부산대 양산캠 일반물리학(대학물리학) 2024-2 중간 기출문제 (정답 포함)

1번

다음 그림은 고정된 두 점 전하 A, B 주위의 전기력선을 나타낸 것이다. ①과 ②번 지점은 A, B와 동일직선상에 B로부터 같은 거리에 위치해 있다. 아래 설명 중 맞으면 O, 틀리면 X로 답하라.

(a) A는 음(-)전하이다.
(b) A와 B 사이에 전기적 인력이 작용한다.
(c) 전하량의 크기가 A가 B보다 크다.
(d) ①번보다 ②번 지점의 전기장이 더 세다.
(e) ①번보다 ②번 지점의 전위가 더 높다.

2번

전하량이 –1 μC인 점전하가 원점에 놓여 있다. 원점에서 (–3.0 m, 1.0 m)만큼 떨어진 곳에서 이 점전하가 만드는 전기장의 크기와 방향 벡터를 구하라.

3번

두 평행한 도체판 사이에 1.0 kV의 전압이 걸려 있다. 두 판 사이의 거리가 10 cm이고, 전기장은 균일하다고 가정할 때,
(a) 판 사이의 전기장의 크기를 구하라.

4번

두께가 t 인 절연체로 이루어진 무한 평면판이 균일한 부피 전하밀도 ρ를 가지고 있다. 평면판으로부터 거리 x 에 있을 때의 전기장 E(x) 와 전위 V(x) 를 구하라.

(Hint: 가우스 법칙 이용)

5번

면적이 A인 두 도체판이 거리 d만큼 떨어져 있는 평행판 축전기에 전위차 ΔV를 걸어주었다.

(a) 축전기의 전기용량 C 과 내부 전기장의 크기를 구하라.
(b) 축전기에 저장된 전기 에너지를 구하라.
(c) 도체판 사이에 유전상수 κ 인 유전체를 삽입하면, 전기용량과 저장된 에너지는 어떻게 되는가?

6번

단면적이 A이고 길이가 L인 원통 모양 도선의 저항이 R이라 하자. 단면적이 2A, 길이가 L/2인 도선의 저항은 얼마인가?

7번

다음 물음에 간단히 답하시오.
(a) 번개가 쳐도 자동차나 비행기 안에 있는 사람이 안전한 이유는?
(b) 새는 왜 전깃줄에 앉아도 감전되지 않는가?
(c) 도체와 유전체의 전기적 특성 차이는?

8번

다음 그림과 같은 축전기 연결 회로에서
(a) a와 b 사이의 등가 용량을 구하라.
(b) 각 축전기에 걸린 전하량을 구하라.

9번

아래 회로에서
(a) 전체 저항의 등가 저항을 구하라.
(b) 12 Ω 저항에서 소비되는 전력을 구하라.

10번

반지름이 0.1 mm, 길이가 10.0 m인 구리선이 있다. (구리의 비저항 ρ = 1.7 × 10⁻⁸ Ω·m)
(a) 이 구리선의 저항을 구하라.
(b) 기전력 E = 1.5 V이고 내부저항이 10 Ω 인 전전지에 이 구리선을 연결했을 때 흐르는 전류는?
(c) 같은 구리선 두 개를 직렬로 연결했을 때 전류는?

11번

다음 회로에 흐르는 전류 I₁, I₂, I₃ 를 키르히호프 법칙을 이용해 구하라.

12번

다음과 같이 축전기와 저항으로 이루어진 회로가 있다.
t = 0 에서 스위치를 닫고, t = t₁ 일 때 다시 열었다. 축전기에 있는 전하의 양 q(t) 라 할 때, 다음 보기 중 적절한 그래프를 고르시오.

1번

(a) O (b) O (c) X (d) X (e) X

2번

전기장 크기 900 V/m, 방향 (3.0, –1.0) 방향

3번

E = 1.0 × 10⁴ V/m

4번

E(x)={ρxε0,∣x∣<t/2ρt2ε0,∣x∣>t/2,V(x)={−ρx22ε0,∣x∣<t/2−ρtx2ε0,∣x∣>t/2E(x) =
\begin{cases}
\frac{ρx}{ε₀}, & |x| < t/2 \\
\frac{ρt}{2ε₀}, & |x| > t/2
\end{cases}
,\quad
V(x)=
\begin{cases}
-\frac{ρx²}{2ε₀}, & |x| < t/2 \\
-\frac{ρt x}{2ε₀}, & |x| > t/2
\end{cases}

E(x)={ε0ρx,2ε0ρt,∣x∣<t/2∣x∣>t/2,V(x)={−2ε0ρx2,−2ε0ρtx,∣x∣<t/2∣x∣>t/2

5번

(a) C = ε₀A/d, E = ΔV/d

(b) U = ½ C ΔV²

(c) 유전체 삽입 후 C = κε₀A/d, U = κU₀ (단, 전위 일정 시 U₀ / κ)

6번

R′ = R/4

7번

(a) 도체 내부의 전기장이 0이므로 안전하다.

(b) 두 발이 같은 전위에 있어 전류가 거의 흐르지 않는다.

(c) 도체는 자유전자가 많아 전류가 잘 흐르고, 유전체는 거의 없다.

8번

(a) C_eq = 6 μF

(b) Q_tot = 1.2 × 10⁻⁴ C

9번

(a) R_eq = 10 Ω

(b) P = 27 W

10번

(a) R = 5.4 Ω

(b) I = 0.23 A

(c) I = 0.41 A

11번

I₁ = 491/255 A,  I₂ = 8/85 A,  I₃ = 103/51 A

12번

정답 → 2번 그래프 (지수감소 형태)