2023년 국가직 7급 공개경쟁채용 물리학개론 가책형 기출문제

2023년 국가직 7급 공개경쟁채용 물리학개론 가책형 25문항 중 15문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 25분입니다. 나머지 10문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

1. 1번
   어느 FM 음악 방송국은 진동수 100MHz의 전파를 이용한다. 공기 중에서 이 방송국이 송출하는 전파의 파장[m]은? (단, 공기 중에서 빛의 속력과 음속은 각각 3.0×10⁸m/s, 340m/s이다)
   1. ①3.4×10^-6
   2. ②3
   3. ③3.4
   4. ④300
2. 2~3번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
3. 4번
   이상기체로 채워진 부피 2.0m³인 실린더에 8.0×10⁵Pa의 외부 압력을 가하여 부피가 축소되는 과정에서 6.4×10⁵J의 에너지가 실린더로부터 방출되었다. 만약 실린더 내부의 온도가 변화하지 않았다면 실린더의 최종 부피[m³]는?
   1. ①0.6
   2. ②0.8
   3. ③1.0
   4. ④1.2
4. 5번
   균일한 자기장 B \,가 작용하는 공간에 전하량과 속력이 각각 e, v인 전자가 자기장에 수직인 방향으로 입사하여 반지름이 r인 원운동을 하고 있다. 이때 이 전자의 운동량은?
   1. ①\frac{{eB}}{{r}}
   2. ②\frac{{eB}}{{r^{{2}}}}
   3. ③erB
   4. ④er^{{2}} B
5. 6번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
6. 7번
   폭이 L인 1차원 무한 퍼텐셜 우물 안에 갇힌 전자가 있다. 이 전자가 첫 번째 들뜬상태, 즉 n＝2인 상태에 있을 때 0 \le x \le \frac{{L}}{{4}}인 범위에서 발견될 확률[%]은?
   1. ①10
   2. ②15
   3. ③20
   4. ④25
7. 8번
   전기용량이 2\muF인 평행판 축전기가 있다. 이 축전기의 두 평행판 사이에 위치한 유전체의 유전율을 2배 증가시키고, 두 평행판 사이의 간격을 반으로 줄였을 때의 전기용량[\muF]은? (단, 축전기의 두 평행판 사이는 명시된 유전체로 균일하게 채워져 있다)
   1. ①0.5
   2. ②4
   3. ③6
   4. ④8
8. 9~13번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
9. 14번
   전기장이 일정한 공간에 질량과 전하량이 각각 m, + e인 A 입자를 놓았더니 가속도 a를 가지고 운동하였다. 동일한 위치에 질량과 전하량이 각각 4 m, + 2 e인 B 입자를 놓았을 때 B 입자의 가속도는?
   1. ①\frac{{1}}{{4}} a
   2. ②\frac{{1}}{{2}} a
   3. ③2 a
   4. ④4 a
10. 15번
    물체 A와 B의 질량은 각각 m_{{A}}＝1kg, m_{{B}}＝2kg이고, 비열은 각각 c_{{A}}＝1,000J/kg°C, c_{{B}}＝500J/kg°C이다. 만약 물체 A와 B에 각각 같은 열량이 주어졌다면, 물체 A와 B의 온도 변화 비율 \frac{{\Delta T_{{\mathrm{A}}}}}{{\Delta T_{{\mathrm{B}}}}}는? (단, 주어진 열량 이외의 열출입과 물체의 열팽창은 무시한다)
    1. ①0.5
    2. ②1
    3. ③1.5
    4. ④2
11. 16번
    정지 상태의 외부 관찰자가 직선도로에서 30m/s의 속력으로 달리는 승용차와 승용차의 전방에서 10m/s의 속력으로 달리는 트럭을 관찰하고 있다. 두 차 사이의 거리가 60m일 때 승용차가 크기 5m/s²의 가속도로 감속을 시작하였다면, 승용차가 감속하는 과정에서 외부 관찰자가 측정하는 승용차와 트럭 사이의 최소거리[m]는? (단, 두 차는 같은 방향으로 운동하며, 점체로 간주한다)
    1. ①10
    2. ②15
    3. ③20
    4. ④25
12. 17번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
13. 18번
    정지해 있던 자동차가 7.0초 동안 등가속 운동을 하였다. 이어서 4.0초 동안 등속도로 운동한 후 5.0초 동안 등감속하여 정지하였다. 이때 자동차의 총 이동 거리가 200m라면 등속도로 이동한 거리[m]는? (단, 자동차는 직선운동을 한다)
    1. ①60
    2. ②70
    3. ③80
    4. ④90
14. 19번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
15. 20번
    A는 어떤 건물의 옥상에서 정지 상태의 물체를 자유 낙하 시켜, 9초 후 물체가 바닥에 부딪히는 소리를 들었다. 이때 물체가 바닥에 닿기 직전의 속력[m/s]은? (단, 중력 가속도와 음속은 각각 10m/s², 320m/s이다)
    1. ①50
    2. ②60
    3. ③70
    4. ④80
16. 21번
    어떤 실험에서 단열 용기에 담긴 온도가 10°C인 물에 200°C로 가열된 쇳덩어리 한 개를 담가 충분히 오랜 시간 기다렸더니 20°C에서 열평형을 이루었다. 그렇다면 동일한 실험 조건에서 10°C인 물의 온도를 80°C 이상으로 데우는 데 필요한 최소한의 쇳덩어리 개수는? (단, 단열 용기의 열용량은 무시하고, 물에 넣는 모든 쇳덩어리는 물리적, 화학적으로 동일하다)
    1. ①9
    2. ②11
    3. ③13
    4. ④15
17. 22번
    두 잠수함 A, B가 물속에서 서로를 향해 정면으로 움직이고 있다. 이때 잠수함 A는 v_{{A}}의 속력으로 움직이며 진동수가 f인 수중 음파를 방출하고 있다. 잠수함 B의 속력이 v_{{B}} \,라면, 잠수함 A에서 방출하는 수중 음파가 잠수함 B에 반사되어 되돌아올 때 잠수함 A의 관측자가 탐지하는 음파의 진동수는? (단, 수중에서 음파의 속력은 v_{{s}}이다)
    1. ①f
    2. ②\left( \frac{{v_{{s}} - v_{{A}}}}{{v_{{s}} - v_{{B}}}} \right) \left( \frac{{v_{{s}} + v_{{B}}}}{{v_{{s}} + v_{{A}}}} \right) f
    3. ③\left( \frac{{v_{{s}} - v_{{B}}}}{{v_{{s}} + v_{{A}}}} \right) \left( \frac{{v_{{s}} + v_{{B}}}}{{v_{{s}} - v_{{A}}}} \right) f
    4. ④\left( \frac{{v_{{s}} + v_{{A}}}}{{v_{{s}} - v_{{B}}}} \right) \left( \frac{{v_{{s}} + v_{{B}}}}{{v_{{s}} - v_{{A}}}} \right) f
18. 23번
    어떤 입자에 {\vec{{F}}} = ( x^{{2}} {\hat{{i}}} - 2 y {\hat{{j}}} + {3 \hat{{k}}} )N의 힘이 작용하여 입자의 위치가 \left( 1 {\hat{{i}}} + 2 {\hat{{j}}} + 1 {\hat{{k}}} \right)m에서 \left( 1 {\hat{{i}}} - 2 {\hat{{j}}} + 3 {\hat{{k}}} \right)m로 변하였다. 이때 힘 {\vec{{F}}}가 한 일[J]은?
    1. ①4
    2. ②6
    3. ③8
    4. ④10
19. 24번
    헬륨－네온 레이저를 사용하면, 적색 빛(파장 \lambda_{{\, \mathrm{red}}}) 방출을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 녹색 빛(파장 \lambda_{{\, \mathrm{green}}}) 방출도 얻을 수 있다. 적색 빛 방출의 경우는, 레이저 내의 네온 원자가 주어진 들뜬 에너지 상태에서 E_{{\, \mathrm{red}}}에너지 상태로 전이되는 경우이고, 녹색 빛 방출의 경우는 네온 원자가 동일한 들뜬 에너지 상태에서 E_{{\, \mathrm{green}}}에너지 상태로 전이되는 경우이다. 만약, 네온 원자가 E_{{\, \mathrm{green}}}에너지 상태와 E_{{\, \mathrm{red}}}에너지 상태 사이에서 전이가 일어난다면, 이때 방출되는 빛의 파장은?
    1. ①\frac{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} + \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}
    2. ②\frac{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} - \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}
    3. ③\frac{{2 \lambda_{{\, \mathrm{red}}} \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} + \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}
    4. ④\frac{{2 \lambda_{{\, \mathrm{red}}} \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}{{\lambda_{{\, \mathrm{red}}} - \lambda_{{\, \mathrm{green}}}}}
20. 25번
    총 전하가 양전하 + Q \,로 균일하게 대전되고, 반지름이 a인 속이 찬 부도체 구가 있다. - Q \,로 대전되고 안쪽 반지름이 b인 도체 구 껍질이 이 부도체 구를 둘러싸고 있다. r < a인 지점에서 전기장의 크기는? (단, 부도체 구와 도체 구 껍질의 중심은 일치하며, k는 쿨롱 상수, b > a이다)
    1. ①0
    2. ②k \frac{{Q}}{{r^{{2}}}}
    3. ③k \frac{{Q \, r}}{{a^{{3}}}}
    4. ④k \frac{{Q}}{{( b - a )^{{2}}}}