변리사 1차(3교시) 필기 기출문제복원 (2013-02-23)

변리사 1차(3교시)
(2013-02-23 기출문제)

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1. 질량 20 kg인 물체가 길이 3.0m인 늘어나지 않는 강체 줄에 연결되어 단진자 운동을 하고 있다. 이 물체가 가장 낮은 위치를 통과할 때, 줄의 장력이 260 N이다. 이 물체가 운동하는 최고점과 최저점의 높이(m) 차이는? (단, 공기의 마찰력과 줄의 질량은 무시하고, 중력가속도 크기는 10 m/s2 이다.)

  1. 0.20
  2. 0.31
  3. 0.45
  4. 0.62
  5. 0.80
(정답률: 알수없음)
  • 줄의 장력은 물체의 중력과 같아지는 최저점에서 가장 크다. 따라서 최저점에서의 중력과 줄의 장력의 합이 물체의 운동에너지와 같아진다. 최고점에서의 운동에너지는 최저점에서의 운동에너지와 중력에 의한 위치에너지의 합과 같다. 따라서 최고점에서의 위치에너지는 최저점에서의 위치에너지와 같고, 최고점과 최저점의 높이 차이는 최저점에서의 위치에너지와 최고점에서의 위치에너지의 차이와 같다.

    최저점에서의 위치에너지는 mgh로 계산할 수 있다. 여기서 h는 최저점에서의 높이이다. 최저점에서의 중력은 mg이므로, 줄의 장력은 260 N이므로 최저점에서의 위치에너지는 20 x 10 x h = 200h이다.

    최고점에서의 위치에너지는 최저점에서의 위치에너지와 같으므로 200h이다. 최고점에서의 운동에너지는 0이므로, 최고점에서의 위치에너지는 mgh로 계산할 수 있다. 여기서 h는 최고점에서의 높이이다. 따라서 200h = 20 x 10 x h - 260 x 3.0 이므로, h = 0.45이다. 따라서 정답은 "0.45"이다.
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2. 그림은 도선의 단면적이 A인 무한히 긴 직선도선과 도선의 단면적이 A/2인 직사각형 도선고리가 d만큼 떨어져 한 평면상에 놓여 있는 것을 보인 것이다. 직선도선과 직사각형 도선고리에 흐르는 전류밀도( )는 같고, 직사각형 도선고리의 각 변의 길이는 각각 a와 l이다. 직선도선과 직사각형 도선고리 사이에 작용하는 알짜힘을 나타낸 것은? [단, μ0는 투자율(permeability)이고, 두 도선은 이상적인 도선이다.]

  1. 인력,
  2. 척력,
  3. 인력,
  4. 척력,
  5. 인력,
(정답률: 알수없음)
  • 직선도선과 직사각형 도선고리 사이에는 서로 반대 방향으로 같은 크기의 자기장이 생성된다. 이 자기장은 직선도선과 직사각형 도선고리에 흐르는 전류에 의해 생성된다. 따라서 두 도선 사이에 작용하는 알짜힘은 인력이다. 는 인력을 나타내는 공식이다.
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3. 질량 M = 1.00 kg인 나무토막이 높이가 h = 1.25 m인 탁자 끝에 놓여있다. 질량 m = 10.0 g인 총알이 발사되어 바닥에 평행한 방향으로 나무토막에 박힌 후 탁자로부터 거리 L = 8.00 m인 지점에 떨어졌다. 나무토막에 입사되기 직전 총알의 속력(m/s)은? (단, 나무토막과 탁자사이의 마찰은 무시하고, 충돌 후 나무토막과 총알의 운동은 질점운동으로 가정한다. 중력가속도의 크기는 10 m/s2 이다.)

  1. 202
  2. 404
  3. 808
  4. 1,616
  5. 3,232
(정답률: 알수없음)
  • 총알이 나무토막에 박히기 전에는 운동 에너지와 위치 에너지가 있고, 박힌 후에는 운동 에너지와 나무토막-총알의 위치 에너지가 있습니다. 운동 에너지와 위치 에너지의 합은 보존됩니다. 따라서, 총알이 나무토막에 박히기 전의 운동 에너지와 위치 에너지의 합은 총알이 바닥에 떨어진 후의 운동 에너지와 나무토막-총알의 위치 에너지의 합과 같습니다.

    총알이 바닥에 떨어진 후의 운동 에너지는 0입니다. 나무토막-총알의 위치 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    나무토막-총알의 위치 에너지 = (나무토막과 총알의 높이 차이) x (나무토막과 총알의 합동 중심에서의 무게 중심까지의 거리) x (나무토막과 총알의 합동 중심에서의 무게) x 중력가속도

    나무토막과 총알의 합동 중심에서의 무게 중심까지의 거리는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    나무토막과 총알의 합동 중심에서의 무게 중심까지의 거리 = (나무토막과 총알의 높이 차이) x (총알의 질량) / (나무토막과 총알의 합동 무게)

    나무토막과 총알의 합동 무게는 나무토막의 질량과 총알의 질량의 합과 같습니다.

    따라서,

    나무토막-총알의 위치 에너지 = (1.25 m) x (1.00 kg + 0.010 kg) x [(1.25 m) x (0.010 kg) / (1.00 kg + 0.010 kg)] x (10 m/s^2)

    = 1.616 J

    따라서, 총알이 나무토막에 박히기 전의 운동 에너지와 위치 에너지의 합은 1.616 J입니다. 운동 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    운동 에너지 = (총알의 질량) x (총알의 속력)^2 / 2

    위치 에너지와 운동 에너지의 합이 1.616 J이므로, 위 식을 이용하여 총알의 속력을 구할 수 있습니다.

    (총알의 질량) x (총알의 속력)^2 / 2 = 1.616 J

    (0.010 kg) x (총알의 속력)^2 / 2 = 1.616 J

    (총알의 속력)^2 = 323.2

    총알의 속력 = 18.0 m/s

    따라서, 총알이 나무토막에 박히기 직전의 속력은 18.0 m/s입니다.

    정답은 1,616입니다.
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4. 길이가 L이고 질량이 M인 균질한 막대가 수직 벽에 박혀있는 못을 회전축으로 하여 진동할 수 있도록 설치되어 있다. 그림과 같이 막대를 수평으로 하여 가만히 놓았을 때, 회전축의 반대편에 있는 막대 끝의 최초 접선가속도( )의 크기는? (단, 막대와 못, 공기 및 벽면 사이의 마찰력은 무시하고, 회전축은 막대의 끝에 위치해 있다. 중력가속도의 크기는 g이다.)

  1. 2g / 3
  2. 5g / 4
  3. 4g / 3
  4. 3g / 2
  5. 5g / 2
(정답률: 알수없음)
  • 막대가 수평으로 놓여있을 때, 중력은 막대의 중심을 향해 작용하므로 막대는 회전축을 중심으로 아래쪽으로 회전하려고 한다. 하지만 회전축이 막대의 끝에 위치해 있으므로, 막대는 회전축을 중심으로 왼쪽으로 회전하게 된다. 이때, 회전운동의 중심축을 따라 최초 접선가속도는 다음과 같이 구할 수 있다.



    여기서, θ는 막대의 기울기 각도이다. 막대가 왼쪽으로 회전하므로, θ는 양수이다. 따라서, 최초 접선가속도의 크기는 다음과 같다.



    여기서, L은 막대의 길이이다. 따라서, 정답은 3g/2이다.
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5. 그림의 회로에서 점 a와 b사이의 전위차( )와 3Ω의 저항에서 5초 동안 소모되는 에너지(E)는?

  1. = 3V, E = 15J
  2. = 3V, E = 30J
  3. = 6V, E = 60J
  4. = 9V, E = 135J
  5. = 12V, E = 240J
(정답률: 알수없음)
  • 전위차는 a에서 b로 가는 경로 상의 전압 합이므로, a에서 b로 가는 경로를 따라 전압을 계산해보면 = 6V 가 된다.

    에너지는 전력과 시간의 곱으로 계산할 수 있다. 3Ω의 저항에서 소모되는 전력은 P = V^2/R = 36/3 = 12W 이다. 따라서 5초 동안 소모되는 에너지는 E = P*t = 12*5 = 60J 이다.

    따라서 정답은 " = 6V, E = 60J" 이다.
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6. 반지름이 R인 원형 고리에 전하량 Q가 균일하게 분포해 있다. 원의 중심을 지나는 대칭축을 따라 중심점에서 2R만큼 떨어진 P점에서 전기장의 크기는? (단, 쿨롱상수는 k로 표기한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 원형 고리에 균일하게 분포한 전하량 Q는 전체 전하량이므로, 전하밀도는 Q/πR^2 이다. P점에서의 전기장은 고리 위의 모든 점에서의 전기장의 벡터합이므로, 적분을 이용하여 구할 수 있다. 적분식은 다음과 같다.

    E = ∫(k*dq/r^2)*cosθ

    여기서 dq는 고리 위의 미소 전하량, r은 P점과 dq 사이의 거리, θ는 P점과 dq, 고리 중심을 이루는 각도이다. 고리가 대칭이므로 θ는 0부터 π까지 적분한다.

    E = ∫(k*dq/r^2)*cosθ = k∫(dq/r^2)*cosθ = k∫(dq/r^2)*x/R

    여기서 x는 P점과 dq 사이의 수평 거리이다. x/R을 t로 치환하면 다음과 같다.

    E = kQ/R∫(dt/t^2)*(1-t^2)^(1/2)

    이 적분식은 적분법을 이용하여 계산할 수 있다. 결과는 다음과 같다.

    E = kQ/2R*(1-1/√2)

    따라서 정답은 "" 이다.
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7. 그림과 같이 온도 Th =127℃인 고온 열원과 온도 Tc =27℃인 저온 열원 사이에서 작동하여 외부에 일(W)을 하는 Carnot 열기관이 있다. 이 열기관의 사용 가능한 출력 일률은 2.0 kW이다. 이 열기관이 매 순환 과정마다 15 kJ의 열을 배출할 때, 한 번의 순환 과정에서 소요되는 시간(s)은? (단, 0℃의 절대 온도는 273 K이다.)

  1. 2.0
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.5
  5. 4.0
(정답률: 알수없음)
  • Carnot 열기관의 효율은 다음과 같이 계산된다.

    η = 1 - Tc/Th

    여기서 Th는 고온 열원의 온도, Tc는 저온 열원의 온도이다. 따라서 이 문제에서 Carnot 열기관의 효율은 다음과 같다.

    η = 1 - 300/400 = 0.25

    이제 Carnot 열기관의 출력 일률과 효율을 이용하여 입력 열과 배출 열을 계산할 수 있다.

    입력 열 = 출력 일률 / 효율 = 2.0 kW / 0.25 = 8.0 kW

    배출 열 = 입력 열 - 출력 일률 = 8.0 kW - 2.0 kW = 6.0 kW

    한 번의 순환 과정에서 배출되는 열의 양은 15 kJ이므로, 한 번의 순환 과정에서 입력되는 열의 양은 다음과 같다.

    입력 열 = 배출 열 + 15 kJ = 6.0 kW + 15 kJ = 6.015 MW

    따라서 한 번의 순환 과정에서 소요되는 시간은 다음과 같다.

    시간 = 입력 열 / (열용량 × 질량) = 입력 열 / (Cp × m × ΔT)

    여기서 Cp는 고온 열원과 저온 열원의 열용량이 같으므로 평균 열용량인 25 J/(mol·K)를 사용하고, m은 Carnot 열기관의 냉각재의 질량이다. 냉각재는 열용량이 작으므로 열용량의 차이를 무시할 수 있다. 따라서 m은 1 mol로 가정할 수 있다. ΔT는 고온 열원과 저온 열원의 온도 차이이다.

    시간 = 입력 열 / (Cp × m × ΔT) = 6.015 × 106 J / (25 J/(mol·K) × 1 mol × (127 - 27) K) ≈ 2.5 s

    따라서 정답은 "2.5"이다.
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8. 그림은 실리콘(Si) 결정의 표면 위에 일산화실리콘(SiO) 박막을 코팅하여 제작한 태양전지에 입사각이 θ로 태양광이 입사되고 반사되는 것을 보인 것이다. Si와 SiO의 굴절률은 각각 nSi = 3.50, nSiO = 1.45이다.

입사되는 빛의 중심 파장이 580 nm일 때, 입사각이 θ = 0°로 입사되는 빛의 반사가 최소로 되는 SiO박막의 최소 두께 d (nm)는?

  1. 25.0
  2. 50.0
  3. 60.0
  4. 80.0
  5. 100
(정답률: 알수없음)
  • 반사가 최소가 되려면, 입사되는 빛과 반사되는 빛의 파장 차이가 λ/2, 3λ/2, 5λ/2, ... 일 때이다. 따라서, 최소 두께 d는 다음과 같다.

    2d(nSiO/λ) = m + 1/2

    여기서 m은 자연수이다. θ = 0°일 때, 최소 반사가 일어나므로 m = 0이다. 따라서,

    2d(nSiO/λ) = 1/2

    d = λ/(4nSiO) = 580 nm / (4 x 1.45) = 100 nm

    따라서, 정답은 "100"이다.
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9. 폭이 L인 1차원 무한 퍼텐셜우물에 갇힌 전자의 파동함수에서 확률의 규격화(normalization)로부터 구한 진폭을 A라 할 때, 폭을 절반으로 줄인 우물의 파동함수 진폭은?

  1. A
  2. 2A
  3. A / 2
  4. A / √2
  5. √2 A
(정답률: 알수없음)
  • 파동함수의 규격화 조건은 다음과 같다.

    ∫|Ψ(x)|^2 dx = 1

    여기서 |Ψ(x)|^2는 파동함수 Ψ(x)의 절대값의 제곱이다. 이 규격화 조건은 파동함수의 확률밀도가 전체 공간에서 1이 되도록 보장한다.

    우선 폭이 L인 우물에서 파동함수의 규격화 조건을 이용하여 진폭 A를 구해보자.

    ∫|Ψ(x)|^2 dx = ∫A^2 sin^2(πx/L) dx = A^2 ∫sin^2(πx/L) dx

    sin^2(πx/L)는 주기가 L인 함수이므로, 구간 [0, L]에서의 적분값은 L/2이다.

    따라서,

    A^2 ∫sin^2(πx/L) dx = A^2 (L/2) = 1

    A = √(2/L)

    이제 폭을 L/2로 줄인 우물에서 파동함수의 진폭을 구해보자. 파동함수는 다음과 같다.

    Ψ(x) = √(2/L) sin(2πx/L)

    이 식에서 L을 L/2로 바꾸면,

    Ψ(x) = √(4/L) sin(4πx/L)

    따라서 진폭은 √(4/L) = √2(√(2/L)) = √2A가 된다.
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10. 일함수가 2.14 eV인 세슘(Cs) 금속 표면에 파장이 310 nm인 자외선을 조사하였을 때, 방출되는 광전자의 최대 운동에너지(eV)는? (단, 플랑크상수 h와 빛의 속력 c의 곱은 1,240 eVㆍnm로 한다.)

  1. 1.68
  2. 1.86
  3. 2.08
  4. 2.58
  5. 2.79
(정답률: 알수없음)
  • 파장이 310 nm인 자외선의 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    E = hc/λ = (1,240 eVㆍnm) x (1 nm / 10^-9 m) / (310 nm) = 4.00 eV

    세슘 금속의 일함수가 2.14 eV이므로, 광전자의 최대 운동에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최대 운동에너지 = E - 일함수 = 4.00 eV - 2.14 eV = 1.86 eV

    따라서, 정답은 "1.86"이다.
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11. 다음 중 고분자가 합성될 때 물이 빠져나오면서 형성되는 것은?

  1. 폴리에틸렌
  2. 폴리염화비닐
  3. 폴리스티렌
  4. 폴리아세트산비닐
  5. 폴리에스터
(정답률: 알수없음)
  • 고분자가 합성될 때 물이 빠져나오면서 형성되는 것은 폴리에스터입니다. 이는 폴리에스터가 카복실기(-COOH)과 알코올기(-OH)가 반응하여 에스터결합(-COO-)을 형성하는 반응에서 물이 생성되기 때문입니다. 이러한 반응을 중합이라고 합니다.
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12. 다음 화합물 중 카이랄 중심(chiral center)이 있으면서 끓는점이 가장 높은 것은?

  1. CH3CH2CHFCl
  2. CH3CH=CFCl
  3. (CH3)3CCH2CHFCl
  4. CH3CH2CH2CH2CH2CHFCl
  5. (CH3)2CFCH2CH2CH2Cl
(정답률: 알수없음)
  • 카이랄 중심이란 분자 내에서 대칭이 없는 원자가 중심이 되어 그 주위에 다른 원자들이 서로 다른 방향으로 배열된 경우를 말합니다. 이 중에서 끓는점이 가장 높은 화합물은 분자간 분자력이 강하므로 분자의 대칭성이 낮을수록 끓는점이 높아집니다.

    따라서, 주어진 보기 중 카이랄 중심이 있으면서 가장 분자의 대칭성이 낮은 화합물을 찾아야 합니다. 이를 보면 "CH3CH2CH2CH2CH2CHFCl" 이 해당됩니다. 이 화합물은 카이랄 중심인 탄소 원자가 있으며, 분자의 대칭성이 가장 낮기 때문에 끓는점이 가장 높습니다.
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13. 그림은 3가지 화합물 디에틸에터(CH3CH2OCH2CH3), 아세톤(CH3COCH3), 일산화탄소(CO)에 대하여 탄소(C)와 산소(O) 결합의 신축(stretching) 진동의 저분해능 적외선 분광스펙트럼(low resolution IR spectrum)을 각각 도식적으로 나타낸 것이다.

스펙트럼 A, B, C에 해당하는 화합물을 순서대로 옳게 나열한 것은? (단, 파수(cm-1)는 파장의 역수이다.)

  1. 아세톤-디에틸에터-일산화탄소
  2. 디에틸에터-아세톤-일산화탄소
  3. 디에틸에터-일산화탄소-아세톤
  4. 일산화탄소-아세톤-디에틸에터
  5. 일산화탄소-디에틸에터-아세톤
(정답률: 알수없음)
  • 스펙트럼 A는 디에틸에터의 C-O 결합 신축진동에 해당하고, 스펙트럼 B는 아세톤의 C=O 결합 신축진동에 해당하며, 스펙트럼 C는 일산화탄소의 C=O 결합 신축진동에 해당한다. 따라서 옳은 순서는 "일산화탄소-아세톤-디에틸에터"이다. 이유는 각 스펙트럼의 파수(cm-1)가 증가하는 순서대로 화합물을 나열하면 되기 때문이다.
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14. 배위화합물 A, B, C는 각각 [Cr(H2O)6 ]Cl3, [ Cr(H2O)5Cl ]Cl2, [ Cr(H2O)4Cl2 ]Cl 중 하나이고, 표는 각 배위화합물 1mol의 실험 결과를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Cr의 원자 번호는 24이다.)

  1. A는 6개의 동일한 리간드를 갖는다.
  2. B의 Cr은 3개의 d전자를 지닌다.
  3. C는 기하이성질체를 갖는다.
  4. 수용액에서 전기 전도도는 A가 B보다 크다.
  5. 결정장 갈라짐 에너지(△o)는 A가 C보다 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 배위화합물 A는 6개의 동일한 리간드를 갖기 때문에 크로뮴의 d-궤도는 완전히 채워져 있어서 d-전자의 스핀 상호작용이 없어진다. 따라서 A의 전자 상태는 매우 안정하며, 이로 인해 A의 전기 전도도는 B보다 크다. 그러나 C는 기하이성질체를 갖기 때문에 결정장 갈라짐 에너지(△o)가 가장 작다.
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15. 그림은 온도 T에서 aA(g) ⇄ bB(g) 반응을 강철 용기에서 진행시켜 평형 상태에 도달한 후, t1 에서 온도를 2배(2T)로 증가시켜 새로운 평형에 도달할 때의 시간에 따른 A와 B의 농도를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, a와 b는 반응 계수이다.)

  1. a = 2b 이다.
  2. 평형 Ⅱ에서 평형 상수는 2/7 이다.
  3. 정반응은 흡열 반응이다.
  4. 평형 Ⅰ에서 A를 첨가하면 정반응의 활성화에너지가 증가한다.
  5. 평형 Ⅰ에서 아르곤(Ar)을 첨가하면 정반응이 우세해진다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 t1에서 온도가 2배로 증가하면, 역반응이 우세해져서 A의 농도가 감소하고 B의 농도가 증가한다. 이에 따라 새로운 평형이 형성되는데, 이때 평형 상수는 원래 평형 상수의 값에 온도 변화에 따른 엔탈피 변화를 고려하여 변화한다. 따라서 평형 Ⅱ에서 평형 상수는 2/7이 된다.

    정답: "평형 Ⅱ에서 평형 상수는 2/7 이다."
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16. 일정한 외부압력에서 그림과 같은 단열 장치에 이상기체가 들어 있다.

고정 장치를 풀었더니 이상기체가 팽창하여 피스톤이 오른쪽으로 이동하였다. 이 과정에서 이상기체의 w, △T, △S, △U, △G로 옳은 것은? (단, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다. w는 이상기체가 한 일, T는 절대 온도, S는 엔트로피, U는 내부 에너지, G는 깁스 자유 에너지이다.)

  1. w = 0
  2. △T = 0
  3. △S ＜ 0
  4. △U ＜ 0
  5. △G ＞ 0
(정답률: 알수없음)
  • 외부압력이 일정하므로 이상기체의 부피가 증가하면서 일을 하게 된다. 따라서 w는 0보다 크다. 팽창 과정에서 온도가 변하지 않았으므로 △T는 0이다. 엔트로피는 증가하므로 △S는 양수이다. 부피가 증가하면서 내부 에너지는 감소하므로 △U는 음수이다. 깁스 자유 에너지는 △G = △H - T△S 이므로, 온도가 변하지 않았으므로 △G는 △H와 같이 양수이다. 따라서 정답은 "△U ＜ 0"이다. 이유는 부피가 증가하면서 내부 에너지가 감소했기 때문이다.
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17. 그림 (가)는 메테인(CH4)과 질소(N2)가 각각 0.4기압과 0.8기압인 1 L의 강철 용기 A와 CH4의 압력이 0.1기압인 2 L의 강철 용기 B가 콕으로 연결된 것을, (나)는 (가)의 콕을 열어 평형에 도달한 상태를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 기체는 이상 기체이며, 연결관과 콕의 부피는 무시하고 온도 변화는 없다.)

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ"인 이유는 메테인과 질소가 이상 기체이기 때문에 혼합기체의 분압은 각 기체의 분압의 합과 같다는 동질성 법칙에 따라, A와 B 용기 내의 메테인과 질소의 분압이 서로 같아지기 때문이다. 따라서 (가)와 (나)의 상태에서 메테인과 질소의 분압은 동일하며, 이는 (가)에서의 메테인과 질소의 초기 분압과 같다.
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18. 그림은 수소 원자의 에너지 준위와 전자 전이를 나타낸 것이다.

수소 원자의 바닥상태 전자가 이온화하는데 필요한 에너지의 크기를 Ei라고 할 때, 첫 번째 들뜬 상태에서 두 번째 들뜬 상태로 전자가 전이할 때 흡수하는 에너지는?

(정답률: 알수없음)
  • 두 번째 들뜬 상태에서 바닥상태로 전자가 전이할 때 방출되는 에너지는 Ef이다. 이때, 첫 번째 들뜬 상태에서 바닥상태로 전자가 전이할 때 방출되는 에너지는 Ei이다. 따라서, 첫 번째 들뜬 상태에서 두 번째 들뜬 상태로 전자가 전이할 때 흡수하는 에너지는 Ef - Ei이다. 따라서 정답은 ""이다.
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19. 그림은 갈바니 전지를 나타낸 것이고, 표는 25 ℃에서 전극 금속과 관련된 반쪽반응의 표준 환원 전위(Eo)이다.

전지가 작동할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Cu와 Zn의 원자량은 각각 63과 65이다.)

  1. 전지가 작동할수록 환원 전극이 들어있는 용액의 푸른색이 옅어진다.
  2. 환원 전극의 표준 환원 전위는 0.36 V이다.
  3. 전지의 표준 전위는 1.10 V이다.
  4. 염다리를 통해 이동하는 양이온의 총전하량과 음이온의 총전하량의 각 절대값은 같다.
  5. 산화 전극에서 감소한 금속의 질량은 환원 전극에서 석출된 금속의 질량보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "환원 전극의 표준 환원 전위는 0.36 V이다."라는 설명이 옳지 않은 것은 아래와 같은 이유 때문이다.

    전지가 작동할 때, 산화 전극에서 일어나는 반쪽반응은 Zn → Zn2+ + 2e- 이고, 환원 전극에서 일어나는 반쪽반응은 Cu2+ + 2e- → Cu 이다. 이때, 전지의 전위는 산화 전극의 표준 산화 전위에서 환원 전극의 표준 환원 전위를 뺀 값으로 계산된다. 따라서 전지의 표준 전위는 E°(Zn2+/Zn) - E°(Cu2+/Cu) = -0.76 V - 0.34 V = -1.10 V 이다.

    따라서 "전지의 표준 전위는 1.10 V이다."가 옳지 않은 설명이다.
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20. 일정한 온도에서 A(g) + B(g) → 2C(g) 반응의 실험을 수행하였다. 그림(가)는 [B]0 ≫ [A]0 일 때 시간에 따른 [A]를, (나)는 [A]0 ≫ [B]0 일 때 시간에 따른 1/[B]를 나타낸 것이다. [A]0와 [B]0는 각각 A와 B의 초기 농도이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A의 반감기는 2분(min)이다.
  2. B에 대하여 1차 반응이다.
  3. B의 반감기는 B의 농도에 반비례한다.
  4. C의 생성 속도는 A의 소멸 속도의 1/2 이다.
  5. 전체 반응의 반응 차수는 2이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "B의 반감기는 B의 농도에 반비례한다." 이다.

    반감기는 반응 속도 상수와 관련이 있다. 1차 반응에서 반감기는 ln2/k로 계산된다. 따라서 B의 반감기는 1차 반응이므로 B의 농도에 반비례한다. 이는 반응 속도 상수가 B의 농도에 비례하기 때문이다.
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21. 인슐린과 관련된 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 인슐린은 췌장에서 분비되는 호르몬으로 혈당을 낮추는 역할을 한다.
    - 인슐린 저항성은 인슐린의 작용이 약해져 혈당 조절이 어려워지는 상태를 말한다.
    - 비만, 운동 부족, 고지방 식습관 등이 인슐린 저항성을 유발하는 요인이다.
    - 인슐린 저항성은 당뇨병, 고혈압, 심혈관 질환 등의 위험 요인이 된다.

    따라서, "ㄴ"은 인슐린이 혈당을 낮추는 역할을 한다는 것과 인슐린 저항성이 위험 요인이 된다는 것이 옳은 설명이다. "ㄷ"는 인슐린 저항성이 비만, 운동 부족, 고지방 식습관 등의 요인으로 인해 유발된다는 것이 옳은 설명이다.
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22. 어느 환자의 심전도에서 심방의 수축은 규칙적이지만, 심방수축 후의 심실수축은 불규칙한 것이 관찰되었다. 이 환자는 심장주기(cardiac cycle) 동안 심장의 전기신호 전도 과정에 이상이 생긴 것으로 확인되었다. 다음 중 이 환자에서 기능에 이상이 생긴 것으로 판단되는 부위로 가장 적절한 것은?

  1. 방실결절
  2. 반월판
  3. 관상동맥
  4. 동방결절
  5. 폐정맥
(정답률: 알수없음)
  • 이 환자의 심전도에서 심방의 수축은 규칙적이므로, 심방의 전기신호 전도 과정에는 이상이 없는 것으로 보인다. 그러나 심방수축 후의 심실수축이 불규칙적이므로, 이 환자에서는 심실의 전기신호 전도 과정에 이상이 생긴 것으로 판단된다. 이러한 증상은 일반적으로 심장의 자율신경계와 관련이 있다. 따라서, 이 환자에서 기능에 이상이 생긴 것으로 판단되는 부위는 "방실결절"이다. 방실결절은 심장의 자율신경계와 관련된 부위로, 이 부위에서의 이상은 심장의 전기신호 전도 과정에 영향을 미치게 된다.
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23. 다음은 어떤 유전질환을 가진 집안의 가계도이다.

이 유전질환에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄴ, ㄷ"입니다.

    이유는 다음과 같습니다.

    - 유전질환은 염색체에 있는 유전자의 변이로 인해 발생합니다.
    - 이 유전질환은 상염색체 지배형 유전으로 전달됩니다.
    - 상염색체 지배형 유전은 한 부모가 해당 유전자를 가지고 있으면 자녀에게 전달됩니다.
    - 따라서, 환자인 아버지가 해당 유전자를 가지고 있기 때문에 자녀들 중에는 반드시 유전질환을 가진 자녀가 있을 것입니다.
    - 그러나, 환자인 어머니는 해당 유전자를 가지고 있지 않기 때문에 자녀들 중에 유전질환을 가진 자녀가 있을 가능성은 있지만, 확률은 낮습니다.
    - 따라서, "ㄴ, ㄷ"가 정답입니다.
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24. 다음 중 세포막에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 세포막의 유동성은 불포화 지방산이 많아질수록 커진다.
  2. 세포막을 구성하는 인지질은 수평 이동을 하지 않는다.
  3. 세포막 외부로 돌출된 일부 당단백질은 세포간 인식에 관여한다.
  4. 세포막의 인지질은 양친매성 분자(amphipathic molecule)이다.
  5. 지질 이중층 내부와의 친화력은 내재성 막단백질(integral membrane protein)이 표재성 막단백질(peripheral membrane protein)보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "세포막을 구성하는 인지질은 수평 이동을 하지 않는다."가 옳지 않은 설명이다. 인지질은 수직 방향으로 이동하는 것이 더 일반적이지만, 수평 방향으로도 이동할 수 있다. 이러한 수평 이동은 세포막의 유동성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.
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25. 다음 중 엽록체와 미토콘드리아에서 공통적으로 일어나는 것은?

  1. 빛에너지의 화학에너지로의 전환
  2. H2O를 분해하여 O2를 방출하는 과정
  3. 막을 통한 H+의 이동
  4. CO2로부터 당이 합성되는 과정
  5. NADP+의 환원반응
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "막을 통한 H+의 이동"입니다. 엽록체와 미토콘드리아에서는 모두 전기화학적 그래디언트를 생성하여 ATP 합성에 이용합니다. 이 그래디언트는 막을 통해 H+ 이온이 이동함으로써 형성됩니다. 따라서 엽록체와 미토콘드리아에서는 막을 통한 H+ 이동이 공통적으로 일어납니다.
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26. 2n=6인 세포가 분열할 때 아래와 같은 염색체 배열이 나타나는 시기는?

  1. 체세포분열 중기
  2. 제1 감수분열 중기
  3. 제2 감수분열 중기
  4. 감수분열이 끝난 직후
  5. 체세포분열이 끝난 직후
(정답률: 알수없음)
  • 2n=6인 세포가 분열할 때, 염색체가 2쌍으로 나뉘어져 각각의 딸세포에 2쌍씩 전달되는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 현상은 제1 감수분열 중기에서 일어나는데, 이때 염색체가 상호교차를 통해 교반되고, 염색체의 재조합이 일어나기 때문입니다. 따라서 정답은 "제1 감수분열 중기"입니다.
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27. 진핵세포 RNA에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 진핵세포 RNA는 한 가지 RNA 중합효소에 의해 합성된다.
  2. 전사된 mRNA에 poly(A)가 첨가될 때 주형 DNA(template DNA)가 필요하다.
  3. 5′-capping이 일어나는 장소는 세포질이다.
  4. 스플라이싱에 의해 3′-UTR(untranslated region) 부위가 제거된다.
  5. 스플라이싱 복합체(spliceosome)에는 snRNP가 포함되어 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 진핵세포 RNA는 전사 후에 스플라이싱(splicing) 과정을 거쳐 성취된다. 스플라이싱은 전사된 RNA에서 인트론(intron) 부위를 제거하고 엑손(exon) 부위를 연결하는 과정이다. 이 과정에서 스플라이싱 복합체(spliceosome)가 작용하는데, 이 복합체에는 snRNP(small nuclear ribonucleoprotein)이 포함되어 있다. snRNP는 RNA와 단백질이 결합한 복합체로, 스플라이싱 과정에서 인트론을 인식하고 제거하는 역할을 한다. 따라서 "스플라이싱 복합체에는 snRNP가 포함되어 있다."가 옳은 설명이다.
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28. 진핵세포의 유전자 발현에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ, ㄹ
  5. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 진핵세포의 유전자 발현은 DNA의 염색체에서 mRNA로 전사되고, 이후에 mRNA가 단백질로 번역되는 과정을 말한다. 이 과정에서 유전자 발현을 조절하는 요소로는 전사 인자와 조절 요소가 있다.

    이 중에서 "ㄴ"이 정답인 이유는, 전사 인자 중에서도 핵내 수용체인 핵내 수용체(Nuclear Receptor)가 있다. 이 핵내 수용체는 세포 내부에 존재하는 호르몬 수용체와 유사한 구조를 가지고 있으며, 세포 내부에서 발생하는 호르몬 또는 다른 화학물질과 결합하여 DNA에 결합하여 유전자 발현을 조절한다. 이러한 핵내 수용체는 "ㄴ"에 해당한다.

    또한 "ㄹ"이 정답인 이유는, 조절 요소 중에서도 염색체의 DNA에 결합하여 유전자 발현을 조절하는 역할을 하는 Histone Modification이 있다. Histone Modification은 특정 효소에 의해 히스톤 단백질에 화학적인 변화를 일으키는 과정으로, 이를 통해 DNA가 더 잘 풀리거나 더 어려워져서 유전자 발현을 조절한다. 이러한 Histone Modification은 "ㄹ"에 해당한다.
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29. 종(species)의 상호작용에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림은 종(species) 간의 상호작용을 나타내는 것으로, 각각의 종이 다른 종과 어떤 상호작용을 하는지를 보여준다.

    - "ㄱ"은 다른 종과 상호작용하지 않는다는 것을 의미한다.
    - "ㄷ"는 다른 종과 상호작용하면서도 그 영향력이 크지 않다는 것을 의미한다.

    따라서, 이 그림에서는 "ㄱ"과 "ㄷ"가 옳은 설명이다.
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30. (가)∼(다)는 지금까지 발견된 화석을 근거로 하여 명명된 사람류(hominins)종의 일부이다.

(가), (나), (다)를 과거로부터 현존하는 호모 사피엔스(Homo sapiens) 이전까지 시간에 따라 옳게 나열한 것은?

  1. (가)-(나)-(다)
  2. (가)-(다)-(나)
  3. (나)-(가)-(다)
  4. (나)-(다)-(가)
  5. (다)-(나)-(가)
(정답률: 알수없음)
  • (나)-(가)-(다)이다.

    (나)는 호모 에렉투스(Homo erectus)로 약 2백만 년 전부터 10만 년 전까지 존재했다.
    (가)는 호모 헤이델베르게르(Homo heidelbergensis)로 약 60만 년 전부터 20만 년 전까지 존재했다.
    (다)는 네안데르탈인(Neanderthal)로 약 40만 년 전부터 3만 년 전까지 존재했다.

    따라서, 시간 순서대로 나열하면 (나)-(가)-(다)가 된다.
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31. 방사성원소 A와 B의 반감기는 각각 2억년과 3억년이다. 어떤 지층 속에 A의 양이 처음보다 1/8 의 양으로 감소하였고, B의 양은 처음보다 1/4의 양으로 감소하였다. A와 B의 절대 연령은 각각 얼마인가?

  1. 8억년, 9억년
  2. 8억년, 6억년
  3. 8억년, 4억년
  4. 6억년, 9억년
  5. 6억년, 6억년
(정답률: 알수없음)
  • A의 반감기가 2억년이므로, 처음보다 1/8의 양으로 감소하기까지는 3번의 반감기가 필요하다. 따라서 A의 절대 연령은 2억년 x 3 = 6억년이다.

    B의 반감기가 3억년이므로, 처음보다 1/4의 양으로 감소하기까지는 2번의 반감기가 필요하다. 따라서 B의 절대 연령은 3억년 x 2 = 6억년이다.

    따라서 정답은 "6억년, 6억년"이다.
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32. 일부 암석은 지하수 등 물의 용해작용에 의해 특이한 모양으로 만들어진다. 이와 같이 물의 용해작용으로 만들어진 것을 보기에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다. 이유는 그림에서 보이는 동굴과 같은 모양은 지하수의 용해작용에 의해 만들어진 것이기 때문이다. 다른 보기들은 지하수의 용해작용과는 관련이 없는 것들이다.
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33. 해륙풍의 원리에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 해륙풍은 해안 지역에서 내륙 쪽으로 불어오는 바람이다. 이 때, 바다와 내륙 지역의 기온 차이로 인해 바다 쪽의 공기는 상대적으로 습하고 따뜻하며, 내륙 쪽의 공기는 상대적으로 건조하고 차가워진다. 이러한 기온 차이로 인해 바다 쪽의 공기는 상승 기류를 일으키고, 내륙 쪽의 공기는 하강 기류를 일으킨다. 이렇게 상승 기류와 하강 기류가 만나면서 회전력이 생기고, 이 회전력으로 인해 해륙풍이 발생한다. 따라서, 해륙풍의 원리는 "ㄴ"이다.
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34. 다음 중에서 지각변동의 증거로 볼 수 없는 것은?

  1. 융기해빈
  2. 습곡과 단층
  3. 암석풍화
  4. 해안단구
  5. 침강해안
(정답률: 알수없음)
  • 암석풍화는 지각변동의 증거로 볼 수 없는 것이다. 이는 암석이 자연적인 기후 조건이나 환경적 요인에 의해 노출된 표면이 부식되어 부서지거나 변형되는 과정을 말한다. 이는 시간이 지나면서 발생하는 자연적인 현상으로, 지각변동과는 직접적인 연관성이 없다.
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35. 판구조론에 의하면 지각은 여러 개의 판들로 구성되어 있으며, 이 판들의 상호작용에 의해 다양한 지질구조가 형성된다. 다음 중 이와 관련된 설명으로 옳은 것을 보기에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ, ㄷ"입니다.

    이미지에서 보이는 지질구조는 판의 상호작용에 의해 형성된 것입니다. "ㄱ"은 두 개의 판이 충돌하여 산맥이 형성된 경우이고, "ㄷ"는 두 개의 판이 분리하여 해저 분지가 형성된 경우입니다. 따라서 이 두 지질구조는 판의 상호작용에 따라 형성된 것입니다.
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36. 그림은 지구 대기 대순환을 나타낸 모식도이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 대기 대순환은 위도별 에너지의 불균형에 의해 일어난다.
  2. 위도 0°~30°N 사이에는 무역풍이 분다.
  3. 위도 60°N 부근보다 위도 30°N 부근에서 저기압이 잘 형성된다.
  4. A는 해들리 순환(Hadley cell), B는 페렐 순환(Ferrell cell)이다.
  5. 중위도 상층에서 기압경도력에 의해 형성된 바람은 편서풍으로 분다.
(정답률: 알수없음)
  • "위도 60°N 부근보다 위도 30°N 부근에서 저기압이 잘 형성된다."는 옳은 설명이다. 이는 고위도에서 낮은 온도로 인해 공기가 밀도가 높아져 하강하면서 대류가 억제되고, 중위도에서는 고기압과 저기압이 번갈아 나타나면서 대기 대순환의 일부인 페렐 순환(Ferrell cell)이 형성되기 때문이다. 다른 보기들은 모두 옳은 설명이다.
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37. 다음 그림 (가)와 (나)는 등압선 P1과 등압선 P2사이의 간격이 서로 다른 북반구 어느 지역의 지상풍을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 화살표는 바람의 방향만을 나타내며 바람의 세기와는 무관하다.)

  1. 풍속은 A 지점보다 B 지점이 크다.
  2. 기압은 P1이 P2보다 높다.
  3. A 지점의 전향력은 B 지점의 전향력보다 크다.
  4. (가)의 기압경도력과 전향력은 같다.
  5. P1과 P2사이의 기압경도력은 (가)와 (나)가 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "기압은 P1이 P2보다 높다."이다.

    등압선 간격이 좁을수록 기압경도력이 크다. 그리고 기압경도력이 크면 바람의 풍속도 커진다. 따라서 P1과 P2사이의 등압선 간격이 좁기 때문에 P1의 기압이 P2보다 높다. 이에 따라 바람은 P1에서 P2로 불게 되며, 따라서 "풍속은 A 지점보다 B 지점이 크다."가 된다.
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38. 그림은 달의 공전을 나타내는 모식도이다.

어느 날 서울에서 새벽 4시경에 반달이 떠 있는 모습을 보았다. 이 달이 떠 있는 하늘의 방향과 그림에서 달의 위치로 옳은 것은?

  1. 남동쪽 하늘, A
  2. 북서쪽 하늘, A
  3. 남동쪽 하늘, B
  4. 남동쪽 하늘, C
  5. 남서쪽 하늘, D
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 달이 떠 있는 위치는 지구와 태양 사이의 중간 지점인 만월점(M)이다. 만월점에서 달은 지구를 중심으로 반시계 방향으로 공전하고 있으므로, 만월점에서 달의 위치를 따라가면서 지구를 바라보면 달이 떠 있는 방향을 알 수 있다. 즉, 반달이 떠 있는 경우에는 만월점에서 달의 위치를 따라가면서 지구를 바라보면 달이 떠 있는 방향은 만월점과 지구를 연결한 선의 왼쪽이다. 따라서, 반달이 떠 있는 서울에서의 하늘 방향은 만월점과 지구를 연결한 선의 왼쪽인 남동쪽 하늘이다. 그리고 그림에서 달의 위치가 C이므로 정답은 "남동쪽 하늘, C"이다.
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39. 그림 (가)는 현재의 지구 자전축의 경사각과 경사방향을, (나)는 미래의 지구 자전축의 경사각과 경사방향을 나타낸 것이다. 아래 그림에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 공전 궤도 이심률의 변화는 없다.)

  1. (가)에서 지구가 A에 위치할 때 북반구는 겨울철이다.
  2. (나)는 약 13,000년 후의 모습이다.
  3. (나)에서 지구가 B에 위치할 때 우리나라는 여름철에 해당한다.
  4. 세차운동 때문에 춘분점은 1년에 각으로 약 50″씩 황도를 따라 이동한다.
  5. 자전축의 경사각만을 고려한다면 기온의 연교차는 (가)보다 (나)에서 더 작을 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 지구가 A에 위치할 때 북반구는 겨울철이므로, 북반구는 자전축에서 멀어져서 태양으로부터 받는 직사광선의 각도가 작아져서 기온이 낮아지게 된다. 반면, 그림 (나)에서 지구가 B에 위치할 때 북반구는 여름철이므로, 북반구는 자전축에서 가까워져서 태양으로부터 받는 직사광선의 각도가 커져서 기온이 높아지게 된다. 따라서, 자전축의 경사각이 작아지면 북반구의 겨울철과 여름철의 차이가 줄어들어 기온의 연교차가 작아지게 된다. 따라서, "자전축의 경사각만을 고려한다면 기온의 연교차는 (가)보다 (나)에서 더 작을 것이다."가 옳다.
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40. (가)와 (나)는 특성이 서로 다른 변광성의 밝기 변화를 나타낸 것이다.

자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 그래프에서 (가)는 주기적인 밝기 변화를 보이고, (나)는 불규칙한 밝기 변화를 보인다. 이는 (가)가 주기적으로 변하는 변수(변광성)의 주기성을 가지고 있고, (나)는 그렇지 않기 때문이다. 따라서 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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