변리사 1차(3교시) 필기 기출문제복원 (2015-02-14)

변리사 1차(3교시)
(2015-02-14 기출문제)

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1. 동일한 물체 A, B, C가 그림과 같이 줄로 도르래를 통해 연결되어 일정한 속력으로 움직인다. 물체와 수평면 사이의 운동마찰계수는 일정하다. 어느 순간 물체 A와 B사이의 줄이 끊겨, 물체 B와 C만 연결되어 운동한다. 줄이 끊어진 후 물체 C의 가속도 크기는? (단, 줄의 질량, 공기 저항, 도르래의 관성모멘트와 회전 마찰력은 무시한다. 중력가속도는 이다.)

(정답률: 알수없음)
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2. 반지름 R = 0.6m이고 관성모멘트 I = 3kg⋅m2인 원통형 도르래에 그림과 같이 줄이 감겨있고, 줄의 끝에 질량 m = 5kg 인 물체가 매달려 있다. 정지해 있던 물체가 자유낙하하여 도르래를 회전시킬 때, 도르래가 10회 회전하는데 걸리는 시간(초)은? (단, 줄은 늘어나지 않고, 줄의 질량 및 굵기, 공기 저항, 도르래의 회전 마찰력은 무시한다. 중력가속도 크기 g는 10 m/s2이다.)

  1. √2
  2. √π
  3. π
  4. 2√π
  5. 2π
(정답률: 알수없음)
  • 줄이 감겨있는 도르래는 회전운동을 하게 된다. 이 때, 회전운동의 에너지 보존 법칙을 이용하면 회전운동의 운동에너지와 위치에너지의 합은 일정하다는 것을 알 수 있다. 따라서 물체가 자유낙하하여 도르래를 회전시키면, 물체의 위치에너지가 감소하면서 도르래의 회전운동 에너지가 증가하게 된다.

    물체가 도르래를 회전시키기 위해서는 중력이 도르래의 회전축 주위를 중심으로 회전운동을 하면서 도르래를 회전시켜야 한다. 이 때, 도르래의 관성모멘트 I와 각속도 ω, 물체의 질량 m, 중력가속도 g가 관련되어 있다. 따라서 물체가 도르래를 회전시키기 위해서는 다음과 같은 관계식을 만족해야 한다.

    mgh = 1/2Iω^2

    여기서 h는 물체의 높이이고, ω는 각속도이다. 이 식을 변형하면 다음과 같다.

    ω = √(2mgh/I)

    따라서 물체가 도르래를 회전시키기 위해서는 높이 h와 관성모멘트 I, 물체의 질량 m, 중력가속도 g가 주어져 있으면 각속도 ω를 구할 수 있다.

    한 바퀴를 도는 데 걸리는 시간은 주어진 각속도 ω에 대해 다음과 같다.

    T = 2π/ω

    따라서 도르래가 10회 회전하는 데 걸리는 시간은 다음과 같다.

    T = 20π/ω = 20π/√(2mgh/I)

    여기서 h = R(1-cosθ)이고, θ는 도르래의 회전각이다. 따라서 θ = 20π/10 = 2π이다. 따라서 h = R(1-cos2π) = 0이다. 따라서 물체가 도르래를 회전시키기 위해 필요한 높이는 0이므로, 위의 식에서 h = 0으로 대입하면 다음과 같다.

    T = 20π/√(2I/mg)

    여기서 I = 3kg⋅m^2, m = 5kg, g = 10 m/s^2이므로, 다음과 같다.

    T = 20π/√(2×3×5×10) = 2√π

    따라서 도르래가 10회 회전하는 데 걸리는 시간은 2√π초이다.
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3. 그림과 같이 반지름이 R인 원형 고리에 막대기로 된 정삼각형이 내접한 모양의 구조물이 있다. 이 구조물이 원형 고리의 중심을 지나는 수직 축에 대하여 각속도 로 회전하고 있을 때 회전축에 대한 각운동량의 크기는? (단, 원형 고리와 막대기의 폭과 두께는 무시할 정도로 얇고, 원형 고리와 막대기의 선질량밀도는 μ로 균질하다.)

(정답률: 알수없음)
  • 각운동량의 정의는 L = Iω 이다. 여기서 I는 회전하는 물체의 관성 모멘트, ω는 각속도이다. 이 문제에서는 회전하는 물체가 원형 고리와 막대기로 된 정삼각형이므로, 이 물체의 관성 모멘트를 구해야 한다.

    원형 고리의 관성 모멘트는 I1 = 1/2 MR^2 이고, 막대기의 관성 모멘트는 I2 = 1/3 mL^2 이다. 여기서 M은 원형 고리의 질량, L은 막대기의 길이이다. 이 두 관성 모멘트를 합쳐서 전체 물체의 관성 모멘트 I를 구할 수 있다.

    I = I1 + 3I2 = 1/2 MR^2 + 3/3 mL^2 = 1/2 MR^2 + ML^2

    따라서 각운동량은 L = Iω = (1/2 MR^2 + ML^2)ω 이다. 이 값은 보기 중에서 ""와 일치한다.
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4. 그림과 같이 저항 R이 연결되어 있는 폭 l인 평행한 두 금속 레일 위에 질량이 m인 금속막대가 오른쪽으로 미끄러져 간다. 자기장( )은 금속막대와 레일이 놓여 있는 지면에 수직하게 들어가는 방향으로 균일하게 지난다. 금속 막대의 속력은 t=0 초에서 3 m/s, t=3 초에서 1 m/s이다. 자기장의 세기 B는? (단, 막대와 레일 사이의 마찰과 접촉 저항은 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 금속막대가 미끄러지는 동안, 자기장이 막대를 향해 작용하며 막대에 일정한 힘을 가한다. 이 힘은 로렌츠 힘으로, F = q(v × B)로 표현된다. 여기서 q는 전하량, v는 속도, B는 자기장의 세기를 나타낸다. 이 문제에서는 전하량이나 전류가 주어지지 않았으므로, q는 무시할 수 있다. 따라서 F = vBsinθ로 표현할 수 있다. 여기서 θ는 막대와 자기장의 각도이다.

    막대가 처음에는 오른쪽으로 가속되므로, 로렌츠 힘은 왼쪽으로 작용한다. 따라서 막대는 왼쪽으로 힘을 받아서 감속하게 된다. 막대의 속도가 줄어들면서 로렌츠 힘의 크기도 줄어들게 되고, 어느 순간에는 로렌츠 힘이 없어지게 된다. 이때 막대의 속도는 최소값에 도달하게 된다. 그리고 다시 오른쪽으로 가속되면서 로렌츠 힘이 오른쪽으로 작용하게 된다.

    따라서 막대가 감속하다가 멈추는 순간에는 로렌츠 힘이 없어지므로, F = vBsinθ = 0이 된다. 이때 θ는 자기장과 막대의 속도 벡터 사이의 각도이다. 즉, 자기장이 수직으로 지나가므로 θ = 90도가 된다. 따라서 sinθ = 1이 되어, vB = 0이 된다. 이때의 속도는 1 m/s이므로, B = 0이 된다.

    따라서 정답은 ""이다.
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5. 그림과 같이 내부 전극의 반지름이 r1, 외부 전극의 반지름이 r3인 이상적 금속으로 이루어진 동심원 구형 축전기가 있다. 두 전극 사이에 유전율이 ε1인 유전체 A와 유전율이 ε2인 유전체 B가 각각 채워져 있다. 이 축전기의 전기용량 C는?

(정답률: 알수없음)
  • 이 축전기는 동심원 구형 축전기이므로, 내부 전극과 외부 전극 사이의 거리는 일정하다. 따라서 유전체 A와 B 사이의 전기장은 일정하다. 이때, 유전체 A와 B의 전기용량을 각각 CA, CB라고 하면, 전기장이 일정하므로 전하량도 일정하다. 따라서, CA와 CB의 합이 전체 축전기의 전기용량 C가 된다. 즉, C = CA + CB이다.
    따라서, 정답은 ""이다.
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6. 같은 저항값 R을 갖는 두 저항기를 병렬로 연결한 회로 양단에 내부 저항이 0.05Ω이고 전압이 15 V인 전지를 연결하면 저항기 1개에 흐르는 전류가 Ip이다. 또한, 이들 저항기를 직렬로 연결한 회로 양단에 같은 전지를 연결하면 저항기 1개에 흐르는 전류가 Is이다. 일 때 R값은?

  1. Ω
  2. Ω
  3. 1Ω
  4. 2Ω
  5. 5Ω
(정답률: 알수없음)
  • 병렬 연결된 저항기의 등가 저항은 다음과 같이 구할 수 있다.

    1/Rparallel = 1/R + 1/R = 2/R

    Rparallel = R/2

    따라서, 병렬 연결된 저항기에 흐르는 전류 Ip는 다음과 같다.

    Ip = V/(R/2 + 0.05) = 2V/(R+0.1)

    직렬 연결된 저항기의 등가 저항은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Rseries = R + R = 2R

    따라서, 직렬 연결된 저항기에 흐르는 전류 Is는 다음과 같다.

    Is = V/(2R + 0.05) = V/(2(R+0.025))

    Ip와 Is가 같으므로, 다음의 식이 성립한다.

    2V/(R+0.1) = V/(2(R+0.025))

    2(R+0.025) = R+0.1

    2R+0.05 = R+0.1

    R = 0.05 Ω

    따라서, 정답은 " Ω" 이다.
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7. 늘어나지 않는 길이가 L인 줄의 양끝이 고정되어 있다. 줄의 장력이 T1일 때의 제2조화 진동수는 장력을 T2로 하였을 때 제1조화 진동수와 같다면, 장력 T1과 T2관계식은?

  1. T2 = T1 / 4
  2. T2 = T1 / 2
  3. T2 = T1
  4. T2 = 2T1
  5. T2 = 4T1
(정답률: 알수없음)
  • 제1조화 진동수와 제2조화 진동수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    제1조화 진동수: f1 = (1/2L)√(T1/μ)

    제2조화 진동수: f2 = (1/2L)√(T2/μ)

    여기서 μ는 줄의 단위 길이당 질량이다.

    문제에서 제2조화 진동수가 제1조화 진동수와 같아진다고 했으므로,

    f1 = f2

    (1/2L)√(T1/μ) = (1/2L)√(T2/μ)

    T1/μ = T2/μ * 16

    T2 = 16T1

    따라서, 정답은 "T2 = 16T1"이 아닌 "T2 = 4T1"이다.
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8. 1몰 단원자 이상기체 상태가 압력-부피(P-V) 그림의 a에서 b까지 직선 경로를 따라 변할 때, 기체의 엔트로피(entropy) 변화량은? (단, 이상기체 상수는 R이다.)

  1. 3R⋅ln3
  2. 4R⋅ln2
  3. 4R⋅ln3
  4. 4R⋅ln4
  5. 4R⋅ln5
(정답률: 알수없음)
  • 기체의 엔트로피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔS = ∫(dq/T)

    여기서 dq는 열량, T는 절대온도이다. 이상기체 상태 방정식을 이용하여 dq를 다음과 같이 변형할 수 있다.

    dq = nCv dT = (Cp - Cv) n dT

    여기서 n은 몰수, Cv는 등체적 열용량, Cp는 등압적 열용량이다. 이를 위의 식에 대입하면 다음과 같다.

    ΔS = ∫[(Cp - Cv)/T] n dT

    이를 경로 a에서 b까지 적분하면 다음과 같다.

    ΔS = nR ln(Vb/Va) + nCp ln(Tb/Ta)

    여기서 V는 부피, T는 온도이다. 경로 a에서 b까지 직선 경로를 따라 변하므로, 부피와 온도는 다음과 같이 변한다.

    Vb/Va = 3/1
    Tb/Ta = 3/1

    따라서, ΔS는 다음과 같다.

    ΔS = nR ln(3) + nCp ln(3)

    이상기체 상태에서 Cp - Cv = R이므로, Cp = Cv + R이다. 이를 ΔS에 대입하면 다음과 같다.

    ΔS = nR ln(3) + n(Cv + R) ln(3)
    = nR ln(3) + nR ln(3) + nCv ln(3)
    = 2nR ln(3) + nCv ln(3)

    이상기체 상태에서 Cv = (3/2)R이므로, 이를 대입하면 다음과 같다.

    ΔS = 2nR ln(3) + (3/2)nR ln(3)
    = (4R/2) n ln(3) + (3/2) nR ln(3)
    = 4R ln(3)

    따라서, 정답은 "4R⋅ln3"이다.
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9. 폭이 L인 일차원 무한 퍼텐셜우물 내에 있는 질량 m인 입자가 갖는 바닥 상태 에너지(ground-state energy)는 E1이다. 우물의 폭과 입자의 질량이 각각 2배로 증가한다면 이 입자가 갖는 바닥 상태의 에너지는? (단, 입자는 비상 대론적으로 취급하며, 우물 내의 퍼텐셜 에너지는 0이다.)

  1. E1 / 16
  2. E1 / 8
  3. E1 / 4
  4. E1 / 2
  5. E1
(정답률: 알수없음)
  • 일차원 무한 퍼텐셜우물 내의 바닥 상태 에너지는 다음과 같이 구할 수 있다.

    E1 = (π²ħ²/2mL²)

    여기서 L을 2L로, m을 2m으로 바꾸면 다음과 같다.

    E2 = (π²ħ²/2(2m)(2L)²)

    = (π²ħ²/2mL²) * 1/8

    = E1 / 8

    따라서, 입자가 갖는 바닥 상태의 에너지는 E1의 1/8이 된다.
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10. 비상대론적으로 움직이는 질량 mA, 속력 vA인 입자 A와 질량 mB, 속력 vB인 입자 B가 있다. A, B입자의 드브로이(de Broglie) 파장을 각각 λA, λB 라 하고, 질량의 비 는 km으로, 속력의 비 는 kv 하면 의 관계식은?

  1. kmkv2
  2. kmkv
(정답률: 알수없음)
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11. 그림은 분자식이 C3H6인 단량체가 반응하여 생성된 고분자의 구조 일부를 나타낸 것이다.

이 고분자에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 이 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)이라는 고분자이다.
    - 이 고분자는 이성질체 중에서 이사프로필렌(Isotactic polypropylene)이다.
    - 이 고분자는 메틸기(-CH3)가 모두 같은 방향으로 배열되어 있다.
    - 따라서, "ㄴ, ㄷ"이 옳은 정답이다.
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12. 다음은 3가지 유기산의 구조이다. 이 유기산의 산성도 세기를 비교한 것으로 옳은 것은?(문제오류로 그림파일이 없습니다. 정답은 4번입니다.)

  1. (가) ＞ (나) ＞ (다)
  2. (가) ＞ (다) ＞ (나)
  3. (나) ＞ (가) ＞ (다)
  4. (나) ＞ (다) ＞ (가)
  5. (다) ＞ (가) ＞ (나)
(정답률: 알수없음)
  • 유기산의 산성도 세기는 카복실기(-COOH)의 전하밀도와 관련이 있다. 전하밀도가 높을수록 산성도가 강하다. 따라서, 그림에서 (나)의 전하밀도가 가장 높고, (다)의 전하밀도가 가장 낮으므로, 산성도 세기는 (나) ＞ (다)이다. (가)는 (나)와 (다)의 중간 정도이므로, 산성도 세기는 (가) ＞ (나) ＞ (다)이다.
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13. 다음의 25℃ 수용액 중에서 이온화 백분율(%)이 가장 작은 것은? (단, 25℃ 수용액에서 CH3COOH과 HCOOH의 산 이온화 상수(Ka)는 각각 1.8 × 10-5, 1.7 × 10-4 이다.)

  1. 0.01 M HCl
  2. 0.01 M HCOOH
  3. 0.01 M CH3COOH
  4. 0.10 M HCOOH
  5. 0.10 M CH3COOH
(정답률: 알수없음)
  • 산의 이온화 백분율은 산 이온화 상수(Ka)에 의해 결정된다. Ka가 작을수록 이온화 백분율이 작아지므로, CH3COOH의 Ka가 HCOOH의 Ka보다 작기 때문에 CH3COOH의 이온화 백분율이 더 작을 것이다. 따라서 정답은 "0.10 M CH3COOH"이다.
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14. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전기음성도는 C가 O 보다 크다.
  2. 이온 반지름은 Na+이 F-보다 크다.
  3. 제1차 이온화 에너지는 O가 N 보다 크다.
  4. 최외각 전자가 느끼는 유효 핵전하는 Al이 Cl보다 크다.
  5. 바닥 상태 원자에서 홀전자의 수는 Cr이 Mn보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 바닥 상태 원자에서 홀전자의 수는 Cr이 Mn보다 크다. : Cr의 전자 구성은 [Ar] 3d5 4s1이고, Mn의 전자 구성은 [Ar] 3d5 4s2이다. Cr은 4s 전자를 3d 전자로 이동시켜서 3d 껍질이 반만 차게 만들어 에너지가 더 안정적인 상태를 만들어내기 때문에, Mn보다 홀전자의 수가 더 많다.
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15. 그림은 어떤 온도에서 벤젠의 몰분율(X벤젠)에 따른 용액의 증기 압력을 나타낸 것이다. (가)는 톨루엔의 증기 압력을, (나)는 벤젠과 톨루엔의 혼합 용액의 전체 증기 압력(P벤젠 + P톨루엔)을 나타낸 것이다. 벤젠과 톨루엔의 혼합 용액은 이상 용액이다.

벤젠의 몰분율(X벤젠)이 0.6인 혼합 용액에서 벤젠의 부분 증기 압력(mmHg)은?

  1. 180
  2. 300
  3. 360
  4. 480
  5. 540
(정답률: 알수없음)
  • 벤젠의 몰분율이 0.6인 혼합 용액에서 벤젠의 부분 증기 압력은 (가)에서 벤젠의 몰분율이 0.6일 때의 증기 압력을 읽어와서 전체 증기 압력과 곱한 값이다. 따라서, 벤젠의 부분 증기 압력은 0.6 × 800 = 480 mmHg 이다. 정답은 "480" 이다.
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16. 자료는 Cl2와 H2S가 반응하여 S과 HCl가 형성될 때 제안된 반응 메카니즘과 전체 반응의 반응 속도 법칙(v)이다. 그림은 반응 진행에 따른 에너지를 나타낸 것이며, Ea1, Ea2, Ea3는 각각 단계 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ의 활성화 에너지이다.

전체 반응에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - 단계 Ⅰ에서 Cl2 분자가 광전자를 흡수하여 클로로라디칼(Cl•)이 생성된다. 이 단계는 광화학적 반응으로, 활성화 에너지(Ea1)가 필요하다.
    - 단계 Ⅱ에서 클로로라디칼(Cl•)이 H2S 분자와 충돌하여 황화수소라디칼(HS•)과 HCl 분자를 생성한다. 이 단계는 충돌 반응으로, 활성화 에너지(Ea2)가 필요하다.
    - 단계 Ⅲ에서 황화수소라디칼(HS•)이 Cl2 분자와 충돌하여 S과 HCl 분자를 생성한다. 이 단계는 충돌 반응으로, 활성화 에너지(Ea3)가 필요하다.
    - 전체 반응의 반응 속도 법칙은 v=k[Cl2][H2S]로 나타낼 수 있다. 이는 단계 Ⅱ에서 Cl•와 H2S가 충돌하는 단계가 속도 결정 단계이기 때문이다.
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17. 그림은 C, H, O로 구성된 어떤 화합물(분자량 = 88 g/mol)의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸 것이다. 스펙트럼 봉우리의 면적비는 A : B : C = 2 : 3 : 3 이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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

    - 스펙트럼에서 나타나는 신호의 개수는 6개이다. (3개의 다른 환경에서 각각 2개씩)
    - 스펙트럼 봉우리의 면적비는 A : B : C = 2 : 3 : 3 이므로, B와 C는 화학적으로 동등한 환경에서 나타나는 신호이다.
    - B와 C는 각각 3개의 다른 환경에서 나타나는 신호이므로, 각각 1개의 환경에서 1개씩, 2개의 환경에서 2개씩 나타난다.
    - 따라서, B와 C는 각각 2H, 1H, 1H로 구성되어 있다.
    - A는 B와 C와 화학적으로 다른 환경에서 나타나는 신호이므로, 2개의 다른 환경에서 각각 1개씩 나타난다.
    - A는 2H로 구성되어 있다.
    - 분자량이 88 g/mol이므로, C, H, O의 총 개수는 각각 3, 6, 2개이다.
    - C와 H의 개수를 고려하면, 분자식은 C6H6O로 나타낼 수 있다.
    - A는 아마도 페닐 그룹에 해당하는 신호일 것이다.
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18. 그림은 전지를 나타낸 것이고, 자료는 이 전지와 관련된 반응의 표준 환원 전위(Eo)이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, Cu와 Zn의 원자량은 각각 64와 65이다.)

  1. 이 전지의 초기 전압은 1.10 V보다 작다.
  2. (가)의 Zn 전극의 전자는 염다리를 통하여 이동한다.
  3. (나)의 용액에 0.50 M EDTA를 소량 첨가하면 전지 전압이 감소한다.
  4. 전지를 사용하면 (나)의 용액 색은 파랑색이 진해진다.
  5. 전지를 사용하면 두 금속 전극의 질량의 합은 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이 전지의 전극 반응식은 다음과 같다.

    Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

    따라서, 이 전지의 초기 전압은 Eo = 1.10 V이다.

    (가)의 Zn 전극의 전자는 전극과 염다리 사이를 통하여 이동한다.

    (나)의 용액에 0.50 M EDTA를 소량 첨가하면 전지 전압이 감소한다. 이는 EDTA가 Cu2+ 이온과 금속 전극 사이에서 중합되어 Cu2+ 이온의 농도를 감소시키기 때문이다. 이로 인해 전극 반응식의 역반응이 촉진되어 전지 전압이 감소한다.

    전지를 사용하면 (나)의 용액 색은 파랑색이 진해진다. 이는 Cu2+ 이온의 농도가 증가하여 용액의 색이 진해지기 때문이다.

    전지를 사용하면 두 금속 전극의 질량의 합은 변하지 않는다. 이는 전극 반응식에서 금속 전극의 질량이 변하지 않기 때문이다.
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19. 다음은 백금 배위 화합물의 합성 과정이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ"이다. 이 과정은 백금(IV) 염화물과 아연(II) 염화물을 혼합하여 반응시키고, 이어서 염화수소(HCl)를 첨가하여 백금(II) 염화물을 생성하는 과정이다. 이후에는 염화수소를 더 첨가하여 백금(II) 염화물을 분해시켜 백금(IV) 염화물을 생성한다. 따라서 "ㄱ"이 정답이다.
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20. 다음은 어떤 평형 반응식과 아레니우스(Arrhenius) 식이다.

그림은 아레니우스 식을 이용하여 절대 온도(T)에 따른 kf와 kr를 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. T1에서 평형 상수는 1보다 작다.
  2. 평형 상수는 T1에서가 T2에서보다 크다.
  3. 활성화 에너지는 정반응이 역반응보다 크다.
  4. 1/T(x축)에 따른 lnkf(y축)을 도시하였을 때 직선의 기울기값은 -Ea정반응/R 이다.
  5. 정반응의 표준 깁스 자유 에너지 변화(△Go)는 T2에서가 T1에서보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "활성화 에너지는 정반응이 역반응보다 크다." 이다.

    활성화 에너지는 반응물 분자가 반응하여 생성물 분자가 되기 위해 극복해야 하는 장벽의 높이를 나타내는 값이다. 따라서 활성화 에너지는 정반응과 역반응 모두에 적용되며, 어느 한 쪽이 더 크다는 것은 일반적으로 성립하지 않는다. 따라서 "활성화 에너지는 정반응이 역반응보다 크다." 라는 설명은 옳지 않다.

    그 외의 설명들은 모두 옳다. T1에서 평형 상수가 1보다 작으므로 정반응이 역반응보다 적게 일어나는 상황이다. 따라서 T1에서의 kf는 kr보다 작다. 평형 상수는 엔탈피와 엔트로피의 영향을 받으므로 온도가 높아질수록 증가한다. 1/T(x축)에 따른 lnkf(y축)을 도시하였을 때 직선의 기울기값은 -Ea정반응/R 이다. 이는 아레니우스 식에서 lnk = -Ea/RT + lnA 로부터 유도된 것이다. 마지막으로 정반응의 표준 깁스 자유 에너지 변화(△Go)는 T2에서가 T1에서보다 크다. 이는 △Go = -RTlnK에서 유도된 것이다.
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21. 세포에서 일어나는 삼투현상에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 삼투현상은 세포막을 통해 물질이 이동하는 현상으로, 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물질이 이동한다. 이 때, 농도가 높은 쪽을 산성쪽, 낮은 쪽을 염기성쪽이라고 한다.

    보기 중 "ㄱ, ㄹ"은 산성쪽에서 염기성쪽으로 이동하는 경우이다. 이 경우, 산성쪽에 있는 물질이 염기성쪽으로 이동하면서 농도가 낮아지게 되고, 이에 따라 염기성쪽에서는 농도가 높아지게 된다. 따라서, 이러한 삼투현상이 일어나는 것이다.

    다른 보기들은 농도가 같은 경우나, 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하는 경우 등으로 삼투현상이 일어나지 않는 경우이다.
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22. 진핵세포의 세포호흡에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 최종 전자수용체는 O2이다.
  2. O2 공급이 중단되면 ATP 생산이 감소한다.
  3. 시트르산의 농도가 높아지면 해당작용이 억제된다.
  4. 해당과정에서 나온 ATP는 산화적 인산화에 의해서 생성된 것이다.
  5. 포도당에 들어있는 에너지의 일부는 ATP에 저장되고, 나머지는 열로 발산된다.
(정답률: 알수없음)
  • 해당과정에서 나온 ATP는 산화적 인산화에 의해서 생성된 것이 아니라, 호흡 과정에서 일어나는 전자 수송 연쇄에서 생성된 에너지로 인해 생성된 것이다. 산화적 인산화는 포도당 분해 과정에서 일어나는 과정이다.
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23. 호르몬 수용체(receptor)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단백질 분자이다.
  2. 호르몬과 결합하면 세포 내에서 특정 화학 반응이 유도된다.
  3. 어떤 호르몬 수용체는 세포질에 존재한다.
  4. 호르몬의 크기와 형태를 인식하여 결합한다.
  5. 세포막에서 호르몬을 세포 안으로 수송한다.
(정답률: 알수없음)
  • "세포막에서 호르몬을 세포 안으로 수송한다."는 호르몬 수용체(receptor)에 관한 설명으로 옳지 않습니다. 호르몬 수용체는 호르몬과 결합하여 세포 내에서 특정 화학 반응을 유도하거나 조절하는 단백질 분자입니다. 호르몬 수용체는 세포막 내부 또는 세포질 내부에 존재할 수 있습니다. 호르몬의 크기와 형태를 인식하여 결합하는 능력을 가지고 있습니다.
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24. 다음은 갑상선 호르몬의 분비 조절 과정을 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 갑상선 호르몬의 분비 조절 과정에서, 저해 작용을 하는 T3과 T4가 갑상선 자체에서 억제되면 TRH와 TSH의 분비가 증가하게 되고, 이에 따라 T3과 T4의 분비도 증가하게 된다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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25. 무거운 질소(15N)로 표지된 이중나선 DNA 1분자(15N-15N)를 보통질소(14N)조건에서 5회 연속 복제를 시켰다. 복제된 32분자의 DNA 중 15N-14N 인 DNA 분자 수는?

  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 16
  5. 32
(정답률: 알수없음)
  • 무거운 질소를 포함한 DNA 분자는 보통질소를 포함한 DNA 분자보다 더 무겁기 때문에, 복제 과정에서 무거운 질소가 있는 DNA 분자는 더 느리게 복제된다. 따라서, 5회 연속 복제 후에도 무거운 질소를 포함한 DNA 분자가 존재할 것이다. 이 중에서도, 무거운 질소가 있는 DNA 분자가 한 개씩 복제된 경우에는 보통질소를 포함한 DNA 분자와 구별할 수 없게 된다. 따라서, 복제된 32분자의 DNA 중에서 무거운 질소를 포함한 DNA 분자가 2개일 가능성이 가장 높다. 따라서, 정답은 "2"이다.
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26. 유전자(gene)에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 유전자의 역할과 구성 요소를 모두 포함하고 있으며, "ㄴ"은 유전자의 구성 요소인 염기서열이 올바르게 나열되어 있기 때문에 정답입니다. 다른 보기들은 유전자의 역할이나 구성 요소 중 일부만을 포함하고 있거나, 올바르지 않은 염기서열을 포함하고 있기 때문에 오답입니다.
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27. 초파리에서 다리가 될 운명의 세포군에 ey(eyeless) 유전자를 배아단계부터 인위적으로 발현시켰더니 성체의 다리에 눈 구조가 만들어졌다. 이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - "ㄱ" : 초파리의 ey 유전자는 눈을 형성하는데 중요한 역할을 한다.
    - "ㄷ" : 인위적으로 발현시킨 ey 유전자가 세포군에서 다리를 형성하는데 영향을 미쳤기 때문에, 성체의 다리에 눈 구조가 만들어졌다.
    - 따라서, "ㄱ, ㄷ"가 옳은 답이다.
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28. 왓슨과 크릭이 DNA 이중나선 구조 모델에서 제안한 DNA의 특징을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 왓슨과 크릭은 DNA 이중나선 구조 모델에서 다음과 같은 특징을 제안했습니다.

    1. DNA는 이중나선 구조를 가지며, 나선은 서로 엮여 있습니다.
    2. 나선은 염기서열에 따라서 규칙적으로 나열되어 있습니다.
    3. 염기서열은 A, T, G, C 네 가지 종류가 있으며, A와 T, G와 C가 서로 상보적인 관계를 가집니다.

    이 중에서 "ㄴ, ㄹ"이 정답인 이유는 다음과 같습니다.

    ㄴ. DNA는 이중나선 구조를 가지며, 나선은 서로 엮여 있습니다.
    - 이중나선 구조는 두 개의 나선이 엮여 있는 구조를 말합니다. 이 구조는 DNA가 복제될 때 중요한 역할을 합니다.

    ㄹ. 염기서열은 A, T, G, C 네 가지 종류가 있으며, A와 T, G와 C가 서로 상보적인 관계를 가집니다.
    - A와 T, G와 C가 서로 상보적인 관계를 가지기 때문에 한 나선에서 A가 나타나면 다른 나선에서는 반드시 T가 나타나야 합니다. 이러한 상보적인 관계는 DNA가 복제될 때 중요한 역할을 합니다.
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29. 다음은 환경적응의 예이다.

위의 환경적응 원리와 다른 것은?

  1. 곰은 겨울잠을 잔다.
  2. 사철 푸른 상록수는 겨울에 잎의 삼투압을 증가시킨다.
  3. 보리는 가을에 씨를 뿌려야 이듬해 봄에 수확할 수 있다.
  4. 붓꽃은 늦은 봄에 꽃이 피고, 국화는 가을에 꽃이 핀다.
  5. 추운 지방에 사는 포유류는 몸집에 비해 상대적으로 말단부위가 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 다른 것: "사철 푸른 상록수는 겨울에 잎의 삼투압을 증가시킨다."는 식물의 환경적응 원리가 아니라, 겨울에 상록수가 잎을 유지하기 위해 삼투압을 증가시키는 생리적인 원리를 설명한 것이다.

    붓꽃은 늦은 봄에 꽃이 피고, 국화는 가을에 꽃이 핀다는 이유는 각각의 꽃이 자연환경에서 최적의 조건을 갖춘 계절에 꽃이 피어나기 때문이다. 붓꽃은 봄에 따뜻한 날씨와 충분한 물을 받아 꽃이 피어나며, 국화는 가을에 시원한 날씨와 적절한 일조량을 받아 꽃이 핀다. 이렇게 꽃들은 자연환경에서 최적의 조건을 갖춘 계절에 꽃이 피어나는 것이 생존에 유리하기 때문이다.
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30. 그림은 동물 계통수의 일부이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 곤충은 척추동물과는 다른 독특한 특징을 가지고 있다.
    ㄴ. 양서류와 파충류는 공통적으로 껍질을 가지고 있다.
    ㄷ. 포유류와 조류는 공통적으로 털과 깃털을 가지고 있다.

    따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ, ㄷ" 이다.
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31. 해양판과 대륙판이 만나는 수렴경계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 천발지진은 발생하지 않는다.
  2. 해구가 생성된다.
  3. 맨틀의 부분용융에 의해 화산활동이 일어난다.
  4. 나츠카판과 남미판의 관계가 그 예에 해당한다.
  5. 화산호(volcanic arc)가 발달한다.
(정답률: 알수없음)
  • "천발지진은 발생하지 않는다."는 옳지 않은 설명이다. 수렴경계에서는 지각 변동이 매우 크기 때문에 지진이 발생할 가능성이 높다. 천발지진은 지각 변동이 아닌 지하수나 지하 탄화수소 등 지하의 액체나 기체가 움직이면서 발생하는 지진으로, 수렴경계와는 관련이 없다.
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32. 신생대에 일어난 지질학적 사건으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄷ, ㅁ
  5. ㄹ, ㅁ
(정답률: 알수없음)
  • 이미지에서 보이는 것은 대서양과 인도양의 분리로 인한 분지선이다. 이는 신생대에 일어난 지질학적 사건 중 하나이며, 대서양과 인도양이 분리되면서 분지선이 형성되었다. 따라서 정답은 "ㄷ, ㅁ"이다.
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33. 강원도 지역에 대규모로 분포하는 석회암층에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ㄱ. 강원도 지역에 대규모로 분포하는 석회암층은 해발고도가 높은 산지에 위치하고 있으며, 이 지역의 지형은 구불구불하고 복잡하다.
    ㄴ. 이 지역의 석회암층은 수질이 우수하며, 지하수와 지표수를 보호하는 역할을 한다.
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34. 지구 내부의 구조 및 구성 물질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 대륙지각은 해양지각보다 젊다.
  2. 맨틀은 초염기성암으로 구성되어 있다.
  3. 내핵은 높은 온도에도 불구하고 높은 압력 때문에 고체 상태로 존재한다.
  4. 상부맨틀에는 지진파의 속도가 느려지는 저속도층(low velocity layer)이 존재한다.
  5. 암석권(lithosphere)은 지각과 상부맨틀의 최상부층으로 딱딱한 부분이다.
(정답률: 알수없음)
  • "맨틀은 초염기성암으로 구성되어 있다."는 옳은 설명이 아니다. 맨틀은 주로 실리케이트 미네랄로 구성되어 있으며, 약간의 철, 마그네슘, 알루미늄, 칼슘 등의 원소도 함유하고 있다.

    "대륙지각은 해양지각보다 젊다."는 대륙지각이 해양지각보다 상대적으로 젊다는 것은 맞지만, 이유는 지각운동과 지각형성 과정에서 대륙지각이 더 많은 변동과 활동을 겪기 때문이다. 대륙지각은 지각운동과 지각형성 과정에서 많은 충돌과 분리, 상승과 침하, 지진 등의 활동을 겪어왔기 때문에 상대적으로 젊은 지형으로 남아있는 것이다.
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35. 다음은 화성암 분류 모델을 간단히 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 분출암은 관입암보다 천천히 냉각되었다.
  2. 염기성마그마는 산성마그마보다 점성이 높다.
  3. 염기성마그마는 산성마그마보다 온도가 높다.
  4. 염기성암에서 산성암으로 갈수록 SiO2, Na2O 및 CaO 함량은 증가한다.
  5. 염기성암에서 산성암으로 갈수록 FeO와 MgO 함량은 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "염기성마그마는 산성마그마보다 온도가 높다."이다. 염기성마그마는 산성마그마보다 SiO2, Na2O 및 K2O 함량이 높고, FeO와 MgO 함량이 낮으며, 이에 따라 녹는점이 높아지기 때문이다. 분출암은 관입암보다 빠르게 냉각되어 결정이 작고 밀도가 높다. 염기성암에서 산성암으로 갈수록 SiO2, Na2O 및 CaO 함량은 증가하고, FeO와 MgO 함량은 감소한다.
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36. 기온이 30℃, 이슬점이 20℃인 공기덩어리가 500 m 수직 상승했을 때, 이 공기 덩어리의 기온과 이슬점은? (순서대로 기온(℃), 이슬점(℃))

  1. 20, 15
  2. 21, 15
  3. 22, 19
  4. 24, 19
  5. 25, 19
(정답률: 알수없음)
  • 공기가 수직 상승하면 압력이 낮아져서 팽창하면서 온도가 하강합니다. 이 때, 상대습도가 100%에 도달하면 이슬점과 기온이 같아집니다. 따라서, 이 문제에서는 공기가 상승하여 이슬점과 기온이 같아지는 상황을 생각해볼 수 있습니다.

    공기덩어리가 수직 상승하여 압력이 낮아지면, 팽창하면서 온도가 하강합니다. 이 때, 상대습도가 100%에 도달하면 이슬점과 기온이 같아집니다. 따라서, 이 문제에서는 공기가 상승하여 이슬점과 기온이 같아지는 상황을 생각해볼 수 있습니다.

    이 문제에서는 기온이 30℃, 이슬점이 20℃인 공기덩어리가 500 m 상승하였으므로, 기온과 이슬점이 각각 1℃씩 하강합니다. 따라서, 정답은 "25, 19" 입니다.

    보기에서 "20, 15"는 공기덩어리가 1000 m 상승한 경우의 답이며, "21, 15"는 공기덩어리가 750 m 상승한 경우의 답입니다. "22, 19"는 공기덩어리가 250 m 상승한 경우의 답이며, "24, 19"는 공기덩어리가 400 m 상승한 경우의 답입니다.
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37. 그림은 기권의 수직구조를 나타낸 모식도이다.

(가)와 (나)에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
  5. ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • (가)에서는 A와 B가 모두 기권하는 경우를 나타내고, (나)에서는 A가 기권하지 않고 B만 기권하는 경우를 나타낸다. 따라서 (가)와 (나) 모두에서 A가 이길 수 있는 경우는 없으므로 "ㄱ"은 옳지 않다. (가)에서는 B가 이길 수 있는 경우가 있지만, (나)에서는 B가 이길 수 있는 경우가 없으므로 "ㄷ"는 옳다. 따라서 정답은 "ㄴ, ㄷ"이다.
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38. 그림 (가)는 오리온자리의 천체 사진이고, (나)는 별 A(베텔게우스)와 별 B(리겔)의 단위 면적에서 단위 시간당 방출되는 파장별 빛의 세기를 나타낸 것이다.

별 A가 별 B보다 큰 값을 갖는 물리량을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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

    그림 (가)에서 별 A(베텔게우스)는 별 B(리겔)보다 더 큰 크기를 가지고 있으며, 그림 (나)에서 파장이 긴 빨간색 영역에서 별 A의 빛의 세기가 더 크다는 것을 알 수 있다. 이는 별 A가 별 B보다 더 높은 온도를 가지고 있기 때문이다.

    따라서, "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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39. 절대등급이 5등급인 별 10,000개로 이루어진 구상성단이 있다. 이 성단까지의 거리가 100 pc일 때, 이 성단의 겉보기 등급은? (단, 성간물질에 의한 흡수 효과는 무시한다.)

  1. -1등급
  2. 0등급
  3. 1등급
  4. 5등급
  5. 10등급
(정답률: 알수없음)
  • 절대등급이 5등급인 별 10,000개로 이루어진 구상성단이 있다는 것은 이 성단에 속한 모든 별들이 절대등급이 5등급이라는 뜻이다. 이 성단까지의 거리가 100 pc일 때, 이 성단의 겉보기 등급은 절대등급과 거리에 비례하기 때문에 5등급에서 100 pc 거리에 있는 별의 겉보기 등급은 0등급이 된다. 따라서 정답은 "0등급"이다.
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40. 그림 (가)는 황도 12궁과 공전 궤도상 지구의 위치를, (나)는 동짓날 자정의 쌍둥이자리와 달을 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • ① 지구는 공전 궤도상에서 태양을 중심으로 공전하며, 자전하면서 하루가 지나간다.
    ② 지구의 공전 궤도는 태양을 중심으로 하며, 1년이 걸린다.
    ③ 지구의 자전은 서쪽에서 동쪽으로 일어나며, 하루는 약 24시간이다.
    ④ 쌍둥이자리는 동짓날 자정에 남쪽 하늘에서 볼 수 있는 별자리이다.
    ⑤ 달은 지구의 위성으로 지구 주위를 공전하며, 자전주기와 공전주기가 같아 언제나 같은 면만 보인다.

    ㄴ. 그림 가에서 지구의 위치는 공전 궤도상에서 태양을 중심으로 공전하는 것으로 나타나 있으며, 이는 ①의 설명과 일치한다.
    ㄷ. 그림 나에서 쌍둥이자리와 달은 지구의 자전과는 무관하게 지구 주위를 공전하는 것으로 나타나 있으며, 이는 ⑤의 설명과 일치한다.
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