경찰공무원(순경) 과학 필기 기출문제복원 (2021-03-06)

경찰공무원(순경) 과학 2021-03-06 필기 기출문제 해설

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경찰공무원(순경) 과학
(2021-03-06 기출문제)

목록

1과목: 과학

1. 다음 중 플랑크 상수의 단위는?

  1. J⋅s
  2. N⋅m2·kg-2
  3. J⋅K-1
  4. m2⋅s-2
(정답률: 32%)
  • 플랑크 상수는 광자 한 개의 에너지가 진동수에 비례한다는 식 $E = hf$에서 정의됩니다. 에너지의 단위는 $\text{J}$이고 진동수의 단위는 $\text{s}^{-1}$이므로, 플랑크 상수 $h$의 단위는 $\text{J} \cdot \text{s}$가 됩니다.
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2. 진동수가 3.0MHz이고 파장이 0.5mm인 초음파의 속력[m·s-1]은?

  1. 1.5
  2. 6.0
  3. 1.5×103
  4. 6.0×103
(정답률: 53%)
  • 파동의 속력은 진동수와 파장의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v = f \lambda$
    ② [숫자 대입] $v = (3.0 \times 10^6) \times (0.5 \times 10^{-3})$
    ③ [최종 결과] $v = 1.5 \times 10^3$
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3. 다음 중 전자기파에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 마이크로파는 전자기파의 한 종류이다.
  2. 전자기파는 진동수가 클수록 에너지가 크다.
  3. X선은 가시광선보다 파장이 짧다.
  4. 적외선은 전기장과 자기장이 파의 진행 방향과 나란한 종파이다.
(정답률: 25%)
  • 모든 전자기파는 전기장과 자기장이 서로 수직이며, 파의 진행 방향과도 수직으로 진동하며 나아가는 횡파입니다. 따라서 적외선이 종파라는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    마이크로파: 전자기파의 일종이 맞음
    진동수와 에너지: $E = hf$ 관계에 의해 비례함
    X선 파장: 가시광선보다 진동수가 크므로 파장은 더 짧음
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4. 물체 A가 동쪽으로 10초 동안 10m를 이동한 후, 다음 10초 동안 서쪽으로 5m를 이동하였다. A의 평균속도[m·s-1] 크기는?

  1. 0.25
  2. 0.50
  3. 0.75
  4. 1.00
(정답률: 27%)
  • 평균속도는 총 이동 거리가 아닌, 처음 위치와 나중 위치 사이의 직선 거리인 변위를 걸린 시간으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{\Delta x}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{10 - 5}{10 + 10}$
    ③ [최종 결과] $v = 0.25$
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5. 이상기체가 300K, 1.50 ×105Pa의 닫힌 용기 1L에 들어 있다. 일정한 압력에서 용기의 부피가 2배로 되었을 때 온도[K]는?

  1. 150
  2. 300
  3. 450
  4. 600
(정답률: 16%)
  • 압력이 일정할 때, 이상기체의 부피는 절대온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{300} = \frac{2}{T_2}$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 600$
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6. 다음 화합물 중 실험식이 다른 하나는?

  1. HCHO
  2. C2H5CHO
  3. CH3COOH
  4. C6H12O6
(정답률: 27%)
  • 실험식은 화합물을 구성하는 원소의 가장 간단한 정수비로 나타낸 식입니다. 각 화합물의 원자 수 비를 확인합니다.
    $\text{HCHO}$: $\text{C} : \text{H} : \text{O} = 1 : 2 : 1$
    $\text{C}_{2}\text{H}_{5}\text{CHO}$: $\text{C} : \text{H} : \text{O} = 3 : 6 : 1$ (약분 불가)
    $\text{CH}_{3}\text{COOH}$: $\text{C} : \text{H} : \text{O} = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1$
    $\text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6}$: $\text{C} : \text{H} : \text{O} = 6 : 12 : 6 = 1 : 2 : 1$
    따라서 $\text{C}_{2}\text{H}_{5}\text{CHO}$만 실험식이 다릅니다.
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7. 다음은 메테인의 연소 반응식이다. [CH4(g)+2O2(g) → CO2(g)+2H2O(l)] 메테인 4g을 완전 연소시키기 위해 필요한 산소 기체의 몰수와 완전 연소 후 생성된 이산화 탄소의 질량은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이다)

  1. 산소 기체의 몰수[mol]: 0.5, 이산화 탄소의 질량[g]: 5.5
  2. 산소 기체의 몰수[mol]: 0.5, 이산화 탄소의 질량[g]: 11
  3. 산소 기체의 몰수[mol]: 1, 이산화 탄소의 질량[g]: 5.5
  4. 산소 기체의 몰수[mol]: 1, 이산화 탄소의 질량[g]: 11
(정답률: 27%)
  • 화학 반응식의 계수비는 몰수비와 같으므로, 메테인의 몰수를 먼저 구한 뒤 산소의 몰수와 이산화 탄소의 질량을 계산합니다.
    ① [메테인 몰수]
    $$\text{mol} = \frac{4\text{ g}}{16\text{ g/mol}} = 0.25\text{ mol}$$
    ② [산소 몰수] (메테인 : 산소 = $1 : 2$)
    $$\text{mol} = 0.25\text{ mol} \times 2 = 0.5\text{ mol}$$
    ③ [이산화 탄소 질량] (메테인 : 이산화 탄소 = $1 : 1$)
    $$\text{mass} = 0.25\text{ mol} \times 44\text{ g/mol} = 11\text{ g}$$
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8. 다음 표는 어떤 3주기 원소의 원자에 대한 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 이 원자의 바닥 상태 전자 배치로 옳은 것은?

  1. 1s22s22p1
  2. 1s22s22p3
  3. 1s22s22p63s23p1
  4. 1s22s22p63s23p2
(정답률: 32%)
  • 순차적 이온화 에너지를 보면 $E_{3}$에서 $E_{4}$로 넘어갈 때 에너지가 급격히 증가($2,750 \rightarrow 11,600$)합니다. 이는 3번째 전자까지는 원자가 전자로 쉽게 제거되지만, 4번째 전자는 안쪽 껍질(내각 전자)에서 제거되어야 함을 의미하므로 원자가 전자는 3개인 13족 원소(알루미늄)입니다.
    따라서 바닥 상태 전자 배치는 다음과 같습니다.
    $$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{1}$$
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9. 다음 그림은 분자 (가)와 (나)의 구조식을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠
  2. ㉢
  3. ㉠㉡
  4. ㉢㉣
(정답률: 27%)
  • 분자 (가)는 에테인($\text{C}_{2}\text{H}_{6}$)으로 탄소의 혼성 오비탈은 $sp^{3}$이며 결합각은 $109.5^{\circ}$입니다. 분자 (나)는 하이드라진($\text{N}_{2}\text{H}_{4}$)으로 질소의 혼성 오비탈은 $sp^{3}$이지만 비공유 전자쌍의 반발력으로 인해 결합각이 $109.5^{\circ}$보다 작습니다. 따라서 (가)의 $\text{H}-\text{C}-\text{H}$ 결합각이 (나)의 $\text{H}-\text{N}-\text{H}$ 결합각보다 큽니다.

    오답 노트
    비공유 전자쌍 수: (가)는 0쌍, (나)는 2쌍으로 다름
    무극성 공유 결합: (가)의 $\text{C}-\text{C}$와 (나)의 $\text{N}-\text{N}$ 모두 무극성 결합임
    분자 구조: 두 분자 모두 입체 구조임
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10. 다음은 염산과 수산화 칼슘 수용액의 중화 반응식이다. [2HCl(aq)+Ca(OH)2(aq) → CaCl2(aq)+2H2O(l)] 이 반응에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 구경꾼 이온은 Ca2+과 OH-이다.
  2. 알짜 이온 반응식은 Ca2+(aq)+2Cl-(aq) → CaCl2(aq)이다.
  3. 반응 후 Cl-은 용액에 그대로 남아 있다.
  4. 반응한 H+의 몰수와 생성된 H2O의 몰수는 다르다.
(정답률: 37%)
  • 중화 반응에서 반응에 참여하지 않고 용액 속에 그대로 남아 있는 이온을 구경꾼 이온이라고 합니다.
    제시된 반응식에서 $H^{+}$와 $OH^{-}$는 결합하여 $H_{2}O$가 되는 알짜 이온이며, $Ca^{2+}$와 $Cl^{-}$는 반응 전후 상태가 변하지 않는 구경꾼 이온입니다.
    따라서 반응 후 $Cl^{-}$는 용액에 그대로 남아 있습니다.

    오답 노트
    구경꾼 이온은 $Ca^{2+}$과 $Cl^{-}$임
    알짜 이온 반응식은 $H^{+}(aq)+OH^{-}(aq) \rightarrow H_{2}O(l)$임
    반응한 $H^{+}$의 몰수와 생성된 $H_{2}O$의 몰수는 $1:1$로 동일함
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11. 다음 표는 생물을 구성하는 물질의 특성을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉢
  3. ㉠㉢㉣
  4. ㉡㉢㉣
(정답률: 25%)
  • 표의 내용을 분석하면 (가)는 탄수화물, (나)는 지방, (다)는 단백질, (라)는 핵산입니다.
    인체 구성 비율이 가장 높은 유기물은 단백질(다)이므로 ㉠은 틀렸습니다.
    세포막은 인지질(지방의 일종)과 단백질로 구성되므로 (나)와 (다)가 있다는 ㉡은 옳습니다.
    바이러스는 핵산(라)과 이를 둘러싼 단백질 껍질(다)로 구성되므로 ㉢은 옳습니다.
    세포의 핵에는 DNA와 RNA(핵산, 라), 히스톤 단백질(다) 등이 존재하며, 지방(나) 성분인 핵막이 감싸고 있으므로 ㉣은 옳습니다.
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12. 다음 그림은 상동 염색체 및 복제 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은? (단, (가)와 (나)는 상동 염색체이며, (ㄱ)과 (ㄴ)은 염색 분체이다)

  1. ㉠㉡
  2. ㉡㉣
  3. ㉡㉣㉤
  4. ㉢㉣㉤
(정답률: 37%)
  • DNA 복제 후 형성된 염색 분체는 유전적으로 동일하며, 상동 염색체는 같은 형질을 결정하는 유전자를 가지고 있습니다.
    ㉡ 체세포 분열 후기에는 자매 염색 분체인 (ㄱ)과 (ㄴ)이 분리됩니다.
    ㉣ 유전자 A와 B가 동일한 염색체 상에 존재하므로 서로 연관되어 있습니다.
    ㉤ 감수 1분열 전기에는 상동 염색체인 (가)와 (나)가 접합하여 2가 염색체를 형성합니다.

    오답 노트
    ㉠ DNA 복제는 DNA 양이 2배가 되는 것이지 핵상($n \rightarrow 2n$)이 변하는 것이 아님
    ㉢ 감수 2분열 후기에 자매 염색 분체가 분리됨
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13. 다음 표는 인체의 항상성 유지와 관련된 내용이다. 각각의 원인에 대한 결과로 옳은 것은?

  1. ㉠
  2. ㉡
  3. ㉢
  4. ㉣
(정답률: 11%)
  • 체액의 삼투압이 높아지면 시상하부가 이를 감지하여 뇌하수체 후엽에서 항이뇨 호르몬(ADH)의 분비를 촉진함으로써 수분 재흡수를 늘려 삼투압을 낮춥니다.

    오답 노트
    ㉡ 티록신 증가: 물질대사 촉진, 체온 상승, 체중 감소
    ㉢ 히스타민 분비: 혈관 확장, 혈장 성분 유출로 인한 부종 및 염증
    ㉣ 혈당 저하: 부교감 신경이 아닌 교감 신경과 $\alpha$세포가 자극되어 글루카곤 분비
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14. 다음 염색체 돌연변이 현상과 관련이 있는 질환으로 옳은 것은? (단, A∼G는 유전자를 나타낸다)

  1. 다운 증후군
  2. 만성 골수 백혈병
  3. 클라인펠터 증후군
  4. 낫 모양 적혈구 빈혈증
(정답률: 11%)
  • 제시된 이미지는 염색체의 일부가 끊어져 다른 염색체로 옮겨가는 전좌(Translocation) 현상을 보여줍니다. 특히 9번 염색체와 22번 염색체 사이의 전좌로 인해 필라델피아 염색체가 형성되면 만성 골수 백혈병이 유발됩니다.

    오답 노트
    다운 증후군: 21번 염색체 수의 증가(비분리)
    클라인펠터 증후군: 성염색체 수의 증가(XXY)
    낫 모양 적혈구 빈혈증: 유전자 돌연변이(염기 치환)
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15. 다음 생태계 및 에너지의 흐름에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠㉢
  2. ㉠㉣
  3. ㉡㉢
  4. ㉡㉣
(정답률: 16%)
  • 생태계의 에너지 흐름과 평형에 관한 문제입니다. 먹이 그물이 복잡할수록 대체 먹이가 많아져 생태계 평형이 더 잘 유지되며, 상위 영양 단계로 갈수록 에너지 효율의 한계로 인해 개체수, 생물량, 에너지양이 모두 감소하는 피라미드 구조를 이룹니다.

    오답 노트
    에너지 흐름: 에너지는 순환하지 않고 한 방향으로 흐르며 최종적으로 열에너지 형태로 방출됩니다.
    온실 효과: 수증기와 이산화 탄소는 자외선이 아니라 지표에서 방출되는 적외선 복사 에너지를 흡수하여 발생합니다.
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16. 다음 그림은 지구계를 구성하는 환경 구성 요소 사이의 상호작용을, 표는 지구계에서 나타나는 다양한 상호작용의 예이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉣
  4. ㉢㉣
(정답률: 37%)
  • 지구계 구성 요소 간의 상호작용을 분석하는 문제입니다. 화산 가스 공급(a)은 지권 $\rightarrow$ 기권이므로 (가)는 기권이며, 지진 해일(c)은 지권 $\rightarrow$ 수권이므로 (나)는 수권입니다.
    (나)가 수권인 것은 옳으며, 태풍은 수권(해수면 온도 상승)과 기권의 상호작용(d)으로 발생하므로 옳은 설명입니다.

    오답 노트
    탄소 분포: 탄소는 (나)인 수권보다 지권에 가장 많이 분포합니다.
    대륙의 이동: 지권 내부의 변화이므로 b(기권 $\rightarrow$ 생물권)의 예가 아닙니다.
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17. 다음 그림은 종류가 다른 마그마 A, B의 온도에 따른 점성 변화를 나타낸 것이다. 마그마 A, B에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠㉡
  2. ㉠㉢
  3. ㉡㉣
  4. ㉢㉣
(정답률: 32%)
  • 마그마의 점성은 $\text{SiO}_2$ 함량이 높을수록, 온도가 낮을수록 커집니다. 그래프에서 A가 B보다 점성이 높으므로 A는 $\text{SiO}_2$ 함량이 많은 유문암질 마그마, B는 함량이 적은 현무암질 마그마입니다.
    B는 A보다 점성이 낮아 유동성이 크므로 더 멀리 이동할 수 있으며, A는 점성이 커서 가스가 빠져나가기 어려워 폭발적인 분출을 일으킵니다.

    오답 노트
    $\text{SiO}_2$ 함량: A가 B보다 더 많습니다.
    순상 화산: 유동성이 큰 B가 만드는 지형입니다.
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18. 다음 표는 지권의 변화와 현상을 설명하는 과학자들의 다양한 학설을 정리한 것이다. A, B, C, D에 해당하는 이론으로 옳게 나열한 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 16%)
  • 지권의 변화를 설명하는 주요 학설과 과학자를 매칭하는 문제입니다.
    허튼은 지층의 수평 퇴적과 균일하게 느린 변화를 주장한 화성론을, 베게너는 대륙 이동설을, 홈스는 맨틀 대류설을, 헤스는 해저 확장설을 주장하였습니다.
    따라서 A: 화성론, B: 대륙 이동설, C: 맨틀 대류설, D: 해저 확장설 순으로 나열된 것이 정답입니다.
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19. 그림 (가)는 현재의 자전축 경사 방향을, 그림 (나)는 약 13,000년 후의 자전축 경사 방향을 모식적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 지구 자전축 경사 방향 변화 이외의 요인은 변하지 않는다고 가정한다)

  1. (나)의 A 위치에 있을 때 우리나라는 겨울이다.
  2. (나)에서 우리나라는 기온의 연교차가 (가)보다 작아진다.
  3. (나)에서 우리나라는 원일점에서 태양의 남중고도가 (가)보다 높아진다.
  4. (나)에서 우리나라는 겨울철에 지표면에 도달하는 태양 복사 에너지양이 (가)보다 감소한다.
(정답률: 22%)
  • 자전축의 경사 방향이 반대로 바뀌면, 북반구(우리나라) 기준의 계절적 특징이 반전됩니다.
    그림 (나)에서는 겨울철에 지구가 태양과 더 멀어지는 원일점에 위치하게 되므로, 겨울철에 지표면에 도달하는 태양 복사 에너지양이 (가)보다 감소하여 겨울이 더 추워집니다.

    오답 노트
    (나)의 A 위치: 북반구가 태양 쪽으로 기울어진 여름입니다.
    기온의 연교차: 겨울은 더 춥고 여름은 더 더워지므로 연교차는 오히려 커집니다.
    원일점 남중고도: 자전축 방향이 반대가 되면 원일점(겨울)의 남중고도는 더 낮아집니다.
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20. 다음 그림은 어느 날 태양과 지구에 대한 금성과 화성의 상대적 위치를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 모두 고른 것은?

  1. ㉠㉡㉣
  2. ㉠㉢㉤
  3. ㉡㉢㉣
  4. ㉡㉣㉤
(정답률: 27%)
  • 제시된 그림을 분석하면 다음과 같습니다.
    금성은 태양과 지구 사이에 위치한 내합 상태이므로, 태양 반대편에서 관측되어 새벽에 동쪽 하늘에서 보이며 위상은 하현달 모양(초승달/그믐달 형태)으로 보입니다. 또한 내합 시점부터 역행이 시작됩니다. 화성은 지구의 정반대 편에 위치한 충 상태이므로 자정 무렵 남쪽 하늘에서 관측됩니다. 따라서 ㉠, ㉡, ㉣이 옳은 설명입니다.
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