E2Q38 · 원문 38번그림은 전지의 두 극을 (가), (나)로만 표시한 회로이다. 니크롬선 양 끝의 전압계는 3 V, 전류계는 0.5 A를 가리켰고, 위쪽 도선 속 전자는 그림의 화살표 방향(오른쪽)으로 이동한다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. (나)는 전지의 (+)극이다.
ㄴ. 위쪽 도선에서 전류는 왼쪽으로 흐른다.
ㄷ. 니크롬선의 저항은 1.5 Ω이다.
- ① ㄱ
- ② ㄷ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답·선지별 근거
③ ㄱ, ㄴ
ㄱ 전자들이 외부 회로에서 들어가는 (나)가 (+)극이다.
ㄴ 전류는 전자 이동과 반대인 왼쪽이다.
ㄷ 저항은 3/0.5=6 Ω이며 1.5 Ω이 아니다. 오개념 「저항을 곱셈으로 계산」: 3×0.5가 아니라 3÷0.5=6 Ω이다.
① ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
② ㄷ은 틀림: 저항은 3/0.5=6 Ω이며 1.5 Ω이 아니다. / ㄱ, ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ 옳은 보기 ㄱ, ㄴ을 모두 포함한다.
④ ㄷ은 틀림: 저항은 3/0.5=6 Ω이며 1.5 Ω이 아니다. / ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
⑤ ㄷ은 틀림: 저항은 3/0.5=6 Ω이며 1.5 Ω이 아니다.
그림은 재질과 굵기가 같고 길이만 다른 니크롬선 A(10 cm)와 B(20 cm)를 전지에 직렬로 연결한 회로이다. (단, 두 니크롬선의 온도는 일정하다.) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. A와 B에 흐르는 전류의 세기는 같다.
ㄴ. B의 저항은 A의 저항의 2배이다.
ㄷ. B에 걸리는 전압은 A에 걸리는 전압보다 작다.
- ① ㄱ, ㄴ
- ② ㄱ, ㄷ
- ③ ㄴ, ㄷ
- ④ ㄱ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
※ 길이·굵기에 따른 저항을 수치로 구하는 것은 성취기준·교과서 범위 밖의 내용입니다. 그래도 도전!
정답·선지별 근거
① ㄱ, ㄴ
ㄱ 직렬에는 갈림길이 없어 A와 B의 전류가 같다.
ㄴ 온도가 일정하고 재질·굵기가 같을 때 길이 2배인 B의 저항은 A의 2배이다.
ㄷ 같은 I에서 V=IR이므로 B 전압은 A의 두 배로 크다. 오개념 「같은 전류면 큰 저항의 전압이 작음」: 같은 전류에서 V=IR이므로 저항이 큰 B의 전압이 더 크다.
① 옳은 보기 ㄱ, ㄴ을 모두 포함한다.
② ㄷ은 틀림: 같은 I에서 V=IR이므로 B 전압은 A의 두 배로 크다. / ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ ㄷ은 틀림: 같은 I에서 V=IR이므로 B 전압은 A의 두 배로 크다. / ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
④ ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
⑤ ㄷ은 틀림: 같은 I에서 V=IR이므로 B 전압은 A의 두 배로 크다.
표는 한 멀티탭에 꽂아 함께 사용하는 세 전기 기구의 소비 전력이다. 멀티탭에 꽂힌 기구들은 병렬로 연결되며, 이 멀티탭에는 「최대 소비 전력 2500 W」라고 표시되어 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 고른 것은?
ㄱ. 세 기구에는 같은 크기의 전압이 걸린다.
ㄴ. 세 기구를 동시에 켜면 세 기구의 소비 전력을 합한 값이 멀티탭이 감당할 수 있는 최대 소비 전력을 넘는다.
ㄷ. 노트북만 1시간 켜 두면 전기난로만 1시간 켜 둘 때보다 전력량이 많다.
※ 교육과정(성취기준 해설)은 소비 전력을 정량적인 계산보다 에너지 전환의 관점에서 다루도록 권합니다. 이 문항은 시험 대비를 위한 계산 연습입니다.
정답·선지별 근거
⑤ ㄱ, ㄴ
ㄱ 병렬 기구는 전원 양 끝에 연결되어 같은 전압이다.
ㄴ 2760 W는 표시된 최대 소비 전력 2500 W를 260 W 넘는다.
ㄷ 같은 1시간이면 노트북 60 Wh가 난로 1500 Wh보다 적다. 오개념 「같은 시간의 전력량 비교 뒤집기」: 같은 1시간이면 소비 전력이 큰 전기난로의 전력량이 더 크다.
① ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
② ㄷ은 틀림: 같은 1시간이면 노트북 60 Wh가 난로 1500 Wh보다 적다. / ㄱ, ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ ㄷ은 틀림: 같은 1시간이면 노트북 60 Wh가 난로 1500 Wh보다 적다. / ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
④ ㄷ은 틀림: 같은 1시간이면 노트북 60 Wh가 난로 1500 Wh보다 적다. / ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
⑤ 옳은 보기 ㄱ, ㄴ을 모두 포함한다.
그림은 재질과 길이가 같고 굵기만 다른 니크롬선 A(가는 것)와 B(굵은 것)를 각각 6 V 전원 장치에 연결한 회로이다. 전류계는 A 회로에서 0.3 A, B 회로에서 0.6 A를 가리켰다. ① A와 B의 저항을 각각 「저항 = 전압 ÷ 전류」에 값을 넣은 식과 함께 구하고(단위까지 쓸 것), ② B의 저항이 A보다 작은 까닭을 「굵기」와 「전자」라는 낱말을 모두 넣어 한두 문장으로 서술하시오.
💡 힌트 ① 두 회로에 걸린 전압은 6 V로 같다. ② 도선이 굵어지면 전자가 지나갈 통로(단면)가 어떻게 달라질까? 차선이 많은 도로와 좁은 도로를 떠올려 보자.
정답·선지별 근거
① A = 6 V ÷ 0.3 A = 20 Ω, B = 6 V ÷ 0.6 A = 10 Ω ② B는 굵기가 굵어 전자가 지나갈 통로가 넓으므로 전자가 방해를 덜 받아 저항이 작다.
A·B R=V/I에 수치와 단위를 넣어 A 20 Ω, B 10 Ω을 얻는다.
까닭 굵기 증가→전자 통로 증가→같은 V에서 전류 증가→저항 감소를 연결한다. 오개념 「굵은 도선이 전자를 생성」: B의 통로가 넓어 전자가 잘 지나가는 것이며 새로 만드는 것이 아니다.
그림은 니크롬선에 걸리는 전압과 흐르는 전류를 측정하는 회로이고, 계기 ㉠은 0.3 A, ㉡은 4.5 V를 가리켰다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
- ① ㉠은 니크롬선과 병렬로 연결한 전류계이다.
- ② ㉡은 니크롬선의 양 끝에 나란히(병렬로) 연결한 전압계이다.
- ③ 니크롬선의 저항은 1.35 Ω이다.
- ④ 전원 장치의 전압을 2배로 높이면 니크롬선의 저항도 2배가 된다.
- ⑤ ㉠과 ㉡의 자리를 서로 바꾸어 연결해도 같은 값을 읽을 수 있다.
정답·선지별 근거
② ㉡은 니크롬선의 양 끝에 나란히(병렬로) 연결한 전압계이다.
① ㉠ 전류계는 병렬이 아니라 직렬이다.
② ㉡은 니크롬선 양 끝에 병렬로 연결된 전압계이다.
③ R=4.5/0.3=15 Ω이다.
④ 온도 변화 등을 무시하면 전압만 바꾸어도 저항은 유지된다.
⑤ 자리를 바꾸면 전류계가 병렬, 전압계가 직렬로 연결되어 전류와 전압을 제대로 잴 수 없다. 오개념 「전류계·전압계 자리 바꾸기」: 전류계는 직렬, 전압계는 양 끝에 병렬로 연결하므로 자리를 바꿀 수 없다.
그림은 전지에 전구 A와 B를 병렬로 연결하고 갈래마다 스위치 S₁, S₂를 단 회로이다. 두 스위치를 모두 닫아 두 전구를 켠 뒤 S₂만 열었다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① S₂를 열어도 A의 밝기는 변하지 않는다.
- ② S₂를 열면 회로에 흐르는 전체 전류는 작아진다.
- ③ 두 스위치를 모두 닫았을 때 회로에 흐르는 전체 전류는 A에 흐르는 전류와 B에 흐르는 전류를 더한 것과 같다.
- ④ 두 스위치를 모두 닫았을 때 A와 B에는 같은 크기의 전압이 걸린다.
- ⑤ S₂를 열면 같은 시간 동안 회로 전체가 소비하는 전기 에너지는 늘어난다.
정답·선지별 근거
⑤ S₂를 열면 같은 시간 동안 회로 전체가 소비하는 전기 에너지는 늘어난다.
① A의 양 끝 전압과 저항은 그대로이다.
② B 갈래의 전류가 없어져 회로에 흐르는 전체 전류가 작아진다.
③ 회로에 흐르는 전체 전류는 두 갈래 A와 B에 흐르는 전류의 합이다.
④ 두 갈래는 같은 전원의 양 끝에 이어져 있다.
⑤ B의 소비가 없어지므로 같은 시간의 총 에너지는 감소한다. 오개념 「갈래를 끄면 전체 소비 증가」: B 갈래가 꺼져 같은 시간 동안 회로 전체가 소비하는 에너지는 줄어든다.
물의 흐름 비유에서 펌프 하나에 물레방아 두 개를 (가) 한 줄로 이어 달았을 때와 (나) 나란히 갈라진 두 물길에 하나씩 달았을 때를 전기 회로와 견주었다. 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. (가)에서 두 물레방아를 지나는 물의 양이 같은 것은, 직렬 회로에서 두 전구에 흐르는 전류의 세기가 같은 것에 해당한다.
ㄴ. (나)에서 두 물길이 모두 펌프에 곧바로 이어져 있는 것은, 병렬 회로에서 각 전구에 전원의 전압이 그대로 걸리는 것에 해당한다.
ㄷ. (나)에서 한 물길을 막으면 다른 물길의 물레방아도 멈추는 것은, 병렬 회로에서 한 갈래를 끊으면 다른 갈래의 전구도 꺼지는 것에 해당한다.
- ① ㄱ, ㄴ
- ② ㄱ, ㄷ
- ③ ㄴ, ㄷ
- ④ ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답·선지별 근거
① ㄱ, ㄴ
ㄱ 한 줄의 같은 물 흐름은 직렬의 같은 전류에 대응한다.
ㄴ 각 갈래가 같은 공급원 양 끝에 이어져 같은 전압이다.
ㄷ 독립된 다른 갈래는 닫혀 있어 계속 작동한다. 오개념 「병렬 한 갈래가 전체 흐름 차단」: 다른 갈래의 물길과 전류가 흐르는 길은 그대로 남는다.
① 옳은 보기 ㄱ, ㄴ을 모두 포함한다.
② ㄷ은 틀림: 독립된 다른 갈래는 닫혀 있어 계속 작동한다. / ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ ㄷ은 틀림: 독립된 다른 갈래는 닫혀 있어 계속 작동한다. / ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
④ ㄷ은 틀림: 독립된 다른 갈래는 닫혀 있어 계속 작동한다. / ㄱ, ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
⑤ ㄷ은 틀림: 독립된 다른 갈래는 닫혀 있어 계속 작동한다.
그림은 헤어드라이어에 표시된 내용이다. 이 헤어드라이어를 가정의 콘센트에 꽂아 3분 동안 사용하였다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
- ① 가정의 전기 기구는 병렬로 연결되므로 이 헤어드라이어에도 220 V가 걸린다.
- ② 1200 W는 이 기구가 1초 동안 1200 J의 전기 에너지를 소비한다는 뜻이다.
- ③ 3분 동안 소비한 전기 에너지는 3600 J이다.
- ④ 이 기구에서 전기 에너지는 주로 열에너지로 전환되고, 바람을 일으키는 운동 에너지로도 전환된다.
- ⑤ 같은 콘센트에 다른 기구를 하나 더 꽂아 함께 켜도 이 헤어드라이어에 걸리는 전압은 220 V 그대로이다.
※ 교육과정(성취기준 해설)은 소비 전력을 정량적인 계산보다 에너지 전환의 관점에서 다루도록 권합니다. 이 문항은 시험 대비를 위한 계산 연습입니다.
정답·선지별 근거
③ 3분 동안 소비한 전기 에너지는 3600 J이다.
① 가정 기구는 병렬로 220 V를 받는다.
② 1200 W=1200 J/s이다.
③ 3분=180초이므로 216000 J이다. 1200×3은 분을 초처럼 사용한 오류이다. 오개념 「분을 초처럼 곱하기」: 3분을 180초로 바꾼 뒤 1200 W에 곱해야 한다.
④ 가열은 열, 바람은 운동 에너지이다.
⑤ 일정한 전압을 공급하는 병렬 모형에서 220 V는 유지된다.
그림은 전지에 전구 ㉮와 ㉯를 직렬로 연결하고, 전지의 (+)극 쪽에 전류계 ㉠, (−)극 쪽에 전류계 ㉡을 단 회로이다. ㉠은 0.3 A를 가리켰다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. ㉡의 눈금은 0.3 A이다.
ㄴ. 전구 ㉮, ㉯에 공급된 전기 에너지는 일부가 빛 에너지로 전환된다.
ㄷ. 전지를 전압이 더 높은 것으로 바꾸면 ㉠과 ㉡의 눈금이 함께 커진다.
- ① ㄴ
- ② ㄱ, ㄷ
- ③ ㄱ, ㄴ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
정답·선지별 근거
⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
ㄱ 직렬의 한 길에서는 전구 앞뒤의 전류가 같으므로 ㉡도 0.3 A이다.
ㄴ 전구에 공급된 전기 에너지의 일부는 빛으로, 나머지는 주로 열에너지로 전환된다. 오개념 「전류와 전기 에너지 혼동」: 빛·열로 바뀌는 것은 전기 에너지이며 직렬 앞뒤 전류는 그대로 같다.
ㄷ 저항이 그대로일 때 전압이 커지면 전류가 커져 두 전류계 눈금이 함께 커진다.
① ㄱ, ㄷ도 옳으므로 포함해야 한다.
② ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ ㄷ도 옳으므로 포함해야 한다.
④ ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
⑤ 옳은 보기 ㄱ, ㄴ, ㄷ을 모두 포함한다.
표는 전구 ㉮에 6 V의 전압을 걸고 10초 동안 켰을 때 측정한 전류의 세기와, 그동안 전환된 에너지의 양이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
ㄱ. ㉮의 저항은 12 Ω이다.
ㄴ. ㉮의 소비 전력은 3 W이다.
ㄷ. ㉮는 소비한 전기 에너지의 80 %를 빛에너지로 전환한다.
- ① ㄱ
- ② ㄴ, ㄷ
- ③ ㄱ, ㄷ
- ④ ㄱ, ㄴ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
※ 소비 전력과 에너지 효율을 수치로 계산하는 것은 성취기준에서 권장하지 않는 범위 밖 내용입니다. 재미있는 문제라 남겨 두었으니 도전해 보세요!
정답·선지별 근거
④ ㄱ, ㄴ
ㄱ 6/0.5=12 Ω이다.
ㄴ (6+24)/10=3 W이다.
ㄷ 빛은 6/30=20%이고 80%는 열의 비율이다. 오개념 「빛과 열의 비율 뒤바꾸기」: 빛의 비율은 20 %이고 80 %는 열로 전환된 비율이다.
① ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
② ㄷ은 틀림: 빛은 6/30=20%이고 80%는 열의 비율이다. / ㄱ도 옳으므로 포함해야 한다.
③ ㄷ은 틀림: 빛은 6/30=20%이고 80%는 열의 비율이다. / ㄴ도 옳으므로 포함해야 한다.
④ 옳은 보기 ㄱ, ㄴ을 모두 포함한다.
⑤ ㄷ은 틀림: 빛은 6/30=20%이고 80%는 열의 비율이다.
그림은 전구 여섯 개가 한 줄로(직렬로) 이어진 장식 전구이다. 이 전구들을 병렬로 바꾸어 연결한다고 할 때, ① 좋아지는 점 한 가지와 ② 주의해야 할 점 한 가지를 각각 한 문장으로 서술하시오. 조건: 「전압」과 「전류」라는 낱말을 각각 한 번 이상 넣을 것.
💡 힌트 지금(직렬)의 단점 — 전구 하나하나가 어둡고, 한 전구가 끊어지면 모두 꺼진다. 지금(직렬)의 장점 — 회로 전체에 흐르는 전류가 작아 전선이 과열되거나 불이 날 위험이 적다. 병렬로 바꾸면 이 장단점이 어떻게 뒤집힐지 생각해 보자.
정답·선지별 근거
① 좋아지는 점: 각 전구에 전원의 전압이 그대로 걸려 더 밝고, 전구 하나가 끊어져도 나머지는 켜져 있다. ② 주의할 점: 갈래가 늘어 전체 전류가 커지므로 전선이 뜨거워져 불이 날 수 있고, 전기 에너지도 더 많이 소비한다.
좋은 점 각 전구에 전원 전압이 걸려 더 밝고 독립된 갈래라 한 개 고장에도 나머지가 켜진다. 오개념 「병렬이면 전구가 어두워짐」: 각 전구에 전원 전압이 걸리므로 직렬일 때보다 밝아진다.
주의점 전체 전류가 증가하므로 공통 전선의 과열과 같은 시간 에너지 소비 증가를 고려한다.