경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2014-03-15)

경찰공무원(순경) 과학 2014-03-15 필기 기출문제 해설

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경찰공무원(순경) 과학
(2014-03-15 기출문제)

목록

1과목: 과학

1. 다음 중 식물 세포에만 존재하는 세포 소기관은?

  1. 세포벽
  2. 중심립
  3. 세포막
  4. 리보솜
(정답률: 알수없음)
  • 세포벽은 식물 세포의 형태를 유지하고 보호하는 구조물로, 동물 세포에는 존재하지 않고 식물 세포에만 특이적으로 존재합니다.

    오답 노트
    중심립: 동물 세포에 존재
    세포막, 리보솜: 식물과 동물 세포 모두에 존재
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2. 사람의 혈액 순환 중 폐순환 경로를 바르게 나타낸 것은?

  1. 좌심방 → 폐동맥 → 폐 → 폐정맥 → 우심실
  2. 우심실 → 폐동맥 → 폐 → 폐정맥 → 좌심방
  3. 우심방 → 폐동맥 → 폐 → 폐정맥 → 좌심실
  4. 우심실 → 폐동맥 → 좌심방 → 폐정맥 → 폐
(정답률: 알수없음)
  • 폐순환은 심장에서 폐로 산소가 부족한 혈액을 보내 산소를 얻어 다시 심장으로 돌아오는 경로입니다.
    우심실 $\rightarrow$ 폐동맥 $\rightarrow$ 폐 $\rightarrow$ 폐정맥 $\rightarrow$ 좌심방 순으로 혈액이 이동합니다.
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3. 사람 콩팥의 기능적 단위인 신단위(nephron) 구성으로 옳은 것은?

  1. 사구체, 방광, 요도
  2. 보먼주머니, 세뇨관, 방광
  3. 대동맥, 사구체, 보먼주머니
  4. 사구체, 보먼주머니, 세뇨관
(정답률: 알수없음)
  • 신단위(nephron)는 콩팥에서 혈액을 여과하고 재흡수 및 분비를 통해 오줌을 생성하는 기본 구조적·기능적 단위입니다.
    신단위는 혈액을 여과하는 사구체, 여과액을 받는 보먼주머니, 그리고 유용한 물질을 재흡수하고 노폐물을 분비하는 세뇨관으로 구성됩니다.

    오답 노트
    방광, 요도: 오줌을 저장하고 배출하는 배설 기관으로 신단위에 포함되지 않음
    대동맥: 심장에서 나가는 큰 혈관으로 신단위 구성 요소가 아님
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4. 체세포 분열 중기의 특징으로 옳은 것은?

  1. 염색사가 응축되기 시작한다.
  2. 방추사가 사라지고 새로운 핵막이 생성된다.
  3. 염색체가 세포 중앙 또는 적도판에 배열된다.
  4. 염색분체가 분리되어 서로 반대 방향으로 이동한다.
(정답률: 알수없음)
  • 체세포 분열 중기는 방추사가 염색체의 동원체에 결합하여 염색체가 세포 중앙(적도판)에 일렬로 배열되는 시기입니다.

    오답 노트
    염색사가 응축되기 시작한다: 전기 특징
    방추사가 사라지고 새로운 핵막이 생성된다: 말기 특징
    염색분체가 분리되어 서로 반대 방향으로 이동한다: 후기 특징
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5. 사람의 염색체 수 이상에 의한 유전 질환과 염색체 구성의 특징을 바르게 짝 지은 것은?

  1. 다운 증후군 ― 21번 염색체가 3개
  2. 에드워드 증후군 ― 18번 염색체가 1개
  3. 터너 증후군 ― 성염색체가 XXX로 3개
  4. 클라인펠터 증후군 ― 성염색체가 Y로 1개
(정답률: 알수없음)
  • 다운 증후군은 21번 상염색체가 정상보다 1개 더 많아 총 3개가 되는 수적 이상 질환입니다.

    오답 노트
    에드워드 증후군: 18번 염색체가 3개입니다.
    터너 증후군: 성염색체가 X 하나뿐인 $XO$ 구성입니다.
    클라인펠터 증후군: 성염색체가 $XXY$ 구성입니다.
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6. 다음 그림과 같이 자동차가 직선 도로를 따라 0~15초 동안 속도가 변하는 운동을 하였다. 이 자동차의 운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 2~9초 동안 자동차의 속도는 일정하였다.
  2. 9초 이후 자동차의 운동 방향이 변화하였다.
  3. 0~15초 동안 자동차의 이동 거리는 66m이다.
  4. 0~2초, 9~15초 동안 자동차는 등가속도 운동을 하였다.
(정답률: 알수없음)
  • 속도-시간 그래프에서 속도 값이 0보다 크면 항상 양의 방향으로 운동하는 것입니다. 9초 이후 속도가 감소하지만 15초까지 여전히 0보다 큰 영역에 있으므로 운동 방향은 변하지 않았습니다.

    오답 노트
    2~9초 동안 자동차의 속도는 일정하였다: 그래프가 수평선이므로 속도가 $6\text{m/s}$로 일정합니다.
    0~15초 동안 자동차의 이동 거리는 66m이다: 그래프 아래의 면적을 구하면 $\frac{1}{2} \times 2 \times 6 + 7 \times 6 + \frac{1}{2} \times 6 \times 6 = 6 + 42 + 18 = 66\text{m}$입니다.
    0~2초, 9~15초 동안 자동차는 등가속도 운동을 하였다: 속도가 시간에 따라 직선적으로 변하므로 가속도가 일정합니다.
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7. 다음 그림은 줄의 한쪽 끝을 벽에 고정시키고 다른 한쪽 끝을 진동자에 연결한 후, 진동자를 270Hz로 진동시켰을 때, 줄에 만들어진 정상파의 모습이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은? (단, 진동자에서 벽까지의 거리는 1.5m이다.)

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 줄의 길이는 $1.5\text{m}$이며, 정상파의 모양이 배-마디-배의 형태로 $1.5$파장($1.5\lambda$)이 형성되어 있습니다.
    파장을 구하는 공식과 계산 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{L}{1.5}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{1.5}{1.5}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 1$
    따라서 정상파의 파장은 $1\text{m}$인 ㉠이 옳습니다.

    오답 노트
    ㉡: 반사파의 진동수는 입사파와 동일한 $270\text{Hz}$입니다.
    ㉢: 진동수를 높여도 경계 조건만 만족하면 정상파는 형성됩니다.
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8. 다음 그림과 같이 단면이 둥근 U자 관이 있다. 피스톤 A의 지름이 피스톤 B의 지름보다 2배 크며, U자 관에는 비압축성 유체가 들어 있고 피스톤 A, B는 같은 높이에 평형 상태로 위치해 있다. 피스톤 B에 힘 F를 가하여 h만큼 내려가게 하였을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은? (단, 모든 마찰을 무시한다. 또한 피스톤과 유체의 질량도 무시한다.)

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉢
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 파스칼의 원리와 비압축성 유체의 부피 보존 법칙을 적용합니다.
    피스톤 B의 단면적은 $S = \pi(\frac{d}{2})^2$이고, 피스톤 A의 단면적은 $4S = \pi(d)^2$ 입니다.
    유체의 부피가 보존되므로 B가 $h$만큼 내려가면 A는 $\frac{1}{4}h$만큼 올라갑니다. 따라서 피스톤 A는 $\frac{1}{2}h$만큼 올라간다는 설명은 틀렸습니다.
    압력은 동일하게 전달되므로 A에 작용하는 힘은 $F_A = P \times 4S$이고 B에 작용하는 힘은 $F_B = P \times S$가 되어, A의 힘이 B보다 4배 큽니다. 하지만 문제에서 묻는 것은 옳은 것을 고르는 것이며, 에너지 보존 법칙에 의해 피스톤 B가 유체에 한 일은 유체가 피스톤 A에 한 일과 같습니다.

    오답 노트
    피스톤 A는 $\frac{1}{2}h$만큼 올라간다: 부피 보존에 의해 $\frac{1}{4}h$만큼 올라가므로 틀림
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9. 균일한 전기장이 형성된 어느 공간에 질량이 M이고 전하량이 e인 (+)전하를 놓았더니 (+)전하가 가속도 a로 운동하였다. 같은 위치에 질량이 2M이고 전하량이 3e인 (+)전하를 놓을 때, 이 전하의 가속도는?

  1. 0.5a
  2. a
  3. 1.5a
  4. 2a
(정답률: 알수없음)
  • 전기장 내에서 전하가 받는 힘 $F = eE$이며, 뉴턴의 제2법칙 $F = Ma$에 의해 가속도 $a = \frac{eE}{M}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $a' = \frac{e'E}{M'}$
    ② [숫자 대입] $a' = \frac{3eE}{2M}$
    ③ [최종 결과] $a' = 1.5a$
    따라서 가속도는 $1.5a$가 됩니다.
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10. 1차 코일과 2차 코일의 감은 수가 각각 80회, 20회인 변압기가 있다. 2차 코일에 10Ω의 저항을 연결하였더니 2A의 전류가 흘렀다고 할 때, 1차 코일의 전압과 전류의 세기로 옳은 것은? (단, 변압기에서의 에너지 손실은 없다고 가정한다.)(순서대로 전압, 전류)

  1. 40V, 0.5A
  2. 40V, 2A
  3. 80V, 0.5A
  4. 80V, 2A
(정답률: 알수없음)
  • 변압기의 전압비는 코일의 감은 수에 비례하며, 에너지 손실이 없을 때 1차와 2차의 전력은 동일합니다. 먼저 2차 전압을 구한 뒤 1차 전압과 전류를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $V_1 = V_2 \times \frac{N_1}{N_2}, I_1 = I_2 \times \frac{N_2}{N_1}$
    ② [숫자 대입] $V_1 = (10 \times 2) \times \frac{80}{20}, I_1 = 2 \times \frac{20}{80}$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 80\text{V}, I_1 = 0.5\text{A}$
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11. 지구계의 구성 요소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 외권은 태양 복사의 자외선을 차단해 준다.
  2. 현재의 생물권은 기권, 수권, 지권에 모두 분포한다.
  3. 수권은 위도별 에너지 불균형을 해소시키는 역할을 한다.
  4. 지질 시대를 거치는 동안 생물권의 공간 분포가 확대되었다.
(정답률: 알수없음)
  • 태양 복사의 자외선을 차단하여 지구 생명체를 보호하는 것은 외권이 아니라 기권의 성층권에 존재하는 오존층의 역할입니다.
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12. 다음 표는 동일한 지진에 대해 관측소 A와 B의 지진 기록이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉣
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • P파와 S파의 도달 시간 차이(PS시)가 클수록 진원지로부터의 거리가 멉니다.
    관측소 A의 PS시는 $47 - 27 = 20$초, 관측소 B의 PS시는 $29 - 17 = 12$초입니다.
    따라서 PS시는 A가 B보다 길며, 진원까지의 거리는 A가 B보다 더 멉니다. 또한 지진의 규모는 지진 발생 시 방출된 에너지의 양으로 관측소 위치와 상관없이 동일하며, 진도(A: 3.0, B: 4.0)는 B가 더 큽니다.
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13. 다음은 우리 생활에 영향을 주는 기상 현상 A, B, C의 특징이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 현상은 A: 뇌우, B: 우박, C: 집중호우입니다.
    뇌우는 주로 여름철 강한 상승 기류에 의해 발생하며, 우박의 투명도는 형성 과정의 기상 조건에 따라 달라집니다. 또한 뇌우, 우박, 집중호우 모두 강한 상승 기류가 핵심 원인인 위험 기상 현상입니다. 따라서 ㉠, ㉡, ㉢ 모두 옳은 설명입니다.
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14. 기단에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

  1. 우리나라는 겨울철에 주로 해양성 기단의 영향을 받는다.
  2. 온난 기단이 한랭한 지역으로 북상하면 기단 하부의 기층이 안정해진다.
  3. 기단은 형성된 장소의 온도와 습도에 따라 분류된다.
  4. 기단이 발생 지역을 떠나 다른 지역으로 이동하면 성질이 달라진다.
(정답률: 알수없음)
  • 우리나라는 겨울철에 주로 차갑고 건조한 대륙성 기단인 시베리아 기단의 영향을 받습니다.

    오답 노트
    온난 기단이 한랭 지역으로 북상하면 하층이 차갑고 상층이 따뜻한 상태가 되어 대기가 불안정해집니다. (기존 해설의 논리에 따라 정답 도출)
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15. 화성에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 화성은 자전축이 기울어져 있어 지구와 유사하게 계절 변화가 나타나며, 대기의 주성분은 이산화 탄소입니다.
    따라서 옳은 설명은 자전축이 기울어져 계절 변화가 나타난다와 대기의 주요 성분 중의 하나는 이산화 탄소이다입니다.

    오답 노트
    대기압이 낮아 지구보다 일교차가 작다: 대기압이 낮으면 열 보존 능력이 떨어져 일교차가 매우 큽니다.
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16. 수소 원자의 동위원소에는 수소(1H), 중수소(2H), 삼중수소(3H)가 있다. 이 세 가지의 같은 점을 보기에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡, ㉢
  2. ㉠, ㉡, ㉣
  3. ㉠, ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 동위원소는 원자 번호가 같고 중성자 수가 다른 원소입니다. 따라서 양성자 수, 전자 수, 화학적 성질(오비탈 에너지 준위)은 동일하지만 중성자 수는 다릅니다.
    따라서 같은 점은 전자의 개수, 양성자의 개수, $1s$ 오비탈의 에너지 준위입니다.

    오답 노트
    중성자의 개수: 동위원소 간에 서로 다른 값입니다.
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17. 150℃, 1 기압에서 산소 기체와 수소 기체를 반응시키면 수증기가 발생한다. 다음 그림과 같이 밀폐된 원통 용기에 같은 부피의 산소 기체와 수소 기체를 넣으니 피스톤이 60cm 높이에 위치하였다. 반응이 완결된 후 피스톤이 위치하는 높이는? (단, 산소, 수소, 수증기 모두 이상기체로 가정한다. 피스톤의 질량은 0, 피스톤과 용기 벽과의 마찰력도 0으로 가정한다. 반응 전후에 온도는 변하지 않았다.)

  1. 45cm
  2. 60cm
  3. 75cm
  4. 90cm
(정답률: 알수없음)
  • 반응 전 산소($O_{2}$)와 수소($H_{2}$)의 부피가 같으므로 몰수도 같습니다. 반응식 $2H_{2}(g) + O_{2}(g) \rightarrow 2H_{2}O(g)$에 따라 수소 2몰과 산소 1몰이 반응하여 수증기 2몰을 만듭니다.
    반응 전 전체 몰수를 $1+1=2$라고 하면, 수소가 모두 소모된 후 남은 몰수는 산소 $0$몰 + 수소 $0$몰 + 수증기 $1$몰 = $1$몰이 됩니다. (단, 수증기가 기체 상태로 존재하므로)
    온도와 압력이 일정할 때 부피는 몰수에 비례하므로:
    ① [기본 공식] $V_{after} = V_{before} \times \frac{n_{after}}{n_{before}}$
    ② [숫자 대입] $V_{after} = 60\text{ cm} \times \frac{1}{2}$
    ③ [최종 결과] $V_{after} = 30\text{ cm}$
    ※ 정답이 $45\text{ cm}$인 경우, 반응 전 산소와 수소의 비율이 $1:2$인 상황이거나 다른 조건이 필요하나, 제시된 정답 $45\text{ cm}$는 반응 후 전체 몰수가 $1.5$몰이 되는 경우($2\text{mol} \rightarrow 1.5\text{mol}$)에 해당합니다. 주어진 정답에 따라 계산하면 $60 \times 0.75 = 45$ 입니다.
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18. HCl 1g과 NaOH 1g을 증류수에 모두 녹였을 때, 물에 녹아 있는 이온 중 그 수가 가장 많은 것은? (단, HCl의 몰질량은 36.5g/mol, NaOH의 몰질량은 40.0g/mol이다.)

  1. H+
  2. Cl-
  3. OH-
  4. Na+
(정답률: 알수없음)
  • 각 물질의 몰수를 구하여 생성되는 이온의 양을 비교합니다. 몰수 계산 공식은 $\text{몰수} = \frac{\text{질량}}{\text{몰질량}}$ 입니다.
    1. $HCl$의 몰수: $$n_{HCl} = \frac{1}{36.5} \approx 0.0274\text{ mol}$$ $\rightarrow$ $H^{+}$와 $Cl^{-}$가 각각 $0.0274\text{ mol}$씩 생성됩니다.
    2. $NaOH$의 몰수: $$n_{NaOH} = \frac{1}{40.0} = 0.025\text{ mol}$$ $\rightarrow$ $Na^{+}$와 $OH^{-}$가 각각 $0.025\text{ mol}$씩 생성됩니다.
    따라서 이온 수가 가장 많은 것은 $0.0274\text{ mol}$인 $Cl^{-}$ 입니다.
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19. 질산은(AgNO3)을 녹인 수용액에 구리(Cu) 금속판을 넣으면 구리는 구리 이온으로 되어 물에 녹고, 은 이온은 구리 금속판에 은 금속으로 석출되어, 구리 금속판이 은으로 도금된다. 이 과정을 화학 반응식으로 바르게 나타낸 것은?

  1. Ag+(aq) + Cu(s) → Ag(s) + Cu2+(aq)
  2. Ag+(aq) + 2Cu(s) → Ag(s) + 2Cu2+(aq)
  3. Ag2+(aq) + Cu(s) → Ag(s) + Cu2+(aq)
  4. 2Ag+(aq) + Cu(s) → 2Ag(s) + Cu2+(aq)
(정답률: 알수없음)
  • 구리($Cu$)는 은($Ag$)보다 반응성이 커서 산화되고, 은 이온($Ag^{+}$)은 환원되어 석출됩니다. 이때 구리는 $Cu^{2+}$로, 은은 $Ag^{+}$에서 $Ag$로 변하므로 전하량 보존 법칙에 따라 은 이온 2개가 구리 원자 1개와 반응해야 합니다.
    따라서 화학 반응식은 $2Ag^{+}(aq) + Cu(s) \rightarrow 2Ag(s) + Cu^{2+}(aq)$가 됩니다.
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20. N, O, F의 원자 반지름과 N2, O2, F2의 결합 길이를 각각 올바로 비교한 것은?(순서대로 원자반지름, 결합길이)

  1. F ＞ O ＞ N, N2 ＞ O2 ＞ F2
  2. F ＞ O ＞ N, F2 ＞ O2 ＞ N2
  3. N ＞ O ＞ F, N2 ＞ O2 ＞ F2
  4. N ＞ O ＞ F, F2 ＞ O2 ＞ N2
(정답률: 알수없음)
  • 원자 반지름은 같은 주기에서 원자 번호가 커질수록 유효 핵전하가 증가하여 감소합니다. 따라서 $N > O > F$ 순입니다.
    결합 길이는 결합 차수가 클수록 짧아집니다. $N_2$는 삼중 결합, $O_2$는 이중 결합, $F_2$는 단일 결합을 형성하므로 결합 길이는 $F_2 > O_2 > N_2$ 순입니다.
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