		2015학년도 대학입학전형 자연계 모의평가 문제지															감독관확인
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		지원학과				수험번호				성명				과목				물리
		【유의사항】 1. 시험시간은 100분입니다. 2. 답안은 답안지의 해당 문항 번호에 흑색 플러스펜으로 작성하시오. 3. 제목을 쓰지 말고 본문부터 시작하시오. 4. 학교명, 성명 등 자신의 신상에 관련된 사항을 답안에는 드러내지 마시오. 5. 답안 연습은 연습지를 활용하시오. 6. 답안지, 연습지 및 문제지에 필요한 인적사항을 기입하였는지 확인하시오.
		【제시문1】을 읽고 다음 물음에 답하시오. 소리는 진동하는 물체가 만드는 파동이다. 용수철을 좌우로 흔들거나 앞뒤로 흔들어 주면 파동이 발생한다. 북을 치거나 팽팽한 고무줄을 손으로 퉁기면 소리가 난다. 이와 같이 물체를 진동시키면 소리가 발생한다. 이때 발생한 진동이 주위의 공기 분자들을 진동시키면서 소리가 전달된다. 진동은 매질에서의 파동의 진행하는 속력과 파동의 길이, 그리고 진동수가 관계된다. 두 파동이 한 곳에서 만나면 그 지점에서 파동의 변위는 각각의 파동의 변위를 합한 것과 같아진다. 파동의 이러한 성질을 중첩 원리라고 하며, 중첩한 결과 만들어지는 파동을 합성파라고 한다. 중첩 후에 각각의 파동은 중첩되기 전 각 파동의 특성을 그대로 가지고 진행하게 된다. 동일한 매질에서 같은 진폭, 진동수, 파장을 가지면서 서로 반대 방향으로 진행하는 파동이 서로 중첩되면 진동하는 부분과 진동하지 않는 부분이 생기는 때가 있다. 이때 만들어진 합성파는 어느 방향으로도 진행하지 않는 것처럼 보이는데, 이러한 파동을 정상파라고 한다. 이 합성파의 진폭이 가장 큰 부분을 배라고 하고, 진폭이 가장 작은 부분을 마디라고 한다. 소리는 진동수에 따라 높낮이가 다르다. 진동수가 큰 소리는 높은 소리가 나고, 진동수가 작은 소리는 낮은 소리가 난다. 이처럼 서로 다른 두 음 사이의 간격을 음정이라고 하는데, 이는 진동수의 비율로 나타낼 수 있다. 이 비율은 한쪽 음의 진동수를 다른 쪽 음의 진동수로 나눈 것이다. 특히 두 음 사이의 진동수가 1대 2인 음정관계를 옥타브라고 한다. 서로 다른 진동수의 소리를 동시에 들어보면 잘 어울리는 소리가 있고, 잘 어울리지 않는 소리가 있다. 잘 어울리는 소리는 기준이 되는 소리의 진동수와 비교하여 간단한 정수비가 되는 소리들이다. 【문항1】 아래 그림은 양끝 P, Q점에 고정된 동일한 기타 줄을 진동시켜서 얻은 파동의 어느 순간의 모습이다. 기타 줄의 최대 진폭은 A이다.) 1-1. 이 기타 줄에서 파동의 진행 속력이 150 m/s일 때, 기타 줄의 주기는 얼마인가? 풀이를 위한 식을 세우고, 정답을 쓰시오. (5점) 1-2. 기타 줄의 주기가 T라고 할 때, 위의 그림의 순간으로부터 [eqn: {7} over {4} T] 후에 기타 줄이 진동하는 모습을 그리시오. (5점) 1-3. (문항 1-1)의 기타 줄을 세게 당겨서 기타의 음이 한 옥타브가 높은 음을 만들었다. 기타 줄의 진동수, 파장, 파동의 진행 속력을 구하시오. (5점) 1-4. (문항 1-1)에서 기타의 고정점 P의 위치를 [eqn: {1} over {8}]m인 점 R로 옮겨 파동의 진동이 점 R와 Q사이에서 기타 줄이 정상파가 만들어졌을 때에서 기타 줄의 진동수에 대한 문제이다. 풀이를 위한 식을 세우고, 정상파가 생길 수 있는 최소 진동수 (기본 진동수)를 구하시오. (5점) 【제시문2】를 읽고 다음 물음에 답하시오. 순수한 반도체는 전류가 잘 흐르지 않기 때문에 약간의 불순물을 넣어 전류가 잘 흐르게 한다. 불순물을 섞는 과정을 도핑이라고 하며, 도핑 종류에 따라 전기전도도가 좋아진 p형 반도체와 n형 반도체가 만들어진다. n형과 p형 도핑의 목적은 각각 전류를 흐르게 하는 전자와 양공을 많이 만드것이다. P형 반도체와 n형 반도체를 접촉시킨 뒤 양 끝에 전극을 붙인 것을 p-n 접합 다이오드라고 한다. 전류의 세기가 전압에 비례하지 않으며, 교류를 직류로 바꾸는 정류 특성이 있다. P형 반도체에 도달한 전자들이 에너지 준위가 낮은 양공의 자리로 이동하면서 에너지를 빛의 형태로 방출하는 다이오드를 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)라 한다. 발광 다이오드는 반도체 재료로 어떤 화합물을 사용하느냐에 따라 p형 반도체와 n형 반도체 사이의 에너지 준위 차이도 다르므로 방출하는 빛의 색깔이 달라진다. 기전력을 발생 시키는 방법은 여러 가지가 있다. 예를 들면 건전지처럼 물질사이의 화학적 퍼텐셜 에너지 차이를 이용해 기전력을 발생시키거나, 역학적 운동 에너지를 이용한 발전기처럼 페러데이 법칙에 따라 유도 기전력을 발생 시킬 수 있다. 또 태양 전지판에 빛을 쪼여주거나, 서로 접촉하고 있는 다른 두 금속에 온도 차이를 주었을 때도 기전력이 발생한다. 빛에 의해 기전력이 발생되는 것에는 광전효과와 광기전력 효과가 있으며, 빛이 금속 표면에 비춰질 때 자유전자가 공간으로 방출되는 것을 이용하여 기전력을 얻는 것이 광전 효과이다. 태양전지는 광기전력 효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치이다. p형 반도체와 n형 반도체를 접합하고 빛을 쏘이면 기전력이 발생한다. 원리상으로는 두 가지 방법 모두 태양전지로 사용할 수 있으나, 현재 모든 태양전지는 여러 가지 잇점 때문에 반도체에 의한 광기전력 효과를 이용하고 있다. 【문항2】 색이 다른 3개의 LED를 직류전원장치에 병렬로 연결 하였다. 전압을 천천히 올리면 각각의 LED가 빛을 내기 시작한다. LED들의 최대피크 파장은 각각 순서없이 녹색(560 nm), 노랑색(590 nm), 빨강색(625 nm) 이었다. 각 LED의 경우 불이 켜진 다음에 조금 밝아졌을 때 LED에 걸린 전압은 1.367 V, 1.464 V, 1.560 V로 측정 되었다. [e=1.6 x 10-19C, c(광속)=3.0 x 108m/s이다.] 2-1. 어느 색의 LED가 먼저 빛을 내기 시작하는가? 그 이유를 설명하라. (3점) 2-2. 3개의 LED에 대한 측정 값을 이용하여 플랑크 상수를 구해보아라. (단, 단위는 J·s로 표현하라. 유효숫자는 고려하지 않고 소수점 첫째자리까지 표시하라. 계산 결과가 기존의 플랑크 상수 값, 6.6 x 10-34 J·s과 다를 수 있습니다.) (6점) 2.3. 반도체를 이용한 p-n 접합 태양전지에서 에너지를 발생하는 원리와 LED에서 빛이 나오는 원리를 비교 설명하라. (4점) 【문항3】 다음 그림과 같이 4개의 p-n 접합 다이오드 A, B, C, D와 스위치, 전구, 전원장치를 사용하여 회로를 구성하였다. 직류전원은 전구를 켤 수 있을 정도로 충분히 높다고 하자. 3-1. 스위치를 a, b, c 각각에 연결하였을 때 전구에 불이 켜지는 경우를 나타내어라. (3점) 3-2. 직류전원을 교류전원으로 교체하여 스위치를 a, b, c 각각에 연결하였을 때 전구에는 어떤 현상이 일어나는지를 나타내어라. 여기서, 교류전원은 전구에서의 변화를 관측할 수 있을 정도로 충분히 낮은 진동수의 사인파(sine wave)를 사용하였다. (4점)
		* 주의사항 : 문제지, 연습지, 답안지에 필요한 인적사항을 기입하였는지 확인하시오.