01 그림은 어느 날 자동차의 경적 소리가 상공 쪽으로 휘어서 전파되는 모습을 나타낸 것이다.

Ⅲ. 정보와 통신 / 1. 소리와 빛

24. 소리의 성질

소단원 문제

이때 지면에서 위로 올라가면서 나타나는 물리량의 변화를 <보기>에서 골라서 쓰시오.

	<보 기>
ㄱ. 커진다. ㄴ. 작아진다. ㄷ. 일정하다.

⑴ 진동수는 (           )

⑵ 파장은 (          )

⑶ 전파 속력은 (          )

02 다음은 소리가 전파될 때 일어난 현상들이다. (가)~(다)에 해당하는 소리의 성질로 가장 적절한 것을 서로 연결하시오.

03 그림은 냉장고와 같은 가전제품의 소음을 줄이는 방법 중 하나를 나타낸 것이다.

다음 중 이와 같은 파동의 성질로 설명할 수 있는 현상을 고르면?

① 수영장 물의 깊이는 실제보다 더 얕게 보였다.

② 도로변 아파트는 낮보다 밤에 더 시끄럽다.

③ 운전할 때 선글라스를 껴서 눈부심을 방지한다.

④ 세로 방향으로 긴 스피커에서 나오는 소리가 상하 방

향으로 잘 퍼지지 않았다.

⑤ 비행기 엔진의 음파를 분석해 반대 위상 음파를 발생

시켜 소음 음영 지역을 만든다.

04 그림 (가)에서 돌고래가 물 밖으로 뛰어오르며 낸 소리를 A라 하고, 그림 (나)에서 돌고래가 물속에서 낸 소리를 B라고 하자.

(가)                        (나)

가)와 (나)에서 돌고래는 같은 높이의 소리를 낸다고 할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 소리의 진동수는 A와 B가 같다. ㄴ. 소리의 속력은 A가 B보다 크다. ㄷ. 소리의 파장은 A가 B보다 작다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

05 그림은 두 가지 소리 A, B를 들을 때 고막에 작용하는 압력의 변화 [eqn: DELTA p]를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B의 속력은 같다.)

	<보 기>
ㄱ. 소리의 크기는 A가 B보다 작다. ㄴ. 소리의 높낮이는 A가 B보다 낮다. ㄷ. 소리의 회절은 A가 B보다 잘 일어난다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림 (가)는 어느 신문 기사의 일부분이고, (나)는 길이가 다양한 진자들 중 b를 흔들었더니 길이가 같은 e만 큰 진폭으로 진동하는 모습을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 아파트들의 고유 진동수는 높이에 따라 다르다. ㄴ. (나)에서 진자의 진동수는 줄의 길이에 따라 다르다. ㄷ. 진자 b와 e의 진동은 공명에 의한 현상이다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

07 그림 (가)는 목소리로 대화하는 두 학생을, (나)는 실 전화기로 대화하는 두 학생을 나타낸 것이다.

(가)                    (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 소리는 (가)에서보다 (나)에서 더 빨리 전달된다. ㄴ. (가)에서 목소리는 매질이 없어도 진행이 된다. ㄷ. (나)에서는 실이 팽팽해야 전달이 잘 된다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림은 [eqn: x]축상에서 680m 떨어진 두 물체 A, B에 각각 속력이 340m/s인 초음파를 보내 반사되어 되돌아오는 데 걸린 시간 차이를 측정하는 모습을 나타낸 것이다. S가 A로부터 510m 떨어진 위치에 있다면, 초음파가 A까지 갔다가 오는 데 걸린 시간과 B까지 갔다가 오는 데 걸린 시간의 차이는 얼마인지 쓰시오.

09 파장, 진동수, 진폭이 각각 같은 두 파동이 서로 반대 방향으로 진행하며 중첩될 때 일어날 수 있는 현상을 두 가지 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

10 다음 그림과 같이 음파를 이용하여 이 해역의 수심을 측정하였다.

음향 측심기에서 발사한 음파가 되돌아오는 데 걸린 시간이 6초였고, 이 해역의 수심은 4500m로 측정

되었다면 물속에 서 음파의 속력은 얼마인지 쓰시오.

정답과 해설

01 ⑴ 일정하다 ⑵ 작아진다 ⑶ 작아진다 02 (가)-①, (나)-②, (다)-③ 03 ⑤ 04 ④ 05 ⑤ 06 ⑤ 07 ③ 08~10 해설 참조

01

⑴ 매질이 달라져도 파동의 진동수는 변하지 않는다.

⑵ 파동의 전달 속력이 작아지기 때문에 파장도 작아진다.

([eqn: v=f lambda])

⑶ 공기가 휘는 모습

을 보면 입사각보다 굴절각이 더 작아지

므로 속력이 더 작아

지는 것을 알 수 있다.

02

(가) 산이 장애물이 되어 소리가 진행하다가 부딪혀 되돌

아오는 현상을 반사라고 한다.

(나) 낮과 밤에 지표면과 상층부의 공기의 온도가 달라져 소리의 굴절 양상이 다르게 일어난다.

[지표면이 뜨거운 낮]           [지표면이 차가운 밤]

(다) AM 라디오보다 FM 라디오는 훨씬 큰 주파수를 사용하기 때문에 파장이 짧다. 파장이 짧으면 장애물이 있을 때 회절이 잘 되지 않는다.

[파장이 짧을 때]         [파장이 길 때]

깊은 산골에서는 산이 장애물

이 되기 때문에 파장이 더 긴

AM라디오의 수신이 더 잘 된

다.

03

그림에서는 반대 위상의 파동을 발생시켜 상쇄 간섭 현상이 나타난 모습이다.

⑤ 비행기의 엔진에서 나오는 소음을 줄이기 위해 조종실에는 비행기 엔진의 음파를 분석해 반대 위상의 음파를 발생시켜 소음 음영 지역을 만드는 소음 중화 장치가 설치되어 있다.

① 수영장 물의 깊이가 실제보다 더 얕게 보이는 이유는 빛이 물에서 공기로 나오면서 굴절되기 때문이다.

오답 체크

② 도로변 아파트 낮보다 밤에 더 시끄러운데 그 이유는 밤에는 지표면의 공기가 상층부보다 차가워져 밀도차가 생기게 되고, 소리가 진행하면서 굴절하게 된다. 찬공기

에서는 소리의 속력이 더 느리므로 따뜻한 공기를 만나면 법선에 멀어지면서 꺾인다. 그래서 소리가 퍼지지 않고 지표면 근처로 모이게 되어 소음이 더 잘 들린다.

③ 운전할 때 선글라스를 끼는 이유는 도로에서 반사된 도로면에 나란하게 진동하는 빛 때문이다. 선글라스는 편광판이므로 도로면에 수직한 방향의 편광판을 사용하면 눈부신 빛을 차단할 수 있다.

④ 세로 방향으로 긴 스피커에서 나오는 소리는 가로 방향으로는 틈이 좁기 때문에 회절이 잘 되지만, 세로 방향으로는 회절이 잘 되지 않는다.

04

ㄱ. 돌고래가 물속에 있을 때나 물 밖으로 뛰어 올랐을 때나 같은 소리를 낸다고 하였으므로 A와 B의 진동수는 같음을 알 수 있다.

ㄷ. 소리는 물에서 전달 속력이 더 빠르므로 파장은 물속의 B가 공기중의 A보다 크다. ([eqn: v=f lambda])

ㄴ. 소리는 공기에서보다 물에서의 전달 속력이 더 빠르다.

오답 체크

05

ㄱ. A에서 소리의 진폭은 5mPa([eqn: =5 TIMES 10 ^{-3} rmPa])이다. B에서는 10mPa로 A의 두 배이다. 소리의 크기는 진폭의 제곱에 비례하므로 B가 A보다 소리가 더 크다.

ㄴ. 소리의 높낮이는 소리의 진동수로 알 수 있다.

A의 진동수 [eqn: f _{rm A it} = {1} over {T _{rm A it}} = {1} over {2 TIMES 10 ^{-3}} =500 rm Hz]이고,

B의 진동수 [eqn: f _{rm B it} = {1} over {T _{rm B it}} = {1} over {1 TIMES 10 ^{-3}} =1000 rm Hz]이므로 소리의 높낮이는 B가 A보다 높다.

•A의 진폭: B의 진폭= 1 : 2

•A의 주기: B의 주기= 2 : 1

ㄷ. A, B의 속력은 같고([eqn: v _{rm A it} =v _{rm B}]), 진동수는 B가 A보다 크므로 [eqn: f _{rm A it} <f _{rm B it}], [eqn: v=f lambda]에 의해 파장은 A가 B보다 길다 ([eqn: lambda _{rm A it} > lambda _{rm A it}]). 파장이 길수록 회절이 잘되므로 A가 B보다 회절이 더 잘된다.

06

ㄱ. (가)에서 아파트들의 피해가 높이에 따라 제각각으로 나타났고, 특히 10층 높이의 아파트들의 피해가 더 컸다는 것은 아파트들의 고유 진동수가 높이에 따라 다르기 때문

이다.

ㄴ. (나)에서 다양한 진자들 중 b와 길이가 같은 e만 큰 진폭으로 진동한 것을 보면 진자의 진동수는 줄의 길이에 따라 다르고, b의 고유 진동수와 e의 고유 진동수는 같다

는 것을 알 수 있다.

ㄷ. 진자 b와 e가 함께 진동하는 것을 공명(공진)이라고 한다.

07

ㄱ. (가)에서는 공기를 통해 소리가 전달되는 모습이고, (나)에서는 실을 통해 소리가 전달되는 모습이다. 소리는 기체보다 고체를 통해 더 빠르게 전달된다.

ㄷ. (나)에서는 실을 사용하는데 실이 팽팽해야 진동이 빠르게 전달된다.

ㄴ. 목소리는 매질이 없으면 전달되지 않는다.

오답 체크

08

정답 키워드

속력, 거리, 걸린 시간

모범답안_ 경로 S-A-S의 거리=510×2=1020(m),

경로 S-B-S의 거리=170×2=340(m)이고

초음파의 속력은 340m/s이므로 경로 S-A-S에 대한 소요 시간은 3초, 경로 S-B-S에 대한 소요 시간은 1초이므로 시간의 차이는 2초가 된다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	시간을 계산하기 위해 거리와 속력을 언급 하고 시간차를 서술한 경우	100
B	시간을 계산하기 위해 거리와 속력을 언급 하였으나 시간차를 제대로 구하지 못한 경우	50
C	거리=속력×시간의 식을 언급한 경우	30

09

정답 키워드

보강 간섭, 상쇄 간섭

모범답안_ ⑴ 보강 간섭: 동일한 두 파동이 같은 위상으로 중첩되면 진폭은 두 배가 된다. ⑵ 상쇄 간섭: 파장과 진폭이 같은 두 파동이 서로 반대 방향에서 진행하면 서로 상쇄되어 사라진다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	두 용어와 의미를 둘 다 명확히 설명한 경우	100
B	두 용어 중 한가지만 설명하였거나 두 용어에 대한 설명이 불충분한 경우	50

10

정답 키워드

속력, 거리, 걸린 시간

모범답안_ 거리=속력×시간이므로 음파가 왕복한 거리는 총9,000m이고 걸린 시간이 6초이므로

[eqn: 속력= {거리} over {시간} = {9000} over {6} =1500 rm m/s]가 된다.

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	과정과 결과가 모두 정확한 경우	100
B	과정 없이 결과값만 맞힌 경우	50