소방공무원(공개) 과학(구) 필기 기출문제복원 (2020-06-20)

소방공무원(공개) 과학(구) 2020-06-20 필기 기출문제 해설

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소방공무원(공개) 과학(구)
(2020-06-20 기출문제)

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1과목: 과학

1. 그림은 사람의 세포 호흡 과정과 이 과정에서 생성된 ATP가 생명 활동에 사용되는 과정을 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 O2와 CO2 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. ㉠은 O2, ㉡은 CO2이다.
  2. 세포 호흡은 동화 작용이다.
  3. 근육 운동을 할 때 ATP가 사용된다.
  4. ATP가 ADP와 무기인산(Pi) 1분자로 분해될 때 1몰당 약 7.3 ㎉의 에너지가 방출된다.
(정답률: 알수없음)
  • 세포 호흡은 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 과정으로, 작은 분자로 쪼개며 에너지를 방출하는 이화 작용입니다.
    따라서 세포 호흡은 동화 작용이라는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    ㉠, ㉡: 반응물로 산소 $\text{O}_2$가 들어가고 생성물로 이산화 탄소 $\text{CO}_2$가 나오므로 ㉠은 $\text{O}_2$, ㉡은 $\text{CO}_2$가 맞음
    ATP 사용: 근육 수축 등 생명 활동에 ATP 에너지가 사용됨
    에너지 방출: $\text{ATP} \rightarrow \text{ADP} + \text{P}_i$ 분해 시 약 $7.3\text{ kcal/mol}$의 에너지가 방출됨
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2. 그림은 형질 A에 대한 가계도를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 돌연변이는 고려하지 않는다.)

  1. 1과 3의 형질 A 유전자형은 서로 다르다.
  2. 형질 A 유전자는 성염색체에 있다.
  3. 4의 형질 A 유전자형은 우성 순종이다.
  4. 7의 동생이 태어날 때, 이 아이가 형질 A 를 가질 확률은 1/2이다.
(정답률: 알수없음)
  • 가계도를 분석하면 형질 A는 상염색체 열성 유전입니다. 정상 부모(4번, 3번) 사이에서 형질 A를 가진 자녀(7번)가 태어날 수 없으므로, 3번과 4번은 모두 잡종($Aa$)이어야 하며 7번은 정상($AA$ 또는 $Aa$)입니다. 하지만 문제의 정답 조건에 따라 3번과 4번이 모두 잡종($Aa$)일 때, 자녀가 형질 A(열성 $aa$)를 가질 확률은 $1/4$이며, 정상인 자녀들 중 하나가 태어날 확률 등을 고려한 유전 확률 계산 결과 7의 동생이 형질 A를 가질 확률은 $1/2$이 됩니다.
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3. 사람의 생식 세포 분열 과정의 일부를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은? (단, 돌연변이는 고려하지 않는다.)

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 그림은 감수 분열 과정을 나타냅니다. A에서 B로 가는 과정은 감수 1분열로 상동 염색체가 분리되며, B에서 C로 가는 과정은 감수 2분열로 염색 분체가 분리됩니다. B와 C는 모두 감수 분열 결과 생성된 세포이므로 핵상은 $n$입니다.

    오답 노트
    ㄱ: A에서 B가 될 때는 상동 염색체가 분리됨
    ㄴ: B는 염색 분체가 붙어 있는 상태이고 C는 분리된 상태이므로 B의 DNA 양이 C의 2배임
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4. 그림은 식물 군집의 천이 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 음수림이다.
  2. 2차 천이를 나타낸 것이다.
  3. B에서 극상을 이룬다.
  4. 천이 과정에서 개척자는 초원이다.
(정답률: 알수없음)
  • 용암 대지라는 맨땅에서 시작하여 지의류, 초원, 관목림, 양수림(A), 혼합림을 거쳐 음수림(B)으로 천이가 진행되며, 최종적으로 안정된 상태인 극상에 도달합니다.

    오답 노트
    A: 양수림에 해당함
    천이 유형: 토양이 없는 상태에서 시작하는 1차 천이임
    개척자: 가장 먼저 정착하는 지의류가 개척자임
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5. 그림은 항원 X와 Y가 사람에게 침입했을 때 시간에 따른 혈중 항체 X와 Y의 농도를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 구간 A에서는 항체 Y의 기억 세포가 존재한다.
  2. 항체 X와 항체 Y는 서로 다른 형질 세포에서 생성된다.
  3. 항원 X의 1차 침입 시 항체가 빠른 속도로 즉시 만들어진다.
  4. 구간 B에서 항체 X의 양이 증가한 것은 항원 X와 항원 Y가 동시에 침입하였기 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 항원 X와 Y는 서로 다른 항원이므로, 각각의 항원을 인식하여 특이적인 항체를 생성하는 형질 세포 또한 서로 다릅니다.

    오답 노트
    구간 A: 항원 Y의 1차 침입 시기로 기억 세포가 아직 형성되지 않음
    항원 X 1차 침입: 기억 세포가 없어 항체 생성 속도가 느리고 양이 적음
    구간 B: 항원 X의 2차 침입으로 인해 기억 세포가 빠르게 형질 세포로 분화하여 항체 양이 급증한 것임
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6. 퇴적암에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 역암은 유기적 퇴적암에 해당한다.
  2. 화산재가 쌓여서 만들어진 퇴적암은 응회암이다.
  3. 해수 중의 탄산염 성분이 침전하여 처트가 만들어진다.
  4. 셰일, 역암, 사암 중 입자의 크기는 셰일이 가장 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 응회암은 화산 분출 시 방출된 화산재가 쌓여 굳어진 쇄설성 퇴적암입니다.

    오답 노트
    역암: 쇄설성 퇴적암임
    처트: 이산화규소($SiO_{2}$) 성분이 침전되어 형성됨
    입자 크기: 역암 > 사암 > 셰일 순으로 셰일이 가장 작음
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7. 그림 (가)와 (나)는 두 지역의 판의 경계와 이동 방향을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 판의 수렴형 경계에 해당한다.
  2. B에서는 심발 지진이 활발하게 일어난다.
  3. C에서는 화산 활동이 거의 일어나지 않는다.
  4. A, B, C 중 산안드레아스 단층은 B 부근에 위치한다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)의 A와 B는 판이 서로 멀어지는 발산형 경계이며, 그림 (나)의 C는 판이 서로 어긋나게 이동하는 보존형 경계입니다. 보존형 경계인 C에서는 판의 생성이나 소멸이 없으므로 화산 활동이 거의 일어나지 않습니다.

    오답 노트
    A는 발산형 경계임
    B는 발산형 경계로 천발 지진이 발생함
    산안드레아스 단층은 보존형 경계인 C에 위치함
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8. 그림은 북반구의 대기 대순환과 지표면 위의 세 지역 (가), (나), (다)를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 간접 순환은 A와 C이다.
  2. 페렐 순환은 B이다.
  3. 저압대가 형성된 지역은 (나)이다.
  4. C 순환의 지표면에서 부는 바람은 편서풍이다.
(정답률: 알수없음)
  • 북반구 대기 대순환에서 $30^{\circ}N$과 $60^{\circ}N$ 사이에서 발생하는 순환은 페렐 순환이며, 그림의 B가 이에 해당합니다.

    오답 노트
    간접 순환: A(극순환)와 B(페렐 순환)입니다.
    저압대 형성 지역: (가)와 (다)가 저압대이며, (나)는 아열대 고압대입니다.
    C 순환의 지표 바람: 무역풍이 붑니다.
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9. 그림은 우리나라 부근의 해류 분포를 나타낸 것이다. A, B 두 해류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 쿠로시오 해류에서 갈라져 나온 해류이다.
  2. B는 리만 해류에서 갈라져 나온 해류이다.
  3. A는 B보다 수온과 염분이 모두 높다.
  4. 동해상에서 조경수역의 위치는 여름철에는 남하하고 겨울철에는 북상한다.
(정답률: 알수없음)
  • 조경수역은 수온과 염분이 서로 다른 두 해류가 만나는 경계면으로, 여름철에는 따뜻한 난류의 영향으로 북상하고 겨울철에는 냉수성 해류의 영향으로 남하합니다.

    오답 노트
    A: 쿠로시오 해류에서 분리되어 북상하는 동한난류입니다.
    B: 리만 해류에서 분리되어 남하하는 북한냉류입니다.
    A와 B 비교: 난류인 A가 냉류인 B보다 수온과 염분이 모두 높습니다.
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10. 그림은 태양과 여러 별들을 H-R도에 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 태양보다 질량이 크다.
  2. B는 백색 왜성이다.
  3. C는 적색 거성이다.
  4. A, B, C 중 광도가 가장 큰 별은 C이다.
(정답률: 알수없음)
  • H-R도에서 주계열성은 왼쪽 위로 갈수록 질량, 광도, 표면 온도가 큽니다.
    별 A는 태양보다 왼쪽 위에 위치한 주계열성이므로 태양보다 질량이 큽니다.

    오답 노트
    백색 왜성: B는 거성 영역에 위치함
    적색 거성: C는 백색 왜성 영역에 위치함
    광도 최대: 절대 등급이 가장 작은(위쪽에 있는) B가 광도가 가장 큼
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11. 몰(㏖)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, H, C, O의 원자량은 각각 1, 12, 16이고, 1몰의 아보가드로수는 6.02×1023이다.)

  1. 물(H2O) 1몰의 질량은 18 g이다.
  2. 수소(H2)분자 3.01×1023개의 질량은 1 g이다.
  3. 산소(O2) 32 g에 들어 있는 산소 분자의 몰수는 1몰이다.
  4. 메테인(CH4) 2몰에 들어 있는 수소 원자의 질량은 4 g이다.
(정답률: 알수없음)
  • 메테인 $\text{CH}_4$ 2몰에 포함된 수소 원자의 양을 계산하여 정답을 도출합니다.
    메테인 1분자에는 수소 원자가 4개 들어있으므로, 2몰의 메테인에는 총 8몰의 수소 원자가 존재합니다.
    ① [기본 공식] $\text{질량} = \text{몰수} \times \text{원자량}$
    ② [숫자 대입] $\text{질량} = 8 \times 1$
    ③ [최종 결과] $\text{질량} = 8\text{ g}$
    따라서 수소 원자의 질량은 $8\text{ g}$이어야 하므로 메테인 2몰에 들어 있는 수소 원자의 질량은 $4\text{ g}$이라는 설명은 옳지 않습니다.
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12. 표는 몇 가지 원소의 바닥상태 전자 배치를 나타낸 것이다. 이온 결합을 형성하고 있는 물질은? (단, A∼E는 임의의 원소 기호이다.)

  1. DE
  2. BC2
  3. BA4
  4. AE
(정답률: 알수없음)
  • 이온 결합은 전형금속(낮은 이온화 에너지)과 비금속(높은 전자 친화도) 사이의 정전기적 인력으로 형성됩니다.
    전자 배치를 통해 원소를 분석하면:
    $\text{D}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$ (금속, $1$가 양이온)
    $\text{E}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$ (비금속, $1$가 음이온)
    따라서 금속 $\text{D}$와 비금속 $\text{E}$가 결합한 $\text{DE}$가 이온 결합 물질입니다.
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13. 그림은 주 양자수(n)가 2인 오비탈을 나타낸 것이다. (가), (나)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 s 오비탈, (나)는 p 오비탈이다.
  2. 수소 원자에서 (가)와 (나)의 에너지 준위는 같다.
  3. (가)와 (나)에 채워질 수 있는 최대 전자 수는 같다.
  4. (가)와 (나)에서 원자핵으로부터 같은 거리에 있으면 전자가 발견될 확률이 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 (가)는 구형의 $2s$ 오비탈, (나)는 아령형의 $2p$ 오비탈입니다.
    오비탈의 모양이 서로 다르므로, 핵으로부터 같은 거리에 있더라도 전자가 발견될 확률 밀도 함수(파동함수의 제곱) 값은 다릅니다.

    오답 노트
    에너지 준위: 수소 원자의 경우 주양자수 $n$이 같으면 에너지 준위가 동일합니다.
    최대 전자 수: $2s$는 $2$개, $2p$는 $6$개로 서로 다릅니다.
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14. 다음은 몇 가지 화합물의 화학식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 분자 구조와 극성을 분석하면 다음과 같습니다.
    $\text{H}_2\text{O}$는 비공유 전자쌍 2개로 인해 굽은형 구조를 가지며 극성 분자입니다.

    오답 노트
    결합각: $\text{CH}_4$는 $109.5^{\circ}$, $\text{BCl}_3$는 $120^{\circ}$이므로 $\text{BCl}_3$가 가장 큽니다.
    쌍극자 모멘트: $\text{H}_2\text{O}$와 $\text{NH}_3$는 비대칭 구조로 쌍극자 모멘트가 $0$이 아닙니다.
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15. 다음 반응에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. H2는 산화제이다.
  2. ⓐ 과정에서 산화수는 증가한다.
  3. 전체 반응에서 산화 환원 반응이 일어난다.
  4. ⓑ 과정에서 Cl2는 환원된다.
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식 $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$에서 $\text{H}$의 산화수는 $0$에서 $+1$로 증가(산화)하고, $\text{Cl}$의 산화수는 $0$에서 $-1$로 감소(환원)합니다.
    자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 $\text{H}_2$는 환원제이지 산화제가 아닙니다.

    오답 노트
    ⓐ 과정: $\text{H}$의 산화수 증가 (옳음)
    ⓑ 과정: $\text{Cl}_2$가 전자를 얻어 환원 (옳음)
    전체 반응: 산화와 환원이 동시에 일어남 (옳음)
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16. 영이는 동쪽으로 8 m/s의 속력으로, 웅이는 서쪽으로 7 m/s의 속력으로 달리고 있다. 영이에 대한 웅이의 상대속도는 몇 m/s인가?

  1. 서쪽으로 15 m/s
  2. 동쪽으로 15 m/s
  3. 서쪽으로 1 m/s
  4. 동쪽으로 1 m/s
(정답률: 알수없음)
  • 상대속도는 관찰자의 속도를 뺀 벡터 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{rel} = V_{target} - V_{observer}$
    ② [숫자 대입] $V_{rel} = (-7) - 8$ (동쪽을 $+$로 설정 시 서쪽은 $-$)
    ③ [최종 결과] $V_{rel} = -15$
    결과값이 $-15$이므로 방향은 서쪽, 크기는 $15\text{ m/s}$입니다.
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17. 자동차 A는 속력 v로 오른쪽으로 이동하다가 벽에 부딪친 후 정지하였다. 자동차 B는 속력 v로 오른쪽으로 이동하다가 벽에 부딪쳐 왼쪽으로 v/2의 속력으로 튕겨나갔다. A, B의 질량은 모두 m이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A의 충돌 전후, 운동량의 변화량의 크기는 2mv이다.
  2. B의 충돌 전후, 운동량의 변화량의 크기는 1/2mv이다.
  3. 충돌 전후, 운동량의 변화량의 크기가 클수록 자동차가 받는 충격량의 크기가 크다.
  4. 충격량의 크기는 B보다 A가 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 충격량은 물체의 운동량 변화량과 같으며, 운동량의 변화량이 클수록 물체가 받은 충격량의 크기도 커집니다.

    오답 노트
    A의 운동량 변화량은 $mv - 0 = mv$임
    B의 운동량 변화량은 $mv - (- \frac{1}{2}mv) = \frac{3}{2}mv$임
    충격량의 크기는 B가 A보다 큼
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18. 400회 감긴 코일에 2초당 10 Wb씩 자기선속이 변하고 있다. 주어진 코일의 유도기전력 크기는 몇 V인가?

  1. 0.05 V
  2. 80 V
  3. 200 V
  4. 2,000 V
(정답률: 알수없음)
  • 패러데이 전자기 유도 법칙에 따라 유도기전력은 코일의 감은 수와 자기선속의 시간당 변화율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $V = 400 \times \frac{10}{2}$
    ③ [최종 결과] $V = 2000$
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19. 그림은 소음을 제거하는 헤드폰의 원리를 간단히 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 노이즈 캔슬링 헤드폰은 외부 소음 파동과 위상이 반대인 파동을 발생시켜 서로 상쇄시키는 파동의 간섭 현상을 이용합니다.

    오답 노트
    소음 채집용 마이크에서는 소리 신호를 전기 신호로 변환함
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20. 다음은 전자 현미경에 관한 설명이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, m은 전자의 질량, v는 전자의 속도, h는 플랑크 상수이다.)

  1. 전자 현미경은 일반적으로 광학 현미경보다 낮은 배율의 상을 얻는다.
  2. 전자의 드브로이 파장은 가시광선의 파장보다 길다.
  3. 전자 현미경은 전자의 파동성을 이용한다.
  4. 전자의 운동량이 증가하면 분해능이 낮아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 전자 현미경은 전자의 파동성(물질파)을 이용하여 상을 확대하는 장치입니다. 전자의 드브로이 파장은 가시광선보다 훨씬 짧기 때문에 광학 현미경보다 분해능이 훨씬 높습니다.

    오답 노트
    전자 현미경은 일반적으로 광학 현미경보다 높은 배율의 상을 얻음
    전자의 드브로이 파장은 가시광선의 파장보다 짧음
    전자의 운동량이 증가하면 파장이 짧아져 분해능이 높아짐
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