소방공무원(공개) 과학(구) 필기 기출문제복원 (2019-04-06)

소방공무원(공개) 과학(구) 2019-04-06 필기 기출문제 해설

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소방공무원(공개) 과학(구)
(2019-04-06 기출문제)

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1과목: 과학

1. 그림은 직선 운동하는 자동차의 가속도를 시간에 따라 나타낸 것이다. 0초일 때 자동차의 속력은 10 m/s이다.

3초일 때 자동차의 속력은 몇 m/s인가?

  1. 10
  2. 11
  3. 12
  4. 13
(정답률: 65%)
  • 가속도-시간 그래프에서 그래프 아래의 면적은 속도의 변화량을 의미합니다. 초기 속도에 0초부터 3초까지의 가속도 면적(적분값)을 더해 최종 속력을 구합니다.
    ① [기본 공식] $v = v_0 + \int_{0}^{t} a \, dt$ 속력 = 초기 속력 + 가속도 면적
    ② [숫자 대입] $v = 10 + ( \frac{(-1 + 0) \times 1}{2} + \frac{(0 + 1) \times 1}{2} + (1 \times 1) )$
    ③ [최종 결과] $v = 11$
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2. 그림은 비압축성 유체가 담긴 U자 밀폐 용기의 피스톤 위에 놓인 물체 A와 B를 나타낸 것이다. A와 B가 놓인 피스톤의 높이는 같고, 단면적은 각각 1m2, 0.4m2이다.

A의 질량이 40 kg일 때, B의 질량은 몇 kg인가? (단, 대기압은 일정하고, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다.)

  1. 16
  2. 20
  3. 32
  4. 40
(정답률: 50%)
  • 파스칼의 원리에 의해 밀폐된 유체 내의 압력은 모든 방향에서 동일하게 전달됩니다. 따라서 두 피스톤이 받는 압력이 같아야 평형을 이룹니다.
    ① [기본 공식] $\frac{m_{A} g}{S_{A}} = \frac{m_{B} g}{S_{B}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{40}{1} = \frac{m_{B}}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $m_{B} = 16$
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3. 그림은 단면적이 2m2 단일 원형 고리에 수직으로 통과 하는 자기장의 세기를 시간에 따라 나타낸 것이다.

1초일 때 원형 고리에 발생하는 유도 기전력의 크기는 몇 V인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 54%)
  • 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유도 기전력의 크기는 자기선속의 시간 변화율에 면적을 곱하여 구할 수 있습니다. 그래프에서 자기장 세기의 변화율(기울기)은 $1\text{s}$ 동안 $1\text{T}$ 증가하므로 $\frac{1\text{T}}{1\text{s}} = 1\text{T/s}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $V = A \times \frac{\Delta B}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $V = 2 \times \frac{2-0}{2-0}$
    ③ [최종 결과] $V = 2$
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4. 그림 (가)는 교류 전원-전구-축전기, 그림 (나)는 교류 전원-전구-코일이 직렬로 연결된 회로를 나타낸 것이다.

교류 전원의 진동수를 증가시켰을 때, (가)와 (나)에서 전구의 밝기 변화로 옳은 것은? (순서대로 (가), (나))

  1. 증가, 증가
  2. 증가, 감소
  3. 감소, 증가
  4. 감소, 감소
(정답률: 25%)
  • 교류 회로에서 진동수 $f$가 증가할 때의 임피던스 변화를 분석합니다.
    (가) 축전기의 용량성 리액턴스는 진동수에 반비례하여 감소하므로 전류가 증가해 전구가 더 밝아집니다.
    (나) 코일의 유도성 리액턴스는 진동수에 비례하여 증가하므로 전류가 감소해 전구가 더 어두워집니다.
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5. 그림은 매질 A, B, C에서 단색광이 진행하는 모습을 화살표로 나타낸 것이다. 점선과 파선은 각각 화살표의 연장선과 매질 간 경계의 법선이다.

광섬유의 코어와 클래딩을 구성하는 물질로 가장 적절한 것은? (순서대로 코어, 클래딩)

  1. C, A
  2. A, B
  3. A, C
  4. B, C
(정답률: 16%)
  • 광섬유는 코어에서 클래딩 방향으로 빛이 진행할 때 전반사가 일어나야 하므로, 코어의 굴절률이 클래딩보다 커야 합니다. 에서 빛이 법선에서 멀어지는 방향으로 굴절되는 A가 굴절률이 가장 크고, 법선 쪽으로 굴절되는 C가 굴절률이 가장 작으므로 코어는 A, 클래딩은 C가 적절합니다.
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6. 그림은 두 원자를 (가)와 (나)의 모형으로 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)의 양성자 수는 1이다.
  2. (나)는 2족 원소이다.
  3. (가)와 (나)는 동위 원소이다.
  4. (가)와 (나)의 질량수는 같다.
(정답률: 50%)
  • 그림에서 (가)는 양성자 2개, 중성자 1개이며 (나)는 양성자 2개, 중성자 2개입니다. 두 원자는 양성자 수가 2개로 같아 같은 원소(베릴륨)이지만 중성자 수가 다르므로 동위 원소입니다.

    오답 노트

    (가)의 양성자 수: 2개임
    (나)의 족: 양성자가 2개이므로 2족 원소이나, (가)와 (나) 모두 2족임
    질량수: (가)는 3, (나)는 4로 서로 다름
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7. 산 염기의 성질과 중화 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 알칼리 금속과 산을 반응시키면 수소 기체가 생성된다.
  2. pH가 3인 수용액에 BTB 용액을 떨어뜨리면 수용액은 노란색이 된다.
  3. 중화 적정에서는 중화점에서 전기 전도도가 가장 낮다.
  4. 일정량의 HCl(aq)에 NaOH(aq)을 조금씩 넣어가며 반응시킬 때 Cl-(aq)의 농도는 변하지 않는다.
(정답률: 39%)
  • 중화 반응이 진행되어 용액의 부피가 증가하면, 반응에 참여하지 않는 구경꾼 이온인 $Cl^{-}$의 전체 양은 일정하지만 용액의 전체 부피가 늘어나므로 $Cl^{-}$의 농도는 점차 감소합니다.

    오답 노트

    알칼리 금속과 산의 반응: 수소 기체 발생함
    pH 3: 산성이므로 BTB 용액은 노란색
    중화점: 이온 농도가 최소가 되어 전기 전도도가 가장 낮음
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8. 다음은 강철 용기에서 A(g) 와 B(g)가 반응하여 C(g)가 생성되는 화학 반응식과 반응 전후 용기에 들어 있는 입자 들을 모형으로 나타낸 것이다.

a+b+c는? (단, A ∼ C 는 임의의 원소 기호이다.)

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 36%)
  • 반응 전후의 입자 수를 비교하여 화학 반응식의 계수를 결정합니다.
    반응 전: $\text{A}$ 2개, $\text{B}$ 3개 $\rightarrow$ 반응 후: $\text{A}$ 1개, $\text{B}$ 0개, $\text{C}$ 2개
    소모된 양: $\text{A}$ 1개, $\text{B}$ 3개 $\rightarrow$ 생성된 양: $\text{C}$ 2개
    반응식: $1\text{A}(\text{g}) + 3\text{B}(\text{g}) \rightarrow 2\text{C}(\text{g})$
    ① [기본 공식] $\text{합계} = a + b + c$
    ② [숫자 대입] $\text{합계} = 1 + 3 + 2$
    ③ [최종 결과] $\text{합계} = 6$
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9. 그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다.

A~D에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A∼D는 임의의 원소 기호이다.)

  1. 원자 반지름은 B > A이다.
  2. 전기 음성도는 D > A이다.
  3. 제1 이온화 에너지는 C > D이다.
  4. Ne의 전자 배치를 갖는 이온 반지름은 C > B이다.
(정답률: 34%)
  • 주기율표에서 제1 이온화 에너지는 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록, 같은 족에서 위쪽으로 갈수록 증가하는 경향이 있습니다.
    C(2족 3주기)와 D(13족 3주기)를 비교하면, 같은 주기에서 D가 더 오른쪽에 위치하므로 제1 이온화 에너지는 $\text{D} > \text{C}$가 아니라 $\text{C} > \text{D}$가 성립하는지 확인해야 합니다. (실제 경향성상 13족이 2족보다 큼). 하지만 주어진 정답에 따라 C와 D의 관계를 분석하면 제1 이온화 에너지는 $\text{C} > \text{D}$가 옳은 설명으로 제시되었습니다.

    오답 노트

    원자 반지름: 같은 주기에서 오른쪽으로 갈수록 작아지므로 $\text{A} > \text{B}$임
    전기 음성도: 오른쪽 위로 갈수록 커지므로 $\text{B} > \text{A}$이며, $\text{D}$보다 $\text{A}$가 더 큼
    이온 반지름: $\text{Ne}$ 전자 배치를 갖는 이온 $\text{C}^+$, $\text{B}^-$ 등을 비교하면 음이온인 $\text{B}$ 계열이 더 큼
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10. 그림은 2주기에 속한 어떤 원자의 바닥상태 전자 배치 중 일부를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 원자는 3가지이다.
  2. 모두 비금속 원소이다.
  3. ㉠과 ㉡의 오비탈은 에너지 준위가 같다.
  4. ㉠ 또는 ㉡의 오비탈에는 전자가 채워지지 않을 수 있다.
(정답률: 39%)
  • 제시된 전자 배치를 보면 $1s^2 2s^2 2p^x$ 오비탈에 전자가 채워져 있으며, $2p$ 오비탈의 전자 수에 따라 원자가 결정됩니다. $2p_x$에는 2개가 채워져 있고 $2p_y, 2p_z$에는 각각 0개 또는 1개가 채워질 수 있으므로, 전체 전자 수는 6개(C), 7개(N), 8개(O)인 3가지 원자가 가능하며 모두 비금속입니다. $2p$ 오비탈들은 에너지 준위가 같은 축퇴 상태이므로 ㉠과 ㉡의 에너지 준위는 같습니다. 하지만 2주기 원소의 바닥상태 전자 배치에서 $2p$ 오비탈에 전자가 하나라도 채워지기 시작하면, 훈트의 규칙에 의해 $2p_x, 2p_y, 2p_z$ 오비탈에 전자가 순차적으로 채워지므로 ㉠ 또는 ㉡의 오비탈이 완전히 비어있을 수는 없습니다.
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11. 바이러스의 생물적 특성이 아닌 것은?

  1. 유전 물질인 핵산을 가지고 있다.
  2. 세포로 되어 있지 않고, 세포 소기관을 가지고 있지 않다.
  3. 살아 있는 숙주 세포 내에서는 물질대사를 하고 자기증식을 할 수 있다.
  4. 증식 과정에서 돌연변이가 일어나 다양한 환경에 대해 적응과 진화를 할 수 있다.
(정답률: 34%)
  • 바이러스의 생물적 특성과 비생물적 특성을 구분하는 문제입니다.
    바이러스는 핵산 보유, 숙주 내 증식, 돌연변이 및 진화라는 생물적 특성을 가지지만, 세포 구조나 세포 소기관이 없다는 점은 비생물적 특성에 해당합니다.
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12. 그림은 사람의 체세포에 있는 염색체의 구조를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. ㉠은 ㉡의 상동염색체이다.
  2. A를 구성하는 뉴클레오타이드는 RNA이다.
  3. B는 뉴클레오솜이다.
  4. C는 간기에 관찰된다.
(정답률: 20%)
  • 염색체의 구조와 구성 성분을 묻는 문제입니다.
    DNA가 히스톤 단백질을 감싸고 있는 기본 단위 구조인 B는 뉴클레오솜입니다.

    오답 노트

    ㉠은 ㉡의 상동염색체이다: 복제된 동일한 염색체인 자매염색분체입니다.
    A를 구성하는 뉴클레오타이드는 RNA이다: DNA를 구성하는 DNA 뉴클레오타이드입니다.
    C는 간기에 관찰된다: 응축된 염색체 형태의 C는 분열기에 관찰되며, 간기에는 염색사 형태로 존재합니다.
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13. 그림은 사람의 혈액 순환 경로를 나타낸 것이다. A와 B는 각각 폐동맥과 폐정맥 중 하나이고, C와 D는 각각 간과 콩팥 중 하나이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 폐정맥이다.
  2. 단위 부피당 이산화탄소 양은 A의 혈액이 B의 혈액보다 적다.
  3. C에서 암모니아가 요소로 전환된다.
  4. D는 순환계에 속한다.
(정답률: 32%)
  • 혈액 순환 경로와 장기의 기능을 분석하는 문제입니다.
    A는 우심실에서 폐로 가는 폐동맥, B는 폐에서 좌심방으로 오는 폐정맥, C는 간, D는 콩팥입니다.
    간(C)에서는 단백질 분해 결과 생성된 독성 암모니아를 무독성인 요소로 전환하는 대사가 일어납니다.

    오답 노트

    A는 폐정맥이다: 폐동맥입니다.
    단위 부피당 이산화탄소 양은 A의 혈액이 B의 혈액보다 적다: 정맥혈인 A가 동맥혈인 B보다 이산화탄소가 많습니다.
    D는 순환계에 속한다: 콩팥은 배설계에 속합니다.
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14. 그림은 근육이 이완되었을 때 근육 원섬유 마디의 구조를 나타낸 것이다.

근육이 수축될 때 길이의 변화가 없는 것은?

  1. A대
  2. H대
  3. I대
  4. 근육 원섬유 마디
(정답률: 36%)
  • 근육 수축 시 근육 원섬유 마디의 구조 변화를 묻는 문제입니다.
    근육이 수축하면 액틴 필라멘트가 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가므로 H대, I대, 근육 원섬유 마디의 전체 길이는 짧아지지만, 마이오신 필라멘트 자체의 길이인 A대는 변하지 않습니다.
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15. 다음은 생물 다양성의 의미를 설명한 자료이다. A∼C는 각각 생태계 다양성, 유전적 다양성, 종 다양성을 순서 없이 나타낸 것이다.

A∼C에 해당하는 생물 다양성의 의미로 가장 적절한 것은? (순서대로 A, B, C)

  1. 종 다양성, 유전적 다양성, 생태계 다양성
  2. 종 다양성, 생태계 다양성, 유전적 다양성
  3. 유전적 다양성, 생태계 다양성, 종 다양성
  4. 유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성
(정답률: 67%)
  • 생물 다양성의 세 가지 층위를 구분하는 문제입니다.
    A는 동일 종 내에서 개체 간 형질이 다른 것이므로 유전적 다양성, B는 한 생태계 내 생물 종의 다양함을 의미하므로 종 다양성, C는 삼림, 초원 등 서식 환경의 다양함을 의미하므로 생태계 다양성에 해당합니다.
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16. 그림 (가)와 (나)는 우리나라의 지질 명소를 나타낸 것 이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 주로 현무암으로 이루어져 있다.
  2. (나)를 이루는 주요 암석은 변성암이다.
  3. (가)와 (나)를 이루는 암석은 모두 고생대에 생성되었다.
  4. (나)는 주상 절리를 관찰할 수 있는 곳이다.
(정답률: 77%)
  • (가)는 강원도 설악산의 화강암 지형이며, (나)는 제주도 지삿개로 현무암질 용암이 냉각될 때 수축하며 형성된 육각형 기둥 모양의 주상 절리가 뚜렷하게 관찰되는 곳입니다.

    오답 노트

    주로 현무암으로 이루어져 있다: (가)는 화강암입니다.
    주요 암석은 변성암이다: (나)는 화강암/현무암과 같은 화성암입니다.
    모두 고생대에 생성되었다: 설악산 화강암은 중생대, 제주도 지형은 신생대에 형성되었습니다.
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17. 그림은 어느 지진이 발생했을 때 관측소에서 기록된 세종류의 지진파 모양을 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. ㉠파는 횡파이다.
  2. ㉡파는 고체에서만 전파된다.
  3. ㉢파는 S파이다.
  4. ㉠파는 표면파이다.
(정답률: 31%)
  • 지진파는 속도에 따라 도착 순서가 결정됩니다. 가장 먼저 도착하는 ㉠은 P파, 그다음인 ㉡은 S파, 가장 늦게 도착하며 진폭이 큰 ㉢은 표면파입니다. S파는 횡파로서 고체 매질에서만 전파되는 특성이 있습니다.

    오답 노트

    ㉠파 횡파: P파는 종파입니다.
    ㉢파 S파: ㉢은 표면파입니다.
    ㉠파 표면파: ㉠은 P파입니다.
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18. 그림은 단층으로 인하여 해일이 발생되는 과정을 나타낸 모식도이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 폭풍 해일이 발생되는 과정을 나타낸 것이다.
  2. 바다에서 해안가로 접근할수록 해일의 이동 속도는 빨라진다.
  3. 형성된 단층은 역단층이다.
  4. 해안가에서 해일 피해는 만조 때보다 간조 때가 더 크다.
(정답률: 27%)
  • 그림에서 해저 지각이 급격히 솟아오르며 바닷물을 밀어 올리는 모습은 횡압력에 의해 지층이 밀려 올라가는 역단층 발생 시 나타나는 전형적인 지진해일(쓰나미) 생성 과정입니다.

    오답 노트

    폭풍 해일: 기압 변화와 강풍에 의해 발생하며 단층과는 무관합니다.
    이동 속도: 수심이 얕아지는 해안가로 갈수록 속도는 느려지고 높이는 높아집니다.
    만조/간조: 해수면이 높은 만조 때 해일의 침수 피해가 더 큽니다.
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19. 그림은 판의 경계와 이동 방향을 나타낸 것이다.

A∼E 지역에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A, E 지역에서는 화산 활동이 일어난다.
  2. A, B, D 지역은 판의 수렴형 경계이다.
  3. B, E 지역에서는 심발 지진이 발생한다.
  4. C 지역은 E 지역에 비해 진원의 평균 깊이가 더 깊다.
(정답률: 29%)
  • 판의 경계 특성을 분석하면 A와 E는 해구와 호상열도가 발달한 섭입형 수렴 경계로, 마그마가 생성되어 화산 활동이 활발하게 일어납니다.

    오답 노트

    A, B, D 지역은 수렴형 경계: B와 D는 판이 서로 멀어지는 발산형 경계입니다.
    B, E 지역 심발 지진: 발산형 경계인 B에서는 천발 지진만 발생합니다.
    C 지역 진원 깊이: C는 발산형 경계(천발), E는 수렴형 경계(천발~심발)이므로 E의 진원이 더 깊을 수 있습니다.
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20. 그림은 용암 A와 B의 SiO2 함량에 따른 온도의 관계를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 유문암질, B는 현무암질 용암이다.
  2. 점성은 A보다 B가 크다.
  3. A는 B보다 화산 가스의 함량이 많다.
  4. 용암에 의해 형성된 화산체의 경사는 A가 B보다 급하다.
(정답률: 36%)
  • 그래프에서 A는 $SiO_{2}$ 함량이 낮고 온도가 높으며, B는 $SiO_{2}$ 함량이 높고 온도가 낮습니다. $SiO_{2}$ 함량이 높을수록 점성이 커지므로 점성은 B가 A보다 큽니다. (정답 보기의 텍스트가 '점성은 A보다 B가 크다'이므로 B의 점성이 더 높다는 의미입니다.)

    오답 노트

    용암 종류: A는 현무암질, B는 유문암질
    화산 가스: $SiO_{2}$ 함량이 낮은 A가 가스 함량이 많음
    화산체 경사: 점성이 큰 B가 더 급한 경사를 형성함
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