③
h가 10 → 50 cm일 때 최댓값 68.0 → 139.3 mA로 증가(ㄱ 옳음), 다가오는 자석은 운동을 방해하는 반대 방향의 힘을 받음(ㄴ 틀림), 센 자석은 자기장 변화가 커 유도 전류 증가(ㄷ 옳음) → 정답 ③.
핵심 개념
코일을 지나는 자기장이 변하면 코일에 유도 전류가 흐르며, 자기장이 빠르게 변할수록·자석이 셀수록 유도 전류가 세다.
단서 따라가기
h = 10, 20, 30, 40, 50 cm일 때 유도 전류 최댓값 68.0, 91.1, 110.1, 125.9, 139.3 mAh가 클수록 자석이 코일에 도달할 때 속력이 커서 코일을 지나는 자기장이 더 빠르게 변한다 → 유도 전류가 세다 보기 ㄱ (옳음)
<보기> ㄴ. 자석이 p에 가까워질 때 코일로부터 받는 힘의 방향은 운동 방향과 같다유도 전류는 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 흐르므로, 다가오는 자석은 코일에게 밀어내는 힘(운동 반대 방향)을 받는다 보기 ㄴ (틀림 — 운동 방향과 반대)
<보기> ㄷ. 세기가 더 큰 자석 사용같은 속력이라도 자석이 셀수록 코일을 지나는 자기장의 변화가 크다 → 유도 전류가 세다 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄱ: 실험 결과에서 h가 10 cm에서 50 cm로 커질수록 유도 전류 세기의 최댓값이 68.0 mA, 91.1 mA, 110.1 mA, 125.9 mA, 139.3 mA로 커진다. h가 클수록 자석이 코일을 지날 때 속력이 커서 코일을 지나는 자기장이 빠르게 변하기 때문이다. 보기 ㄷ: 유도 전류의 세기는 자석의 세기가 클수록 크므로, 세기가 더 큰 자석을 쓰면 같은 h에서 유도 전류 세기의 최댓값이 증가한다. 따라서 정답은 ③이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 실험에서 h만 바꿨으므로 자석의 세기에 대한 ㄷ은 이 실험으로 알 수 없다고 여겨 빼기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, 유도 전류 세기는 자석의 세기가 클수록 커지므로 옳은 ㄷ이 빠졌다.
②
함정 자석이 중력에 의해 아래로 떨어지고 있으니 코일이 자석을 끌어당겨 같은 방향으로 힘을 준다고 생각하기 쉽다.
ㄴ은 다가오는 자석이 변화를 방해하는 방향, 즉 운동 방향과 반대 방향의 힘을 받으므로 틀리고, 옳은 ㄱ, ㄷ이 빠졌다.
④
함정 자석이 코일 쪽으로 빨려 들어가듯 떨어지는 장면을 떠올려 힘의 방향을 운동 방향과 같다고 착각하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, ㄴ은 자석이 운동 방향과 반대 방향의 힘을 받으므로 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 유도 전류가 커지는 경향(ㄱ, ㄷ)을 맞게 판단한 기세로 힘의 방향까지 옳다고 넘기기 쉽다.
ㄱ, ㄷ은 옳지만, ㄴ은 자석이 코일로부터 운동을 방해하는 반대 방향의 힘을 받으므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
실험 결과 표에서 조작 변인과 유도 전류의 관계를 읽고, 유도 전류가 자석의 운동을 방해한다는 원리로 힘의 방향을 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
조작 변인(h)이 실제로 바꾸는 물리량(자석의 속력) 확인 → 결과 표에서 유도 전류의 증감 경향 읽기 → 유도 전류 세기를 키우는 조건(자기장 변화 빠르기, 자석 세기, 코일 감은 수) 적용 → 자석이 받는 힘은 '변화를 방해하는 방향'으로 판단
다음 문항 · 20번
다음은 HCl 수용액과 NaOH 수용액의 중화 반응 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 …
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