01 그림과 같이 유리병 입구를 입으로 불었더니 A와 같이 정상파가 생기면서 큰 소리가 발생했고, 물의 양을 다르게 하여 불었더니 B와 같이 정상파가 생기면서 큰 소리가 발생했다.

Ⅲ. 정보와 통신 / 1. 소리와 빛

25. 악기와 마이크

소단원 문제

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 골라서 쓰시오.

	<보 기>
ㄱ. 공명 ㄴ. 마디 ㄷ. 배 ㄹ. 옥타브 ㅁ. 정상파 ㅂ. 횡파 ㅅ. 종파

⑴ 유리병 안에서 일어나는 현상은 (       )이다.

⑵ A와 B에서 발생한 소리의 음정은 한 (       )이다.

⑶ 병 안의 물과 공기 사이의 수면에서는 (       )가 형

성된다.

⑷ 병 안에 들어온 파동과 수면에서 반사된 파동이 만나

(       )가 만들어진다.

02 그림은 그랜드 피아노의 모습을 내려다 본 것이다.

길이가 서로 다른 두 줄 A, B가 기본 진동을 할 때 발생

하는 소리에 대한 설명으로 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

⑴ 발생되는 소리의 파장은 A가 B보다 길다. (    )

⑵ 발생되는 소리의 진동수는 A가 B보다 크다. (    )

⑶ 줄이 진동하는 주기는 A가 B보다 작다. (    )

03 그림 (가)는 이어폰 사진이고 그림 (나)는 그 구조를 간략히 나타낸 것이다.

(가)                      (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 코일에 세기가 일정한 직류 전류가 흐르면 진동판이 진동한다. ㄴ. 코일의 감은 수가 증가하면 높은 소리가 발생한다. ㄷ. 이어폰을 컴퓨터의 마이크 단자에 연결하여 음성을 녹음할 수 있다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

04 팬플루트는 아래쪽 끝만 막힌 관을 길이 순서대로 묶어 만든 관악기로 그림은 팬플루트의 위쪽에 있는 구멍에 바람을 불어 소리를 내는 모습을 나타낸 것이다. A와 B에서 기본 진동에 의한 소리가 날 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기본 진동에 의한 소리는 각 관에서 공명에 의해 발생하는 소리 중 가장 낮은 소리이다.)

	<보 기>
ㄱ. 파장은 A가 B보다 길다. ㄴ. A에서는 정상파가 형성된다. ㄷ. B의 위쪽 구멍에서는 마디가 형성된다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

05 그림 (가)는 리코더의 모든 구멍을 막고 소리를 내는 모습을, (나)는 제일 마지막 구멍만을 열고 소리를 내는 모습을 나타낸 것이다.

(가) 전부 막은 상태       (나) 맨 아래만 연 상태

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 리코더에서 발생하는 소리는 기본 진동에 의한 것이다.)

	<보 기>
ㄱ. 파장은 (가)에서가 (나)에서보다 길다. ㄴ. 진동수는 (가)에서가 (나)에서보다 크다. ㄷ. 관 속의 정상파는 두 파동의 간섭에 의해 만들어 진다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

06 그림 (가)와 (나)는 악기에서 발생한 소리를 들을 때 고막에 작용하는 공기의 압력을 시간에 따라 나타낸 것이고, (가)의 음은 ‘도’이다. 표는 평균율 음계에서 진동수 비율을 나타낸 것이다.

(가)                 (나)

음	도	레	미	파	솔	라	시
진동수 비율	1	1.12	1.26	1.33	1.50	1.68	1.89

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (나)의 주기는 T이다. ㄴ. 진동수는 (나)에서가 (가)에서보다 두 배 크다. ㄷ. (나)의 음은 ‘도’이다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄷ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄴ, ㄷ

07 그림 (가)는 양 끝이 고정된 길이 [eqn: L]인 줄을 튕겨 진동하는 모습을 나타낸 것이고, (나)는 동일한 줄에서 줄의 길이만 [eqn: {2} over {3} L]이 된 상태에서 줄을 튕겨 진동하는 모습을 나타낸 것이다. (가)의 진동하는 줄에서는 600Hz의 음파가 발생하였다.

(가)                   (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (가)에서 줄을 더 세게 튕길수록 발생한 음파의 파장 이 증가한다. ㄴ. (나)의 줄에서 파동의 전파 속력은 (가)에서보다 빠르다. ㄷ. (나)에서 발생하는 음파의 진동수는 900Hz이다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

08 그림 (가)는 서로 다른 ‘솔’ 음 A, B를 악보에 나타낸 것이고 (나)는 두 종류의 소리굽쇠를 나타낸 것이다.

(가)                       (나)

작은 소리굽쇠를 가볍게 쳤더니 B음이 들렸다고 할 때 이에 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 작은 소리굽쇠를 강하게 때리면 A음으로 바뀔 수 있다. ㄴ. 큰 소리굽쇠를 가볍게 때리면 A음이 날 수 있다. ㄷ. 소리굽쇠에 부착된 울림통은 소리를 부드럽게 하는 역할을 한다.

① ㄴ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄱ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09 그림 (가)는 철수가 양쪽이 열린 관의 아래쪽 구멍을 손바닥으로 가리거나 가리지 않은 상태에서 위쪽 구멍에 바람을 불어 소리를 내는 모습이고, (나)는 이때 관 속에서 만들어진 기본 진동의 정상파 A, B를 모식적으로 나타낸 것이다.

(가)                 (나)

(가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 파장의 비는 1 : 2이다. ㄴ. 진동수의 비는 2 : 1이다. ㄷ. 관을 절반 길이로 잘라낸 뒤 손으로 막으면 A와 같은 파장의 정상파를 만들 수 있다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

10 그림 (가)와 같이 영희는 관 속의 공기를 진동시켜 소리를 내는 악기를, 민수는 줄을 진동시켜 소리를 내는 악기를 각각 연주한다. 그림 (나)의 X와 Y는 (가)에서 관 속 공기의 기본 진동으로 만들어진 정상파와 줄의 기본 진동으로 만들어진 정상파를 순서 없이 나타낸 것이다.

(가)                   (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. X의 양 끝은 마디이다. ㄴ. 관 속 공기의 기본 진동으로 만들어진 정상파는 Y이다. ㄷ. X와 Y의 음 높이는 같다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11 그림 (가)는 가야금의 현에서 발생하는 소리를 마이크와 소리 분석기를 이용하여 분석하는 모습을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 서로 다른 현 A, B를 각각 퉁겼을 때 측정한 소리의 파형을 나타낸 것이다.

(가)                   (나)

음	도	레	미	파	솔	라	시
진동수 비율	1	1.12	1.26	1.33	1.50	1.68	1.89

A의 음이 ‘도’라 할 때 B의 음은 무엇이며 그렇게 생각한

이유는 무엇인지 쓰시오.

12 그림은 기타에서 굵기가 다른 두 줄 [eqn: rm S _{1}], [eqn: rm S _{2}]를 이용하여 발생시킨 두 개의 정상파 A, B를 모식적으로 나타낸 것이다. [eqn: rm S _{1}], [eqn: rm S _{2}]에서 발생된 A와 B의 진동수는 각각 [eqn: 2f_0], [eqn: f_0]이다.

[eqn: rm S _{1}], [eqn: rm S _{2}]에서 파동의 전파 속력은 각각 [eqn: v _{1}], [eqn: v _{2}]이다. 이때 전파 속력의 비([eqn: v _{1} :v _{2}])를 쓰시오.

정답과 해설

01 ⑴ 공명 ⑵ 옥타브 ⑶ 마디 ⑷ 정상파 02 ⑴ ○ ⑵ × ⑶ × 03 ②  04 ③  05 ④  06 ⑤  07 ②  08 ①  09 ⑤  10 ②

11 해설 참조   12 [eqn: v=f lambda]이므로 [eqn: v _{1} :v _{2} =4:1]

01

⑴ 유리병 입구를 입으로 불면, 입안의 공기 진동과 유리병 속 공기 진동이 서로 공명하여 소리가 크게 들린다.

⑵ A와 B에서 발생한 소리의 파장의 비는 2`:`1이므로 진동수의 비는 1 : 2이다. 따라서 음정은 한 옥타브가 된다.

⑶ 병 안의 물과 공기 사이의 수면은 공기가 진동하지 못하는 지점인 마디가 되고 입을 대고 부는 부분은 배가 형성된다.

⑷ 병 안에 들어온 파동과 수면에서 반사된 파동이 만나면 정상파가 만들어진다.

02

⑴ 줄에서 기본 진동이 일어난다. 줄 A의 길이가 줄 B의 길이보다 길므로 파장은 A가 B보다 길다.

⑵ 줄 위에 생긴 정상파의 전파 속력은 줄의 장력에 따라 달라지는데 A와 B의 장력과 전파 속력은 같다고 보는 것이 합당하다.

[eqn: v=f lambda]에서 파장이 긴 A쪽이 진동수가 작다. A<B

⑶ 주기는 진동수와 역수 관계이다. A>B

03

ㄷ. 스피커(이어폰)와 마이크는 그 구조가 동일하므로, 교차 사용이 가능하다.

ㄱ. 스피커(이어폰)의 코일에는 교류 전류가 흐를 때 진동판이 진동한다.

오답 체크

ㄴ. 코일의 감은 수가 증가하면 진폭이 증가하여 큰 소리가 발생한다.

04

ㄱ. 관의 길이는 A가 B보다 길다. 관에서 기본 진동이 발생한다고 하였으므로 관의 길이가 긴 A의 파장이 B의 파장보다 길다.

ㄴ. A에서는 발생한 파동과 반사된 파동이 중첩되어 정상파가 만들어진다.

ㄷ. B의 위쪽 구멍에는 배가 형성되어 공기의 진폭이 최대가 되어 큰 소리가 난다.

오답 체크

05

ㄱ. (가)에서 정상파 파장은 입에서 리코드 끝부분까지의 길이, (나)에서 정상파 파장은 입에서 맨아래 구멍까지의 길이이다. 따라서 파장은 (가)에서가 (나)에서보다 길다.

(가) 전부 막은 상태      (나) 맨 아래만 연 상태

ㄷ. 관 속의 정상파는 진폭, 파장이 같고 위상이 반대인 두 파동이 만나서 주기적으로 보강 간섭, 상쇄 간섭이 일어나며 만들어진다.

ㄴ. 공기를 매질로 하는 소리의 속력은 (가)와 (나)가 똑같다. 그런데 (가)에서의 파장이 (나)에서보다 길므로 진동수는 (가)에서가 (나)에서보다 작다.

오답 체크

06

ㄴ. (가)에서의 주기는 [eqn: T]이고 (나)에서의 주기는 [eqn: {T} over {2}]이다. 주기의 비가 2 : 1이므로 진동수의 비는 1 : 2가 된다.

ㄷ. 진동수가 2배가 되면 한 옥타브 위의 음이 된다.

(가)의 음이 ‘도’이므로 (나)의 음도 ‘도’가 된다.

ㄱ. (나)의 주기는 [eqn: {T} over {2}]이다.

오답 체크

07

ㄷ. 동일한 줄에서는 전파 속력이 동일하므로 [eqn: v=f lambda]에서 진동수 [eqn: f]는 파장 [eqn: lambda]와 반비례한다. 그러므로 (나)의 진동수는 900Hz이다.

ㄱ. 줄을 세게 퉁기면 진폭이 커진다.

오답 체크

ㄴ. 줄에 생긴 정상파의 속력은 줄의 선밀도와 장력에 의해 결정되는데 동일한 재질에 팽팽한 정도가 같다고 했으므로 전파 속력은 (가)와 (나)에서 같다.

08

ㄴ. 진동체가 크고 무거울수록 고유 진동수가 작아져서 낮은 소리가 난다. 작은 소리굽쇠를 쳤더니 높은 ‘솔’음이 들렸으므로 큰 소리굽쇠를 치면 한 옥타브 낮은 ‘솔’음이 들릴 수 있다.

ㄱ. 망치로 세게 치거나 약하게 치면 진동수는 그대로이고 진폭이 다른 소리가 난다.

오답 체크

ㄷ. 울림통은 소리굽쇠의 진동에 의한 소리를 증폭시켜 주는 역할을 한다. 즉, 기타의 몸체와 소리굽쇠의 울림

통은 공명 현상을 일으키는 장치이다.

09

ㄱ. 관의 길이를 L이라고 하면 A의 파장은 2L이고 B의 파장은 4L이므로 파장의 비는 1 : `2가 된다.

ㄴ. 파장의 비가 1 : 2이면 진동수의 비는 2 : 1이다.

([eqn: BECAUSE v=f lambda]에서 소리의 속력은 상수)

ㄷ. 관을 절반으로 잘라내면 관 길이가 [eqn: {L} over {2}]이 되고 입구를 막으면 아래에 마디, 위에 배가 생기면서 파장은 관 길이가 4배가 된다. 따라서 파장[eqn: =4 TIMES {L} over {2} =2L]이 되므로 처음 A의 파장과 같다.

10

ㄷ. 공기를 매질로 하는 소리의 속도=기주의 파장×소리의 진동수 X에서의 파장과 Y에서의 파장이 같으므로 진동수도 같다. 따라서 같은 높이의 소리가 발생한다.

ㄱ. 양 끝이 마디가 되는 것은 Y이다. 관에서 발생하는 소리는 한쪽이 열려 있거나 양쪽이 다 열린 경우이다. 양쪽이 다 막힌 경우는 없다.

오답 체크

ㄴ. 관 속 공기의 기본 진동으로 만들어진 정상파는 X이다.

11

정답 키워드

진동수, 음계

모범답안_ A에서의 음파의 주기가 [eqn: T]이고 이때의 진동수를 [eqn: f]라 하면 B에서의 음파는 주기가 [eqn: {2T} over {3}]이고 이때의 진동수는 [eqn: {3f} over {2}]가 된다.

해설_ 진동수가 [eqn: f]인 음이 ‘도’라면 진동수가 [eqn: 1.5f]인 음은 ‘솔’이 된다는 것을 음계표로부터 알 수 있다.

음	도	레	미	파	솔	라	시
진동수 비율	1	1.12	1.26	1.33	1.50	1.68	1.89

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	음파의 진동수를 계산하기 위해 주기를 언급 하고 음계를 구하는 과정을 바르게 서술한 경우	100
B	이유에 대한 서술 없이 ‘솔’음이라고만 쓴 경우	40

12

정답 키워드

진동수, 파장, 전파 속력

모범답안_ 줄 길이를 [eqn: L]이라 하면 [eqn: L= {lambda _{rm A it}} over {2} = lambda _{rm B it}]이다.

전파 속력은 [eqn: v _{1} =f _{rm A it} lambda _{rm A it} =2f _{0} TIMES 2L], [eqn: v _{2} =f _{rm B it} lambda _{rm B it} =f _{0} TIMES L]

따라서 [eqn: v _{1} :v _{2} =4:1]

채점 기준

등급	채점 기준	배점(%)
A	파장과 진동수를 언급하고 전파속력을 구하는 과정을 바르게 서술한 경우	100
B	파장과 진동수를 언급하였으나 전파 속력을 제대로 구하지 못한 경우	50