정답
㉠ 100, ㉡ 0, ㉢ 210
출제 의도
수직 자화된 구체가 만드는 수직 자기력 분포의 공간적 특성을 이해하고, 수직 자기력의 최대값과 표준 곡선을 이용하여 구체 중심의 수평 위치와 연직 깊이를 추론하는 능력을 평가한다.
풀이 과정
그림 (가)는 수직 방향으로 자화된 구체가 만드는 수직 자기력 분포를 xy-평면에서 나타낸 것이다. 이때 수직 자기력 B가 최대가 되는 지점은 구체 중심의 수평 위치에 해당한다.
그림 (가)를 보면 수직 자기력 B가 최대인 지점의 좌표는 x = 100 m, y = 0 m이다. 따라서 구체 중심의 수평 좌표는 (100, 0)이다.
$$ (㉠, ㉡) = (100,\;0) $$
다음으로, 그림 (가)에서 B가 최대인 지점과 B = 0인 지점 사이의 수평 거리 L이 210 m임이 제시되어 있다.
그림 (나)는 수직 자기력 표준 곡선으로, 수평 거리 L과 연직 거리 D의 비 \( \frac{L}{D} \)에 따른 \( \frac{B}{B_{\max}} \)의 변화를 나타낸 것이다. 이 곡선에서 \( \frac{B}{B_{\max}} = 0 \)이 되는 지점은 \( \frac{L}{D} = 1 \)이다.
$$ \frac{L}{D} = 1 $$
따라서 연직 거리 D는 수평 거리 L과 같으므로 D = 210 m이다.
$$ D = 210 \text{ m} $$
결론적으로 괄호 안에 들어갈 값은 차례대로 100, 0, 210이다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>