경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2016-09-03)

경찰공무원(순경) 과학
(2016-09-03 기출문제)

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1. 다음 그림과 같이 영희는 우주선을 타고 행성 A에서 B를 향해 0.8c로 등속도 직선 운동을 하고 있으며, 민수는 지상에서 정지된 상태로 우주선의 운동 방향에 수직으로 길이가 S인 막대기를 들고 있다. 영희가 측정한 행성 A와 B 사이의 거리는 L이고, 민수가 측정한 행성 A에서 B까지 우주선의 이동 시간은 t이다. 행성 A와 B는 민수에 대해 정지해 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, c는 빛의 속력이다.)

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉠, ㉡
(정답률: 알수없음)
  • ㉢. 민수가 측정한 시간 t은 영희가 측정한 시간보다 더 길다. 이는 상대성 이론에서 말하는 시간의 상대성에 따른 결과이다. 영희의 시간은 그녀의 운동 상태에 따라 느려지고, 민수의 시간은 그의 정지 상태에 따라 일정하다. 따라서 영희가 측정한 거리 L은 민수가 측정한 거리보다 더 짧게 나타난다. 이는 로렌츠 변환식을 통해 계산할 수 있다.
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2. 원자핵으로부터 1×10-10 m에 떨어져 있는 지점을 A라 할 때, 전기장에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 쿨롱 상수(k)는 9.0×109 N·m2/C2, 기본전하량(e)는 1.6×10-19 C, 중력 상수(G)는 6.7×10-11 N·m2/kg2, 양성자와 전자의 질량은 각각 1.7×10-27 kg, 9.1×10-31 kg으로 한다.)

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉢
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • ㉠. A 지점에서는 전기장이 존재하지 않는다.
    - A 지점에서는 원자핵과 전자가 서로 멀리 떨어져 있기 때문에 전기장이 미치지 않는 거리에 있다. 따라서 전기장이 존재하지 않는다.

    ㉡. 전자와 양성자 사이의 전기력은 중력보다 약 1039배 강하다.
    - 전자와 양성자 사이의 전기력은 쿨롱의 법칙에 따라 F = kq1q2/r2로 계산할 수 있다. 여기서 q1과 q2는 전하량, r은 거리를 나타낸다. 반면 중력은 F = Gm1m2/r2로 계산되며, 여기서 m1과 m2은 질량을 나타낸다. 전자와 양성자의 질량은 매우 작기 때문에 중력은 전기력에 비해 매우 약하다.

    ㉢. 전자와 양성자 사이의 전기력은 인력과 같은 방향을 가진다.
    - 전기력과 인력은 모두 F = kq1q2/r2의 형태를 가지며, 거리에 반비례하는 법칙을 따른다. 따라서 전자와 양성자 사이의 전기력과 지구와 달 사이의 인력은 같은 방향을 가진다.
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3. 다음 그림 (가), (나), (다)는 보어의 원자 모형에 따라 수소 원자의 전자가 양자수 n=1, 2, 3인 상태를 순서 없이 모식화하여 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉢
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉠, ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • - (가)는 수소 원자의 기본 상태를 나타내며, 전자가 n=1인 에너지 준위에 위치해 있다.
    - (나)는 전자가 n=2인 에너지 준위에 위치해 있으며, 이는 수소 원자의 첫 번째 발광선 스펙트럼을 나타낸다.
    - (다)는 전자가 n=3인 에너지 준위에 위치해 있으며, 이는 수소 원자의 두 번째 발광선 스펙트럼을 나타낸다.

    따라서, (가)는 기본 상태를 나타내므로 모든 상태에서 공통적으로 존재하는 것이고, (나)와 (다)는 각각 첫 번째와 두 번째 발광선 스펙트럼을 나타내므로, 이들은 서로 연관성이 있어 보인다. 따라서, 정답은 "㉠, ㉢"이다.
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4. 다음은 방사성 동위원소, 방사성 붕괴와 핵분열에 대한 질문이다. 보기의 ㉠ + ㉡ + ㉢의 값으로 옳은 것은?

  1. 141
  2. 144
  3. 147
  4. 150
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제에서는 우라늄-238의 방사성 붕괴과정을 보여주고 있다. 우라늄-238은 알파 입자를 방출하여 토륨-234로 붕괴한다. 이때 방출되는 알파 입자는 2억 10,000년 후에 다시 붕괴하여 헬륨-4가 된다. 따라서, 우라늄-238의 붕괴과정은 ㉠에서 ㉡로 이루어지고, ㉡에서 ㉢로 이루어진다. 이때 방출되는 알파 입자는 원자번호가 2인 헬륨-4이므로, ㉠ + ㉡ + ㉢의 원자번호는 238 - 4 - 234 = 147이 된다. 따라서, 정답은 "147"이다.
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5. 다음 그림은 길이가 L인 균일한 막대가 수평을 이루며 정지해 있는 상태를 나타내고 있다. 막대의 회전축은 받침대에 고정되어 있으며, 막대의 왼쪽 끝단에는 줄을 연결하여 고정도르래를 통해 1 kg의 물체 A를 매달았고, 받침대로부터 오른쪽으로 L/3 떨어진 곳에 1 kg의 물체 B가 놓여 있으며, 막대의 오른쪽 끝단은 줄로 연결되어 반지름이 2r인 축바퀴의 큰 바퀴에 연결되었다. 반지름이 r인 축바퀴의 작은 바퀴에는 줄을 통해 M kg의 물체 C를 매달았다. 물체 C의 질량은? (단, 막대는 휘어지지 않고, 줄은 늘어나지 않는다. 또한 줄과 막대의 질량은 고려하지 않으며, 줄과 도르래 및 축바퀴 사이와 회전축에서의 마찰은 무시한다. 받침대는 움직이지 않는다.)

  1. 1 kg
  2. 2 kg
  3. 3 kg
  4. 4 kg
(정답률: 알수없음)
  • 막대의 회전축이 고정되어 있으므로, 막대의 왼쪽과 오른쪽 끝단에 작용하는 힘의 합은 0이어야 한다. 따라서, A와 B에 작용하는 중력과 도르래를 통해 전달되는 힘의 합이 C에 작용하는 중력과 같아야 한다.

    A와 B에 작용하는 중력은 각각 1 kg × 9.8 m/s² = 9.8 N이다. 도르래를 통해 전달되는 힘은 A와 B 사이의 거리인 L/3에 비례하므로, A와 B에 작용하는 힘의 크기는 각각 9.8 N × (L - L/3) / L = 6.53 N이다.

    따라서, C에 작용하는 중력과 도르래를 통해 전달되는 힘의 합은 9.8 N - 6.53 N = 3.27 N이다. 작은 바퀴에 매달린 도르래를 통해 전달되는 힘은 큰 바퀴에 매달린 도르래를 통해 전달되는 힘의 1/2이므로, C에 작용하는 힘은 3.27 N × 2 = 6.54 N이다.

    C의 질량은 힘과 중력의 관계인 F = ma를 이용하여 구할 수 있다. 여기서 F는 C에 작용하는 힘, m은 C의 질량, a는 가속도이다. 따라서, m = F / a = 6.54 N / (1 kg × 9.8 m/s²) = 0.666 kg이다.

    하지만 문제에서는 C의 질량을 kg 단위로 요구하고 있으므로, 0.666 kg을 반올림하여 1자리 수로 나타내면 0.7 kg이 된다. 따라서, 정답은 "2 kg"가 아닌 "0.7 kg"이다.
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6. 다음은 원소 C, H로 이루어진 2가지 화합물 (가)와 (나)에 대한 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, C와 H의 원자량은 각각 12, 1 이다.)

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 화합물 (가)와 (나)는 모두 C와 H로 이루어져 있으며, (가)는 분자량이 26이고 (나)는 분자량이 40이다. 이를 토대로 각각의 분자식을 구해보면, (가)는 CH2O이고 (나)는 C2H4O2이다. 이때, (가)와 (나)의 분자식에 나타난 원소 비율을 비교해보면, (가)는 C:H = 1:2이고 (나)는 C:H = 2:4 = 1:2이다. 즉, 두 화합물 모두 C와 H의 비율이 같으므로 같은 원소들로 이루어져 있다고 볼 수 있다. 따라서, 옳은 설명은 "㉠, ㉢"이다.
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7. 이온 A+와 B2-은 다음 그림과 같이 동일한 전자 배치를 갖는다. 바닥상태의 원자 A와 B에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이다.)

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

    이유는 A+와 B2-은 전자 구성이 같기 때문에, 즉 전자 수가 같기 때문에 전자 구성에 따른 원소의 화학적 성질이 유사하다. 따라서 A와 B는 같은 주기에 있을 가능성이 높다.
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8. 다음 표는 3주기 원소 A∼C의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, A∼C는 임의의 원소 기호이다.)

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 이온화 에너지는 원자에서 전자를 제거하는 데 필요한 에너지이다. 이 표에서는 A∼C 원소의 이온화 에너지가 순차적으로 나타나 있다. 즉, A 원소의 이온화 에너지가 가장 작고, C 원소의 이온화 에너지가 가장 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 표에서는 원소의 전자 구성과 원자 번호에 따라 이온화 에너지가 변화하는 것을 보여주고 있다. 이에 따라, 보기에서는 "㉠"가 정답이다.
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9. 다음 표는 HCl(aq), NaOH(aq)의 부피를 달리하여 혼합한 용액에 대한 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 사용한 산과 염기는 완전히 이온화 한다.)

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

    - ㉠: NaOH와 HCl는 중화반응을 일으키며, 그 결과 생성되는 NaCl의 몰수는 NaOH와 HCl 중 몰수가 작은 쪽에 따라 결정된다. 따라서, NaOH와 HCl의 몰수를 모두 고려하여 계산한 결과와 표의 결과가 일치하므로 옳다.
    - ㉡: NaOH와 HCl의 몰수를 모두 고려하여 계산한 결과와 표의 결과가 일치하므로 옳다.
    - ㉢: NaOH와 HCl의 몰수를 모두 고려하여 계산한 결과와 표의 결과가 일치하지 않는다. 이는 NaOH와 HCl의 몰수를 고려하지 않고, 단순히 부피만을 고려하여 계산한 결과이기 때문이다. 따라서, ㉠, ㉡, ㉢ 중에서 ㉢는 옳지 않다.
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10. 다음은 아미노산 중 하나인 알라닌의 구조이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • - ㉠, ㉡: 알라닌은 카르복실기(-COOH)와 아미노기(-NH2)를 가지고 있으며, 이 두 기능기가 펩티드 결합으로 결합되어 폴리펩타이드를 형성할 수 있다.
    - ㉢: 알라닌은 극성 아미노산 중 하나로, 수용성이 높다. 또한, 단백질의 구성 단위 중 하나이며, 생체 내에서 중요한 역할을 한다.
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11. 다음 표는 생명체를 구성하는 물질 A∼C의 특징을 나타낸 것이다. A∼C는 각각 탄수화물, 단백질, 지질 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠, ㉡, ㉣
  2. ㉡, ㉢
  3. ㉡, ㉢, ㉣
  4. ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • - ㉡: 탄수화물은 에너지원으로서, 생명체 내에서 에너지를 공급하는 역할을 한다.
    - ㉢: 단백질은 생명체 내에서 구조적인 역할을 하며, 효소와 같은 생명 활동에 필요한 분자로도 작용한다.
    - ㉣: 지질은 생명체 내에서 에너지 저장 및 보호, 세포막 구성 등 다양한 역할을 한다. 따라서 생명체를 구성하는 물질 A∼C 모두 중요한 역할을 하며, 모든 것이 균형적으로 작용해야 한다.
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12. 다음 그림은 어떤 가족의 유전병과 ABO식 혈액형에 대한 가계도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 유전병은 한 쌍의 대립 유전자에 의해 결정되며, 대립 유전자 사이에 우열 관계는 분명하다. 돌연변이와 교차, 쌍둥이는 고려하지 않는다.)

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • - ㉠: 유전병은 대립 유전자에 의해 결정되며, 이 가족에서 유전병을 가진 부모는 모두 aa 형이다. 따라서, 자녀들은 모두 Aa 형이 되며, 유전병을 가진 자녀는 aa 형이 된다.
    - ㉡: 부모의 혈액형이 A형과 B형으로 다르므로, 자녀들은 A형, B형, AB형, O형이 모두 나올 수 있다. 이 가족에서는 A형, B형, AB형이 모두 나오고, O형은 나오지 않는다. 이는 A형과 B형이 각각 대립 유전자이며, AB형은 A형과 B형이 동시에 나타나는 형이기 때문이다.
    - ㉢: 유전병을 가진 부모는 모두 aa 형이므로, 자녀들은 Aa 형과 aa 형이 나올 수 있다. 따라서, 유전병을 가진 자녀가 나올 확률은 50%이다.
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13. 다음 표는 어떤 동물(2n=4)의 모세포로부터 생식 세포가 형성될 때 서로 다른 네 시기 A∼D에서 관찰된 세포 1개당 염색체 수와 핵 1개당 DNA 상대량을 나타낸 것이다. <그림>은 A∼D 중 한 시기에서 관찰되는 일부 세포의 염색체를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, A∼D는 네 시기를 순서 없이 나타낸 것이다.)

  1. ㉠, ㉡
  2. ㉠, ㉡, ㉢
  3. ㉠, ㉡, ㉣
  4. ㉢, ㉣
(정답률: 알수없음)
  • - ㉠: A 시기와 B 시기에서 모든 세포가 2개의 염색체와 2개의 핵을 가지고 있으므로, 이 동물의 염색체 수는 4개이다. 또한, 핵 1개당 DNA 상대량이 1이므로, 총 DNA 양은 4이다.
    - ㉡: C 시기에서는 모든 세포가 4개의 염색체와 4개의 핵을 가지고 있으므로, 이 동물의 염색체 수는 4개이다. 또한, 핵 1개당 DNA 상대량이 2이므로, 총 DNA 양은 8이다.
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14. 다음 표는 사람의 여러 가지 질병을 (가)∼(다)로 구분하여 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉡, ㉢
  4. ㉢
(정답률: 알수없음)
  • 각 질병의 발생 원인이나 치료 방법 등과 관련된 정보는 제공되지 않았으므로, 이를 기준으로 정답을 찾을 수 없다. 따라서, 표에서 가장 많은 질병이 포함된 (㉢)이 정답이 될 수 있다.
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15. 다음은 생물 다양성에 대한 학생 A∼C의 발표 내용이다. 발표 내용이 옳은 학생을 있는 대로 고른 것은?

  1. A
  2. A, B
  3. A, C
  4. B, C
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "A"이다.

    학생 A의 발표 내용은 생물 다양성이 지구상의 모든 생물들의 다양성을 의미하는 것이 맞다. 생물 다양성은 생태계의 안정성과 기능을 유지하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 생물 다양성을 유지하고 보호하는 것은 인류의 삶과 미래를 위한 필수적인 과제이다.

    학생 B의 발표 내용은 생물 다양성이 주로 동식물의 다양성을 의미하는 것으로 오해할 수 있다. 하지만 생물 다양성은 식물, 동물, 미생물 등 지구상의 모든 생물들의 다양성을 포함하는 개념이다.

    학생 C의 발표 내용은 생물 다양성이 주로 자연환경에서 발견되는 것으로 오해할 수 있다. 하지만 생물 다양성은 인간이 조성한 환경에서도 중요한 역할을 한다. 예를 들어 농경지나 도시에서도 생물 다양성을 유지하고 보호하는 것이 중요하다.

    따라서 학생 A의 발표 내용이 옳은 것이다.
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16. SiO2 함량에 따라 마그마의 성분은 크게 유문암질, 안산암질, 현무암질로 나눌 수 있다. 아래의 표는 마그마의 성분에 따른 SiO2 함량과 온도의 변화를 나타내고 있다. 마그마의 성분은 용암의 점성에 미치는 영향이 크기 때문에 화산체의 모양도 달라질 수 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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

    마그마의 성분에 따라 SiO2 함량과 온도가 달라지는데, 이는 용암의 점성에 영향을 미치기 때문이다. SiO2 함량이 높을수록 용암은 더 높은 온도에서 녹아내리며, 더 높은 점성을 가지게 된다. 따라서 SiO2 함량이 높은 유문암질은 더 높은 온도에서 녹아내리고, 더 높은 점성을 가지기 때문에 화산체의 모양은 둥글고 완만하다. 반면에 SiO2 함량이 낮은 현무암질은 더 낮은 온도에서 녹아내리고, 더 낮은 점성을 가지기 때문에 화산체의 모양은 가파르고 뾰족하다. 따라서, "㉢"가 정답이다.
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17. 판 구조론에서 판의 경계 형태 중 발산형 경계의 특징에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠, ㉡
  3. ㉠, ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • ㉠은 발산형 경계의 특징 중 하나인 두 개의 플레이트가 서로 멀어지면서 새로운 지형이 생성되는 지역을 나타내기 때문입니다. 그림에서 보면 붉은색과 파란색 플레이트가 서로 멀어지면서 중앙에 새로운 지형이 생성되는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 정답은 ㉠입니다.
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18. 아래의 표는 대기 순환의 규모와 현상을 보여 주고 있다. A, B, C, D에 해당하는 기상 현상과 발생 원인에 해당하는 내용을 순서대로 나열한 것 중 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

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

    ㉡은 열대저기압이 발생하는 지역으로, 태양열을 많이 받아 공기가 상승하면서 저기압이 형성됩니다. 이 때, 수증기가 많이 포함된 공기가 상승하면서 냉각되어 구름이 형성됩니다.

    ㉣은 극지방에서 발생하는 고기압이 원인입니다. 극지방은 태양열을 받지 못하므로 공기가 차가워져서 밀도가 높아지고, 이로 인해 고기압이 형성됩니다. 이 때, 고기압이 지배하는 지역은 대체로 맑은 날씨가 지속됩니다.
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19. 오늘 관측한 태양과 지구에 대한 금성과 화성의 상대적 위치와 공전 궤도가 아래의 그림과 같다고 가정할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉡, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • ㉢. 화성은 지구보다 태양으로부터 더 멀리 떨어져 있기 때문에, 지구와 화성 사이의 거리는 항상 일정하지 않다. 따라서 화성의 공전 궤도는 태양 주위에서 지구의 공전 궤도보다 더 타원형에 가깝다. 이에 따라 화성은 지구와 가까워질 때와 멀어질 때가 있으며, 이는 지구와 화성 사이의 최소 거리와 최대 거리가 다르기 때문이다.
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20. 다음 표는 행성 탐사선의 조사 결과 밝혀진 태양계 구성 행성에 대한 특징을 나열하였다. 이 행성들에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉠, ㉢
(정답률: 알수없음)
  • - 수성은 태양에 가까워서 매우 뜨거우며, 자전 주기와 공전 주기가 같아서 항상 같은 면을 바라보고 있다.
    - 금성은 지구와 가장 비슷한 크기와 구조를 가지고 있지만, 온실 효과로 인해 매우 뜨거우며, 밤과 낮의 온도 차이가 거의 없다.
    - 지구는 생명체가 존재하는 유일한 행성으로, 적도 부근이 가장 뜨거우며, 극지방이 가장 추운 곳이다.
    - 화성은 지구와 비슷한 크기와 구조를 가지고 있지만, 대기가 거의 없어서 표면이 매우 건조하고 뜨거우며, 산화 철 때문에 붉은 색을 띠고 있다.

    따라서, 옳은 설명은 "㉠"이다. 수성은 매우 뜨거우며, 자전 주기와 공전 주기가 같아서 항상 같은 면을 바라보고 있다. 화성은 지구와 비슷한 크기와 구조를 가지고 있지만, 대기가 거의 없어서 표면이 매우 건조하고 뜨거우며, 산화 철 때문에 붉은 색을 띠고 있다.
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