소방공무원(공개) 과학 필기 기출문제복원 (2019-04-06)

소방공무원(공개) 과학
(2019-04-06 기출문제)

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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: 70%)
  • 3초일 때의 가속도는 그래프에서 기울기를 의미하므로, 3초에서의 기울기를 구해야 한다. 그래프에서 3초에서의 기울기는 2이므로, 가속도는 2 m/s^2이다. 따라서, 3초 후의 속력은 초기 속력 10 m/s에 가속도 2 m/s^2를 3초간 적용한 값으로 계산할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    v = v0 + at

    여기서, v는 최종 속력, v0는 초기 속력, a는 가속도, t는 시간이다. 따라서,

    v = 10 + 2 x 3 = 16

    따라서, 3초 후의 자동차의 속력은 16 m/s이다. 따라서 정답은 "13"이 아닌 "11"이다.
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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%)
  • 유체가 비압축성이므로 A와 B가 있는 피스톤 위에 작용하는 압력은 같다. 따라서 A와 B 위에 작용하는 압력은 P = F/A = mg/A 이다. 여기서 m은 물체의 질량, g은 중력가속도, A는 단면적이다. A와 B의 높이가 같으므로 A와 B 위에 작용하는 압력은 같다. 따라서 mA = mB 이다. A의 질량이 40 kg이므로 B의 질량은 40 kg이다. 따라서 정답은 "40"이 아니라 "16"이다.
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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%)
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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: 28%)
  • 정답은 "증가, 감소"이다.

    (가)의 경우, 직렬 연결된 회로이므로 전류는 전구, 축전기, 전원을 순서대로 흐르게 된다. 전원의 진동수가 증가하면 전류의 주기가 짧아지므로 전구에 가해지는 전압이 증가하게 되어 밝기가 증가한다.

    (나)의 경우, 코일은 전류가 흐르면 자기장을 발생시키고, 이 자기장이 전구에 가해지면 전구에 가해지는 전압이 증가하게 된다. 하지만 전원의 진동수가 증가하면 코일에서 발생하는 자기장의 크기가 감소하게 되므로 전구에 가해지는 전압이 감소하게 되어 밝기가 감소한다.
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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%)
  • 정답은 "A, C"이다.

    광섬유에서 광선은 코어와 클래딩 사이를 반사하며 전달된다. 이때 광선이 코어와 클래딩의 경계면에서 수직으로 입사하면, 광선은 경계면을 따라 직진하게 된다. 따라서 코어와 클래딩의 굴절률 차이가 클수록 광선이 코어 내부를 따라 전달되는 효율이 높아진다.

    그림에서 매질 A와 C는 굴절률 차이가 크기 때문에 적절한 코어와 클래딩의 물질이다. 반면에 매질 B는 굴절률 차이가 작기 때문에 코어와 클래딩으로는 적합하지 않다. 따라서 정답은 "A, C"이다.
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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: 54%)
  • (가)와 (나)의 질량수는 같기 때문에 동위 원소이다.
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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%)
  • "일정량의 HCl(aq)에 NaOH(aq)을 조금씩 넣어가며 반응시킬 때 Cl-(aq)의 농도는 변하지 않는다."는 옳은 설명이다. 이는 중화 반응에서 일어나는 것으로, HCl과 NaOH가 반응하여 NaCl과 H2O가 생성되는데, 이때 NaCl은 전해질로서 이온화되어 Na+와 Cl-로 분해된다. 그러나 중화 반응에서는 H+와 OH- 이온이 서로 중화되어 H2O가 생성되므로, Cl- 이온의 농도는 변하지 않는다.
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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: 40%)
  • 반응식을 보면 A와 B가 반응하여 C가 생성되는 것을 알 수 있다. 그리고 용기에는 A, B, C 입자가 모두 들어있다. 따라서 a+b+c=3+2+1=6 이므로 정답은 6이다.
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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: 36%)
  • A. A는 2주기 1족 원소이다.
    B. A는 B보다 전기 음성도가 높다.
    C. C는 D보다 제1 이온화 에너지가 높다.
    D. Ne의 전자 배치를 갖는 이온 반지름은 B보다 크다.

    정답: B, C

    B. A는 B보다 전기 음성도가 높다. (주기율표에서 2주기 1족은 리튬(Li)과 나트륨(Na)로 이루어져 있으며, 이들 중 전기 음성도가 높은 것은 나트륨이다.)
    C. C는 D보다 제1 이온화 에너지가 높다. (주기율표에서 오른쪽으로 갈수록 전자 껍질이 증가하고, 아래로 갈수록 전자 껍질이 증가하면서 제1 이온화 에너지가 증가한다. 따라서 C는 D보다 제1 이온화 에너지가 높다.)
    제1 이온화 에너지는 원자가 하나의 전자를 잃어버리기 위해 필요한 최소한의 에너지이다. C가 D보다 제1 이온화 에너지가 높다는 것은 C가 D보다 더 많은 에너지가 필요하다는 것을 의미한다. 이는 C가 D보다 더 많은 전자를 가지고 있거나, 더 강한 전자와의 상호작용을 가지고 있기 때문일 수 있다.
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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: 42%)
  • 원자는 3가지이며, 이 그림은 2주기에 속한 원자의 전자 배치를 나타낸 것이다. 모두 비금속 원소이며, ㉠과 ㉡의 오비탈은 에너지 준위가 같다. 하지만 ㉠ 또는 ㉡의 오비탈에는 전자가 채워지지 않을 수 없다. 모든 오비탈은 최대 2개의 전자를 가질 수 있으며, 전자는 최대한 낮은 에너지 준위의 오비탈에 채워지기 때문이다. 따라서 ㉠ 또는 ㉡의 오비탈에 전자가 채워지지 않는 것은 옳지 않은 설명이다.
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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%)
  • 바이러스는 세포로 되어 있지 않고, 세포 소기관을 가지고 있지 않기 때문에 자체적으로 물질대사를 할 수 없고, 살아 있는 숙주 세포 내에서만 증식할 수 있습니다. 이는 바이러스가 생물체가 아닌 유전체에 가까운 역할을 한다는 것을 의미합니다.
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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: 24%)
  • 이 그림은 사람의 염색체 구조를 나타내고 있으며, 각 염색체는 DNA 분자로 이루어져 있다. B는 뉴클레오솜으로, DNA 분자가 둥글게 감겨 있는 형태를 나타낸다. ㉠과 ㉡은 같은 염색체이며, A를 구성하는 뉴클레오타이드는 DNA이다. C는 세포분열 중에 관찰되는 염색체의 모습이다.
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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%)
  • 정답은 "C에서 암모니아가 요소로 전환된다." 이다.

    이유는 간에서 생성된 암모니아는 간세포에서 요소로 전환되어 요로 배출되기 때문이다. 이러한 과정을 암모니아 대사라고 한다. 따라서 C는 간이다.

    그리고 A는 폐동맥이 아니라 폐동맥과 반대로 폐에서 나온 혈액을 받아들이는 폐정맥이다.

    또한, 단위 부피당 이산화탄소 양은 A의 혈액이 B의 혈액보다 많다.

    마지막으로, D는 콩팥이 아니라 간이다. 콩팥은 순환계에 속하지만, 간은 순환계와 더불어 내분비계와 소화계에도 관여하기 때문이다.
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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%)
  • 정답은 "A대"이다. 이유는 그림에서 A대는 근육 원섬유 마디 사이의 간격이 변하지 않고 일정한 것을 보여주고 있기 때문이다. 즉, 근육이 수축될 때는 근육 원섬유 마디 사이의 간격이 줄어들어야 하지만 A대는 그렇지 않으므로 길이의 변화가 없다.
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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: 72%)
  • 정답은 "유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성"이다.

    유전적 다양성은 한 종 내에서의 유전적 차이를 의미하며, 이는 생물의 적응력과 생존력을 높이는 역할을 한다.

    종 다양성은 서로 다른 종들의 다양성을 의미하며, 이는 생태계의 안정성과 생물의 상호작용을 유지하는 역할을 한다.

    생태계 다양성은 서로 다른 생태계들의 다양성을 의미하며, 이는 지구 생태계의 안정성과 생물의 생존에 중요한 역할을 한다.

    따라서, 유전적 다양성과 종 다양성이 먼저 언급되고, 이후에 생태계 다양성이 언급되는 것이 적절하다.
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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)와 (나)를 이루는 암석은 모두 고생대에 생성되었다. (나)는 주상 절리를 관찰할 수 있는 곳이다. 이유는 변성암으로 이루어져 있기 때문이다.
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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: 34%)
  • 이 그림은 지진파 중에서 P파, S파, 표면파의 모양을 보여주고 있다. P파는 압축파로서 지진 발생 지점에서 시작하여 공기, 액체, 고체 등 모든 매질에서 전파된다. S파는 전단파로서 고체에서만 전파된다. 표면파는 지진파가 지구 표면에서 전파될 때 발생하는 파로서 지진파 중 가장 느리게 전파되지만 파동의 진폭이 가장 크다. 따라서, "㉡파는 고체에서만 전파된다."는 이유는 S파가 고체에서만 전파되기 때문이다.
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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: 29%)
  • 해일은 지진, 해일파, 폭풍 등의 원인으로 인해 발생한다. 그림에서는 폭풍에 의한 해일 발생 과정을 보여주고 있다. 해일은 바다에서 해안가로 접근할수록 이동 속도가 빨라지며, 이는 그림에서도 확인할 수 있다. 그림에서 보이는 단층은 역단층으로, 해일이 발생할 때 바다의 수면이 상승하면서 단층이 형성된다. 따라서, 정답은 "형성된 단층은 역단층이다."이다. 해안가에서 해일 피해는 만조 때보다 간조 때가 더 크다는 것은 일반적인 지식이지만, 이 그림에서는 직접적으로 언급되지 않았으므로 오답이다.
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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: 31%)
  • - A, E 지역에서는 화산 활동이 일어난다: A, E 지역은 분화구가 위치한 지역으로 화산 활동이 일어난다.
    - A, B, D 지역은 판의 수렴형 경계이다: A, B, D 지역은 북아메리카판과 코코스판, 카리브판이 충돌하는 지역으로 수렴형 경계이다.
    - B, E 지역에서는 심발 지진이 발생한다: B, E 지역은 북아메리카판과 코코스판, 카리브판이 서로 이동하면서 발생하는 지진이다.
    - C 지역은 E 지역에 비해 진원의 평균 깊이가 더 깊다: C 지역은 북아메리카판과 카리브판이 서로 이동하면서 생긴 해저산맥 지역으로 진원의 평균 깊이가 더 깊다.
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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%)
  • 이 그림은 용암의 SiO2 함량이 증가할수록 용암의 녹는 온도가 증가하는 것을 보여준다. 따라서 A는 B보다 녹는 온도가 낮다. 이는 A가 B보다 더 높은 온도에서 녹아 흐를 가능성이 높다는 것을 의미한다. 이러한 특성 때문에 A는 B보다 더 높은 점성을 가지게 된다. 즉, 점성은 A보다 B가 크다.
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