경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2015-09-19)

경찰공무원(순경) 과학 2015-09-19 필기 기출문제 해설

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경찰공무원(순경) 과학
(2015-09-19 기출문제)

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1과목: 과학

1. 다음은 수소 원자의 에너지 준위와 전자의 전이(A~D)를 나타낸 그림이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉣
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 수소 원자의 에너지 준위 차이와 광자의 에너지 관계를 분석하는 문제입니다.
    ㉡ 수소 원자의 전자는 특정 에너지 값만을 가지는 양자화된 상태로 존재합니다.
    ㉢ 흡수 에너지는 전이 전후의 에너지 차이입니다. $\text{A}$는 $n=1 \rightarrow n=2$ 전이로 $\Delta E = 10.2\text{ eV}$이고, $\text{C}$는 $n=2 \rightarrow n=4$ 전이로 $\Delta E = 2.55\text{ eV}$이므로 $\text{A}$가 $\text{C}$보다 큽니다.

    오답 노트
    ㉠ $\text{B}$ 전이($n=3 \rightarrow n=2$)의 에너지는 $$-1.51 - (-3.40) = 1.89\text{ eV}$$ 이므로 $4.91\text{ eV}$가 아닙니다.
    ㉣ 방출 광자의 파장은 에너지 차이에 반비례합니다. $\text{B}$($1.89\text{ eV}$)보다 $\text{D}$($n=4 \rightarrow n=3$, $0.34\text{ eV}$)의 에너지 차이가 더 작으므로 $\text{D}$의 파장이 가장 깁니다.
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2. 표는 4가지 발전 방식(A~D)을 3가지 기준에 따라 분류한 것이다. A~D는 각각 수력, 화력, 원자력, 태양광 발전 방식 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 표의 분류 기준을 통해 발전 방식을 분석하면 A는 화력, B는 수력, C는 원자력, D는 태양광 발전입니다.
    A(화력)는 화석 연료를 연소시키며, 열에너지를 운동에너지로 바꾸고 전자기 유도를 이용합니다.
    B(수력)는 화석 연료를 쓰지 않고, 열에너지 변환 과정 없이 전자기 유도를 이용합니다.
    C(원자력)는 화석 연료를 쓰지 않지만, 열에너지를 운동에너지로 바꾸어 전자기 유도를 이용합니다.
    D(태양광)는 화석 연료를 쓰지 않고, 열에너지 변환이나 전자기 유도 없이 광전 효과를 이용합니다.


    오답 노트
    B는 강 상류에 댐을 건설해야 하므로 입지 조건 제한이 큽니다.
    C는 핵분열 연쇄반응 속도를 조절하여 에너지를 얻는 방식입니다.
    D는 날씨의 영향을 크게 받는 발전 방식입니다.
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3. 다음은 외부 자기장이 걸어질 때 물질이 나타내는 자성에 대한 설명이다. (가)~(다)에서 설명하는 각각의 성질을 갖는 물질의 예를 순서대로 나열한 것은?(순서대로 가, 나, 다)

  1. 니켈, 마그네슘, 금
  2. 철, 코발트, 구리
  3. 구리, 마그네슘, 금
  4. 철, 니켈, 코발트
(정답률: 알수없음)
  • 물질의 자성 특성에 따른 분류 문제입니다.
    (가)는 외부 자기장 방향으로 강하게 자화되고 자성을 유지하는 강자성체로 니켈이 해당합니다.
    (나)는 외부 자기장 방향으로 약하게 자화되나 제거 시 즉시 사라지는 상자성체로 마그네슘이 해당합니다.
    (다)는 외부 자기장 반대 방향으로 자화되는 반자성체로 금이 해당합니다.
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4. 그림은 행성 A에서 질량 4 kg인 물체 (가)의 중력에 의한 위치 에너지와 행성 B에서 질량 2 kg인 물체 (나)의 중력에 의한 위치 에너지를 지면으로부터 높이에 따라 나타낸 것이다. 지면으로부터 높이가 15 m인 지점에서 물체 (가)와 (나)의 중력 가속도의 크기를 각각 gA와 gB라고 할 때, 이들의 관계로 옳은 것은?

  1. gA와 gB는 같다.
  2. gA는 gB의 2배이다.
  3. gB는 gA의 1.5배이다.
  4. gA : gB = 4 : 5
(정답률: 알수없음)
  • 중력 위치 에너지 공식을 이용하여 중력 가속도를 비교하는 문제입니다.
    위치 에너지 $U$는 질량 $m$, 중력 가속도 $g$, 높이 $h$의 곱으로 나타냅니다.
    $$\text{U} = mgh$$
    물체 (가):
    $$\text{U}_{A} = 4 \times g_{A} \times 15 = 300$$
    $$g_{A} = 5$$
    물체 (나):
    $$\text{U}_{B} = 2 \times g_{B} \times 15 = 150$$
    $$g_{B} = 5$$
    따라서 $g_{A}$와 $g_{B}$는 같습니다.
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5. 그림은 발광 다이오드의 작동 원리를 나타낸 것이다. 두 가지 반도체인 A와 B를 접합시킨 후 그림과 같이 전압을 걸어주면 빛을 방출한다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉢
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 발광 다이오드(LED)의 원리를 묻는 문제입니다.
    빛이 방출되는 영역이 B이므로, 전자와 양공이 재결합하는 접합면이 B 쪽에 위치합니다. 따라서 A는 p형 반도체(양공 $\text{a}$), B는 n형 반도체(전자 $\text{b}$)입니다.
    띠틈(에너지 갭)이 클수록 방출되는 빛의 에너지가 커지므로 파장은 짧아집니다.
    $\text{b}$는 전자, $\text{a}$는 양공입니다.

    오답 노트
    에너지 준위: n형 반도체인 B는 전도띠 바로 아래에 도너 준위가 존재합니다.
    전압 크기: 순방향 전압의 크기는 전류의 세기에 영향을 줄 뿐, 반도체 고유의 성질인 띠틈의 크기를 변화시키지 않습니다.
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6. 그림은 세 가지 탄소화합물들을 화학식 또는 구조식으로 나타낸 것이다. (가)~(다)에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 화합물의 구조와 성질을 분석하는 문제입니다.
    실험식이 같은 화합물은 (가) $\text{CH}_{3}(\text{CH}_{2})_{3}\text{CH}=\text{CH}_{2}$와 (나) $\text{H}_{2}\text{C}=\text{CH}_{2}$가 아니며, (가)의 분자식은 $\text{C}_{6}\text{H}_{12}$, (나)는 $\text{C}_{2}\text{H}_{4}$로 비율은 같으나 분자량이 다릅니다. 하지만 (다) 벤젠 $\text{C}_{6}\text{H}_{6}$과는 다릅니다. 정확히는 (가)와 (나)가 모두 알켄으로 일반식 $\text{C}_{n}\text{H}_{2n}$을 만족하여 실험식이 $\text{CH}_{2}$로 동일합니다.
    (다) 벤젠은 모든 원자가 동일 평면상에 존재하는 평면 구조입니다.

    오답 노트
    입체구조: (가), (나), (다) 모두 평면 구조를 포함하거나 단순 구조여서 입체구조를 갖는 화합물은 2가지라는 설명은 틀렸습니다.
    결합각: (가)와 (나)의 $\text{H-C-C}$ 결합각은 $\text{sp}^{2}$ 혼성 궤도에 의해 약 $120^{\circ}$가 맞으나, 모든 결합각이 그러한 것은 아닙니다.
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7. 그림은 원자 A~D의 전자배치 모형을 나타낸 것이다.

A~D 원자 또는 이들로 이루어진 물질에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, A~D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉣
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 전자 배치 모형을 통해 원소를 분석합니다. A: 17족 비금속(Cl), B: 16족 비금속(O), C: 1족 금속(K), D: 2족 금속(Mg)입니다.
    AC는 금속 C와 비금속 A의 결합이므로 이온 결합 화합물입니다.
    양이온의 반지름은 같은 주기에서 원자 번호가 작을수록, 전자 껍질 수가 많을수록 큽니다. $D^+$($\text{Mg}^{2+}$)보다 $C^+$($\text{K}^+$)의 껍질 수가 더 많으므로 DB보다 AC의 양이온 반지름이 더 작습니다(즉, DB의 양이온 반지름이 더 큽니다).


    오답 노트
    DB(s)는 이온 결합 화합물로 고체 상태에서 전기 전도성이 없으며, A(s)는 비금속 단체로 전기 전도성이 낮지만 DB가 더 크다고 볼 수 없습니다. B는 산소로 수소 원자 2개와 공유 결합하여 $\text{H}_2\text{O}$를 형성하지만, 보기의 설명은 문맥상 적절하지 않습니다.
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8. 다음 화학 반응식은 탄산칼슘(CaCO3)과 묽은 염산(HCl)의 반응을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉡, ㉣
  3. ㉠, ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 계수를 맞추면 $\text{CaCO}_3(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{CaCl}_2(aq) + \text{CO}_2(g) + \text{H}_2\text{O}(l)$ 입니다.
    생성물 A는 $\text{H}_2\text{O}$이며, 굽은형 구조를 가진 극성 화합물입니다.
    화학 반응 전후의 총 질량은 질량 보존 법칙에 의해 항상 일정합니다.
    화합물을 구성하는 성분 원소 사이의 질량비는 항상 일정하다는 일정 성분비 법칙을 만족합니다.


    오답 노트
    $x$는 4가 아니라 2입니다. 반응물과 생성물의 총 질량은 같습니다.
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9. 다음은 바닥상태의 원자 A와 B에 대한 자료이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 원자의 전자 배치를 통해 원소를 파악합니다. A는 2주기 비금속이며 L껍질 전자가 7개이므로 플루오린($F$, 원자번호 9), B는 3주기 금속이며 M껍질 전자가 1개이므로 나트륨($Na$, 원자번호 11)입니다.
    B의 바닥상태 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$이며, A의 바닥상태 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^5$입니다.
    옥텟 규칙을 만족하는 이온이 되면 $A^-$는 전자 10개, $B^+$는 전자 10개로 서로 같습니다.
    전자가 하나라도 들어있는 오비탈 수는 A가 3개($1s, 2s, 2p$), B가 4개($1s, 2s, 2p, 3s$)로 B가 1개 더 많습니다.


    오답 노트
    A의 전자 배치는 $1s^2 2s^2 2p^5$이며, B의 바닥상태 원자 전자 수는 11개입니다.
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10. 다음은 철과 관련된 반응의 화학 반응식이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉢
  3. ㉠, ㉢, ㉣
  4. ㉡, ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식에서 산화수 변화를 통해 산화제와 환원제를 판별하는 문제입니다.
    ㉠ $\text{Fe(OH)}_2$의 $\text{Fe}$가 $+2$에서 $+3$으로 산화되고, $\text{O}_2$의 $\text{O}$가 $0$에서 $-2$로 환원되므로 $\text{O}_2$는 산화제입니다.
    ㉢ $\text{Fe}$는 $0$에서 $+2$로 산화되고, $\text{Cu}^{2+}$는 $+2$에서 $0$으로 환원됩니다.
    ㉣ $\text{Fe}_2\text{O}_3$와 $\text{Fe}_3\text{O}_4$의 $\text{Fe}$는 환원되며, $\text{CO}$의 $\text{C}$는 $+2$에서 $+4$로 산화되므로 $\text{CO}$는 환원제입니다.

    오답 노트
    ㉡ $\text{H}_2\text{O}$는 산화수 변화가 없는 물질로 환원제가 아닙니다.
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11. 다음은 담배 모자이크병을 일으키는 바이러스 A의 특성을 알아보기 위한 실험 과정과 실험 결과이다.

실험 결과에 나타난 바이러스 A의 특성으로 가장 적절한 것은?

  1. 세포로 되어 있다.
  2. 이분법으로 증식한다.
  3. 유전 물질을 가지고 있다.
  4. 자신의 효소를 이용하여 스스로 물질대사를 할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 실험 결과, 세균 여과기(세균보다 작은 입자만 통과)를 통과한 여과액이 건강한 잎을 감염시켰으므로 바이러스 A는 세
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12. 생식 기관에서 생식 세포를 만들기 위해 일어나는 감수 분열 과정은 연속적으로 2회의 분열이 일어나 4개의 딸세포를 만드는 과정이다. 다음 중 감수 1분열에서만 관찰되는 현상은?

  1. 염색체가 다시 염색사로 풀린다.
  2. 핵막과 인이 나타나 딸세포가 형성된다.
  3. 방추사가 짧아지면서 염색 분체가 분리되어 양극으로 이동한다.
  4. 상동 염색체가 결합된 2가 염색체가 세포 중앙에 나란히 배열된다.
(정답률: 알수없음)
  • 감수 1분열의 핵심은 상동 염색체의 분리입니다. 상동 염색체끼리 접합하여 형성된 2가 염색체가 세포 중앙(적도면)에 배열된 후 분리되는 현상은 오직 감수 1분열 전기에만 관찰되는 고유한 특징입니다.

    오답 노트
    염색체가 다시 염색사로 풀림, 핵막과 인의 재등장: 분열 후기 및 말기에 공통적으로 나타남
    염색 분체 분리: 감수 2분열 및 체세포 분열에서 나타남
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13. 표는 용액 A와 B에 들어 있는 영양소의 종류를 알아보기 위한 실험 결과이다.

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

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 영양소 검출 반응 결과 분석입니다.
    용액 A는 아이오딘(청남색), 뷰렛(보라색), 수단 III(적색) 모두 양성이므로 녹말, 단백질, 지방이 모두 포함되어 있습니다.
    용액 B는 뷰렛(보라색)만 양성이므로 단백질만 포함되어 있습니다.

    ㉠ 용액 A에만 있는 녹말은 최종 소화 시 포도당이 됩니다.
    ㉡ 용액 B에만 있는 단백질(또는 공통 성분)은 최종 소화 후 아미노산이 되어 소장에서 흡수됩니다.

    오답 노트
    공통 영양소인 단백질은 최종 소화 시 아미노산이 되며, 이는 림프관이 아닌 모세혈관으로 이동합니다: 암죽관 이동은 지방의 최종 산물인 지방산과 글리세롤에 해당함
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14. 그림은 인체에서 주영양소 A가 세포 호흡을 통해 분해되어 최종 노폐물이 생성되는 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 세포 호흡을 통해 주영양소 A가 분해되어 이산화 탄소와 물, 에너지가 생성되는 과정입니다.
    세포 호흡 결과 생성된 이산화 탄소는 혈액을 통해 폐로 운반되어 호흡계를 통해 몸 밖으로 배출됩니다.


    오답 노트
    주영양소 A는 에너지원으로 쓰이는 포도당(탄수화물)입니다: 단백질이 아님
    생성된 에너지의 일부는 열에너지로 방출됩니다: 모두 ATP에 저장되지 않음
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15. 그림은 산불이 난 후 천이가 진행되는 과정을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 산불 이후 토양이 남아있는 상태에서 진행되는 2차 천이 과정입니다.
    (가)는 양수림과 음수림의 중간 단계인 혼합림에 해당하며, 토양이 이미 형성된 상태에서 시작하므로 2차 천이가 맞습니다.
    또한, 음수림의 잎은 빛이 적은 하층부에서도 생존해야 하므로, 빛을 많이 받는 상층부 잎의 울타리 조직이 하층부보다 더 두껍게 발달합니다.
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16. 그림은 지구의 기권을 높이와 온도 변화에 따라 구분한 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 기권의 층상 구조와 특징을 묻는 문제입니다.
    높이가 올라갈수록 공기가 희박해지므로 대기의 밀도는 감소하는 것이 맞습니다.

    오답 노트
    중간권: 수증기가 풍부하고 기상 현상이 나타나는 곳은 대류권입니다.
    열권: 오존층이 존재하여 자외선을 흡수하는 곳은 성층권입니다.
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17. 온난 전선과 한랭 전선의 특징을 정리한 아래 표에서 옳지 않은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 특징을 비교하는 문제입니다.
    한랭 전선은 온난 전선보다 이동 속도가 훨씬 빠릅니다. 따라서 온난 전선이 빠르고 한랭 전선이 느리다는 설명은 옳지 않습니다.
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18. 판 구조론에서 수렴형 경계에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 변환 단층이 발달한다.
  2. 심발 지진과 화산 활동이 거의 일어나지 않는다.
  3. 판과 판이 서로 충돌하는 경계로, 역단층과 습곡 산맥 등 다양한 지형이 발달한다.
  4. 해양판과 해양판의 경계에서는 해령이 발달하고, 대륙판과 대륙판의 경계에서는 열곡대가 발달한다.
(정답률: 알수없음)
  • 수렴형 경계는 두 판이 서로 가까워지며 충돌하거나 섭입하는 경계입니다. 이 과정에서 강한 압축력이 작용하여 지층이 휘어지는 습곡 산맥이 형성되거나, 지층이 끊어져 밀려 올라가는 역단층이 발달하는 것이 특징입니다.


    오답 노트
    변환 단층: 보존형 경계의 특징입니다.
    심발 지진과 화산 활동: 섭입형 수렴 경계에서 활발하게 일어납니다.
    해령과 열곡대: 발산형 경계에서 발달하는 지형입니다.
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19. 지구 기후 변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 지표면의 변화는 지표가 흡수하는 태양 에너지의 양을 변화시켜 기후 변화의 원인이 될 수 있다.
  2. 세차 운동에 의해 지구 자전축 경사 방향이 반대로 변하면 극지방은 열대 기후로 바뀔 것이다.
  3. 지구 자전축의 기울기가 커지면 여름과 겨울의 남중 고도 차이가 커져 계절의 온도 변화가 커질 것이다.
  4. 지구 공전 궤도 이심률이 커지면 근일점과 원일점사이의 일사량 차이가 커져서 기후 변화가 일어날 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 세차 운동은 지구 자전축의 방향이 변하는 현상으로, 계절의 위치가 바뀌어 북반구의 여름이 남반구의 여름이 되는 식의 변화를 일으키지만, 위도에 따른 태양 고도 체계 자체가 바뀌는 것은 아니므로 극지방이 열대 기후로 변하지는 않습니다.
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20. 다음 (가)~(다)는 태양에서 나타나는 현상이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 태양의 활동 현상을 분석하는 문제입니다.
    (가)는 쌀알 모양의 무늬인 쌀알 조직, (나)는 온도가 낮아 어둡게 보이는 흑점, (다)는 고온 가스가 솟아오르는 홍염입니다.
    ㉠ 쌀알 조직의 밝은 부분은 내부 물질이 상승하는 곳이고, 어두운 부분은 식어서 하강하는 곳이므로 옳습니다.
    ㉡ 흑점의 개수는 약 11년 주기로 변화하므로 옳습니다.

    오답 노트
    ㉢ 홍염은 태양의 대기 현상이 맞으나, 코로나 현상과는 다른 현상이므로 틀렸습니다.
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