01 그림과 같이 [eqn: x]축에 점전하 A, B가 고정되어 있다. [eqn: x]축의 점 p, q와 A, B는 각각 같은 거리만큼 떨어져 있다. A는 양(+)전하이고, 점 p에서 전기장은 0이다.

Ⅱ. 물질과 전자기장

대단원 모의고사

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. B는 음(-)전하이다. ㄴ. 전하량은 A와 B가 같다. ㄷ. q에서 전기장의 방향은 [eqn: +x]이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

02 그림은 동일 직선상에 고정된 세 점전하 A, B, C 주위의 전기력선을 방향을 표시하지 않고 나타낸 것이다. B는 양(+)전하이고, 점 p, q 는 전기력선 상의 지점이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 음(-)전하이다. ㄴ. A와 C 사이에는 서로 미는 전기력이 작용한다. ㄷ. 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

03 그림 (가)와 같이 대전된 에보나이트 막대를 대전되지 않은 물체 A에 가까이 가져갔더니 A가 에보나이트 막대와 접촉한 후 바로 떨어졌다. 그림 (나)는 음(-)으로 대전된 도체구 B를 에보나이트 막대에서 떨어진 A에 접근시켰을 때 서로 미는 전기력이 작용하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A는 음(-)전하로 대전되어 있다. ㄴ. (가)에서 전자는 에보나이트 막대에서 A로 이동하였 다. ㄷ. 에보나이트 막대와 B는 같은 종류의 전하로 대전되 어 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 그림 (가)는 양(+)으로 대전된 도체구 A와 음(-)으로 대전된 도체구 B를, (나)는 A에 B를 접촉시키는 순간의 모습을 나타낸 것이다. 그림 (다)는 A에서 B를 떼어낸 후, B를 대전되어 있지 않은 도체구 C에 가까이 하였을때 C의 전하 분포를 모식적으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 전하량은 A가 B보다 크다. ㄴ. (나)에서 A는 음(-)으로 대전된다. ㄷ. (다)에서 B와 C는 서로 끌어당긴다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

05 그림 (가)~(다)는 대전되어 있지 않은 금속박 조각이 양(+)으로 대전된 금속구에 닿은 후, 금속구와 접지된 판 사이에서 움직이는 모습을 순서대로 나타낸 것이다.

(가)           (나)          (다)

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① (가)에서 전자는 금속구에서 금속박 조각으로 이동한

다.

② (가)에서 금속박 조각은 양(+)으로 대전되어 있다.

③ (나)에서 전자는 접지된 판에서 금속박 조각으로          이동한다.

④ 금속박 조각의 전하량은 (가)에서가 (다)에서보다         크다.

⑤ (다)에서 금속구와 금속박 조각 사이에 작용하는          전기력은 인력이다.

06 그림 (가)는 전류가 흐르지 않는 고정된 도선 위에 자석을 실로 매달았을 때 자석의 N극이 보이는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 (가)의 도선에 전류를 흐르게 하였더니 자석이 180° 회전하여 S극이 보이는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 옳은 설명만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 지구 자기장의 효과는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. (나)에서 전류의 방향은 ⓐ이다. ㄴ. (나)에서 전류의 세기가 증가하면 자석은 (가)의 모습으로 회전한다. ㄷ. 자석의 자성은 전자의 스핀이나 궤도 운동에 의하여 발생한다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

07 그림과 같이 전류가 흐르는 무한히 가늘고 긴 평행한 직선 도선 P, Q가 점 a, b, c와 같은 간격 d만큼 떨어져 종이 면에 고정되어 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. a에서 전류에 의한 자기장은 0이다. ㄴ. 전류에 의한 자기장의 세기는 b에서가 c에서보다 크다. ㄷ. a의 왼쪽에서 전류에 의한 자기장의 방향은 종이 면을 수직으로 들어가는 방향이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 다음은 원형 전류에 의한 자기장을 알아보는 실험이다.

[실험 과정]

(가) 그림과 같이 코일의 중심축과 나침반의 동서를           연결하는 선을 일치시켜 전기 회로를 구성한다.

(나) 전원 장치의 전압을 일정하게 유지하며 스위치를 닫

은 후 자침의 N극이 회전하는 방향과 각도를 관찰한

다.

(다) 집게 a, b의 위치를 바꾸고 가변 저항을 변화시킨 뒤      자침의 N극이 회전하는 방향을 관찰한다.

[실험 결과]

	자침 N극 회전 방향	자침의 회전 각도
(나)	p 방향	[eqn: theta]
(다)	( )	[eqn: 2 theta]

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?(단, p, q는 자침의 N극이 회전하는 방향이다.)

	<보 기>
ㄱ. (나)에서 집게 a는 전원 장치의 (+)단자에 연결되어 있다. ㄴ. (다)에서 자침의 N극이 회전하는 방향은 q이다. ㄷ. 코일에 흐르는 전류의 세기는 (나)에서가 (다)에서 보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)는 강자성 막대에 감긴 코일에 일정한 세기의 전류가 흐르고 있는 것을, (나)는 (가)의 코일에서 강자성 막대를 빼내어서 상자성 막대에 가까이 하는 것을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. a점에서 자기장의 방향은 오른쪽 방향이다. ㄴ. 강자성 막대의 원자 자석의 자기장의 방향은 코일 내부에서 전류에 의한 자기장의 방향과 반대이다. ㄷ. (나)에서 두 막대 사이에 작용하는 자기력은 인력 이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

10 그림과 같이 철수가 고정된 원형 도선의 중심축을 따라 자석을 일정한 속력으로 아래로 이동시키고 있다. 원형 도선의 중심에서 점 a까지의 거리는 점 b까지의 거리보다 작다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석의 크기는 무시한다.)

	<보 기>
ㄱ. 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 방향은 자석이 a를 지날 때와 b를 지날 때가 같다. ㄴ. 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 세기는 자석이 a를 지날 때가 b를 지날 때보다 크다. ㄷ. 원형 도선이 자석에게 작용하는 자기력의 방향은 a를 지날 때와 b를 지날 때가 반대이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

11 그림과 같이 막대자석을 코일에 가까이 가져가면 저항에 a → R → b 방향으로 유도 전류가 흐른다. ㉠은 자석의 N극과 S극 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 코일 내부의 자기 선속 변화를 방해하도록 유도 전류 가 흐른다. ㄴ. 유도 전류에 의한 코일 내부의 자기장의 방향은 아래 방향이다. ㄷ. ㉠은 N극이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12 그림 (가)와 같이 자기화 되어 있지 않은 강자성 막대를 솔레노이드에 넣고 전류를 흘려주었다. 그림 (나)는 (가)에서 자기화 된 막대를 꺼내 빗면 상에 가만히 놓았을 때 막대가 레일을 따라 내려와 점 P를 지날 때 원형고리에 a방향으로 유도 전류가 흐르는 것을 나타낸 것이다. 점 P, Q는 높이가 같은 지점이다.

(가)                   (나)

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 전원 장치의 ㉠은 (+)단자이다. ㄴ. P에서 막대와 고리 사이에 작용하는 자기력은 척력 이다. ㄷ. 막대의 속력은 P에서가 Q에서보다 크다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

13 그림 (가)는 보어의 수소 원자 모형에서 양자수 n에 따른 에너지 준위와 전자의 전이 a~d를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 수소 원자가 방출하는 가시광선 영역의 선스펙트럼을 나타낸 것으로, A는 이 중 파장이 가장 긴 빛이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. a에서 흡수한 광자 1개의 에너지는 13.6eV이다. ㄴ. (나)의 A는 c 과정에서 방출하는 빛이다. ㄷ. b∼d 중에서 방출되는 빛의 진동수가 가장 큰 경우 는 b이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

14 그림의 A, B, C는 도체, 반도체, 부도체의 에너지띠 구조를 순서 없이 나타낸 것이고, 표는 A, B, C의 원자가띠에 있는 전자가 전도띠로 전이하기 위해 흡수해야 하는 최소의 에너지를 나타낸 것이다.

	흡수한 최소 에너지(eV)
A	(가)
B	5.33
C	(나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)는 (나)보다 작다. ㄴ. 원자가띠는 하나의 에너지 준위로 구성된다. ㄷ. 실리콘(Si)은 C에 속한다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ. ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

15 그림 (가)와 같이 반도체 X, Y로 만든 p-n 접합 다이오드를 이용하여 회로를 구성하였다. X, Y는 p형 반도체, n형 반도체를 순서 없이 나타낸 것이고, Y는 실리콘(Si)에 붕소(B)를 도핑하여 만든 것이다. 그림 (나)는 Y의 원자가 전자 배열의 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. X는 n형 반도체이다. ㄴ. 원자가 전자는 실리콘이 붕소보다 많다. ㄷ. 다이오드에 순방향 전압이 걸리는 경우는 스위치 S를 b에 연결할 때이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

16 그림은 빨강, 파랑 빛을 내는 두 개의 발광 다이오드(LED)에서 나온 빛을 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈이 E인 광다이오드에 비추는 모습을 나타낸 것이고, 표는 광다이오드에 비추는 LED의 종류에 따라 측정되는 전류를 나타낸 것이다.

LED 종류	전류 측정
빨강	흐르지 않는다.
파랑	흐른다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 빨강 빛의 광자 한 개의 에너지는 E보다 크다. ㄴ. 빛의 파장은 빨강 빛이 파랑 빛보다 크다. ㄷ. 광다이오드는 빛에너지를 전기 에너지로 전환시킬 수 있다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄴ	⑤ ㄴ, ㄷ

정답과 해설

01 ⑤      02 ③      03 ⑤      04 ⑤      05 ①     06 ④

07 ⑤      08 ③      09 ④      10 ②      11 ④     12 ⑤

13 ②      14 ④      15 ④      16 ⑤

01

ㄱ. B는 음(-)전하이다. 양전하이다.

□ A와 B 사이의 p점에서 전기장이 0이므로 A와 B는       같은 종류의 전하이다. 따라서 B는 양(+)전하이다.

ㄴ. 전하량은 A와 B가 같다.

□ A와 B 사이의 가운데 지점인 p에서 전기장이 0이

므로 A와 B의 전하량은 같다.

ㄷ. q에서 전기장의 방향은 [eqn: {bold{ +x it}}]이다.

□ q점에서 양(+)전하가 받는 전기력은 A와 B 모두

에게 척력을 받으므로 q점에서 전기장의 방향은          [eqn: +x]이다.

02

ㄱ. A는 음(-)전하이다.

□ B가 양(+)전하이고 전기력선이 A와 B, B와 C가         서로 합쳐져 있으므로 A와 C는 모두 음(-)전하이다.

ㄴ. A와 C 사이에는 서로 미는 전기력이 작용한다.

□ A와 C는 같은 종류의 전하이므로 척력이 작용한다.

ㄷ. 전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 크다. 작다.

□ 전기력선의 밀도가 p에서가 q에서보다 작으므로         전기장의 세기는 p에서가 q에서보다 작다.

03

ㄱ. A는 음(-)전하로 대전되어 있다.

□ (나)에서 음(-)전하인 B와 A가 척력이 작용하므로        A도 음(-)전하이다.

ㄴ. (가)에서 전자는 에보나이트 막대에서 A로 이동하

였다.

□ A가 에보나이트 막대와 접촉 후 음(-)전하가 되므

로 전자는 에보나이트 막대에서 A로 이동하였다.

ㄷ. 에보나이트 막대와 B는 같은 종류의 전하로 대전되

어 있다.

□ 에보나이트 막대가 음(-)전하를 띠고 있음을 (나)에

서 확인하였고, 문제에 주어진 조건으로부터 B는         음(-)전하를 띠고 있다.

04

ㄱ. (가)에서 전하량은 A가 B보다 크다. 작다.

□ (다)에서 B에 가까운 C의 왼쪽이 양(+)으로 정전기       유도되므로 (다)에서 B는 음(-)으로 대전되어 있다.       따라서 (가)에서 접촉 이전 상태에서는 A보다 B의        전하량이 더 많았음을 알 수 있다.

ㄴ. (나)에서 A는 음(-)으로 대전된다.

□ A와 B가 접촉할 때, 전하량이 큰 음(-)으로 대전된       B에서 전하량이 작은 양(+)으로 대전된 A로 전자가       이동하여 A도 음(-)으로 대전된다.

ㄷ. (다)에서 B와 C는 서로 끌어당긴다.

□ 대전체 B에 의해 중성의 C가 그림과 같이 전하 분

포를 이루므로 인력이 작용한다.

05

① (가)에서 전자는 금속구에서 금속박 조각으로 이동

한다.

□ (+)대전체와 중성 물체가 접촉하면 (+)전하 중 일부

가 중성 물체로 이동한다. 더 정확하게 표현하면 (-)전

하를 띤 전자가 중성 물체에서 (+)대전체 쪽으로 이동

한다.

② (가)에서 금속박 조각은 양(+)으로 대전되어 있다.

□ 접촉 순간에 금속구의 양전하 중 일부가 금속박으

로 넘어가므로 금속박 조각은 양(+)으로 대전된다.

③ (나)에서 전자는 접지된 판에서 금속박 조각으로 이

동한다.

□ 접지는 대전체를 중성으로 만드는 작용을 하므로      전자는 접지 판에서 양(+)으로 대전된 금속박 조각으

로 이동한다.

④ 금속박 조각의 전하량은 (가)에서가 (다)에서보다 크

다.

□ 금속박 조각은 (가)에서는 대전된 상태이고, (다)에

서는 접지 후 중화된 상태이므로 전하량은 (가)에서가     (다)에서보다 크다.

⑤ (다)에서 금속구와 금속박 조각 사이에 작용하는 전

기력은 인력이다.

□ 금속박 조각은 중력에 의해 내려오다가 접촉하기      직전에는 정전기 유도 현상에 의해 아랫면이 (-)전하

를 띠게 되므로 금속구로부터 인력을 받는다. 일단 접

촉이 되고나면 (가)와 같은 상태로 되돌아간다.

06

ㄱ. (나)에서 전류의 방향은 ⓐ이다.

□ (가)의 자석이 (나)에서 방향이 180° 회전한 이유는     (나)에서 도선에 흐르는 전류가 만드는 자기장과 (가)

의 자석의 자기장이 서로 반대 방향이어서 자석을 밀

게 되어 자석이 회전한 것이다. (가)에서 자석의          자기장 방향이 종이 면을 나오는 방향이므로 (나)에서      도선에 흐르는 전류에 의해 자기장의 방향은 자석이      위치한 곳에서 종이 면을 수직으로 들어가는 방향이

어야하므로 도선에 흐르는 전류의 방향은 ⓐ이다.

ㄴ. (나)에서 전류의 세기가 증가하면 자석은 (가)의       모습으로 회전한다.

□ 전류의 세기와 자기장의 방향은 관계 없으므로 자

석은 (나)의 모습을 그대로 유지한다.

ㄷ. 자석의 자성은 전자의 스핀이나 궤도 운동에 의하

여 발생한다.

□ 자성은 원자핵 주위를 궤도 운동하는 전자와 전자

의 스핀에 의해서 나타나게 된다. 따라서 자석 또한       자석을 이루는 물질의 전자에 의해 자성이 나타나게      된다.

07

ㄱ. a에서 전류에 의한 자기장은 0이다.

□ 점 a에서 도선 P에 흐르는 전류에 의한 자기장의      세기는 [eqn: k{ I} over {d }]이고 방향은 종이 면에서 나오는 방향이다.

도선 Q에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기는           [eqn: k{ 3I} over {3d }=k { I} over {d }]이고 방향은 종이 면으로 들어가는 방향이

다.  따라서 a에서 자기장은 [eqn: (k {I} over {d} )+(-k {I} over {d} )=0]이다.

ㄴ. 전류에 의한 자기장의 세기는 b에서가 c에서보다       크다.

□ 점 b에서 두 도선에 흐르는 전류에 의한 합성         자기장은 [eqn: (k {I} over {d} )+(k {3I} over {d} )=k {4I} over {d}]이다. 점 c에서 두          도선에 흐르는 전류에 의한 합성 자기장은

[eqn: (k {3I} over {d} )-(k {I} over {3d} )=k {8I} over {3d}]이다. 따라서 자기장의 세기는       b에서가 c에서보다 크다.

ㄷ. a의 왼쪽에서 전류에 의한 자기장의 방향은 종이면

을 수직으로 들어가는 방향이다.

□ a점 기준, 왼쪽으로 r만큼 이동한 지점에 대해서       자기장을 구해 보면 [eqn: B _{rm P it} = {I} over {d+r} = {3I} over {3d+3r}],

[eqn: B _{rm Q it} = {3I} over {3d+r}]이다. 3d+3r>3d+r이므로                     [eqn: {3I} over {3d+3r} < {3I} over {3d+r}]이다. 도선 Q의 영향력이 더 크므로      합성 자기장은 종이 면으로 들어가는 방향이다.

08

ㄱ. (나)에서 집게 a는 전원 장치의 (+)단자에 연결되어      있다.

□ (나) [실험 결과]에서

자침의 N극의 회전 방

향이 p방향이므로 코일

의 유도 자기장이 왼쪽

방향임을 알 수 있다.

따라서 a는 (+)단자에

연결되어 있음이 분명하다.

ㄴ. (다)에서 자침의 N극이 회전하는 방향은 q이다.

□ 실험 과정 (다)는 (나)와 코일에 흐르는 전류의        방향이 반대가 되기 때문에 나침반이 있는 위치에서      코일에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향이 오른쪽

이다. 따라서 자침의 N극은 q 방향으로 회전한다.

ㄷ. 코일에 흐르는 전류의 세기는 (나)에서가 (다)에서

보다 크다. 작다.

□ 회전 각도는 (나)<(다)이므로 전류 세기도             (나)<(다)이다.

09

ㄱ. a점에서 자기장의 방향은 오른쪽 방향이다.

□ 코일에 흐르는 전류의 방향으로 오른손의 네손가

락을 감아쥐면 엄지손가락이 오른쪽을 가리키게 되

므로 a점에서 자기장의 방향은 오른쪽이다.

ㄴ. 강자성 막대의 원자 자석의 자기장의 방향은 코일

내부에서 전류에 의한 자기장의 방향과 반대이다.                                                같다.

□ 강자성 물질을 이루는 원자 자석의 자기화 방향은     외부 자기장과 같은 방향으로 정렬된다. 따라서 코일      내부에 흐르는 전류가 만드는 자기장에 의핸 강자성      막대가 자기화 되므로 원자자석의 자기장의 방향은       코일 내부에서 전류에 의한 자기장의 방향과 같다.

ㄷ. (나)에서 두 막대 사이에 작용하는 자기력은 인력

이다.

□ 강자성 막대는 외부 자기장이 사라져도 자성이        남아 있으므로 강자성 막대는 일종의 자석과 같다.        상자성 막대 주변에 자석을 놓으면 약하게 자화되므로     두 자석 사이에는 인력이 작용한다.

10

ㄱ. 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 방향은 자석이        a를 지날 때와 b를 지날 때가 같다. 반대이다.

□ 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 방향은 자석의       운동을 방해하도록 흐른다. 자석의 S극이 아래를 향해     내려오면 자석이 a를 지날 때는 원형 고리 위쪽이 S극

이 되도록, b를 지날 때는 원형 고리 아래쪽이 S극이     되도록 유도 전류가 흐르게 되므로 유도 전류의 방향

은 반대이다.

ㄴ. 원형 도선에 흐르는 유도 전류의 세기는 자석이 a

를 지날 때가 b를 지날 때보다 크다.

□ 자석의 이동 속력이 일정할 때, 원형 도선에 흐르는     유도 전류의 세기는 자기장의 세기가 큰 지점에서 더     크다. 따라서 a가 b보다 자석이 원형 도선에 가까워      자기장의 세기가 크므로 유도 전류의 세기도 자석이      a를 지날 때가 b를 지날 때보다 크다.

ㄷ. 원형 도선이 자석에게 작용하는 자기력의 방향은      a를 지날 때와 b를 지날 때가 반대이다. 같다.

□ 자석이 원형 도선을 향해 다가오면 척력, 원형         도선으로부터 멀어지면 인력이 작용한다. 즉, 자석이      a를 지날 때는 윗방향의 척력이, b를 지날 때는 윗방

향의 인력이 작용한다.

11

ㄱ. 코일 내부의 자기 선속 변화를 방해하도록 유도        전류가 흐른다.

□ 자석의 운동으로 코일 내부를 통과하는 자기 선속

의 변화가 생길 때 코일에 유도 전류가 흐르게 되는      것을 전자기 유도 현상이라 하고, 이때 유도 전류의       방향은 코일 내부를 통과하는 자기 선속의 변화를 방

해하는 방향이다. 즉, 코일 내부를 통과하는 자기 선속

이 증가하면 감소시키는 방향으로, 감소하면 증가시키

는 방향으로 유도 전류가 흐른다.

ㄴ. 유도 전류에 의한 코일 내부의 자기장의 방향은 아

래 방향이다. 위 방향이다.

□ 저항에 흐르는 유도 전류의 방향이 a → R →         b이므로 코일에 흐르는 전류의 방향으로 오른손 네       손가락을 감아쥐게 되면 엄지손가락은 위쪽을 가리키

게 된다. 따라서 유도 전류에 의한 코일 내부의 자기

장의 방향은 위쪽이다.

ㄷ. ㉠은 N극이다.

□ 자석의 ㉠극이 코일의 위쪽에서 다가올 때 유도       전류에 의해 코일의 위쪽이 N극이 되므로 자석의 ㉠은     N극이다.

12

ㄱ. (가)에서 전원 장치의 ㉠은 (+)극이다.

□ (나)에서 자기화 된 막대가 원형 고리에 다가갈 때     유도 전류의 방향이 a이므로 막대에서 원형 고리에 가

까운 부분은 N극이다. 따라서 막대의 A부분은 S극이

다. (가)에서 강자성 막대는 솔레노이드 내부의 자기장     방향과 같은 방향으로 자기화되므로 A부분이 S극이      되도록 전류가 흐르려면 전원 장치의 은 (+)단자이다.

ㄴ. P에서 막대와 고리 사이에 작용하는 자기력은 척력

이다.

□ (나)에서 자기화 된 막대는 자석이므로 자석이 고리

에 다가갈 때는 자석의 운동을 방해하는 방향으로 고

리가 자석에게 자기력을 작용하므로 척력이다.

ㄷ. 막대의 속력은 P에서가 Q에서보다 크다.

□ 높이가 같은 점 P, Q를 지날 때 자석은 고리로부터     운동을 방해하는 자기력을 받게 되므로 계속해서 속력

이 감소하게 된다. 따라서 막대의 속력은 P에서가 Q에

서보다 크다.

13

ㄱ. a에서 흡수한 광자 1개의 에너지는 13.6eV이다.

12.75eV이다.

□ 원자 내에서 방출, 흡수되는 광자 1개의 에너지는      전자가 전이하는 두 에너지 준위의 차이다. 따라서        a에서 흡수한 광자 1개의 에너지는                      (-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75`eV이다.

ㄴ. (나)의 A는 c 과정에서 방출하는 빛이다.

□ (나)의 A는 수소의 스펙트럼 계열 중 가시광선        영역에서 파장이 가장 긴 빛이다. 따라서 발머 계열

(높은 에너지 상태 n=2인 상태)중에서 에너지가 가장     작은 빛이 방출될 때이다. 따라서 n=3인 상태에서 n=2

인 상태로 전자가 전이할 때이므로 c과정이다.

ㄷ. b∼d 중에서 방출되는 빛의 진동수가 가장 큰         경우는 b이다. d이다.

□ 방출되는 빛의 진동수는 빛의 에너지에 비례한다.      빛의 에너지는 두 에너지 준위의 차이므로 전자가 전

이하는 두 에너지 준위차이가 가장 큰 d과정에서 진동

수가 가장 큰 빛이 방출된다.

14

ㄱ. (가)는 (나)보다 작다.

□ A는 원자가띠와 전도띠 사이의 띠틈이 없으므로       도체, B는 띠틈이 가장 크므로 부도체, C는 반도체

이다. 도체의 띠틈인 (가)가 반도체의 띠틈인 (나)보다     작다.

ㄴ. 원자가띠는 하나의 에너지 준위로 구성된다.

수없이 많은 에너지 준위로 구성된다.

□ 고체의 에너지띠는 수없이 많은 원자들의 에너지      준위들이 미세한 차이를 가지면서 가까이 뭉쳐져 있다.

ㄷ. 실리콘(Si)은 C에 속한다.

□ C는 반도체로 실리콘(Si), 저마늄(Ge) 등이 있다.

15

ㄱ. X는 n형 반도체이다.

□ (나)에서 Y는 양공이 만들어지도록 붕소가 첨가된     반도체이므로 p형 반도체이다. 따라서 Y와 접합하여      다이오드를 만들게 되는 X는 n형 반도체이다.

ㄴ. 원자가 전자는 실리콘이 붕소보다 많다.

□ 실리콘의 원자가 전자는 4이고, 붕소를 첨가하여       공유 결합하였을 때 양공이 1개 생기므로 붕소의         원자가 전자는 3개이다. 따라서 원자가 전자는 실리콘

이 붕소보다 1개 더 많다.

ㄷ. 다이오드에 순방향 전압이 걸리는 경우는 스위치 S

를 b에 연결할 때이다. a에 연결할 때이다.

□ 순방향 전압은 p형 반도체는 전지의 (+)극에, n형      반도체는 전지의 (-)극에 연결될 때이다. 따라서 스위

치 S를 a에 연결할 때 순방향 전압이 다이오드에         걸린다.

16

ㄱ. 빨강 빛의 광자 한 개의 에너지는 E보다 크다.                                                  작다.

□ 광다이오드의 원자가띠에 있는 전자가 띠틈(E)에      해당하는 광자의 에너지를 흡수하면 전도띠로 이동

하여 회로에 전류가 흐르게 된다. 따라서 빨강 빛을       비추었을 때 전류가 흐르지 못하므로 빨강 빛의 광자     1개의 에너지는 띠틈(E)보다 작다.

ㄴ. 빛의 파장은 빨강 빛이 파랑 빛보다 크다.

□ 파랑 빛을 비추면 전류가 흐르므로 파랑 빛의 광자     1개의 에너지는 띠틈(E)보다 크다. 따라서 빛의 파장은     에너지와 반비례하므로 빨강 빛이 파랑 빛보다 파장이     크다.

ㄷ. 광다이오드는 빛에너지를 전기 에너지로 전환시킬 수 있다.

□ 태양 전지가 광다이오드의 대표적 사례이다. 태양      전지에 빛을 비추면 전력이 생산된다.