2015 개정 교육과정

단원별· 주제별 평가원 모의고사 / 수능 기출 문제

물리학Ⅰ

Ⅱ. 물질과 전자기장

10. 전류에 의한 자기장

□ 2012년 시행된 2014 예비 대학수학능력시험 모의고사를 포함하여 2013년부터 출제된 평가원 모의고사와 대학수학능력시험 기출 문제를 단원별 • 주제별로 정리하여 기출 문제의 흐름을 효과적으로 파악할 수 있도록 하였으며, 자세한 정답과 해설을 함께 구성하였습니다.

□ 단, 2015 개정 교육과정 적용 전의 기출 문제는 2015 개정 교육과정에 포함되지 않은 개념의 보기가 있을 수 있습니다.

□ 기출 문제 원본 그대로의 용어로 되어 있습니다. 따라서 2015 개정 교육과정의 용어와 다를 수 있습니다.

□ 평가원 모의고사의 경우 시행년도와 월을 표기하였고, 대학수학능력시험의 경우 대비학년도로 표기하였습니다.

□ ▪2013년 6월에 실시한 평가원 모의고사의 경우 [2014. 6. 평가원 1번 문제]

▪2013년 11월에 실시한 대학수학능력시험의 경우 [2014. 수능 1번 문제]

10. 전류에 의한 자기장

Ⅱ-10. 전류에 의한 자기장

■ 전류에 의한 자기장

[2014. 6. 평가원 9번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 무한히 긴 직선 도선 [eqn: rm A], [eqn: rm B]가 점 [eqn: rm p], [eqn: rm q], [eqn: rm r]와 같은 간격 [eqn: d]만큼 떨어져 종이면에 수직으로 고정되어 있다. [eqn: rm A], [eqn: rm B]에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: I]이고, [eqn: rm A]에 흐르는 전류의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다. [eqn: rm q]에서 전류에 의한 자기장 방향은 화살표 방향이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. [eqn: rm B]에 흐르는 전류의 방향은 종이면에서 수직으로 나오는 방향이다. ㄴ. [eqn: rm A]와 [eqn: rm B] 사이에 자기장의 세기가 0인 지점이 있다. ㄷ. [eqn: rm p]와 [eqn: rm r]에서 자기장 방향은 반대이다.

① ㄱ    ② ㄷ    ③ ㄱ, ㄴ     ④ ㄱ, ㄷ    ⑤ ㄴ, ㄷ

[2015. 9. 평가원 10번 문제]- 물리Ⅰ

다음은 철수가 수행한 전류에 의한 자기장에 관한 실험이다.

[실험 과정]

그림과 같이 실험 장치를 구성한다.

(나) 스위치를 닫고 나침반 자침의 방향을 관찰한다.

(다) (가)의 상태에서 전류의 세기는 2배, 방향은 반대가 되도록 바꾸고, (나)를 반복한다.

[실험 결과]

(나)의 결과	(다)의 결과

(가)에서 스위치가 열려 있을 때 나침반 자침의 방향으로 가장 적절한 것은?

[2015. 수능 10번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 전류가 흐르는 무한히 가늘고 긴 평행한 직선 도선 P, Q가 점 a, b, c와 같은 간격 [eqn: d]만큼 떨어져 종이면에 고정되어 있다. c에서 전류에 의한 자기장은 0 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 전류의 방향은 P에서와 Q에서가 서로 반대 방향이다. ㄴ. 전류의 세기는 P에서가 Q에서보다 크다. ㄷ. 전류에 의한 자기장의 세기는 a에서가 b에서보다 크다.

① ㄱ	② ㄷ	③ ㄱ, ㄴ	④ ㄴ, ㄷ  ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2016. 9. 평가원 14번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 무한히 가늘고 긴 평행한 직선 도선 A, B, C 가 점 P, Q, R와 같은 간격 [eqn: d]만큼 떨어져 종이면에 고정되어 있다. A, B, C에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: I] 로 서로 같고, C에 흐르는 전류의 방향은 A, B에 흐르는 전류의 방향과 반대이다.

P, Q, R 에서 A, B, C에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기를 각각 [eqn: B _{rm P` it} ,`B _{rm Q it} `,`B _{rm R it}]라 할 때, [eqn: B _{rm P` it} ,`B _{rm Q it} `,`B _{rm R it}]를 옳게 비교한 것은?

① [eqn: B _ { rm P}~=B _ { rm Q}~>B _ { rm R}]        ② [eqn: B _ { rm P}~>B _ { rm R}~>B _ { rm Q}]

③ [eqn: B _ { rm Q}~>B _ { rm P}~>B _ { rm R}]        ④ [eqn: B _ { rm R}~>B _ { rm P}~=B _ { rm Q}]

⑤ [eqn: B _ { rm R}~>B _ { rm P}~>B _ { rm Q}]

[2017. 6. 평가원 9번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 반지름 [eqn: a]인 원형 도선 A와 무한히 긴 직선 도선 B, C 에 전류가 흐르고 있다. 종이면에 고정되어 있는 A, B, C에 흐르는 전류의 세기는 각각 [eqn: I _{0}], [eqn: I _{0}], [eqn: I] 이고, A의 중심 P에서 자기장은 0이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. P에서 C에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다. ㄴ. C에 흐르는 전류의 방향은 B에 흐르는 전류의 방향과 반대이다. ㄷ. [eqn: I]<[eqn: {2} over {3} I _{0}] 이다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2017. 9. 평가원 9번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 무한히 긴 직선 도선 A, B, C가 종이면에 수직으로 고정되어 있다. A에 흐르는 전류의 방향은 종이면에 수직으로 들어가는 방향이다. 점 p에서 A와 B에 흐르는 전류에 의한 자기장은 0이고, 점 q에서 A, B, C에 흐르는 전류에 의한 자기장은 0이다. p와 q는 [eqn: x]축 상에 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 전류의 세기는 A와 B가 같다. ㄴ. 전류의 방향은 B와 C가 같다. ㄷ. A와 C에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향은 p와 q에서 서로 같다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄷ     ④ ㄱ, ㄷ     ⑤ ㄴ, ㄷ

[2017. 수능 12번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 일정한 세기의 전류가 흐르고 있는 무한히 긴 두 직선 도선 A, B가 [eqn: xy]평면 상에 고정되어 있고, 점 P, Q, R는 [eqn: x]축 상에 있다. 표는 P, Q에서 A, B에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기와 방향을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A에는 [eqn: -y]방향으로 전류가 흐른다. ㄴ. 전류의 세기는 A에서가 B에서보다 크다. ㄷ. R에서 자기장의 방향은 P에서와 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2018. 6. 평가원 6번 문제]- 물리Ⅰ

그림은 무한히 긴 직선 도선 P가 [eqn: y]축에 고정되어 있고, 시계 방향으로 일정한 세기의 전류 [eqn: I]가 흐르는 원형 도선 Q가 [eqn: xy]평면에 고정되어 있는 것을 나타낸 것이다. 점 A는 Q의 중심이다. 표는 P에 흐르는 전류에 따른 A에서의 P와 Q에 의한 자기장을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. ㉠은 [eqn: -y]이다. ㄴ. ㉡과 ㉣은 같다. ㄷ. ㉢은 [eqn: B _{0}]보다 크다.

① ㄱ   ② ㄴ   ③ ㄱ, ㄷ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2018. 9. 평가원 8번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 무한히 긴 직선 도선 A, B가 [eqn: xy] 평면에 고정되어 있다. A, B 에는 세기가 [eqn: I] 인 전류가 화살표 방향으로 흐른다. 점 p, q, r, s 는 [eqn: xy] 평면에 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 전류에 의한 자기장의 세기는 p에서가 r에서보다 작다. ㄴ. 전류에 의한 자기장의 방향은 q와 r에서 서로 반대이다. ㄷ. s에서 전류에 의한 자기장의 방향은 [eqn: xy] 평면에 수직으로 들어가는 방향이다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2018. 수능 5번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)와 같이 무한히 긴 직선 도선 A, B가 [eqn: xy] 평면에 수직으로 고정되어 있다. 점 p, q, r 는 [eqn: x]축 상에 있다. B에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: xy] 평면에 수직으로 들어가는 방향이다. p에서 전류에 의한 자기장의 방향은 -[eqn: y] 방향이다. 그림 (나)는 A, B에 흐르는 전류의 세기를 시간에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. A에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 나오는 방향이다. ㄴ. [eqn: t _{1}]일 때, 전류에 의한 자기장의 세기는 p에서가 q에서보다 작다. ㄷ. r에서 전류에 의한 자기장의 방향은 [eqn: t _{1}]일 때와 [eqn: t _{2}]일 때가 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2019. 6. 평가원 14번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 중심이 점 O인 세 원형 도선 A, B, C가 종이면에 고정되어 있다 표는 O에서 A, B, C의 전류에 의한 자기장의 세기와 방향을 나타낸 것이다 A에 흐르는 전류의 방향은 시계 반대 방향이다.

실험	전류의 세기			O에서의 자기장
	A	B	C	세기	방향
Ⅰ	[eqn: I_A]	0	0	[eqn: B_0]	㉠
Ⅱ	[eqn: I_A]	[eqn: I_B]	0	[eqn: 0.5B_0]	×
Ⅲ	[eqn: I_A]	[eqn: I_B]	[eqn: I_C]	[eqn: B_0]	◉

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. ㉠은 ‘◉’이다. ㄴ. 실험 Ⅱ에서 B에 흐르는 전류의 방향은 시계 방향이다. ㄷ. [eqn: I_B < I_C]이다.

① ㄱ    ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ    ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2019. 수능 4번 문제]- 물리Ⅰ

다음은 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장에 대한 실험이다.

[실험 과정]

(가) 그림과 같이 직선 도선이 수평면에 놓인 나침반의 자침과 나란하도록 실험 장치를 구성한다.

(나) 스위치를 닫고, 나침반 자침의 방향을 관찰한다.

(다) (가)의 상태에서 가변 저항기의 저항값을 변화시킨 후, (나)를 반복한다.

(라) (가)의 상태에서

㉠

，(나)를 반복한다.

[실험 결과]

(나)	(다)	(라)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?[3점]

	<보 기>
ㄱ. (나)에서 직선 도선에 흐르는 전류의 방향은 a→b 방향이다. ㄴ. 직선 도선에 흐르는 전류의 세기는 (나)에서가 (다)에서보다 작다. ㄷ. ‘전원 장치의 (□), (□) 단자에 연결된 집게를 서로 바꿔 연결한 후’는 ㉠으로 적절하다.

① ㄱ    ② ㄷ    ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2020. 6. 평가원 11번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)와 같이 무한히 긴 직선 도선 a, b, c가 [eqn: xy] 평면에 고정되어 있고, a, b에는 세기가 [eqn: I _{0}]으로 일정한 전류가 서로 반대 방향으로 흐르고 있다. 그림 (나)는 원점 O에서 a, b, c의 전류에 의한 자기장 [eqn: B]를 c에 흐르는 전류 [eqn: I]에 따라 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. [eqn: I]=0일 때, [eqn: B]의 방향은 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 나오는 방향이다. ㄴ. [eqn: B]=0일 때, [eqn: I]의 방향은 [eqn: -y]방향이다. ㄷ. [eqn: B]=0일 때, [eqn: I]의 세기는 [eqn: I _{0}]이다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ  ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2020. 9. 평가원 14번 문제]- 물리Ⅰ

그림과 같이 전류가 흐르는 무한히 긴 직선 도선 A, B, C가 [eqn: xy] 평면에 고정되어 있고, C에는 세기가 I인 전류가 [eqn: +x]방향으로 흐른다. 점 p, q, r는 [eqn: xy] 평면에 있고, p, q에서 A, B, C에 흐르는 전류에 의한 자기장은 0이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 전류의 방향은 A에서와 B에서가 같다. ㄴ. A에 흐르는 전류의 세기는 I보다 작다. ㄷ. r에서 A, B, C에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향은 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 나오는 방향이다.

① ㄱ   ② ㄴ   ③ ㄱ, ㄷ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2020. 수능 13번 문제]- 물리Ⅰ

그림 (가)와 같이 전류가 흐르는 무한히 긴 직선 도선 A, B가 [eqn: xy] 평면의 [eqn: x=-d], [eqn: x=0]에 각각 고정되어 있다. A에는 세기가 [eqn: I _{0}]인 전류가 [eqn: +y]방향으로 흐른다. 그림 (나)는 [eqn: x>0] 영역에서 A, B에 흐르는 전류에 의한 자기장을 [eqn: x]에 따라 나타낸 것이다. 자기장의 방향은 [eqn: xy] 평면에서 수직으로 나오는 방향이 양(+)이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. B에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: -y]방향이다. ㄴ. B에 흐르는 전류의 세기는 [eqn: I _{0}]보다 크다. ㄷ. A, B에 흐르는 전류에 의한 자기장의 방향은 [eqn: x=- {`1} over {2} d]에서와 [eqn: x=- {`3} over {2} d]에서가 같다.

① ㄱ   ② ㄴ   ③ ㄱ, ㄷ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2021. 9. 평가원 18번 문제]- 물리학Ⅰ

그림 (가)와 같이 무한히 긴 직선 도선 A, B, C가 같은 종이면에 있다. A, B, C에는 세기가 각각 [eqn: 4I _{0}], [eqn: 2I _{0}], [eqn: 5I _{0}]인 전류가 일정하게 흐른다. A와 B는 고정되어 있고, A와 B에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대이다. 그림 (나)는 C를 [eqn: x=-d]와 [eqn: x=d] 사이의 위치에 놓을 때, C의 위치에 따른 점 p에서의 A, B, C에 흐르는 전류에 의한 자기장을 나타낸 것이다. 자기장의 방향은 종이면에서 수직으로 나오는 방향이 양(+)이다.

(가)                        (나)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. 전류의 방향은 B에서와 C에서가 서로 같다. ㄴ. p에서의 자기장의 세기는 C의 위치가 [eqn: x= {d} over {5}]에서가 [eqn: x=- {d} over {5}]에서보다 크다. ㄷ. p에서의 자기장이 0이 되는 C의 위치는 [eqn: x=-2d]와 [eqn: x=-d] 사이에 있다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

[2021. 수능 16번 문제]- 물리학Ⅰ

그림과 같이 xy평면에 고정된 무한히 긴 직선 도선 A, B, C에 세기가 각각 [eqn: I _{A}], [eqn: I _{B}], [eqn: I _{C}]로 일정한 전류가 흐르고 있다. B에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: +y]방향이고, [eqn: x]축상의 점 p에서 세 도선의 전류에 의한 자기장은 0이다. C에 흐르는 전류의 방향을 반대로 바꾸었더니 p에서 세 도선의 전류에 의한 자기장의 방향은 [eqn: xy]평면에 수직으로 들어가는 방향이 되었다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

	<보 기>
ㄱ. A에 흐르는 전류의 방향은 [eqn: +y]방향이다. ㄴ. [eqn: I _{A}][eqn: <I _{B}][eqn: +I _{C}]이다. ㄷ. 원점 O에서 세 도선의 전류에 의한 자기장의 방향은 C에 흐르는 전류의 방향을 바꾸기 전과 후가 같다.

① ㄱ   ② ㄷ   ③ ㄱ, ㄴ   ④ ㄴ, ㄷ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

■ 솔레노이드에 의한 자기장

[2014. 예비수능 7번 문제]- 물리Ⅰ

다음은 전류에 의한 자기장의 분포를 알아보기 위한 실험이다.

[실험 과정]

그림과 같이 솔레노이드를 전원 장치에 연결한다.

(나) 두꺼운 종이 위에 자기화되지 않은 금속 가루를 골고루 뿌린다.

(다) 스위치를 닫아 전류가 흐르게 한 후, 금속 가루가 배열된 모습을 관찰한다.

(라) 스위치를 열고 자기화되지 않은 쇠못을 p 점에 가까이 가져간 후 쇠못을 관찰한다.

[실험 결과]

○ (다)의 결과                 ○ (라)의 결과

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. (다)의 결과에서 전류에 의해 p 점에 형성된 자기장의 방향은 a → b 방향이다. ㄴ. (다)의 결과에서 자기장의 세기는 p 점이 q 점보다 크다. ㄷ. 이 금속 가루는 강자성체이다.

① ㄱ     ② ㄴ     ③ ㄷ     ④ ㄱ, ㄴ   ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

■ 전류에 의한 자기장의 이용

[2021. 6. 평가원 2번 문제]- 물리학Ⅰ

도선에 흐르는 전류에 의한 자기장을 활용하는 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [3점]

		<보 기>
ㄱ. 전자석 기중기	ㄴ. 발광 다이오드 (LED)			ㄷ. 자기 공명 영상 장치 (MRI)

① ㄱ  ② ㄴ  ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ