림 ( 다) 와같이동일평면에도선을배치하여고정하고 전류를흘렸을때, Q지점에서전류에의한자기장의방향과 세기는? [3 점] 자기장의방향 자기장의세기 1 종이면에서수직으로나오는방향 B 0 오른쪽직선전류 에의한자기장은 ( 방향 ) 이다. 따라서 Q점에서자기장의세기는 ( 방향 ) 이다. 2 종이면에서수직으로나오는방향 2B 0 3 종이면에서수직으로나오는방향 3B 0 4 종이면에수직으로들어가는방향 B 0 5 종이면에수직으로들어가는방향 2B 0-5 -
2007학년도 10월고3 11. 그림 ( 가) 는영구자석, 코일이감겨있는진동판이들어있는 스피커의내부구조를나타낸것이고, 그림 ( 나) 는그림 ( 가) 의영구자석과코일의단면을도식적으로나타낸것이다. 11. 자기장속에서전류에작용하는힘의방향정답 1 A, B구간에서전류가 + 방향으로흐른다. 이때 ( 나) 의그림에서코일이받는자기력의 방향을구해보면 a 방향이다. C, D구간에서는반대방향의힘을받는다. * 전류가 A, B구간처럼흐를때 코일에흐르는전류가그림 ( 다) 와같을때각구간 A, B, C, D 에서 ( 가) 의진동판에작용하는힘의방향을옳게짝지은것은?( 단, 그림 ( 가) 의화살표방향으로흐르는전류의방향을 + 로한다.) A B C D A B C D 1 a a b b 2 a b a b 3 b b a a 4 b a b a 5 b a a b 14. 그림 ( 가) 는수평면위에서일정한전류가흐르고있는긴직선 도선에서같은거리 에동일한모양과재질의두금속반지 A, B 가실로연결되어놓여있는것을나타낸다. ( 다) 그림 ( 나) 와같이반지 A 를도선에수직방향으로일정한속도로당겨서두반지 A 와 B 를동일한거리 만큼이동시키는동안 두반지에유도되는전류에대한옳은설명을 < > 에서모두고른것은? [3 점] A 에는시계방향, B에는반시계방향의유도전류가흐른다. 동일한순간에두반지에흐르는전류의세기는서로같다.. 반지 A 에흐르는전류의세기는계속감소한다. 위쪽부분을보면, 자기장 B( ) 속에코일의전류 ( ) 가오른쪽 ( ) 으로힘을 받는다. 다. 아래쪽부분도, 자기장 B( ) 속에코일의전류 ( ) 가오른쪽 ( ) 으로힘을받는 14. 전자기유도정답 3 ㄱ. A와 B 에는모두반시계방향의유도전류가흐른다. ㄴ. 같은속력으로움직일때도선에가까운 B에더큰자속의변화가있으므로 B에흐 르는유도전류가더세다.. 도선에서멀어질수록직선도선에의한자기장의변화가작아서반지를통과하는자 < 별해 > 속의변화가감소하므로유도전류의세기가감소한다. 전류에의한자기장은 A 부분에서위쪽 ( ) 으로 B 부분에서는아래쪽 ( ) 의자기장 이형성되어있다. ( 나) 처럼도선을이동시키면, A는자속이감소하므로반시계방향의유도전류가흐르 고, B 는자속의증가하므로역시반시계방향으로유도전류가흐른다. ㄴ,. 직선전류에의한자기장의크기는 이므로아래그래프와같다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄱ, 15. 재질이같고단면적의비가 1 : 2 인두금속선을반원모양으로 구부려서서로연결하여만든원형도선이있다. 그림 ( 가) 와 ( 나) 는전압 인전지에이원형도선의 A 와 C, A 와 B 점을 집게도선으로연결한회로를나타낸것이다. 이때그림처럼고리가 만큼가까워질때가멀어질때보다자속변화 ( ) 가더크므 로유더전류가더크다. 따라서반지가도선에서멀어질수록자속변화 ( ) 가점 점작아지므로유도전압도점점작아진다. 15. 원형도선중심에서자기장의방향과세기정답 1 ㄱ. 굵은도선에의한자기장의효과가더크므로자기장은지면으로들어가는방향이다. ㄴ. 도선 ADCB 에흐르는전류에의한자기장의효과가 AB 에의한효과보다크므로지 면으로들어가는방향이다.. 단면적이큰도선에더강한전류가흐르는 ( 가) 일때의자기장이더세다. - 6 -
각원형도선중심에서의자기장에대한옳은설명을 < > < 별해 > 원형전류에의한중심에서자기장 이다 에서모두고른것은? ( 단, 원형도선중심에서의자기장은. 이것은원형전류전체 원을이루는부분적인도선들에의한자기장의합과같고, 가중심에만드는자기장의세기이다. 따라서원의만자기장을만들면자기장 원형도선이외의부분에서발생하는자기장의효과는무시도 한다.) [3 점] 가된다. ( 가) 에서 CBA 에의한자기장 ( ) 과 CDA 쪽의자기장 ( ) 은서로반대이고아래쪽 ㄱ. ( 가) 에서자기장의방향은지면으로들어가는방향이다. ㄴ. ( 나) 에서자기장의방향은지면으로나오는방향이다.. 자기장의세기는 ( 가) 일때가 ( 나) 일때보다작다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, 2007학년도 11월고2 13. 그림과같이솔레노이드와가변저항기를전압이일정한전원 장치에연결한후솔레노이드가까이에원형도선을놓았다. 굵은도선의저항이작으므로전류가더세다. 따라서합성자기장은지면으로들 어가는자기장 ( ) 이된다. CD부분의저항을 R이라하면아래쪽은저항이 2R, 위쪽은저항은 4R이므로전류는 위쪽 라면아래쪽은 가된다. 그러므로 - = = ( 방향 ) 도선 BCDA 와 BA의저항은각각 4R, 2R 이므로, 도선 BCDA 에흐르는전류는 이 고, BA에흐르는전류는 이다. 따라서도선 BCDA 에흐르는전류는 BA에의 한전류세기보다작으나, 도선길이가 3배가길어서도선 BCDA 에의한자기장 ( ) 효과보다더크게된다. 그러므로 - = = ( 방향 ). 따라서 ( 가) 일때가 ( 나) 일때보다합성자기장은 2 배가더크다. 가변저항기의접점을 a에서 b로이동시킬때나타나는현상으로 옳은것을 < > 에서모두고르면? [3 점] ㄱ. 솔레노이드내부의자기장세기는증가한다. ㄴ. 원형도선에유도전류가흐른다.. 솔레노이드와원형도선사이에인력이작용한다. 13. 전자기유도현상이해하기정답 3 가변저항기의접점을 a에서 b로이동시키면저항이감소하므로솔레노이드에흐르는 전류의세기가증가한다. ㄱ. 전류가증가하므로자기장의세기는증가한다. ㄴ. 원형도선을통과하는자기장이증가하므로원형도선에전류가유도된다.. 솔레노이드와원형도선사이에척력이작용한다. [ 핵심] 전류(I) 자기장(B) 자기장은의움직임( 전류) 에의해서만들어진다. 1 ㄱ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 16. 그림은종이면에수직으로들어가는방향의균일한자기장 가있는영역에서, 저항 가연결된 자모양의도선에서도 체막대를속력 로운동시키는모습을나타낸것이다. 16. 전자기유도현상이해하기정답 5 자기장속에놓여있는도체막대를오른쪽으로운동시키면 자모양의도선에반시계 방향으로유도전류가생긴다. 저항 에흐르는유도전류의세기는 를증가 시킬때, 를감소시킬때, 를증가시킬때커진다. [ 핵심] 면적이변할때유도전압은 (V) 가 된다. 즉, 유도전류는 이므로, B,, 가클수록 이작 을수록유도전류가크다. 저항 에흐르는유도전류의세기가커지는경우를 < > 에서모두고른것은? 를증가시킨다. 를감소시킨다.. 를증가시킨다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, - 7 -
2008학년도대학수학능력시험 7. 그림은무한히긴두직선도선 A, B 가 x 축에수직으로 xy 평면에서로평행하게놓여있는것을나타낸것이다. A, B에는각각, 의전류가흐르며 x 축 위의점 P에서자기장의세기는 0 이다. A를고정시키고 B를 +x 방향으로 8 m 이동시켜정지시켰을때, 자기장의세기가 0이되는 x 축위의점과 P 사이의거리는? [3 점] 1 1 m 2 2 m 3 3 m 4 4 m 5 5 m 7. 직선전류에의한자기장정답 2 직선전류에의한자기장의크기는 에서 A 에의한자기장은 P 점에서지면 을뚫고들어가는방향이고, B에의한자기장은 P점에서지면을뚫고나오는방향 이다. A와 B의전류의비가 1 : 3이므로 P점의위치는 A와 B 사이를 이라했을 경우 A에서 위치이다점을고정시키고점을이동시켰을때와. A B 8m, A B 점사이에자기장이 0이되는위치는 1 : 3 으로내분해야한다. 따라서 을 1 : 3으로내분하는위치이고 P점과이동후자기장의세기가 0이되는위치사이 의거리는 = 2(m) 이다. I 0 3I 0 I 0 3I 0 13. 그림은저항값이 4 Ω, 12Ω인 저항과가변저항 R, 저항이없는도체막대를전압이 24V로일정한전원장치에연결한것을나타낸것이다. 종이면에수직으로들어가는방향의균일한자기장 B 가있는영역에도체막대가고정되어있다. R의저항값을 6Ω에서 12 Ω까지증가시킬때, 이에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? [3 점] < > 도체막대가 B 에의해받는자기력의방향은왼쪽이다. ㄴ. 도체막대에흐르는전류는감소한다.. 도체막대가 B 에의해받는자기력의크기는 R의저항값이 6Ω일때가 12Ω일때의 2 배이다. 1 ㄱ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 그림과같이종이면에수직으 로들어가는균일한자기장영역에서저항 R가연결된평행한두도선을종이면에고정시키고, 도선위에도체막대를놓은후오른쪽으로일정한속력 v로이동시켰다. S 는두도선과저항과움직이는도체막대로이루어진면의넓이이다. 도체막대가도선위의출발위치에서도선의끝까지이동하는동안저항 R의양단에걸리는전압 V 와 S 사이의관계를나타낸그래프로가장적절한것은? ( 단, 도체막대와도선의저항은무시한다.) A P a b B A 13. 회로와전자기력정답 3 전자기력은전류가흐르는도선이자기장내에 있을때도선에작용하는힘을말하고, 이 때자기력의방향과크기는다음과같다. 전자기력의크기 : ㄱ. 플레밍의왼손법칙에의해도체막대에작 용하는힘의방향은왼쪽이다. 1 p ㄴ. 가변저항을증가시키면회로의전체합성저항이증가하므로도체막대에흐르는 전류의세기는감소한다. 예를들어, 가변저항이 일경우 : 회로의전체합성저항 이고, 이때의전류는 3A 이다. 가변저항이 일경우 : 회로의전체합성저항은 이고, 이때의전류는 2.4A 이. 다. 자기력 3 에서 와 은일정하고 일때전류 (A), 일때전류 (A) 이므로 6Ω일때가 12Ω 일때의 1.25 배이다. 17. 전자기유도정답 3 균일한자기장속에서도체막대가운동하면회로에유도전류가흐르는전자기유도현상이발생한다. 이때유도기전력의크기는 인데, 도체막대가일정한속력으로운동하고있으므로자기장영역내에서만유도 전압은일정하다. 따라서 는면적 와는무관하므로일정하다. 8m B - 8 -
2008학년도 3월고3 12. 그림은오른쪽방향으로향하는균 일한자기장 B 속에 10 Ω, 20 Ω, 30 Ω 인저항이연결된직사각형모양의회로가종이면에나란하게놓여있는모습을나타낸것이다. 스위치를닫는순간자기장 B 에의해회로의각부분이받는자기력에대한옳은설명을 < > 에서모두고른것은? ㄱ. PQ 부분이받는자기력의방향은종이면에서수직으로나오는방향이다. ㄴ. QR 부분이받는자기력은 0 이다.. RS 부분이받는자기력이 PQ 부분이받는자기력보다크다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, 12. 전류가흐르는도선이자기장속에서받는힘정답 2 PQ 부분은종이면에수직으로들어가는방향으 로힘을받는다. QR 부분은자기장에나란하므로힘을받지않는 다.. 전류의세기와도선의길이가같으므로 PQ 와 RS 부분은같은크기의힘을받는다. [ 핵심] 전자기력은 이며, 이때자기장 와전류 와힘 는서로수직 관계이다. 14. 그림 ( 가) 는수평면과나란한평면위에서로수직한방향으로 일정한전류가흐르고있는긴직선도선 A, B 가놓여있고, 두도선의교차점수직아래수평면에나침반이놓여있는모습을나타낸것이다. 그림 ( 나) 는 ( 가) 의나침반을확대한모습을나타낸것이다. 14. 직선전류에의한자기장정답 2 지구자기장은무시하므로두전류 A와 B에의한자기장은나침반에서서로수직으로 작용하게된다. 즉, A 도선은 방향의자기장을, B도선은 방향의자기장 을만들어합성자기장에의해나침반이 만큼회전하게된다. 나침반을 방향으로움직이면도선 A에의한자기장이감소한다. A에흐르는전류를증가시키면, 방향의자기장의세기가증가하므로 가증 가한다.. 나침반을수직위로움직여도두도선에의한합성자기장의방향은같다. [ 핵심] 두전류에의한합성자기장은방향 + 크기의관계를분석해애 한다. 나침반자침의 N 극이 방향과이루는각 를증가시키기 위한옳은방법을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 지구자기장의영향은무시하며, 두도선은절연되어있다.) [3 점] 나침반을 방향으로움직인다. A 에흐르는전류의세기를증가시킨다.. 나침반을수직위로움직여도선과의거리를가깝게한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 4 ㄱ, ㄴ 5 ㄴ, 17. 그림은가로길이가 2 L 이고, 전구와스위치 S 로이루어진직사각형 모양의회로가종이면에수직으로들어가는균일한자기장속에놓여있는것을나타낸다. 그래프는이자기장이시간에따라변하는것을나타낸다. 스위치 S 가 0 초부터 10 초까지는 a 에, 10 초부터 20 초까지는 b 에연결되어있었다. 17. 면적과자기장의세기가변할때전자기유도현상정답 1 스위치가 a 와 b 에연결될때면적의비와자기장의변화율의비가각각 1:2 와 2:1 이므 로유도되는전압의비는 1:1 이다. 따라서전구의밝기의비는 1:1 이다. * 스위치가 a에연결될때 * 스위치가 b에연결될때 유도되는전압이동일하다. 따라서전구의밝기는서로같다. 5 초일때와 15 초일때의전구의밝기비는? [3 점] 1 1 : 1 2 1 : 2 3 2 : 1 4 1 : 4 5 4 : 1-9 -
2008학년도 4월고3 12. 그림과같이균일 한자기장 의영역 에평행한두금속레일을수평면에고정시키고, 금속레일에도체막대를가만히놓았다. 집게 P와 Q를전원장치에각각연결하고스위치를닫았더니도체 막대가왼쪽으로움직였다. 이때자기장 의방향과 P, Q에연결된 극으로옳은것을 < > 에서고른것은? ( 단, 도체막대에작용하는 마찰은무시한다.) [3 점] 자기장 의방향 P 에연결된극 Q 에연결된극 ㄱ. 수평면에들어가는방향 (+) (-) ㄴ. 수평면에들어가는방향 (-) (+). 수평면에서나오는방향 (+) (-) ㄹ. 수평면에서나오는방향 (-) (+) 1 ㄱ, ㄴ 2 ㄱ, 3 ㄱ, ㄹ 4 ㄴ, 5 ㄴ, ㄹ 12. 자기장내에서전류가받는힘이해하기정답 4 도체막대가왼쪽으로전자기력을받으므로플레밍의왼손법칙에의해, B가수평면에 들어가는방향이면도체막대에는위쪽으로전류가흘러야한다. 즉, P 는 (-) 극에, Q 는 (+) 극에연결되어야하고, B가수평면에서나오는방향이면도체막대에전류 가아래쪽으로흘러야하므로, P 는 (+) 극에, Q 는 (-) 극에연결되어야한다. 13. 그림과같이막대자석을 A 와 B로쪼개어수평면상에놓았더니, A와 B가움직이지않았고나침반의 N극은왼쪽을가리켰다. P 는수평면상의한점이다. 이에대한옳은설명을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 지구 자기장은무시한다.) ㄱ. B에작용하는자기력은 0 이다. ㄴ. P에나침반을놓았을때나침반의 N극이가리키는방향은오른쪽이다.. A가 B에작용하는힘의크기는 B가 A에작용하는힘의크기와같다. 13. 자석의성질과자석이만드는자기장이해하기정답 2 그림과같이조개지면, A와 B는두극을가진또다른자석이되므로두자석사 이에인력이작용하고, P에나침반을놓으면나침반의 N 극은왼쪽을가리킨다.. 작용 - 반작용관계의힘이므로크기는같다. 1 ㄴ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, 5 ㄱ, ㄴ, 15. 그림과같이수 평면에고정된솔레노이드속으로수평하게놓여있는플라스틱레일을따라막대자석이 P에서 Q까지등속도운동을하였다. P, Q 는레일위의지점이다. 이에대한옳은설명을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 막대자석 에작용하는마찰과지구자기장은무시한다.) [3 점] 자석이 P를지날때검류계에흐르는전류의방향은 Q를지날때와반대이다. 자석이 Q를지날때솔레노이드가막대자석에작용하는자기력의방향은오른쪽이다.. 자석이 P에서 Q까지이동하는동안검류계에흐르는전류의세기는일정하다. 15. 전자기유도현상이해하기정답 1 ㄱ. P지점을지날때렌츠의법칙에의해솔레노이드의왼쪽은 N 극, 오른쪽은 S 극이고, Q지점을지날때왼쪽이 S 극, 오른쪽이 N극이되어야하므로전류의방향은반대 이다.. P에서 Q 까지이동하는동안전류의방향이변하므로세기도변한다. [ 핵심] 전자기유도현상은자기력이동반된다. 렌츠의법칙에서운동( 변 화) 방향과는반대이다. 따라서 P, Q 에서운동방향과반대의자기력이작용하므로, 자석은속력 이감소하게되고, 유도전류도감소하게된다. 관계를분석해애한다 1 ㄱ 2 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄱ, 5 ㄴ, - 10 -
2008학년도대학수학능력시험 6월 7 그림과같이균일한자기장영역의 평면에일정한세기의전류 I 가흐르는정사각형도선이고정되어있다. 자기장의방향과도선 ab에흐르는전류의방향은모두 방향이다. 도선에작용하는자기력에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 도선에흐르는전류에의한자기장은무시한다.) < > ㄱ. 도선 ab 에는자기력이작용하지않는다. ㄴ. 도선 bc에작용하는자기력의방향은 xy평면에서수직으로나오는방향이다.. 자기장은변하지않고전류의세기가 2배가되면도선 bc에작용하는자기력의크기는 2 배가된다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 7. 자기장에서전류가흐르는도선이받는힘정답 5 ㄱ. 도선 ab에흐르는전류의방향이자기장의방향과같으므로도선 ab에는자기력이 작용하지않는다. 플레밍의왼손법칙에의해서도선 bc에작용하는자기력의방향은 평면에서수 직으로나오는방향이다.. 자기장에서전류가흐르는도선이받는힘의세 기는자기장의세기에비례하고, 전류의세기 에비례한다. 따라서자기장의세기는일정하 게하고, 전류의세기를 2 배로하면, 도선 bc 에작용하는자기력의세기는 2 배가된다. [ 핵심] 전자기력은 이며, 이때자기장 와전류 와힘 는서로수직 관계이다. 8. 그림 ( 가) 는전류가흐르는가늘고무한히긴평행한두직선 도선 A, B 가종이면에고정되어있는것을나타낸것이다. 그림 ( 나) 는 ( 가) 에서 x축상의자기장을위치에따라나타낸것이다. 자기장의방향은종이면에서수직으로나오는방향을양 (+) 으로한다. 8. 합성자기장정답 4 A와 B 사이에서의합성자기장이항상같은방향이므로두도선에흐르는자기장의방 향은반대이다. 이때, A에는아래쪽으로 B 에는위쪽으로전류가흐른다. 합성자기장의세기가 0이되는위치가 B의오른쪽에있으므로 A에흐르는전류의세 기가더세다는것을알수있다. 따라서 > 이다. A, B에흐르는전류의세기를각각 I A, I B 할때, 두전류의방향과세기를옳게비교한것은? ( 단, 지구자기장의효과는무시한다.) [3 점] 전류의방향전류의세기전류의방향전류의세기 1 같은방향 I A > I B 2 같은방향 I A < I B 3 같은방향 I A = I B 4 반대방향 I A > I B 5 반대방향 I A < I B 그림과같이종이면에수직으로 들어가는방향의균일한자기장영역에저항 R가연결된자형도선을종이면에고정시키고, 도선위에놓인도체막대를오른쪽으로이동시켰다. 도체막대가자기장영역에서오른쪽으로일정한속도 로이 동하는동안, 이에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? [3 점] < > R에는 a R b 방향으로유도된전류가흐른다. R 에흐르는유도된전류의세기는점점증가한다.. 도체막대의속도는변하지않고자기장의세기가커지면 R 에흐르는유도된전류의세기가커진다. 11. 전자기유도정답 3 ㄱ. 도체막대를오른쪽으로움직이면사각도선내부에는종이면을수직으로뚫고들 어가는방향의자속이증가한다. 따라서사각도선내부에종이면을뚫고나오는 방향으로자기장이생기도록전류가유도되어야하므로, 사각도선에는반시계방 향으로유도전류가흐르게되어, 저항 R에는 a R b 방향으로전류가흐른다. ㄴ. 도체막대의속도가일정하므로사각도선내부에서자속의변화율이일정하다. 따라 서 R 에흐르는유도전류의세기도일정하다.. 도체막대의속도가일정하면단위시간당면적변화는일정하지만, 자기장이세지면 단위면적당자속이증가하므로, 자속의변화율이증가한다. 따라서 R에흐르는유 도전류의세기가커진다. [ 핵심] 면적이변할때유도전압은 (V) 가 된다. 즉, 유도전류는 이므로, B,, 가클수록 이작 을수록유도전류가크다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, - 11 -
2008학년도 7월고3 10. 그림과같이전원장치가연결된솔레노이드코일을오른쪽 벽에고정시키고왼쪽벽에고정된용수철에자석이고정된금 속을연결하여저항막대위에서자유롭게움직일수있도록회 로를구성하였다. 10. 솔레노이드에의한자기장이해하기정답 5 ㄱ. 코일에전류가흐르면코일의왼쪽이 S 극이되어자석이끌려온다. ㄴ. 코일에흐르는전류의세기를증가시키면코일이당기는힘이커지므로회로의저항 이증가한다. 따라서회로에흐르는전류는감소한다.. 코일에흐르는전류의방향을반대로하면자석은척력을받아저항막대의길이가 짧아지므로회로의저항이작아져전류계의눈금은커진다. 이에대한설명으로옳은것을 < > 에서모두고른것은? ( 단, 모든마찰은무시하고코일과자석은접촉하지않으며, 저 항막대의위치변화는없다. 코일과자석사이의거리는충분한 힘이작용할수있는거리이다.) < > [3 점] 스위치를닫으면코일과자석사이에는인력이작용한다. ㄴ. 스위치를닫고가변저항 R을감소시키면전류계에흐르 는전류의세기는감소한다.. 코일에흐르는전류의방향을반대로하면전류계에흐 르는전류의세기는증가한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, 11. 그림과같이종이면에놓인충분히긴 두개의도선 A, B에, 의전류가서 로같은방향으로흐르고있다. 점 C에종이면에수직으로들어가는방향 으로전류 가흐르는충분히긴직선도 선을놓았을때, 세점,, 에서 자기장의세기를각각,, 라할 때, 자기장의세기를바르게비교한것은? ( 단, 점선의간격은 같고, 지구자기장은무시한다.) [3 점] 1 > > 3 > > 2 = > 4 > = 11. 직선전류에의한자기장비교하기정답 4 점, 에는도선 A, B에의한자기장은서로상쇄되어점 C에있는도선에의한 자기장만생기며점 C 를기준으로같은거리에있으므로자기장의세기는같다. 점 는도선 A, B에의한자기장과점 C 에있는도선에의한자기장이더해진다. < 별해 > 직선전류에의한자기장의크기는 * 합성자기장은방향과크기를고려해야함., 의경우 - = =0 의경우 + = + = ( 방향 ) 점 C에종이면에수직으로들어가는방향으로전류 가흐르는충분히긴직선도 선을놓으면, > = 가된다. 5 > > 12. 그림과같이 자형도 선을전자저울위에올려 놓고, 도선 AB가자석사 이의자기장의방향과수 직으로위치하도록하였다. 저울에나타난값이증가 하는방법으로옳은것을 < > 에서모두고른 것은? ( 단, 자형도선은절연판위에서회전이가능하다.) < > ㄱ. 강한자석으로바꿔준다. ㄴ. 전류의세기를증가시킨다.. 자형도선을 90 회전시킨다. 12. 자기장속에서전류가받는힘이해하기정답 3 그림에서전류가 A에서 B 로흐르면, 자기력이아래로작용하여저울의눈금이증가한다. 전류가흐르는도선이받는힘의크기 이므로강한자석 (B) 으로바 꾸거나전류의세기 (I) 를크게하면자기장속의도선이아래로받는힘의크기가 증가하여저울의눈금이증가한다. 도선을 90 회전하면전류와자기장의방향이수평이되어전류가흐르는도선은자기 력을받지않게되어저울의눈금이감소한다. 1 ㄱ 2 ㄴ 3 ㄱ, ㄴ 4 ㄴ, 5 ㄱ, ㄴ, - 12 -
13. 그림 ( 가) 는세기와방향이같은자기장영역 A, B, C로사 각형도선을일정한속력 로운동시키는것을, ( 나) 는사각형 도선의오른쪽끝이 A에들어갈때부터왼쪽끝이 C에들어갈 때까지도선에유도되는전류를시간에따라나타낸것이다. A, B, C 의가로길이는같다. (A, B, C를지나가는동안사각형 도선의속력은일정하다.) 13. 전자기유도이해하기정답 1 A, B, C 영역의세로길이를각각,, 라하면사각형도선이각영역으로들어 가고있는동안유도되는전압의세기는각각,, 이며, 각영역안에서운동하는동안사각형도선에전류가유도되 지않는다. 각영역진입시유도전류의세기가같기때문에 : : = 1 : 1 : 1 이며, : : = 1 : 2 : 3 이다. [ 핵심] 면적이변할때유도전압은 (V) 가 된다. 즉, 유도전류는 이므로, B,, 가클수록 이작 을수록유도전류가크다. 영역 A, B, C 의세로길이의비는? [3 점] 1 1 : 2 : 3 2 1 : 2 : 4 3 1 : 3 : 6 4 1 : 3 : 9 5 1 : 4 : 8 2008학년도 9월대학수학능력시험 11. 그림 ( 가) 는균일한자기장영역안에있던한변의길이가 인정사각형금속고리가 +x 방향으로운동하는것을나타낸 것으로, 일때고리의운동방향이 -x방향으로바뀐다. 고리는 종이면위에서운동하며, 자기장은종이면에수직으로들어가는 방향이다. 그림 ( 나) 는고리위의한점 r의위치를시간에따 라나타낸것이다. 11. 전자기유도정답 5 금속고리가오른쪽으로운동할때속력은 동안 이동하므로 시간마다 씩이 동하게된다. 까지는자기장영역안에서운동하므로유도전류가흐르지않는다. 부터 까지는금속고리가자기장영역에서벗어나므로유도전류가흐르는데이 때의유도전류의방향은시계방향이므로 이다. 따라서 (-) 방향이다. 부터 까지는자기장영역을완전히벗어난상태이므로유도전류가흐르지않 는다. 부터운동방향이반대로되어운동하는데 동안 만큼이동하므로오른쪽으로 운동할때의속력의 배이므로 가지난후에자기장영역에들어가기시작하며 p q r 방향으로흐르는전류를양(+) 으로표시할때, 고 리에유도된전류 를시간에따라나타낸그래프로가장적절한것 은? [3 점] 가지난후에자기장영역에완전히들어가고이후에는자기장영역에서운동, 하므로유도전류가흐르지않는다. 이때자기장영역에들어가는속도가나올때 의 배이므로유도전류의크기도 배가된다. [ 핵심] 면적이변할때유도전압은 (V) 가 된다. - 13 -