경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2017-03-18)

경찰공무원(순경) 과학 2017-03-18 필기 기출문제 해설

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경찰공무원(순경) 과학
(2017-03-18 기출문제)

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1과목: 과학

1. 그림 (가)와 (나)는 2가지 오비탈을 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 바닥상태의 전자 배치 원리에 따라 $3s$ 오비탈에 전자가 2개 채워지면, 에너지 준위가 낮은 $2p$ 오비탈은 이미 6개의 전자가 모두 채워진 상태여야 합니다. 또한, 수소 원자에서 $n=3$인 (가)에서 $n=2$인 (나)로 전자가 전이되면 에너지를 방출하며, 이는 발머 계열에 해당합니다.

    오답 노트
    바닥상태가 되려면 $2p$ 오비탈이 먼저 다 채워진 후 $3s$에 전자가 들어가야 하므로, (가)와 (나)에 각각 1개씩만 있는 상태는 바닥상태가 아닙니다.
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2. 다음은 주기율표에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉡
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 주기율표의 역사와 원소의 성질에 대한 설명입니다.
    멘델레예프는 1869년 원소들을 원자량 순서로 배열하여 주기율표를 만들었으며, 준금속 원소(규소 $Si$, 저마늄 $Ge$ 등)는 금속보다 전기 전도성이 작고 비금속보다 큰 중간적 성질을 가집니다.

    오답 노트
    유효 핵전하: 나트륨 원자($Na$)가 전자 하나를 잃어 나트륨 이온($Na^{+}$)이 되면 전자 간 반발력이 감소하여 유효 핵전하는 오히려 증가합니다.
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3. 다음은 4가지 종류의 탄소 동소체에 대한 특징을 설명한 것이다. ㉠∼㉣에 해당하는 탄소 동소체로 가장 적절한 것은?(순서대로 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣)

  1. 풀러렌, 흑연, 탄소 나노튜브, 다이아몬드
  2. 흑연, 풀러렌, 다이아몬드, 그래핀
  3. 풀러렌, 탄소 나노튜브, 흑연, 그래핀
  4. 그래핀, 흑연, 풀러렌, 탄소 나노튜브
(정답률: 알수없음)
  • 탄소 동소체의 구조적 특징을 분석하면 다음과 같습니다.
    ㉠ 탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 결합한 것은 풀러렌입니다.
    ㉡ 2차원 평면 구조의 탄소 층이 쌓여 있어 층 사이가 잘 미끄러지는 것은 흑연입니다.
    ㉢ 육각형 모양의 탄소 층이 나선형으로 감겨 원기둥 모양을 이룬 것은 탄소 나노튜브입니다.
    ㉣ 각 탄소 원자가 4개와 결합하여 정사면체 구조의 3차원 그물 구조를 이루며 전기 전도성이 없는 것은 다이아몬드입니다.
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4. 다음은 3가지 분자의 분자식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보 기>에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉣
  4. ㉠㉢㉣
(정답률: 알수없음)
  • 분자의 구조와 전자쌍 배치를 분석합니다.
    $CH_{4}$는 정사면체 구조로 결합각이 $109.5^{\circ}$로 가장 큽니다.
    $H_{2}O$는 중심 원자에 비공유 전자쌍이 2쌍으로 가장 많습니다.
    각 분자의 중심 원자 주변 전자쌍 수(공유 전자쌍 수 + 비공유 전자쌍 수)는 $NH_{3}$(4쌍), $H_{2}O$(4쌍), $CH_{4}$(4쌍)로 모두 같습니다.

    오답 노트
    무극성인 분자는 두 개이다: 무극성 분자는 $CH_{4}$ 하나뿐이며, $NH_{3}$와 $H_{2}O$는 극성 분자입니다.
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5. 다음은 3가지 화학 반응식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식의 산화-환원 반응을 분석합니다.
    반응식 (나) $6CO_{2} + 6H_{2}O \rightarrow C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}$에서 탄소(C)의 산화수는 $+4$에서 $0$으로 감소하므로 $CO_{2}$는 환원됩니다.
    반응식 (다) $Cu(s) + 2AgNO_{3}(aq) \rightarrow Cu(NO_{3})_{2}(aq) + 2Ag(s)$에서 $Ag^{+}$이온이 $Ag$ 금속으로 석출되므로 수용액 속의 금속 양이온 수는 감소합니다.

    오답 노트
    (가)에서 황(S)의 산화수의 합: 산화수 보존 법칙에 의해 반응물과 생성물의 원자당 산화수 합은 일정하며, 단순히 각 원소의 산화수를 더한 값이 $-2$가 되는 것은 화학적 원리에 맞지 않습니다.
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6. 다음은 케플러 법칙과 특수 상대성 이론의 가정에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 케플러 법칙과 특수 상대성 이론의 기본 가정을 묻는 문제입니다.
    케플러 제1법칙에 따라 모든 행성은 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도로 운동하며, 케플러 제2법칙(면적 속도 일정의 법칙)에 따라 같은 시간 동안 휩쓸고 지나가는 면적은 같습니다.

    오답 노트
    광속 불변의 원리에 의해 빛의 속력은 관찰자의 상태와 관계없이 항상 일정함
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7. 다음 그림은 빛을 방출하고 있는 발광 다이오드(LED)를 나타낸 것이다. X, Y는 각각 p형 반도체와 n형 반도체 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • LED의 동작 원리와 반도체 특성을 분석하는 문제입니다.
    그림에서 전자가 $Y$에서 $X$로 이동하여 빛을 방출하므로, $X$는 p형 반도체(양공), $Y$는 n형 반도체(전자)입니다. p-n 접합 다이오드에 순방향 전압이 연결되어야 전류가 흐르고 빛이 나므로, 역방향 전압 시 양공과 전자가 접합면에서 멀어진다는 설명은 옳은 분석입니다.

    오답 노트
    Y는 n형 반도체이므로 15족 원소(P, As 등)를 첨가해야 함
    X(p형)의 가전자대 에너지는 Y(n형)보다 높음
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8. 다음은 전자기파에 대한 설명이다. ㉠∼㉢에 해당하는 전자기파로 가장 적절한 것은?(순서대로 ㉠, ㉡, ㉢)

  1. 적외선, X선, 감마(γ)선
  2. 가시광선, 감마(γ)선, X선
  3. 적외선, 자외선, X선
  4. 라디오파, 자외선, 감마(γ)선
(정답률: 알수없음)
  • 전자기파의 특성과 이용 사례를 매칭하는 문제입니다.
    야간 투시경에 이용되는 파장은 적외선이며, 살균 및 소독에 사용되어 미생물을 파괴하는 파장은 자외선입니다. 또한 인체 내부 골격 촬영이나 공항 물품 검사에 사용되는 투과력이 강한 파장은 X선입니다.
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9. 다음 그림은 실린더에 들어 있는 일정량의 이상 기체의 상태를 A → B → C로 변화시키는 과정을 나타낸 것이다. A, B, C의 부피는 각각 2V, V, 2V이고, A → B는 단열 과정, B → C는 등압 과정이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, Q = 열량, W = 일, U = 내부에너지)

  1. ㉠
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 열역학 제1법칙 $\Delta U = Q - W$ (또는 $Q = \Delta U + W$)를 적용하여 분석합니다.
    ㉠ A $\rightarrow$ B 과정은 외부에서 일을 받아 부피가 감소하는 단열 압축 과정입니다. 단열 과정에서는 $Q = 0$이므로 $\Delta U = -W$가 되며, 외부에서 일을 받았으므로 내부에너지가 증가합니다.
    ㉡ B $\rightarrow$ C 과정은 등압 팽창 과정입니다. 부피가 증가하므로 기체가 외부에 일을 하며($W > 0$), 온도가 상승하여 내부에너지가 증가($\Delta U > 0$)합니다. 따라서 $Q = \Delta U + W$에 의해 $Q > 0$이 되어 외부로부터 열을 흡수합니다.
    ㉢ A $\rightarrow$ B 과정에서 내부에너지가 증가했고, B $\rightarrow$ C 과정에서도 내부에너지가 추가로 증가했으므로, 최종 상태 C의 내부에너지는 A보다 큽니다. 내부에너지는 온도에 비례하므로 기체의 온도는 A가 C보다 낮습니다.

    오답 노트
    ㉡: 등압 팽창 시 온도가 올라가며 외부에서 열을 흡수해야 하므로 방출한다는 설명은 틀렸습니다.
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10. 다음 그림은 수소연료 전지의 구조와 원리를 모식적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉢㉣
(정답률: 알수없음)
  • 수소연료전지에서 연료인 수소($H_{2}$)는 (-)극(A)으로, 산화제인 산소($O_{2}$)는 (+)극(B)으로 공급됩니다. 또한, 수소의 저장과 운송이 어렵다는 점이 주요 단점입니다.

    오답 노트
    전류는 전자 흐름의 반대 방향이므로 $a$ 방향이 아닌 반대 방향으로 흐릅니다.
    (+)전극에서의 반응은 $O_{2} + 2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}O$이며, 제시된 반응은 (-)전극의 반응입니다.
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11. 다음은 인체를 구성하는 물질에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉠㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 인체를 구성하는 성분 중 물이 가장 많은 비중을 차지하며, 핵산(DNA, RNA)의 기본 단위체는 뉴클레오타이드입니다.

    오답 노트
    항체는 지질이 아니라 단백질로 이루어져 있습니다.
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12. 다음 그림은 어떤 동물(2n=4)의 체세포 내의 염색체를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 돌연변이와 교차는 고려하지 않는다.)

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉠㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 염색체의 구조와 명칭을 분석합니다.
    ㉠은 하나의 염색체를 구성하는 두 개의 복제된 가닥으로, DNA 복제로 만들어진 자매염색분체입니다.
    ㉢은 모양과 크기가 비슷하며 서로 짝을 이루는 상동염색체입니다.

    오답 노트
    ㉡은 중심체이다: ㉡은 염색분체 두 개를 연결하는 부위인 동원체입니다.
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13. 다음 그림은 성염색체에 의해 유전되는 유전병 A에 대한 가계도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은? (단, 돌연변이와 교차는 고려하지 않는다.)

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 성염색체 유전병 A의 가계도를 분석하면, 정상 부모 사이에서 유전병 A를 가진 딸이 태어났으므로 유전병 A는 열성 형질이며 X 염색체 연관 유전임을 알 수 있습니다.
    따라서 유전병 A는 열성 질환이며, 유전병 A를 가진 여성인 (가)는 유전자형이 $X^{a}X^{a}$인 동형접합입니다. 또한, 정상 남성과 유전병 A를 가진 여성 사이에서 태어난 딸 (나)는 아버지로부터 $X^{a}$를, 어머니로부터 $X^{a}$를 물려받은 유전병 A 환자이므로 동형접합입니다.

    오답 노트
    유전병 A는 우성형질이 아니라 열성형질입니다.
    (가)의 유전형은 이형접합이 아니라 동형접합입니다.
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14. 다음은 혈당량 조절을 위한 인슐린과 글루카곤의 길항작용을 설명한 것이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 혈당량 조절을 위해 인슐린과 글루카곤은 서로 반대 작용을 하는 길항작용을 합니다.
    인슐린은 혈액 속의 포도당을 글리코젠으로 합성하여 간이나 근육에 저장함으로써 혈당량을 낮추고, 글루카곤은 저장된 글리코젠을 다시 포도당으로 분해하여 혈당량을 높입니다.

    오답 노트
    인슐린은 이자의 $\alpha$세포가 아니라 $\beta$세포에서 분비됩니다.
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15. 다음 그림은 생태계를 구성하는 요소 사이의 상호 관계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 생태계 구성 요소 간의 상호작용을 분석하면 다음과 같습니다.
    (가)는 생물과 비생물적 환경 사이의 상호작용(작용)으로, 식물의 광합성으로 산소 농도가 증가하는 것이 해당합니다.
    (나)는 비생물적 환경이 생물에 영향을 주는 상호작용(반작용)으로, 강수량 감소가 벼의 성장을 저해하는 것이 해당합니다.
    (다)는 생물 요소 간의 상호작용(포식과 피식)으로, 스라소니 증가로 토끼 수가 감소하는 것이 해당합니다.
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16. 다음 그림은 태양계 생명가능지대의 변화를 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 시간이 흐를수록 태양의 광도가 증가하여 생명가능지대가 태양으로부터 더 먼 거리로 이동하고 폭이 넓어집니다.
    현재 $1\text{ AU}$ 거리에 있는 지구는 40억 년 후 생명가능지대 바깥(안쪽)으로 밀려나 액체 상태의 물이 존재할 수 없게 되며, 생명가능지대의 폭은 점차 넓어집니다.

    오답 노트
    40억 년 후 태양의 광도는 현재보다 높아짐
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17. 다음 그림은 서로 다른 종류의 용암 (가)와 (나)의 특성을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 (나)는 (가)보다 온도와 유동성이 모두 높습니다. 유동성이 크다는 것은 점성이 낮다는 것을 의미하며, 이는 $\text{SiO}_2$ 함량이 낮을 때 나타나는 특징입니다.
    따라서 점성은 (가)가 (나)보다 크다는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    $\text{SiO}_2$ 함량은 (가)가 (나)보다 높음
    (가)는 점성이 커서 유동성이 낮은 대륙 지각의 화강암질 용암(분출 시 순상 화산이 아닌 종상 화산 형성)에 해당함
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18. 다음은 대기의 순환에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 대기 순환의 규모와 지역적 특성을 묻는 문제입니다.
    해륙풍과 뇌우는 국지적인 규모의 순환으로 '중규모 순환'에 해당하며, 해안 지역에서는 비열 차이로 인해 낮에는 바다에서 육지로 부는 해풍이, 밤에는 육지에서 바다로 부는 육풍이 붑니다. 위도 $0^{\circ} \sim 30^{\circ}$ 사이에는 무역풍이 불며, 편서풍은 위도 $30^{\circ} \sim 60^{\circ}$ 사이에서 나타납니다.

    오답 노트
    ㉠ 해륙풍, 뇌우 $\rightarrow$ 중규모 순환
    ㉢ 위도 $0^{\circ} \sim 30^{\circ}$ $\rightarrow$ 무역풍
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19. 다음은 지구 기후 변화의 요인과 영향에 대한 설명이다. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 지구 기후 변화의 요인과 피드백 원리를 묻는 문제입니다.
    화산재 분출은 태양 복사 에너지를 차단하여 반사율을 높이고 기온을 낮추므로 ㉠은 틀린 설명입니다. 자전축 기울기가 커지면 계절별 태양 남중 고도 차이가 커져 계절성이 뚜렷해지며, 빙하가 녹으면 지표 반사율이 감소하여 더 많은 에너지를 흡수하므로 기온이 상승하는 양의 피드백이 발생합니다.

    오답 노트
    ㉠ 화산재 분출 $\rightarrow$ 반사율 증가 $\rightarrow$ 기온 하강
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20. 다음 그림은 질량과 자전 주기의 상대적인 차이를 기준으로 태양계 행성을 지구형 행성과 목성형 행성으로 구분하여 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉡㉢
  4. ㉠㉡㉢
(정답률: 알수없음)
  • 그래프에서 질량이 크고 자전 주기가 짧은 (가)는 목성형 행성, 질량이 작고 자전 주기가 긴 (나)는 지구형 행성입니다.
    따라서 (가)는 목성형 행성이고 (나)는 지구형 행성이라는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    평균 밀도: 목성형 행성인 (가)가 지구형 행성인 (나)보다 밀도가 낮습니다.
    대기 성분: 목성형 행성인 (가)의 주성분은 수소($H_{2}$)와 헬륨($He$)입니다.
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