2020 소방간부 자연과학개론 (1번 ~ 5번)

1. 열기관이 고열원에서 Q1의 열을 흡수하여 W의 일을 하고 저열원으로 Q2의 열을 방출하는 것을 모식적으로 나타낸 그림이다. Q1은 Q2의 1.5배이고, W는 20 J이다. Q1은 몇 J인가?

답: 60J 

 

풀이 

W = Q1 - Q2 

20J = 1.5Q2 - Q2 = 0.5Q2

Q2 = 40J 

Q1 = 60J

 

< 열기관 >

- 열기관이 받은 열량 : Q1 - Q2 

- 열기관 내부 에너지 변화량 = 0

- 열기관이 한 일 : W = Q1 - Q2  

 

2. 그림과 같이 절연체 실에 매달린 같은 재질의 구 A, B를 접촉시킨 후, 음으로 대전된 막대를 접근하 였다.

A, B가 모두 도체일 때 표면의 전하 분포와 A, B가 모두 절연체일 때 표면의 전하 분포를 <보기>에서 각각 바르게 고른 것은?

답: 도체일 때 (나) / 절연체일때 (가)

 

< 정전기유도 >

① 대전물체 부근에 유전체가 있을 때에는 정전계(력)에 의하여 대전물체 가까운 쪽의 도체표면에는 유전체와 반대극성의 전하가, 반대쪽에는 같은 극성의 전하가 대전됨

② 정전유도의 크기는 전계에 비례하고 대전체로부터의 거리에 반비례하며 도체의 형 상에 의해서도 영향을 받는데 이는 유도대전을 일으켜 각종 장재해의 원인이 된다

 

3. 그림과 같이 내부 저항을 무시할 수 있는 9 V, 7 V 전지에 저항값이 각각 1Ω인 R1 , R2와 저항값이 2Ω인 R3를 연결하였다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보 기>

ㄱ. R1에 흐르는 전류의 세기는 4A이다.

ㄴ. R2에 흐르는 전류의 방향은 c → R2 → d이다.

ㄷ. 전위는 e가 f보다 높다.

 

답: ㄱ, ㄴ

 

풀이

ㄱ. R1에 흐르는 전류의 세기는 4A이다.

ㄴ. R2에 흐르는 전류의 방향은 c → R2 → d이다.

ㄷ. 전위는 e가 f보다 낮다. 전류의 방향이 f -> R3 -> e 이기 때문

 

< 키르히호프의 법칙 >

1. 전류의 법칙

- 전류가 흐르는 즉 전기가 통과하는 분기점(선의 연결지점, 만나는 지점)에서, 전류의 합 즉 들어온 전류의 양과 나간 전류의 양의 합은 같다. 즉 0이다.

- 도선망(회로)안에서 전류의 대수적 합은 0이다.(단, 들어온 전류의 양을 양수로, 나아간 전류의 양을 음수로 가정한다 또한 도선상의 전류의 손실은 없다고 가정한다).

 

2. 전압의 법칙

- 에너지 보존의 원칙은 아래와 같이 적용된다

- 닫힌 하나의 루프안 전압(전위차)의 합은 0이다.

- 폐쇄된 회로의 인가된 전원의 합과 분배된 전위의 차의 합은 그 루프 안에서 등가한다.

- 하나의 루프안에서 도체에 인가된(-걸린) 전압의 대수의 합과 그 루프에 인가한(공급된) 전체 전원 대수의 합은 같다.

 

4. 다음은 3가지 발전 방식을 2가지 기준으로 분류한 것이다. (가)∼(다)는 각각 풍력 발전, 화력 발전, 태양광 발전 중 하나이다

(가)∼(다)에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

답:

(가) = 화력발전 

(나) = 풍력발전 

(다) =  태양광발전 

 

5. 그림은 직선 운동을 하는 물체의 위치를 시간에 따라 나타낸 것이다. 0∼3초 동안 물체의 평균 속력은 몇 m/s인가?

답: 4m/s 

 

풀이: 

촘 이동거리 = 12m

총 이동한 시간 = 3초 

평균속력 = 총 이동거리 / 총 이동한 시간 = 12 / 3 = 4m/s