2026년 6월 고2 학평 통합과학 24번 해설
그림은 빗면을 따라 내려온 자석이 수평인 레일을 따라 운동하며 시간 t = t₀일 때 점 a를 지나고, 코일을 통과하여 벽에 충돌한 후, t = 2t₀일 때 점 b를 지나는 모습을 나타낸 것이다. 검류계에서 측정되는 유도 전류의 세기는 t = t₀일 때가 t = 2t₀일 때보다 크다. 수평인 레일은 코일의 중심축에 놓여 있고, 레일 위의 점 a, b는 코일의 중심으로부터 같은 거리에 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 자석의 크기, 모든 마찰, 공기 저항은 무시한다.) [2.5점]
- ① ㄱ
- ② ㄴ
- ③ ㄱ, ㄷ
- ④ ㄴ, ㄷ
- ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
유도 전류가 t₀에서 더 세므로 속력도 t₀에서 더 큼(ㄱ 옳음), a에서는 N극이, b에서는 S극이 반대쪽에서 코일에 다가와 전류 방향이 같음(ㄴ 틀림), 코일 통과 중 운동 에너지 → 전기 에너지(ㄷ 옳음) → 정답 ③.
핵심 개념
코일 속 자기장이 변하면 유도 전류가 흐르며(전자기 유도), 자석의 속력이 클수록 유도 전류가 세고 자석의 운동 에너지 일부가 전기 에너지로 전환된다.
단서 따라가기
- 유도 전류의 세기는 t = t₀일 때가 t = 2t₀일 때보다 큼(a, b는 코일 중심에서 같은 거리)같은 거리에서 자석이 빠르게 움직일수록 코일 속 자기장의 변화가 빨라 유도 전류가 세다 → 속력은 t₀일 때가 더 크다 보기 ㄱ (옳음)
- t₀: 왼쪽에서 N극을 앞세워 코일에 접근 / 2t₀: 오른쪽에서 S극을 앞세워 코일에 접근코일은 다가오는 자석을 밀어내도록 전류가 흐른다. a에서는 코일 왼쪽 끝이 N극, b에서는 코일 오른쪽 끝이 S극(곧 왼쪽 끝이 N극)이 되므로 코일 속 유도 자기장 방향이 같아 전류 방향도 같다 보기 ㄴ (틀림 — 방향이 같음)
- 자석이 코일을 통과하는 동안 검류계에 유도 전류가 흐름유도 전류가 흐르며 전기 에너지가 생기므로 그만큼 자석의 운동 에너지가 줄어든다(마찰·공기 저항 무시) 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: 자석의 속력이 클수록 유도 전류의 세기가 크므로, 유도 전류가 더 센 t = t₀일 때의 속력이 t = 2t₀일 때보다 크다. 보기 ㄷ: 자석이 코일을 통과하는 동안 코일에 유도 전류가 흐르므로 자석의 운동 에너지 일부가 전기 에너지로 전환된다. 따라서 정답은 ③이다. (ㄴ은 t = t₀일 때 자석이 a를 지나며 N극을 앞세워 코일에 가까워지고, t = 2t₀일 때 b를 지나며 S극을 앞세워 반대쪽에서 코일에 가까워지므로, 코일에 생기는 자기장의 방향이 같아 유도 전류의 방향이 서로 같아 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
이 문항이 묻는 능력
자석의 극과 운동 방향으로 유도 전류의 방향을 판단하고, 유도 전류의 세기로 속력과 에너지 전환을 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
유도 전류 세기 비교로 속력 비교 → 각 순간 코일에 다가오는 극과 다가오는 방향을 함께 확인해 렌츠 법칙으로 코일 양 끝의 극 결정 → 에너지 전환(운동 에너지 → 전기 에너지) 확인
관련 개념
'전자기 유도' 개념이 나온 다른 기출
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