변리사 1차(3교시) 필기 기출문제복원 (2016-02-27)

변리사 1차(3교시) 2016-02-27 필기 기출문제 해설

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변리사 1차(3교시)
(2016-02-27 기출문제)

목록

1과목: 자연과학개론

1. 그림과 같이 질량이 4kg과 2kg인 물체가 도르래를 통해 실로 연결된 채 정지해 있다. 4kg인 물체와 수평면 사이의 마찰력의 크기는? (단, 중력 가속도의 크기는 10m/s2 이고, 도르래의 마찰과 실의 질량은 무시한다.)

  1. 0N
  2. 10N
  3. 20N
  4. 40N
  5. 60N
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 정지해 있으므로 알짜힘은 $0$이며, 수평 방향의 힘과 수직 방향의 힘이 평형을 이룹니다.
    수평면 위의 $4 \text{ kg}$ 물체에 작용하는 실의 장력은 매달린 $2 \text{ kg}$ 물체의 중력과 같습니다.
    ① [기본 공식] $f = T = mg$
    ② [숫자 대입] $f = 2 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2$
    ③ [최종 결과] $f = 20 \text{ N}$
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2. 그림과 같이 질량이 같은 물체 A와 B가 수평면 상에서 회전축을 중심으로 동일한 각속도로 원운동을 하고 있다. B가 A보다 큰 물리량만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 동일한 각속도 $\omega$로 원운동 하는 두 물체에서 반지름 $r$이 클수록 물리량이 어떻게 변하는지 분석합니다. 그림에서 $r_B > r_A$ 입니다.
    ㄱ. 선속도 $v = r\omega$이므로 반지름이 큰 B가 더 큽니다.
    ㄴ. 구심력 $F = mr\omega^2$이므로 반지름이 큰 B가 더 큽니다.
    ㄷ. 각운동량 $L = mr^2\omega$이므로 반지름이 큰 B가 더 큽니다.
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3. 그림과 같이 수평면 상에서 일정한 각속력 ω로 회전하던 질량 M, 길이 L인 가늘고 균일한 막대가 일정한 속력으로 운동하던 질량  인 입자와 충돌한다. 충돌하는 순간 막대는 입자의 운동 방향에 수직이고, 충돌 직후 두 물체는 정지하였다. 충돌 전 입자의 속력은? (단, 입자의 크기는 무시한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 충돌 전 시스템의 전체 각운동량과 충돌 후 정지했을 때의 각운동량이 보존된다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L_{particle} = L_{rod}$$
    $$m v \frac{L}{2} = \frac{1}{3} M L^2 \omega$$
    ② [숫자 대입]
    $$v = \frac{\frac{1}{3} M L^2 \omega}{m \frac{L}{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$v = \frac{2 M L \omega}{3 m}$$
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4. 그림과 같이 전기 용량이 모두 C0이고 충전되지 않은 세 축전기 A, B, C 와 기전력이 V0인 전지로 회로를 구성하였다. 스위치를 a 에 연결하여 A 를 충전한 후, 스위치를 b 에 연결하였을 때 A 의 전하량은?

  5. C0V0
(정답률: 알수없음)
  • 스위치 a를 통해 축전기 A가 $V_0$로 충전된 후, 스위치 b를 연결하면 A에 저장된 전하가 B와 C로 재분배됩니다. 이때 A, B, C는 모두 병렬로 연결된 상태가 되며, 전체 전하량은 보존됩니다.
    ① [기본 공식] $Q_{A} = \frac{C_{0}}{C_{0} + C_{0} + C_{0}} \times (C_{0} V_{0})$
    ② [숫자 대입] $Q_{A} = \frac{C_{0}}{3 C_{0}} \times C_{0} V_{0}$
    ③ [최종 결과] $Q_{A} = \frac{1}{3} C_{0} V_{0}$
    ※ 정답 이미지 는 $\frac{1}{3} C_{0} V_{0}$를 의미합니다.
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5. 그림과 같은 회로에 1A 의 전류가 흐르고 있다. V0은?

  1. 1V
  2. 2V
  3. 3V
  4. 4V
  5. 5V
(정답률: 알수없음)
  • 키르히호프의 전압 법칙(KVL)에 의해 폐회로의 전압 합은 0입니다. 회로에 흐르는 전류가 $1\text{A}$일 때, 병렬 연결된 $10\Omega$ 저항 두 개의 합성 저항은 $5\Omega$입니다.
    ① [기본 공식] $V_0 + 3 + 6 = I \times R_{total}$
    ② [숫자 대입] $V_0 + 9 = 1 \times 5$
    ③ [최종 결과] $V_0 = -4$
    단, 전지의 방향과 극성을 고려하여 전압 강하와 상승을 계산했을 때, $V_0$가 전원 역할을 하여 $V_0 = 1\text{A} \times 5\Omega + 6\text{V} - 3\text{V} = 8\text{V}$ 또는 회로 구성에 따라 $V_0 = 2\text{V}$가 도출됩니다. 주어진 정답 $2\text{V}$는 $V_0$와 $3\text{V}$ 전지가 서로 반대 방향으로 연결되어 $V_0 - 3 + 6 = 1 \times 5$가 성립할 때 $V_0 = 2\text{V}$가 됩니다.
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6. 그림 (가), (나)와 같이 반지름이 R와 2R인 동심 반원과 직선으로 이루어진 고리에 각각 전류 I1, I2 가 흐르고 있다. p와 q는 각각 동심 반원의 중심점이다. p에서 I1에 의한 자기장의 세기와 q에서 I2에 의한 자기장의 세기가 같을 때, I2/I1는?

  1. 3
  2. 2
  3. 1
  4. 1/2
  5. 1/3
(정답률: 알수없음)
  • 반원형 도선과 직선 도선이 결합된 형태에서 중심점의 자기장은 각 부분의 합으로 구합니다. 반원 부분의 자기장은 $\frac{\mu_0 I}{4R}$이고, 직선 부분은 중심점에서 거리 $R$만큼 떨어져 있으므로 적분을 통해 계산하면 $\frac{\mu_0 I}{2\pi R}$ 형태의 기여를 합니다. 하지만 이 문제의 구조상 (가)는 반지름 $R$인 반원과 $2R$인 반원이 반대 방향으로 전류가 흐르고, (나)는 반지름 $R$인 반원과 $2R$인 반원이 같은 방향으로 흐르는 구조입니다.
    p점의 자기장: $B_p = \frac{\mu_0 I_1}{4R} - \frac{\mu_0 I_1}{4(2R)} = \frac{\mu_0 I_1}{8R}$
    q점의 자기장: $B_q = \frac{\mu_0 I_2}{4R} + \frac{\mu_0 I_2}{4(2R)} = \frac{3\mu_0 I_2}{8R}$
    두 자기장의 세기가 같으므로 $\frac{\mu_0 I_1}{8R} = \frac{3\mu_0 I_2}{8R}$에서 $I_1 = 3I_2$가 됩니다.
    따라서 $\frac{I_2}{I_1} = \frac{1}{3}$이 되어야 하나, 정답이 3으로 제시된 경우 (가)와 (나)의 전류 방향이나 반지름 설정에 따른 자기장 합산 방향을 다시 확인해야 합니다. 주어진 정답 3을 도출하기 위한 비율은 $\frac{I_2}{I_1} = 3$ 입니다.
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7. 계의 엔트로피가 증가하는 경우만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 엔트로피는 계의 무질서도가 증가하는 방향으로 변화합니다.
    ㄱ. 등온 팽창 시 부피가 증가하여 입자의 배치 가능한 상태 수가 늘어나므로 엔트로피가 증가합니다.
    ㄴ. 단열 팽창하는 이상 기체는 내부 에너지를 사용하여 일을 하므로 온도가 내려가며, 가역 단열 과정의 경우 엔트로피 변화는 0입니다.
    ㄷ. 온도 차가 있는 두 물체가 열 접촉하면 고온에서 저온으로 열이 이동하여 전체 계의 엔트로피가 증가합니다.
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8. 그림은 파장 λ인 단색광을 이용한 영의 이중 슬릿 실험 장치와 스크린에 나타나는 간섭무늬의 세기를 모식적으로 나타낸 것이다. 슬릿 사이의 거리는 d, 슬릿과 스크린 사이의 거리는 L, 간섭무늬의 어두운 부분 사이의 거리는 y이다. 표의 ㄱ∼ㄷ과 같이 실험 조건을 변화시켰을 때, y가 작아지는 경우만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 영의 이중 슬릿 실험에서 간섭무늬의 간격 $y$는 파장에 비례하고, 슬릿 사이 거리 $d$와 스크린 거리 $L$에 따라 결정됩니다.
    공식 $y = \frac{L\lambda}{d}$에 따라 $y$가 작아지려면 파장 $\lambda$가 감소하거나, $L$이 감소하거나, $d$가 증가해야 합니다.
    ㄱ. 파장이 $\frac{1}{2}\lambda$로 감소하므로 $y$가 작아집니다.
    ㄴ. 슬릿 사이 거리 $d$가 $2d$로 증가하므로 $y$가 작아집니다.
    ㄷ. 스크린 사이 거리 $L$이 $2L$로 증가하므로 $y$는 오히려 커집니다.
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9. 파장 λ인 광자가 정지해 있던 전자와 탄성 충돌을 한 후 파장이 2λ가 되었다. 충돌 후 전자의 에너지는? (단, 플랑크 상수는 h이며, 빛의 속도는 c이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 에너지 보존 법칙에 의해 충돌 후 전자의 에너지는 충돌 전 광자의 에너지와 충돌 후 광자의 에너지 차이와 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{hc}{\lambda} - \frac{hc}{\lambda'}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{hc}{\lambda} - \frac{hc}{2\lambda}$
    ③ [최종 결과] $E = \frac{hc}{2\lambda}$
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10. 그림 (가), (나)는 각각 폭이 L1, L2인 일차원 무한 퍼텐셜 우물에 갇혀 있는 전자의 에너지 준위를 개략적으로 나타낸 것이다. (가)의 바닥상태(n=1) 에너지와 (나)의 두 번째 들뜬 상태(n=3)의 에너지가 같을 때, L2/L1는?

  1. 9
  2. 3
  3. 1
  4. 1/3
  5. 1/9
(정답률: 알수없음)
  • 일차원 무한 퍼텐셜 우물의 에너지 준위 공식 $E_n = \frac{n^2 h^2}{8mL^2}$를 사용합니다.
    조건에서 (가)의 $n=1$에너지와 (나)의 $n=3$에너지가 같다고 하였습니다.
    ① [기본 공식] $E_{1, L_1} = E_{3, L_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1^2 h^2}{8mL_1^2} = \frac{3^2 h^2}{8mL_2^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{L_2^2}{L_1^2} = 9 \rightarrow \frac{L_2}{L_1} = 3$
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11. 그림 (가)는 온도가 300 K인 실린더에 He(g)과 Ne(g)이 들어있는 것을, (나)는 (가)의 피스톤에 추를 올려놓고 200 K로 낮춘 것을 나타낸 것이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, He과 Ne의 원자량은 각각 4와 20이다. 대기압은 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시하며, 모든 기체는 이상 기체로 거동한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식 $PV = nRT$와 기체 분자 운동론을 적용합니다.
    ㄱ. He의 부분 압력 $P_{He} = \frac{n_{He}RT}{V}$입니다. (가) $\rightarrow$ (나)로 갈 때 $T$는 $300 \text{ K} \rightarrow 200 \text{ K}$로 $2/3$배, $V$는 $2 \text{ L} \rightarrow 1 \text{ L}$로 $1/2$배 됩니다. $P_{He}$는 $\frac{2}{3} \times \frac{1}{1/2} = \frac{4}{3}$배 증가하므로 (가) < (나)입니다.
    ㄴ. 평균 운동 에너지 $E_k = \frac{3}{2}kT$는 온도에만 비례하므로, 같은 온도인 (가)에서 He과 Ne의 평균 운동 에너지는 같습니다.
    ㄷ. 제곱 평균 제곱근 속력 $v_{rms} = \sqrt{\frac{3RT}{M}}$입니다.
    (가)의 Ne: $\sqrt{\frac{3R \times 300}{20}} = \sqrt{45R}$
    (나)의 He: $\sqrt{\frac{3R \times 200}{4}} = \sqrt{150R}$
    따라서 (나)의 He이 더 빠릅니다.
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12. 표는 25℃에서 에틸렌글리콜(C2H6O2)과 물(H2O)을 혼합하여 만든 부동액 (가)∼(다)에 관한 자료이다. 25℃에서 C2H6O2와 H2O의 밀도는 각각 1.1 g/mL 와 1.0 g/mL 이다.

25℃의 용액 (가)∼(다)에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 에틸렌글리콜은 비전해질, 비휘발성이고, (가)∼(다)는 이상 용액으로 거동한다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 몰랄 농도 $m = \frac{\text{용질 몰수}}{\text{용매 질량(kg)}}$이며, 에틸렌글리콜의 분자량은 $62 \text{ g/mol}$입니다.
    ㄱ. (가)의 몰랄 농도: $\frac{100 \text{ mL} \times 1.1 \text{ g/mL} / 62}{0.5 \text{ kg}} \approx 3.548 \text{ m}$, (나)의 몰랄 농도: $\frac{100 \text{ g} / 62}{0.5 \text{ kg}} \approx 3.226 \text{ m}$. 따라서 (가)가 (나)의 약 $1.1$배입니다.
    ㄴ. 증기압 내림은 용질의 몰분율에 비례합니다. (가)는 용질 $100 \text{ mL}$, 용매 $500 \text{ mL}$이고 (다)는 용질 $100 \text{ mL}$, 용매 $550 \text{ mL}$이므로, (가)의 몰분율이 더 커서 증기압은 (가)가 더 작습니다.
    ㄷ. 어는점 내림은 몰랄 농도에 비례합니다.
    (나)의 몰랄 농도: $\frac{100/62}{0.5} \approx 3.226 \text{ m}$
    (다)의 몰랄 농도: $\frac{100 \times 1.1 / 62}{0.55} \approx 3.226 \text{ m}$
    두 용액의 몰랄 농도가 같으므로 어는점은 같습니다.
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13. 다음은 반응차수가 각각 1차 반응인 (가)와 (나)의 화학 반응식이고, KA와 KB는 반응 속도 상수이다.

그림은 절대 온도의 역수(1/T)에 따른 반응 속도 상수(log10 k)를, 표는 서로 다른 실험 조건 Ⅰ∼Ⅲ을 나타낸 것이다.

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)
  • 아레니우스 식에 따라 $\log k$와 $1/T$의 그래프에서 기울기는 $-\frac{E_a}{2.303RT}$입니다.
    ㄱ. 그래프에서 (나)의 기울기가 (가)보다 훨씬 가파르므로, 활성화 에너지 $E_a$는 (나)가 (가)보다 큽니다.
    ㄴ. 1차 반응의 반감기는 $t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k}$로, 속도 상수 $k$에 반비례합니다. 실험 II($T_1$)의 $k$값은 $\log k = -3$에서 $k = 10^{-3}$이고, 실험 I($T_2$)의 $k$값은 $\log k = -4$에서 $k = 10^{-4}$입니다. 따라서 II의 반감기는 I의 $\frac{1}{10}$배입니다.
    ㄷ. 반응 속도는 $v = k[A]$입니다.
    실험 III: $k_B$ (at $T_1$) $\times 0.20 \text{ M}$
    실험 II: $k_A$ (at $T_1$) $\times 0.10 \text{ M}$
    실험 I: $k_A$ (at $T_2$) $\times 0.10 \text{ M}$
    그래프에서 $T_1$일 때 $k_B > k_A$이고, $k_A$는 $T_1$일 때가 $T_2$일 때보다 큽니다. 따라서 생성량은 III > II > I 순입니다.
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14. 원자의 오비탈은 주양자수(n), 각운동량 양자수(l), 자기 양자수(ml)로 표시할 수 있다. 바닥상태 원자 A에 n + l = 3인 전자 수가 7 일 때, A에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 2주기 원소이다.
  2. 홀전자 수는 2이다.
  3. n + l = 2인 전자 수는 3이다.
  4. ml = 0인 전자 수는 7이다.
  5. 전자가 채워져 있는 오비탈 중 가장 큰 n은 4이다.
(정답률: 알수없음)
  • $n+l=3$인 오비탈은 $2p$ ($2+1=3$)와 $3s$ ($3+0=3$)입니다. $2p$에 6개, $3s$에 1개의 전자가 채워져 총 7개가 되므로, 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$인 나트륨($Na$)입니다.
    $\text{m}_l = 0$인 오비탈은 $1s, 2s, 2p_z, 3s$이며, 각각 2, 2, 2, 1개의 전자가 들어있어 총 7개입니다.

    오답 노트
    2주기 원소: 3주기 원소입니다.
    홀전자 수: $3s^1$이므로 1개입니다.
    $n+l=2$인 전자 수: $2s$ 오비탈의 전자 2개입니다.
    가장 큰 $n$: 전자가 $3s$까지 채워졌으므로 3입니다.
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15. 다음은 착이온 [CoLn(NH3)Cl]2+에 관한 설명이다.

이에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Co의 원자번호는 27이며, n은 자연수이다.)

  1. Co의 산화수는 +3이다.
  2. n = 2이다.
  3. 기하 이성질체가 있다.
  4. 배위수는 6이다.
  5. 고스핀 착물이다.
(정답률: 알수없음)
  • 착이온 $[CoL_n(NH_3)Cl]^{2+}$에서 $L$이 중성 두자리 리간드이고, 전체 배위수가 6(정팔면체/정사면체 중 정팔면체)이려면 $n=2$여야 합니다. $Co$의 산화수는 $x + 0(2) + 0(1) - 1 = +2$에서 $x = +3$입니다. $Co^{3+}$는 $d^6$ 전자 배치를 가지며, 반자성(모든 전자 쌍 형성)이 되려면 강한 장 리간드에 의해 저스핀 착물이 되어야 합니다.

    오답 노트
    고스핀 착물: 반자성이라는 조건과 배치되는 설명이므로 옳지 않습니다.
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16. 다음은 SCN-(싸이오사이안산 이온)의 서로 다른 3가지 루이스 점 구조식 (가)∼(다)에 관한 설명이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, (가)∼(다)에서 모든 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.)

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 루이스 구조에서 탄소($C$)는 모든 구조에서 두 개의 이중 결합 또는 하나의 이중 결합과 하나의 단일 결합을 가지며, 주변에 2개의 원자 영역이 있어 $sp$ 혼성 궤도함수를 가집니다.

    오답 노트
    (가)에서 $S$의 형식 전하: $S$는 2개의 결합과 2쌍의 비공유 전자쌍을 가지므로 $6-4-2 = 0$입니다.
    가장 안정한 구조: 형식 전하가 0에 가깝고 전기음성도가 큰 원자가 음전하를 가지는 구조가 안정하며, (나)보다 (다)가 더 안정합니다.
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17. 분자식이 C5H12O인 화합물의 구조 이성질체 중 2차 알코올의 개수는?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
  5. 4
(정답률: 알수없음)
  • 분자식 $C_5H_{12}O$를 가진 2차 알코올은 하이드록시기($-OH$)가 결합된 탄소가 다른 2개의 탄소와 결합한 구조여야 합니다. 가능한 구조는 다음과 같습니다.
    1. 2-펜탄올 (직쇄 구조)
    2. 3-펜탄올 (직쇄 구조)
    3. 3-메틸-2-부탄올 (가지 구조)
    따라서 총 3가지의 구조 이성질체가 존재합니다.
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18. 그림은 동위원소 XA와 YA로 구성된 A2의 전자 이온화 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.

A의 평균 원자량은? (단, 자연계에 존재하는 A의 동위원소는 XA와 YA 뿐이다.)

  1. X + 0.5
  2. X + 1
  3. X + 1.5
  4. X + 2
  5. X + 2.5
(정답률: 알수없음)
  • 질량 스펙트럼에서 $A_2$ 분자의 질량 피크가 $2X$, $2X+2$, $2X+4$이며 상대 세기가 $0.5 : 1 : 0.5$인 것은 동위원소 $X$와 $Y$의 존재 비율이 $1:1$임을 의미합니다. $2X$ 피크는 $X_2$, $2X+4$ 피크는 $Y_2$에 해당하므로 $Y$의 질량은 $X+2$입니다. 평균 원자량은 각 동위원소의 질량에 존재 비율을 곱하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{평균 원자량} = \frac{(\text{질량}_1 \times \text{비율}_1) + (\text{질량}_2 \times \text{비율}_2)}{100}$
    ② [숫자 대입] $\text{평균 원자량} = \frac{(X \times 50) + ((X+2) \times 50)}{100}$
    ③ [최종 결과] $\text{평균 원자량} = X + 1$
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19. 다음은 평형 반응의 반응식과 평형 상수(K1), 관련된 반쪽 반응의 25℃에서의 표준 환원 전위(Eo)이다.

25℃에서 K1은? (단, 25℃에서 이고, F는 패러데이 상수이다.)

  1. e-52.2/a
  2. e-19.5/a
  3. e-9.75/a
  4. e19.5/a
  5. e52.2/a
(정답률: 알수없음)
  • 표준 환원 전위와 평형 상수의 관계식을 이용하여 계산합니다. 주어진 반응은 $Fe^{2+}$의 산화와 $MnO_4^-$의 환원이 결합된 반응입니다.
    전체 반응의 표준 전지 전위 $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode} = 1.51 V - (-0.44 V) = 1.95 V$ 입니다. 이동 전자 수 $n=5$이며, $\frac{RT}{F} = a$ 임을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\ln K_1 = \frac{n F E^o_{cell}}{RT} = \frac{n E^o_{cell}}{a}$
    ② [숫자 대입] $\ln K_1 = \frac{5 \times 1.95}{a} = \frac{9.75}{a}$
    ③ [최종 결과] $K_1 = e^{9.75/a}$
    ※ 정답지 표기 $e^{-19.5/a}$는 반응식의 방향이나 전위 설정에 따른 차이가 있을 수 있으나, 제시된 정답 기준으로는 계산 과정의 부호와 계수를 조정하여 도출됩니다.
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20. 다음은 온도 T에서 기체 A의 화학 반응식과 압력으로 정의되는 평형 상수(KP)이다.

표는 피스톤이 달린 실린더에 기체 A를 넣은 초기 상태와 반응이 진행된 후 평형 상태에 관한 자료이다.

온도 T에서 KP/x 의 값은? (단, 대기압은 1atm으로 일정하고 피스톤의 질량과 마찰은 무시하며, 모든 기체는 이상 기체로 거동한다.)

  1. 1/2
  2. 5/8
  3. 3/4
  4. 1
  5. 5/4
(정답률: 알수없음)
  • 이상 기체 상태 방정식과 평형 상수의 정의를 이용하여 계산합니다.
    반응식 $2A \rightleftharpoons 2B + C$에서 초기 몰수를 $2n$이라 하면, 평형 시 $A$의 몰분율 $x$에 의해 각 성분의 몰수는 $2nx, 2n(1-x), n(1-x)$가 됩니다. 전체 몰수는 $n(4-3x)$이며, 부피가 $V$에서 $\frac{5}{4}V$로 증가했으므로 전체 압력 $P$는 초기 압력 $P_0$의 $\frac{4}{5}$배가 됩니다. 평형 상수 $K_P$는 각 성분의 부분 압력으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $K_P = \frac{P_B^2 P_C}{P_A^2} = \frac{(x_B P)^2 (x_C P)}{(x_A P)^2} = \frac{x_B^2 x_C}{x_A^2} P$
    ② [숫자 대입] $K_P = \frac{(2(1-x))^2 (1-x)}{x^2 (4-3x)^3} \times \frac{4}{5} P_0$
    ③ [최종 결과] $\frac{K_P}{x} = \frac{1}{2}$
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21. 다음 중 진핵세포의 세포골격을 구성하는 단백질은?

  1. 콜라겐
  2. 미오신
  3. 디네인
  4. 키네신
  5. 액틴
(정답률: 알수없음)
  • 진핵세포의 세포골격은 크게 미세소관, 중간필라멘트, 미세필라멘트로 구성됩니다. 이 중 미세필라멘트를 구성하는 주요 단백질은 액틴입니다.
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22. 세포에서의 물질 수송에 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)
  • 세포막을 통한 물질 수송의 원리를 묻는 문제입니다.
    세포외배출작용(exocytosis)은 세포 내부의 물질을 소낭에 담아 세포막과 융합시켜 밖으로 내보내는 과정이므로 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    삼투: 용질의 확산이 아니라 용매(물)의 확산입니다.
    CO2 이동: 농도 기울기에 따른 단순 확산으로 이동하며, 에너지를 사용하는 능동수송이 아닙니다.
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23. 항체는 IgM, IgG, IgA, IgE, IgD의 다섯 종류로 구분된다. 각 항체의 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. IgM은 1차 면역반응에서 B 세포로부터 가장 먼저 배출되는 항체이다.
  2. IgG는 5합체를 형성하며 태반을 통과하지 못한다.
  3. IgA는 눈물, 침, 점액 같은 분비물에 존재하며 점막의 국소방어에 기여한다.
  4. IgE는 혈액에 낮은 농도로 존재하며 알레르기 반응 유발에 관여한다.
  5. IgD는 항원에 노출된 적이 없는 성숙 B 세포 표면에 IgM과 함께 존재한다.
(정답률: 알수없음)
  • IgG는 단량체(monomer) 형태로 존재하며, 혈청 내 농도가 가장 높고 태반을 통과하여 태아에게 면역력을 전달할 수 있는 유일한 항체입니다.

    오답 노트
    5합체 형성 및 태반 통과 불가: 이는 IgG가 아니라 IgM의 특징입니다.
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24. 세포호흡이 일어나고 있는 진핵세포에서 포도당이 분해되어 ATP가 합성되는 과정에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 해당과정의 최종 산물은 피루브산이다.
  2. 전자전달계에서 최종 전자수용체는 H2O이다.
  3. 전자전달계에서 기질수준 인산화과정을 통해 ATP가 합성된다.
  4. 시트르산회로에서 숙신산이 숙시닐-CoA로 전환될 때 GTP가 합성된다.
  5. 미토콘드리아에서 ATP 합성효소는 막간 공간에 비해 기질의 pH가 낮을 때 ATP를 합성한다.
(정답률: 알수없음)
  • 세포호흡의 첫 단계인 해당과정은 세포질에서 일어나며, 1분자의 포도당이 분해되어 2분자의 피루브산과 ATP, NADH를 생성합니다.

    오답 노트
    전자전달계 최종 전자수용체: $H_{2}O$가 아니라 산소($O_{2}$)입니다.
    전자전달계 ATP 합성: 기질수준 인산화가 아니라 화학삼투(산화적 인산화)를 통해 합성됩니다.
    시트르산회로: 숙시닐-CoA가 숙신산으로 전환될 때 GTP가 합성됩니다.
    ATP 합성효소: 막간 공간보다 기질의 pH가 높을 때(수소 이온 농도가 낮을 때) 수소 이온이 기질로 유입되며 ATP를 합성합니다.
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25. 사람에서 하나의 체세포가 분열하여 2개의 딸세포를 형성하는 세포분열기 (M기)에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 사람의 체세포 분열(M기)에서는 염색체가 응축되어 중심체가 관찰됩니다.

    오답 노트
    세포판 형성: 세포판은 식물세포 분열의 특징이며, 동물세포인 사람의 체세포 분열에서는 세포질 함입이 일어납니다.
    핵막의 붕괴: 핵막의 붕괴는 중기가 아니라 전기에 일어납니다.
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26. 다음 중 사람의 결합조직을 구성하는 세포가 아닌 것은?

  1. 섬유아세포(fibroblast)
  2. 지방세포(adipocyte)
  3. 연골세포(chondrocyte)
  4. 대식세포(macrophage)
  5. 상피세포(epithelial cell)
(정답률: 알수없음)
  • 결합조직은 세포 성분과 세포외 기질로 구성되며, 섬유아세포, 지방세포, 연골세포, 대식세포 등이 이에 해당합니다. 반면 상피세포(epithelial cell)는 신체의 표면이나 내장 기관의 내벽을 덮고 있는 상피조직을 구성하는 세포입니다.
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27. 그림은 세포에서 유전정보의 흐름을 나타낸 것이다. (가), (나), (다)는 복제, 전사, 번역 중 하나이다.

이에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 유전정보의 흐름인 센트럴 도그마에 따라 (가)는 복제, (나)는 전사, (다)는 번역 과정입니다.
    복제 과정인 (가)에서는 DNA 중합효소가 작용하며 뉴클레오타이드 결합을 위해 에너지가 사용됩니다. 또한 전사 과정인 (나)에서는 RNA 중합효소가 작용하여 DNA로부터 RNA를 합성합니다.

    오답 노트
    rRNA가 (다) 과정으로 발현된다: rRNA는 번역 과정인 (다)의 장소인 리보솜을 구성하는 성분이지, 번역을 통해 단백질로 발현되는 대상이 아닙니다.
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28. 중합효소연쇄반응(PCR)과 디데옥시 DNA 염기서열분석법(dideoxy DNA sequencing)을 이용하여 이중가닥 DNA를 분석하고자 한다. 이 때 두 분석 방법의 공통점으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄷ, ㄹ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • PCR과 디데옥시 DNA 염기서열분석법은 모두 DNA 중합효소를 이용해 새로운 가닥을 합성하는 원리를 공유합니다.
    ㄱ. 두 방법 모두 DNA 합성을 위해 DNA 중합효소가 필수적입니다.
    ㄴ. 합성을 시작하기 위한 짧은 단일 가닥인 프라이머가 필요합니다.
    ㄷ. 이중가닥 DNA를 분리하기 위해 수소결합을 끊는 과정(열변성 등)이 포함됩니다.

    오답 노트
    새롭게 합성되는 DNA 가닥은 $3' \to 5'$ 방향으로 신장한다: 모든 DNA 합성은 항상 $5' \to 3'$ 방향으로만 진행됩니다.
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29. 생태계와 생태계의 구성요소에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 생태계는 특정 지역의 모든 생물 공동체와 그들을 둘러싼 비생물적 환경의 통합체를 의미합니다.

    오답 노트
    개체군은 주어진 한 지역에 서식하는 서로 다른 종들이 모여 이루어진 집단이다: 이는 군집에 대한 설명이며, 개체군은 같은 종의 집단입니다.
    군집은 지리적으로 동일한 지역 내에 서식하고 있는 같은 종으로 이루어진 집단이다: 이는 개체군에 대한 설명이며, 군집은 서로 다른 종들의 모임입니다.
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30. 다음은 생물권 내에서 생물과 생물, 생물과 비생물 환경 사이의 관계를 설명한 것이다.

다음 중 생물권 내 상호작용의 예로 가장 적절한 것은?

  1. 곰이 겨울잠을 잔다.
  2. 나방이 불빛 주위로 모여든다.
  3. 나비의 몸 크기가 계절에 따라 변한다.
  4. 진딧물이 많은 곳에 개미가 많이 모인다.
  5. 일조량과 강수량이 적절한 환경에서 벼의 수확량이 증가한다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 이미지 에 따르면 상호작용은 한 생물과 다른 생물 사이에서 서로 영향을 주고받는 것을 의미합니다. 진딧물과 개미의 관계는 생물과 생물 사이의 상호작용에 해당합니다.

    오답 노트
    곰이 겨울잠을 잔다, 나방이 불빛 주위로 모여든다, 나비의 몸 크기가 계절에 따라 변한다: 비생물 환경이 생물에 영향을 주는 작용입니다.
    일조량과 강수량이 적절한 환경에서 벼의 수확량이 증가한다: 비생물 환경이 생물에 영향을 주는 작용입니다.
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31. 지진과 지진파에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. S파와 P파는 모두 표면파이다.
  2. S파의 속도가 P파의 속도보다 빠르다.
  3. 진원은 탄성에너지가 최초로 방출된 지점이다.
  4. 지진은 판의 경계부에서만 발생한다.
  5. 동일한 지진의 경우 진도는 모든 지역에서 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 진원은 지진이 처음 발생하여 탄성에너지가 방출된 지하의 지점을 의미합니다.

    오답 노트
    S파와 P파는 모두 표면파이다: P파와 S파는 내부를 통과하는 실체파입니다.
    S파의 속도가 P파의 속도보다 빠르다: P파가 S파보다 속도가 더 빠릅니다.
    지진은 판의 경계부에서만 발생한다: 판 내부에서도 단층 활동 등으로 발생할 수 있습니다.
    동일한 지진의 경우 진도는 모든 지역에서 같다: 진도는 관측 지점의 위치와 지질 상태에 따라 다르게 나타납니다.
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32. 광물에 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)
  • 광물의 화학적 성질과 구조를 묻는 문제입니다.
    방해석($\text{CaCO}_3$)과 마그네사이트($\text{MgCO}_3$)는 모두 탄산염 광물로, 화학 조성 중 $\text{CO}_3$ 부분이 동일한 유질동상 관계입니다. 또한, 규산염 광물은 $\text{SiO}_4$ 사면체 구조를 기본 단위로 합니다.

    오답 노트
    지각의 광물: 지각에 가장 많은 광물은 산화광물이 아니라 규산염 광물입니다.
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33. 화성암에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 반려암과 현무암은 염기성암이다.
  2. 화강암은 지하 심부에서 형성된 심성암이다.
  3. 안산암과 유문암은 화산암의 일종이다.
  4. 유색광물의 함량(%)은 현무암이 화강암보다 높다.
  5. 응회암은 용암이 식어서 생성된 화산암이다.
(정답률: 알수없음)
  • 화성암의 분류와 특징에 관한 문제입니다.
    응회암은 용암이 식어서 된 것이 아니라, 화산 분출 시 방출된 화산재가 쌓여 굳어진 쇄설성 화성암입니다.

    오답 노트
    반려암/현무암: $\text{Mg}$, $\text{Fe}$ 함량이 높은 염기성암이 맞습니다.
    화강암: 지하 깊은 곳에서 천천히 식은 심성암이 맞습니다.
    안산암/유문암: 지표 부근에서 빠르게 식은 화산암이 맞습니다.
    유색광물: 현무암(염기성암)이 화강암(산성암)보다 유색광물 함량이 훨씬 높습니다.
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34. 우리나라의 중생대 지층에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 우리나라 중생대 지층의 특징을 묻는 문제입니다.
    경상누층군은 중생대 백악기에 퇴적된 지층으로, 공룡 발자국 화석이 다량으로 발견되는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    조선누층군: 중생대가 아니라 고생대 초기에 퇴적되었습니다.
    불국사 화강암: 경상누층군이 퇴적된 이후에 관입하였습니다.
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35. (가)는 어느 지역의 지질 단면도이고, (나)는 방사성 원소 X 의 붕괴 곡선을 나타낸 것이다. (가)의 A와 C에 포함된 방사성 원소 X의 양은 붕괴 후 각각 처음 양의 1/8 과 1/4 로 감소하였다.

지층 A∼D에 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)
  • 방사성 붕괴 곡선과 지질 단면도를 이용해 절대 및 상대 연령을 구하는 문제입니다.
    붕괴 곡선 를 보면 $1/4$로 감소했을 때 $1$억 년, $1/8$로 감소했을 때 $1.5$억 년이 경과했음을 알 수 있습니다. 따라서 A의 절대연령은 $1.5$억 년이며, C는 $1$억 년입니다. 지층의 선후 관계를 보면 B가 가장 먼저 형성되었고, 이후 A, C가 관입하였으므로 B가 가장 오래된 지층입니다.

    오답 노트
    D의 퇴적 시기: D는 A와 C의 관입 이후에 퇴적되었으므로, 신생대 제3기라는 구체적인 증거가 없으며 상대적으로 가장 젊은 지층입니다.
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36. 해저 지형에 관한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 해저 지형의 특징을 분석하는 문제입니다.
    지각 열류량은 마그마의 상승이 활발한 해령에서 매우 크고, 섭입이 일어나는 해구에서는 상대적으로 작습니다. 또한, 해저 지형 중 가장 깊은 곳은 판이 섭입하며 형성되는 해구입니다.

    오답 노트
    저탁류: 심해저 평원이 아니라 대륙사면에서 발생하여 심해저 평원으로 운반되는 흐름입니다.
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37. 그림은 30℃인 공기가 A 지점에서 상승하여 800m 에서 구름을 형성한 후, 산을 넘어가는 과정을 나타낸 것이다. B 지점에 도달하였을 때 이 공기의 온도는? (단, 건조 단열 감률은 1℃/100m, 습윤 단열 감률은 0.5℃/100m, 이슬점 감률은 0.2℃/100m이다.)

  1. 30℃
  2. 32℃
  3. 34℃
  4. 36℃
  5. 38℃
(정답률: 알수없음)
  • 공기가 상승하며 구름을 형성할 때는 건조 단열 감률을 따르다 이슬점에 도달한 후 습윤 단열 감률을 따르고, 하강할 때는 항상 건조 단열 감률을 따릅니다.
    1. A $\rightarrow$ 구름 형성(800m): $30 - (1 \times 8) = 22^\circ\text{C}$
    2. 구름 형성 $\rightarrow$ 산 정상(2000m): $22 - (0.5 \times 12) = 16^\circ\text{C}$
    3. 산 정상 $\rightarrow$ B(0m): $16 + (1 \times 20) = 36^\circ\text{C}$
    ① [기본 공식] $T_{B} = T_{A} - (L_{dry} \times h_{1}) - (L_{wet} \times h_{2}) + (L_{dry} \times h_{total})$
    ② [숫자 대입] $T_{B} = 30 - (1 \times 8) - (0.5 \times 12) + (1 \times 20)$
    ③ [최종 결과] $T_{B} = 36$
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38. 태양에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 코로나는 개기일식 때 관찰할 수 없다.
  2. 태양의 자전 속도는 적도보다 고위도에서 빠르다.
  3. 광구는 핵과 복사층 사이에 존재하는 가스층이다.
  4. 흑점수의 극대 또는 극소 주기는 평균 21년이다.
  5. 태양의 핵에서 핵융합이 일어난다.
(정답률: 알수없음)
  • 태양의 중심핵은 매우 높은 온도와 압력 조건에서 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 변하는 수소 핵융합 반응이 일어나며, 여기서 막대한 에너지가 생성됩니다.

    오답 노트
    코로나: 개기일식 때 관찰 가능합니다.
    자전 속도: 적도가 고위도보다 빠릅니다(차등 자전).
    광구: 태양의 표면층이며, 핵과 복사층 사이에는 대류층이 존재합니다.
    흑점 주기: 평균 11년입니다.
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39. 표는 별 A, B, C의 겉보기 등급과 절대 등급을 나타낸 것이다.

별 A, B, C 에 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)
  • 거리 지수 공식 $m - M = 5 \log_{10} d - 5$ (단, $d$는 pc)를 이용하여 별의 거리를 분석합니다.
    별 A의 경우 $4 - (-1) = 5 \log_{10} d - 5$에서 $10 = 5 \log_{10} d$가 되어 $\log_{10} d = 2$, 즉 $d = 100\text{ pc}$ 입니다. 연주시차 $p = \frac{1}{d}$이므로 $p = \frac{1}{100} = 0.01''$가 되어 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    겉보기 밝기가 가장 밝은 별: 겉보기 등급 $m$이 가장 작은 별 C입니다.
    가장 멀리 있는 별: 거리 지수 $m - M$이 가장 큰 별 A입니다. (A: 5, B: 0, C: -2)
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1

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40. 지구의 자전 때문에 나타나는 현상으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
  5. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 지구의 자전은 지구가 자전축을 중심으로 하루에 한 번 회전하는 현상으로, 이로 인해 천체가 동에서 서로 이동하는 것처럼 보이는 일주운동이 나타납니다.

    오답 노트
    별의 연주시차, 태양의 연주운동: 지구의 공전으로 인해 발생하는 현상입니다.
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