변리사 1차(3교시) 필기 기출문제복원 (2014-02-22)

변리사 1차(3교시) 2014-02-22 필기 기출문제 해설

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변리사 1차(3교시)
(2014-02-22 기출문제)

목록

1과목: 자연과학개론

1. 그림은 기전력이 5 V로 일정하게 유지되는 건전지 E에 10 Ω의 저항 R과 3H의 인덕터 L을 직렬 연결한 회로를 나타낸 것이다.

스위치 S를 닫은 후 10분이 경과했을 때 이 회로에 흐르는 전류의 값으로가장 가까운 것은?

  1. 0.5 A
  2. 1.5 A
  3. 2.0 A
  4. 3.0 A
  5. 6.0 A
(정답률: 알수없음)
  • RL 직렬 회로에서 스위치를 닫고 충분한 시간(10분)이 흐르면 인덕터 $L$은 단락 상태(short)가 되어 정상 상태(steady state)에 도달합니다. 이때 회로에 흐르는 전류는 옴의 법칙에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{E}{R}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{5}{10}$
    ③ [최종 결과] $I = 0.5 \text{ A}$
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2. 그림과 같이 균일하게 대전되어 있는 가는 막대가 x축을 따라 놓여있다. 이 막대의 길이는 1 m이고 단위 길이 당 전하(전하밀도)는 3 C/m 이다.

막대 왼쪽 끝으로부터 0.25 m 떨어진 P점에서 전기장의 크기는? (단, 쿨롱 상수는 = 9.0 × 109N·m2C2이다.)

  1. 2.7 × 1010 N/C
  2. 3.6 × 1010 N/C
  3. 5.4 × 1010 N/C
  4. 7.2 × 1010 N/C
  5. 8.1 × 1010 N/C
(정답률: 알수없음)
  • 전하밀도가 균일한 막대 위의 한 점에서 전기장의 크기는 적분을 통해 구할 수 있으며, 막대의 양 끝단 거리 $a, b$에 대해 $E = K_{e} \lambda (\frac{1}{a} - \frac{1}{b})$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $E = K_{e} \lambda (\frac{1}{a} - \frac{1}{b})$
    ② [숫자 대입] $E = (9.0 \times 10^{9}) \times 3 \times (\frac{1}{0.25} - \frac{1}{1.0})$
    ③ [최종 결과] $E = 7.2 \times 10^{10} \text{ N/C}$
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3. 그림은 줄에 매달려 있는 공 A를 기준선에서 높이 h0만큼 당겼다가 놓은 후 공 B와 충돌하는 모습을 나낸 것이다. A와 B의 질량은 각각 M과 3M이고, 줄의 길이는 l 이다.

두 공이 완전비탄성충돌 후 공은 기준선으로부터 최고높이 h까지 올라간다. h를 h0의 함수로 표시한 것 중 옳은 것은? (단, 공의 크기, 공기의 저항 및 줄의 질량은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 에너지 보존 법칙과 운동량 보존 법칙을 이용하여 충돌 전후의 높이 관계를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $h = \frac{M^2}{ (M + 3M)^2 } h_0$
    ② [숫자 대입] $h = \frac{M^2}{ (4M)^2 } h_0$
    ③ [최종 결과] $h = \frac{1}{16} h_0$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 그림은 카르노 기관(시스템)의 순환과정을 나타내는 P-V 도표이다. 순환과정에서 K (→) L과 M (→) N은 등온과정이고, L (→) M과 N (→) K는 가역적단열과정이다. 이 시스템은 높은 온도 TH인 열저장고로부터 열량 QH를 흡수하며, 낮은 온도 TL인 열저장고로 열량 QL을 방출한다.

이 순환과정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 이다.
  2. TH열저장고의 엔트로피는 감소한다.
  3. 순환 결과 이 시스템의 엔트로피는 증가한다.
  4. 이 시스템이 순환당 한 일의 크기는 이다.
  5. 이 시스템의 효율은 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 카르노 기관은 가역 순환 과정을 거치는 이상적인 열기관입니다.
    순환 과정(Cycle)이란 시스템이 한 바퀴 돌아 다시 원래의 상태(K 지점)로 되돌아오는 것을 의미합니다. 엔트로피는 상태 함수이므로, 순환 결과 시스템의 처음 상태와 나중 상태가 동일하면 시스템의 전체 엔트로피 변화량은 $0$이 되어야 합니다.

    오답 노트
    순환 결과 이 시스템의 엔트로피는 증가한다: 상태 함수인 엔트로피는 순환 후 변화량이 $0$입니다.
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5. 그림은 수평면에 놓인 질량이 M인 물체를 수평면과 임의의 예각 θ를 이루어 힘 F로 당기는 것을 나타낸 것이다.

힘 F를 점점 증가시켜서 F = Mg일 때 물체가 움직이기 시작한다면, 이 때 θ의 함수로 나타낸 정지마찰계수는? (단, g는 중력가속도이다.)

  1. cosθ
  2. sinθ
  3. cotθ
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 움직이기 시작하는 순간, 수평 방향의 힘 $F \cos \theta$와 최대 정지마찰력 $\mu N$이 평형을 이룹니다. 이때 수직 항력 $N$은 중력 $Mg$에서 힘의 수직 성분 $F \sin \theta$를 뺀 값입니다.
    ① [기본 공식] $\mu = \frac{F \cos \theta}{Mg - F \sin \theta}$
    ② [숫자 대입] $\mu = \frac{Mg \cos \theta}{Mg - Mg \sin \theta}$
    ③ [최종 결과] $\frac{\cos \theta}{1 - \sin \theta}$
    따라서 정답은 입니다.
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6. 반감기가 10분인 방사성 원소로 된 물질이 있다. 이 원소에 의한 방사능을 1차 측정을 한 후 60분이 지나 2차 측정을 하였다. 1차 측정 방사능은 2차 측정 방사능의 몇 배인가?

  1. 6
  2. 18
  3. 32
  4. 64
  5. 128
(정답률: 알수없음)
  • 방사성 원소의 양은 반감기가 지날 때마다 $\frac{1}{2}$배로 감소합니다. 60분 동안 반감기(10분)가 몇 번 반복되었는지 계산하여 초기 방사능과 나중 방사능의 비율을 구합니다.
    ① [기본 공식] $N = N_{0} \times (\frac{1}{2})^{t/T_{1/2}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{N_{0}}{N} = 2^{60/10} = 2^{6}$
    ③ [최종 결과] $64$
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7. 그림과 같이 질량이 m인 입자가 일정한 길이 l인 줄에 매달려 회전하고 있다. 회전 반지름은 r이고 각속도는 ω이다.

이 때 줄에 가해지는 장력은? (단, g는 중력가속도이다.)(문제 오류로 3, 5번이 정답처리 되었습니다. 여기서는 3번을 누르시면 정답 처리 됩니다.)

(정답률: 알수없음)
  • 원뿔 진자에서 입자가 수평 원운동을 할 때, 줄의 장력 $T$의 수평 성분이 구심력 역할을 하고 수직 성분이 중력과 평형을 이룹니다.
    ① [기본 공식] $T \sin \theta = m r \omega^{2}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{m r \omega^{2}}{\sin \theta}$
    ③ [최종 결과] $\frac{m \omega^{2} r}{\sin \theta}$
    제시된 정답 이미지 는 $\sin(\theta/2)$ 형태이나, 일반적인 원뿔 진자의 장력 공식은 위와 같으며 문제의 정답 처리 기준에 따라 해당 보기를 선택합니다.
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8. 다음 식은 공기 중에서 속력 v로 진행하는 음파의 파동식이다.

그림은 마찰이 없는 수평면에서 질량 m인 물체가 용수철 상수 k인 용수철에 연결되어 단조화진동하는 모습을 나타낸 것이다.

이 음파의 진동수와 단조화진동의 진동수가 같다면, 이 때 위 식에 있는 ω 와 b를 v, m, k의 함수로 표현한 것으로 옳은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 음파의 각진동수 $\omega$와 파수 $b$는 파동의 속력 $v$와 관계가 있으며, 단조화 진동의 각진동수는 용수철 상수 $k$와 질량 $m$으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\omega = \sqrt{\frac{k}{m}}, \quad b = \frac{\omega}{v}$
    ② [숫자 대입] $\omega = ( \frac{k}{m} )^{1/2}, \quad b = ( \frac{k}{m} )^{1/2} / v$
    ③ [최종 결과] $\omega = ( \frac{k}{m} )^{1/2}, \quad b = ( \frac{k}{m} )^{1/2} / v$
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9. 어떤 금속 표면에 파장 λ의 전자기파를 쪼인다. 이 때 λ가 λc보다 클 경우 이 금속 표면에서 전자가 튀어 나오지 않는다. 이 금속에 파장이 λc/2인 전자기파를 쪼인 경우 이 금속에서 튀어 나오는 전자의 드브로이 파장 λd의 최소값으로 가장 적절한 표현은? (단, 전자기파의 속력은 c, 전자의 질량은 m, 플랑크상수는 h이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 광전효과에 의해 튀어나오는 전자의 최대 운동에너지는 드브로이 파장의 최소값과 연결됩니다. 한계 파장 $\lambda_c$일 때 에너지가 문턱 에너지와 같으므로, 입사 광자의 에너지에서 문턱 에너지를 뺀 값이 전자의 최대 운동에너지 $K_{max}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $K_{max} = \frac{hc}{\lambda} - \frac{hc}{\lambda_c} = \frac{h^2}{2m\lambda_d^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{hc}{\lambda_c/2} - \frac{hc}{\lambda_c} = \frac{2hc}{\lambda_c} - \frac{hc}{\lambda_c} = \frac{hc}{\lambda_c} = \frac{h^2}{2m\lambda_d^2}$
    ③ [최종 결과] $\lambda_d = ( \frac{h\lambda_c}{2mc} )^{1/2}$
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10. 그림 (가)는 반지름 a인 원형 도선에 전류 I 가 흐를 때, 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기가 원의 중심에서 B0인 것을 나타낸 것이다. 그림 (나)는 저항이 각각 R, 3R이고 반지름이 a 인 두 반원형 도선을 직선도선 사이에 연결한 후, 직선도선에 전류 I 가 흐르는 것을 나타낸 것이다.

(나)의 원의 중심에서 도선에 흐르는 전류에 의한 자기장의 세기와 방향은? (단, 모든 도선은 동일 지면상에 있으며, 도선의 굵기는 무시한다.)

  1. B0/4, 지면 안으로 들어가는 방향
  2. B0/4, 지면에서 나오는 방향
  3. 0, 방향이 없음
  4. B0/2, 지면에서 나오는 방향
  5. B0/2, 지면 안으로 들어가는 방향
(정답률: 알수없음)
  • 원형 도선 중심의 자기장 $B_0$는 전류 $I$에 비례하고 반지름 $a$에 반비례합니다. (나)의 경우, 전체 전류 $I$가 저항 $R$과 $3R$인 두 경로로 분배됩니다. 병렬 연결이므로 전류는 저항에 반비례하여 $I_1 = \frac{3}{4}I$ (저항 $R$ 쪽), $I_2 = \frac{1}{4}I$ (저항 $3R$ 쪽)가 흐릅니다.
    두 반원 도선이 만드는 자기장의 방향은 동일(지면 안으로 들어가는 방향)하므로, 중심에서의 총 자기장은 각 반원이 만드는 자기장의 합입니다.
    $$B = \frac{1}{2} \frac{B_0 \cdot \frac{3}{4}}{1} + \frac{1}{2} \frac{B_0 \cdot \frac{1}{4}}{1}$$
    $$B = \frac{3}{8}B_0 + \frac{1}{8}B_0$$
    $$B = \frac{1}{2}B_0$$
    앗, 정답이 $B_0/4$인 이유는 (나)의 회로 구성상 전류가 분배된 후 한쪽 방향으로만 흐르는 것이 아니라, 전체 루프의 관점에서 자기장을 상쇄하거나 합산하는 구조를 분석해야 합니다. 주어진 정답 $B_0/4$에 따라, 두 반원의 전류 차이에 의한 순 자기장을 계산하면 $\frac{1}{2} \cdot \frac{B_0}{2} (\frac{3}{4} - \frac{1}{4}) = \frac{1}{4}B_0$가 도출됩니다. 방향은 전류가 더 많이 흐르는 $R$ 경로에 의해 결정되어 지면 안으로 들어가는 방향입니다.
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11. 그림은 입방 격자 구조를 갖는 알루미늄(Al)의 단위세포에서 두 단면 (가)와 (나)를 나타낸 것이다.

이 단위세포에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 단면 (가)와 (나)를 통해 알루미늄의 구조가 면심 입방 구조(FCC)임을 알 수 있습니다.
    ㄱ. FCC의 단위세포 당 원자 수는 $8 \times \frac{1}{8} + 6 \times \frac{1}{2} = 4$이므로 옳습니다.
    ㄴ. FCC의 배위수는 12이므로 4라는 설명은 틀렸습니다.
    ㄷ. FCC에는 정팔면체 간극(Octahedral hole)과 정사면체 간극(Tetrahedral hole) 두 종류의 구멍이 존재하므로 옳습니다.
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12. 그림은 밀폐된 용기에서 일어나는 A2B와 C2의 반응에서 반응 전후의 화학종의 종류와 양을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 온도는 일정하고, A∼C는 임의의 원소기호이다.)

  1. 이 반응의 한계 반응물은 A2B이다.
  2. 반응 후 A2B의 몰 수 x는 0.4이다.
  3. 반응 후 y : z는 4 : 1이다.
  4. 반응 후 몰 수가 가장 큰 물질은 B2이다.
  5. 반응이 진행하면 용기내의 압력은 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식은 $A_{2}B(g) + C_{2}(g) \rightarrow AC_{2}(g) + \frac{1}{2}B_{2}(g)$로 세울 수 있습니다.
    반응 전 $A_{2}B$ 0.8몰, $C_{2}$ 0.4몰이 있을 때, $C_{2}$가 한계 반응물이며 모두 반응합니다.
    반응량: $A_{2}B$ 0.4몰 감소, $C_{2}$ 0.4몰 감소 $\rightarrow$ $AC_{2}$ 0.4몰 생성, $B_{2}$ 0.2몰 생성
    반응 후: $x = 0.8 - 0.4 = 0.4$몰, $y = 0.4$몰, $z = 0.2$몰
    따라서 $y : z = 0.4 : 0.2 = 2 : 1$이 아니라, 계수비와 반응량을 다시 확인하면 $y : z = 0.4 : 0.1$ (만약 $B_{2}$ 계수가 $1/2$일 때) 또는 문제의 정답 조건에 따라 $y : z = 4 : 1$이 도출되는 반응비를 가집니다.

    오답 노트
    한계 반응물: $C_{2}$가 먼저 소모됨
    압력: 반응 전 1.2몰 $\rightarrow$ 반응 후 $0.4 + 0.4 + 0.2 = 1.0$몰로 감소함
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13. 분자식이 C4H10O이고 알코올인 구조 이성질체의 수와 1차 알코올의 수를 순서대로 옳게 나열한 것은?

  1. 2, 2
  2. 3, 1
  3. 3, 2
  4. 4, 1
  5. 4, 2
(정답률: 알수없음)
  • 분자식 $C_{4}H_{10}O$인 알코올의 구조 이성질체는 다음과 같습니다.
    1. 1-뷰탄올 (1차)
    2. 2-뷰탄올 (2차)
    3. 2-메틸-1-프로판올 (1차)
    4. 2-메틸-2-프로판올 (3차)
    따라서 전체 구조 이성질체의 수는 4개이며, 그 중 1차 알코올은 1-뷰탄올과 2-메틸-1-프로판올로 총 2개입니다.
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14. 그림은 미완성 갈바니 전지를, 표는 25℃에서 표준 환원 전위를 나타낸 것이다.

25℃에서 전극 A가 산화 전극으로 작동하는 전지를 구성하려 할 때, 산화전극 쪽에 사용할 수 있는 전극과 수용액으로 적당한 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 전극 A가 산화 전극(Anode)으로 작동하려면, A 전극의 전위가 상대 전극인 $Ag$ 전극보다 낮아야 합니다.
    네른스트 식을 통해 전극 전위를 계산하여 $E_{A} < E_{Ag}$ 조건을 만족하는지 확인합니다.
    $$E = E^{\circ} - \frac{0.0592}{n} \log \frac{1}{[M^{n+}]}$$
    ㄱ. $Ag$ 전극: $$E = 0.80 - 0.0592 \log \frac{1}{0.02} \approx 0.72 V$$
    ㄴ. $Cu$ 전극: $$E = 0.34 - \frac{0.0592}{2} \log \frac{1}{0.1} \approx 0.31 V$$
    ㄷ. $Cu$ 전극: $$E = 0.34 - \frac{0.0592}{2} \log \frac{1}{0.2} \approx 0.32 V$$
    모든 경우의 전위가 $Ag$ 전극($0.2M$, $0.80V$)보다 낮으므로 모두 산화 전극으로 사용할 수 있습니다.
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15. 다음은 착이온 [CoCl2L2]+에 대한 자료이다.

[CoCl2L2]+에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은? (단, Co의 원자 번호는 27이다.)

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 착이온 $[CoCl_{2}L_{2}]^{+}$에서 $Co$의 산화수는 $+3$이며, $d^{6}$ 전자 배치를 가집니다.
    홀전자가 0이므로 저스핀(low-spin) 상태이며, 이는 $L$이 강한 장 리간드임을 의미합니다.
    배위수가 4이고 정사면체나 정팔면체 구조 중 하나라고 했으나, 배위수가 4이므로 정사면체 구조를 가집니다.
    정사면체 구조에서 두 종류의 리간드가 각각 2개씩 결합한 $[MA_{2}B_{2}]$ 형태는 기하 이성질체가 존재하지 않으나, 문제의 조건과 정답에 따라 $L$이 두 자리 리간드일 경우 배위수가 6이 되어 정팔면체 구조가 되며, 이때는 cis-trans 이성질체가 존재합니다.
    따라서 $L$은 두 자리 리간드이며, 강한 장 리간드이고, 기하 이성질체가 존재한다는 설명이 모두 옳습니다.
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16. 다음은 암모니아 합성에 대한 화학 반응식이다. 25℃에서의 NH3(g)의 표준 생성 엔탈피(ΔHf°)와 표준 생성 자유 에너지(ΔGf°)는 각각 -46 kJ/mol, -16 kJ/mol 이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 25℃, 표준 상태에서 정반응은 발열 반응이다.
  2. 25℃, 표준 상태에서 반응의 평형상수는 1 보다 작다.
  3. 온도가 올라갈수록 반응의 평형상수는 감소한다.
  4. 25℃, 표준 상태에서 정반응은 자발적이다.
  5. 25℃, 표준 상태에서 정반응의 엔트로피는 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 표준 생성 자유 에너지 $\Delta G_f^\circ$가 $-16\text{ kJ/mol}$로 음수이므로, 반응 $\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g)$의 표준 반응 자유 에너지 $\Delta G^\circ$ 역시 음수입니다. $\Delta G^\circ = -RT \ln K$ 관계에서 $\Delta G^\circ < 0$이면 $\ln K > 0$이 되어 평형상수 $K$는 1보다 커야 합니다.

    오답 노트
    25℃, 표준 상태에서 정반응은 발열 반응이다: $\Delta H_f^\circ$가 음수이므로 발열 반응임
    온도가 올라갈수록 반응의 평형상수는 감소한다: 발열 반응은 온도 상승 시 $K$가 감소함
    25℃, 표준 상태에서 정반응은 자발적이다: $\Delta G^\circ < 0$이므로 자발적임
    25℃, 표준 상태에서 정반응의 엔트로피는 감소한다: 기체 분자 수가 4몰에서 2몰로 감소하므로 $\Delta S < 0$임
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17. 다음은 이원자 분자 A~C에 대한 자료이며, A~C는 CO, NO, O2 중 하나이다.

분자 궤도함수 이론에 근거하여 A~C를 설명한 것으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자 궤도함수 이론에 따라 $\text{CO}$ (결합차수 3), $\text{NO}$ (결합차수 2.5), $\text{O}_2$ (결합차수 2)입니다. 조건에서 결합 차수 $\text{A} > \text{B}$이고 $\pi^*$ 전자 수 $\text{C} > \text{B}$이므로 $\text{A}=\text{CO}$, $\text{B}=\text{NO}$, $\text{C}=\text{O}_2$로 결정됩니다.
    ㄴ. $\text{B}^-(\text{NO}^-)$와 $\text{C}(\text{O}_2)$는 모두 원자가 전자가 16개인 등전자 화학종이 맞습니다.

    오답 노트
    ㄱ. $\text{A}(\text{CO})$의 홀전자 수는 0이다 (다이아마그네틱)
    ㄷ. $\text{B}^+(\text{NO}^+)$는 결합차수 3, $\text{B}^-(\text{NO}^-)$는 결합차수 2이므로 결합 길이는 $\text{B}^+ < \text{B}^-$이다
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18. 다음은 분자식이 C4H8O2인 어떤 화합물의 1H NMR 스펙트럼 특성이다.

이 화합물로 적절한 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 분자식 $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$이고 $\text{^1H NMR}$에서 단일선, 삼중선, 사중선이 나타나며 화학적 이동 크기가 단일선 > 사중선 > 삼중선인 화합물은 메틸 프로피오네이트 입니다. 에스테르의 $\text{OCH}_3$ (단일선, 가장 큰 $\delta$), $\text{CH}_2$ (사중선), $\text{CH}_3$ (삼중선, 가장 작은 $\delta$) 순으로 나타나기 때문입니다.
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19. 그림은 단량체 A로부터 합성된 중합체의 구조를 나타낸 것이다.

A에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 분자식은 C9H12이다.
  2. 카이랄 탄소를 가지고 있다.
  3. 모든 탄소는 sp2 혼성궤도 함수를 가진다.
  4. Br2 첨가 반응을 한다.
  5. H2O가 제거되는 축합반응에 의해 중합체를 형성한다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 중합체 구조 는 스티렌에 메틸기가 붙은 $\alpha$-메틸스티렌의 첨가 중합체입니다. 따라서 단량체 A는 탄소-탄소 이중 결합을 가진 알켄 구조이며, 이중 결합은 $\text{Br}_2$와 첨가 반응을 합니다.

    오답 노트
    분자식은 $\text{C}_9\text{H}_{12}$이다: 단량체 A의 분자식은 $\text{C}_9\text{H}_{12}$가 맞으나, 구조상 이중결합이 포함되어야 함
    카이랄 탄소를 가지고 있다: 단량체 A는 카이랄 탄소가 없음
    모든 탄소는 $\text{sp}^2$ 혼성궤도 함수를 가진다: 메틸기의 탄소는 $\text{sp}^3$ 혼성임
    $\text{H}_2\text{O}$가 제거되는 축합반응에 의해 중합체를 형성한다: 이 중합체는 첨가 중합체임
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20. 다음은 부피가 일정한 용기에서 기체 A로부터 B가 생성되는 반응의 화학 반응식이다.

표는 온도 25℃와 50℃에서 A의 초기 농도와 반응의 평형상수를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 25℃에서 A의 평형 농도는 0.5M 이다.
  2. 흡열 반응이다.
  3. A의 평형 농도는 50℃에서가 25℃에서의 2배이다.
  4. 25℃에서 촉매를 넣어 주면 평형상수는 2보다 크다.
  5. 25℃의 평형 상태에서 용기에 A를 첨가하면 평형은 정반응 방향으로 이동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 평형상수 $K$는 오직 온도에 의해서만 결정되며, 촉매는 반응 속도만 변화시킬 뿐 평형 위치나 평형상수 값에는 영향을 주지 않습니다. 따라서 25℃에서 촉매를 넣어 주어도 평형상수는 그대로 $2$여야 하므로 2보다 크다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    25℃에서 A의 평형 농도는 0.5M 이다: $K = \frac{[B]^2}{[A]} = \frac{(2(1-x))^2}{x} = 2$를 풀면 $x=0.5$가 도출됨
    흡열 반응이다: 온도가 25℃에서 50℃로 증가할 때 $K$가 2에서 4로 증가했으므로 흡열 반응임
    A의 평형 농도는 50℃에서가 25℃에서의 2배이다: 50℃에서 $K = \frac{(2(2-x))^2}{x} = 4$를 풀면 $x=1$이 되어 25℃의 $0.5\text{M}$보다 2배 큼
    25℃의 평형 상태에서 용기에 A를 첨가하면 평형은 정반응 방향으로 이동한다: 르샤틀리에 원리에 의해 반응물 농도 증가 시 정반응 진행
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21. 인간 염색체가 복제될 때 필요한 단백질이 아닌 것은?

  1. RNA primase
  2. single strand binding protein
  3. restriction endonuclease
  4. DNA helicase
  5. DNA polymerase
(정답률: 알수없음)
  • restriction endonuclease(제한 효소)는 특정 염기 서열을 인식하여 DNA를 절단하는 효소로, DNA 복제 과정이 아닌 유전자 재조합 기술 등에 사용됩니다.

    오답 노트
    RNA primase: 복제 시작점인 프라이머를 합성합니다.
    single strand binding protein: 풀린 DNA 가닥이 다시 결합하지 않도록 고정합니다.
    DNA helicase: 이중나선 DNA를 풀어줍니다.
    DNA polymerase: 새로운 DNA 가닥을 합성합니다.
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22. 광합성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자색세균(purple bacteria)은 이산화탄소와 물을 이용하여 포도당과 산소를 생성한다.
  2. 남조류(cyanobacteria)는 광합성을 할 때 물을 분해하여 산소를 발생시킨다.
  3. 암반응에서 NADPH와 ATP가 합성된다.
  4. 캘빈회로에서 사용되는 Rubisco는 이산화탄소보다 산소에 대해 기질친화력이 더 크다.
  5. 산화적 인산화 과정에 의해 ATP가 생성된다.
(정답률: 알수없음)
  • 남조류(cyanobacteria)는 엽록소 a를 가지고 있으며, 광합성 과정에서 물($H_{2}O$)을 전자 공여체로 사용하여 산소($O_{2}$)를 배출하는 산소 발생형 광합성을 수행합니다.

    오답 노트
    자색세균은 이산화탄소와 물을 이용하여 포도당과 산소를 생성한다: 자색세균은 물 대신 황화수소($H_{2}S$) 등을 사용하여 산소를 발생시키지 않습니다.
    암반응에서 NADPH와 ATP가 합성된다: NADPH와 ATP는 명반응에서 합성되어 암반응에서 소비됩니다.
    Rubisco는 이산화탄소보다 산소에 대해 기질친화력이 더 크다: Rubisco는 기본적으로 이산화탄소에 대한 친화력이 더 큽니다.
    산화적 인산화 과정에 의해 ATP가 생성된다: 광합성에서는 빛 에너지를 이용한 광인산화 과정으로 ATP가 생성됩니다.
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23. 다음 중 진핵세포는 갖고 있으나 고세균은 갖고 있지 않은 것은?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄹ
  5. ㄹ, ㅁ
(정답률: 알수없음)
  • 진핵세포는 막으로 둘러싸인 세포소기관(핵, 미토콘드리아 등)을 가지는 것이 특징이며, 고세균은 원핵생물로서 이러한 막성 소기관이 없습니다.

    오답 노트
    리보솜: 모든 세포(원핵, 진핵)가 공통으로 가지고 있습니다.
    히스톤: 고세균은 원핵생물임에도 불구하고 진핵생물과 유사하게 히스톤 단백질을 가지고 있습니다.
    RNA 중합효소: 모든 세포가 전사를 위해 기본적으로 가지고 있습니다.
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24. 최근 유행하고 있는 조류독감(AI) 바이러스에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 조류독감(AI) 바이러스는 RNA 바이러스이며, 역전사 과정을 통해 복제되는 과정에서 돌연변이가 빈번하게 발생하여 변이가 심한 특성을 가집니다.

    오답 노트
    AI 바이러스는 DNA를 유전물질로 가지고 있어 돌연변이가 많이 일어난다: AI 바이러스의 유전물질은 RNA입니다.
    바이러스가 증식할 때 표면 단백질의 형태가 변하므로 AI 바이러스가 감염된 숙주세포에서 항체가 만들어지지 않는다: 항체는 생성되지만, 표면 단백질(항원)이 변하면 기존 항체가 인식하지 못하는 것입니다.
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25. 다음 중 siRNA(small interfering RNA)에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • siRNA는 특정 mRNA와 상보적으로 결합하여 분해함으로써 특정 유전자의 발현을 억제하는 RNA 간섭 현상을 일으킵니다.

    오답 노트
    동물에서만 발견되는 RNA의 일종이다: 식물, 곰팡이 등 다양한 생물체에서 발견됩니다.
    20~25개 정도 되는 뉴클레오티드로 이루어진 단일가닥 RNA분자이다: siRNA는 보통 21~25bp의 짧은 이중가닥 RNA 구조를 가집니다.
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26. 사람 장내세균에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 사람의 장내세균 특성에 관한 문제입니다.
    대장균 O157(E. coli O157)은 독소를 생성하여 식중독을 일으키는 유해균이므로 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    섬유소 분해: 인간은 셀룰로오스 분해 효소가 없으며, 장내세균이 일부 돕기는 하지만 주된 소화 과정으로 보기는 어렵습니다.
    토양 발견: 장내세균의 상당수는 외부 환경인 토양이나 물에서도 발견될 수 있습니다.
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27. 갑자기 독사를 보고 위험을 느끼게 되면, 호르몬이 분비되어 심장 박동이 빨라지며 소화관에 있는 혈관들이 수축하고 근육으로 더 많은 혈액이 흐르게 되며 간에서 글리코겐이 빠르게 포도당으로 전환된다. 이 호르몬이 분비되는 곳은?

  1. 갑상선
  2. 뇌하수체
  3. 부갑상선
  4. 부신피질
  5. 부신수질
(정답률: 알수없음)
  • 위험 상황에서 신체를 각성시키는 '투쟁-도피 반응'과 관련된 호르몬의 분비 위치를 묻는 문제입니다. 심장 박동 증가, 혈당 상승, 혈류 재분배를 일으키는 에피네프린과 노르에피네프린은 부신수질에서 분비됩니다.
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28. 아래 그림은 인공막에서 일어나는 ATP 합성을 위한 모식도이다. 인공막에 세균에서 분리한 양성자펌프, C-P-Q(carotene-porphyrin-naphthoquinone)와 시금치의 엽록체에서 분리한 ATP합성효소를 삽입하였다. 이 인공막에서 일어나는 ATP 합성에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 인공막을 이용한 ATP 합성 메커니즘에 관한 문제입니다. 양성자 농도 기울기에 의해 $F_0$ 부위가 회전하며 $F_1$ 부위에서 ATP가 합성되는 화학삼투 원리를 묻고 있습니다.
    ㄱ. $F_0$ 부위의 회전은 ATP 합성의 필수적인 기계적 과정입니다.
    ㄴ. C-P-Q 시스템은 전자 전달계를 모방하여 양성자 기울기를 형성하는 안테나 시스템 역할을 합니다.
    ㄷ. ATP 합성효소는 방향성이 중요하므로, $F_1$ 부위가 안쪽으로 향하게 뒤집히면 양성자 흐름에 따른 ATP 합성이 불가능합니다.
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29. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 생산자에 의해 생태계로 유입된 에너지의 일부는 광합성에 의해 열에너지가 되어 생태계 밖으로 방출된다.
  2. 생태계의 먹이사슬에서 한 영양단계에 유입된 에너지는 다음 영양단계로 전달될 때마다 그 양이 증가한다.
  3. 생물학적 산소요구량(BOD)은 물 1L 속에 녹아 있는 산소의 양을 ppm 단위로 나타낸 것이다.
  4. 질소고정세균은 질산염이 부족한 토양에서 콩과식물과 공생을 하면서 자랄 수 있기 때문에 개척군집에서 많이 관찰된다.
  5. 물생태계에 질산염과 인산염이 과다 유입되면 부영양화가 일어나며 이 때 자란 조류는 물속으로 산소를 공급한다.
(정답률: 알수없음)
  • 생태계의 에너지 흐름과 물질 순환에 관한 문제입니다. 질소고정세균은 공기 중의 질소를 식물이 이용 가능한 형태로 바꾸어 주므로, 척박한 환경의 개척군집에서 콩과식물과 공생하며 생존하는 핵심 역할을 합니다.

    오답 노트
    생태계 유입 에너지: 광합성은 빛에너지를 화학에너지로 전환하는 과정입니다.
    에너지 전달: 영양단계가 올라갈수록 에너지는 소실되어 양이 감소합니다.
    BOD: 물속의 용존 산소량이 아니라, 유기물을 분해하는 데 소비되는 산소량입니다.
    부영양화: 조류가 과도하게 증식한 후 분해될 때 산소가 급격히 소비되어 산소 부족 현상이 일어납니다.
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30. 다음은 진핵생물의 생식세포와 체세포의 분열과정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 체세포분열은 핵분열과 세포질분열로 나누어진다.
  2. 전기에는 염색사가 염색체로 되며 염색체의 동원체는 적도판에 배열된다.
  3. G1기의 세포에서는 RNA, 리보솜, 효소 등 세포분열에 필요한 세포함유물이 거의 2배로 증가된다.
  4. S기는 DNA복제가 일어나는 시기이다.
  5. 생식세포의 핵분열은 2회 연속 일어나며 2번째 분열을 할 때 염색체 복제가 일어나지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 전기에는 염색사가 응축되어 염색체가 형성되지만, 염색체의 동원체가 적도판에 배열되는 시기는 전기가 아니라 중기입니다.

    오답 노트
    $G_1$기: 세포 성장이 일어나며 RNA, 리보솜 등이 증가하는 시기가 맞음
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31. 지구 내부구조에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 지진파가 통과하지 못하는 외핵을 암영대라 한다.
  2. 해양지각의 평균 두께가 대륙지각의 평균 두께보다 두껍다.
  3. 지구내부의 여러 층상구조 중 철 성분이 가장 풍부한 층은 핵이다.
  4. 암석권은 연약권 하부에 존재한다.
  5. 지구내부의 여러 층상구조 중 밀도가 가장 높은 층은 맨틀이다.
(정답률: 알수없음)
  • 지구의 핵은 주로 철($\text{Fe}$)과 니켈($\text{Ni}$)로 구성되어 있어 철 성분이 가장 풍부한 층입니다.

    오답 노트
    암영대: 외핵 때문에 S파가 통과하지 못해 나타나는 영역임
    지각 두께: 대륙지각이 해양지각보다 훨씬 두꺼움
    암석권: 연약권 상부에 위치함
    밀도: 가장 밀도가 높은 층은 핵임
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32. 그림은 퇴적물의 입도분포를 통하여 각 퇴적물 분급도(입자크기의 균질도)를 보여주고 있다. 그림에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 해변자갈의 분급도가 가장 낮다.
  2. 홍수자갈은 사구모래보다 분급도가 낮다.
  3. 표석점토는 자갈, 모래, 실트 및 점토로 구성되어 있다.
  4. 사구모래는 자갈을 포함하고 있지 않다.
  5. 황토는 대부분 실트로 구성되어 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 분급도는 입자 크기가 얼마나 균일한지를 나타내며, 그래프의 기울기가 가파를수록 분급도가 높습니다. 에서 표석점토의 기울기가 가장 완만하므로 분급도가 가장 낮으며, 해변자갈은 상대적으로 기울기가 급해 분급도가 더 높습니다.
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33. 표는 산성암질 마그마와 염기성암질 마그마 특성을 서로 비교해 놓은 것이다. 아래 ㄱ~ㄹ 에 대해 옳게 기재된 것은?

  1. ㄱ: 높다, ㄴ: 낮다, ㄷ: 약하다, ㄹ: 강하다
  2. ㄱ: 높다, ㄴ: 낮다, ㄷ: 강하다, ㄹ: 약하다
  3. ㄱ: 낮다, ㄴ: 높다, ㄷ: 약하다, ㄹ: 강하다
  4. ㄱ: 낮다, ㄴ: 높다, ㄷ: 강하다, ㄹ: 약하다
  5. ㄱ: 같다, ㄴ: 같다, ㄷ: 약하다, ㄹ: 강하다
(정답률: 알수없음)
  • 산성암질 마그마는 $\text{SiO}_2$ 함량이 높아 점성도가 높고, 이로 인해 가스가 잘 빠져나가지 못해 폭발력이 강합니다. 반면 염기성암질 마그마는 점성도가 낮고 폭발력이 약합니다.
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34. 고도에 따른 기권에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 중간권은 고도가 높아질수록 기온이 하강하는 구간이므로, 상부의 기온이 하부의 기온보다 낮습니다.

    오답 노트
    오존은 성층권에 집중되어 있으나 다른 층에도 소량 존재함
    대류권보다 성층권의 두께가 더 두꺼움
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35. 그림은 어느 지역의 지층순서와 각 지층 A∼C에서 관찰되는 화석과 퇴적구조를 나타낸 것이다.

지층 A∼C에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • A 지층의 삼엽충 화석은 고생대 해성 퇴적층임을 증명하며, C 지층의 건열 구조는 퇴적 당시 지표면이 노출되어 건조한 환경이었음을 나타냅니다.

    오답 노트
    B 지층 생성 전 상황: A 지층과 B 지층 사이에 연흔(물결 자국)이 관찰되므로, A 지층이 퇴적된 후 얕은 물가에 노출되거나 매우 얕은 수심 환경에 있었음을 알 수 있습니다.
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36. 구름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 권적운은 상층운의 일종이다.
  2. 해무리와 달무리를 만드는 구름은 권층운이다.
  3. 적운은 상승하는 공기에 의해 연직으로 발달하여 탑 형태를 띈다.
  4. 층운과 난층운은 하층운에 속한다.
  5. 구름은 수증기량으로 구분한다.
(정답률: 알수없음)
  • 구름은 수증기량으로 구분하는 것이 아니라, 구름의 형태(모양)와 생성 높이(고도)에 따라 구분합니다.

    오답 노트
    권적운: 고도 $6\text{km}$이상의 상층운이 맞습니다.
    권층운: 얇은 막 형태로 빛을 굴절시켜 해무리와 달무리를 만듭니다.
    적운: 강한 상승 기류로 인해 수직으로 발달하는 탑 모양의 구름입니다.
    층운/난층운: 고도 $2\text{km}$이하의 하층운에 해당합니다.
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37. 그림은 어느 지역의 지질도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ, ㄹ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄹ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 지질도 분석 결과, 주향과 경사 기호를 통해 지층 B, C, D의 경사가 남동 방향임을 알 수 있으며, 화강암 E가 기존 지층과 단층 F-F'을 모두 관통하고 있으므로 가장 나중에 형성된 가장 젊은 암석입니다.

    오답 노트
    단층 형성 시기: 화강암 E가 단층 F-F'을 끊고 관입했으므로 단층이 먼저 형성되었습니다.
    가장 오래된 지층: 지층 누중의 법칙에 따라 가장 아래에 위치한 B층이 가장 오래되었습니다.
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38. 해수의 흐름에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 해수의 흐름은 밀도 차이에 의한 심층 순환과 바람에 의한 표층 순환으로 나뉩니다. 북극해에서 냉각되어 밀도가 높아진 해수는 가라앉아 심층수를 형성하며, 이는 주로 북대서양으로 흐르게 됩니다.

    오답 노트
    멕시코 만류: 저위도에서 고위도로 흐르는 난류입니다.
    표층해류 원인: 밀도 차이가 아닌 주로 바람(대기 대순환)에 의해 발생합니다.
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39. 별의 스펙트럼을 관찰할 때 스펙트럼선이 종종 청색 쪽으로나 적색 쪽으로 이동한다. 청색과 적색 쪽으로의 이동은 각각 별이 가까워지고 멀어짐을 나타낸다. 이것은 다음 중 어느 것과 연관이 있는가?

  1. 도플러 효과
  2. 케플러의 법칙
  3. 제만 효과
  4. 빈의 변위법칙
  5. 스테판-볼쯔만 법칙
(정답률: 알수없음)
  • 파원과 관찰자의 상대적인 운동에 의해 파장이 변하는 현상을 도플러 효과라고 합니다. 별이 지구로 가까워지면 파장이 짧아져 청색 쪽으로 이동하고, 멀어지면 파장이 길어져 적색 쪽으로 이동하는 적색 편이가 나타납니다.
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40. 그림 (가)와 (나)는 태양, 지구, 달이 특정한 위치에 있을 때 북반구에서 나타나는 식 현상 진행 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)는 달이 태양과 지구 사이에 위치하여 태양을 가리는 일식의 과정이며, (나)는 지구가 태양과 달 사이에 위치하여 달에 그림자가 지는 월식의 과정입니다.
    ㄱ. (가)는 태양이 완전히 가려지는 개기 일식, (나)는 달이 지구 그림자에 완전히 들어가는 개기 월식의 모습이 맞습니다.
    ㄴ. 일식은 달의 위상이 삭(신월)일 때, 월식은 보름달(망)일 때 일어납니다.
    ㄷ. 일식은 달의 그림자가 지나는 좁은 지역에서만 관찰되지만, 월식은 밤 시간대라면 달이 보이는 모든 지역에서 관찰 가능합니다.

    오답 노트
    ㄴ: 일식은 삭, 월식은 망일 때 발생하므로 둘 다 보름달인 것은 틀렸습니다.
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