소방공무원(공개) 과학 필기 기출문제복원 (2020-06-20)

소방공무원(공개) 과학
(2020-06-20 기출문제)

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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 동화 작용이다."라는 설명은 옳지 않다. 세포 호흡은 산화적인 과정으로, 호흡 과정에서 O2가 이용되어 CO2와 H2O가 생성되며, 이 과정에서 ATP가 생성된다. 동화 작용은 현미경으로 볼 수 있는 크기의 유기물을 미생물이 분해하여 생기는 과정으로, 세포 호흡과는 다른 과정이다.
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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)
  • 형질 A는 우성 유전자이므로, 형질 A를 가지려면 적어도 한 부모가 형질 A를 가지고 있어야 한다. 1과 3은 형질 A를 가진 부모가 없으므로 형질 A를 가질 수 없다. 형질 A 유전자는 성염색체에 있다는 것은 모든 자손이 부모의 성염색체 중 하나를 물려받는다는 것을 의미한다. 따라서 4의 형질 A 유전자형은 우성 순종이므로, 4는 형질 A를 가진 부모 중 적어도 한 명으로부터 형질 A를 물려받았다. 7의 동생이 태어날 때, 이 아이가 형질 A를 가질 확률은 1/2이다. 이는 부모 중 한 명이 형질 A를 가지고 있고, 그 부모가 형질 A를 가진 성염색체를 물려줄 확률이 1/2이기 때문이다.
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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)
  • 이 그림은 생식 세포인 줄기세포에서 시작하여, 1차 염색체 분열 후에 생기는 2세포가 다시 2차 염색체 분열을 거쳐 4개의 생식 세포로 나누어지는 과정을 보여준다. 이때, 2차 염색체 분열 과정에서 염색체들이 서로 섞이는 교차오합작용(crossing over)이 일어나기 때문에, 각 생식 세포들은 서로 다른 염색체 조합을 가지게 된다. 따라서, 이 그림에서 보여지는 생식 세포 분열 과정은 유전적 다양성을 증가시키는 역할을 한다. 이에 따라, 정답은 "ㄷ"이다.
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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)
  • 이 그림은 2차 천이를 나타내고 있으며, B 지점에서 극상을 이루고 있다. 극상이란 식물 군집에서 가장 높은 지점을 말하는데, 이 지점에서는 생태계의 다양성이 가장 높아지고 생물들이 가장 많이 서식한다. 따라서 B 지점은 생태계에서 매우 중요한 지점이다. A는 음수림이 아니라 열대우림이며, 개척자가 초원이라는 설명은 이 그림과는 관련이 없다.
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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)
  • 이 그림에서 항체 X와 항체 Y는 서로 다른 형질 세포에서 생성된다는 것을 알 수 있다. 이는 항원 X와 Y가 각각 다른 종류의 세포에 의해 인식되고 반응되기 때문이다. 따라서 항체 X와 Y는 서로 다른 특성을 가지며, 서로 다른 기억 세포에 의해 유지되고 증폭된다.
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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)
  • 화산재가 쌓여서 만들어진 퇴적암은 응회암이다. 이는 화산에서 분출된 용암이나 재가 쌓여서 만들어진 것으로, 응회암은 화산암과는 달리 화산 분출구 주변이나 산기슭에서 쌓여서 만들어진 것이다.
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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)
  • 가운데 있는 C 지역은 두 판이 슬라이딩하는 경계선이므로 화산 활동이 거의 일어나지 않는다. 이 지역은 두 판이 서로 마찰하며 이동하는 지역이기 때문에 화산 활동이 발생하기 어렵다.
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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)
  • 이 그림은 북반구의 대기 대순환을 나타내고 있다. 대기 대순환은 지구의 자전과 태양복사에 의해 발생하는 열의 불균형으로 인해 발생한다. 이 그림에서 (가) 지역은 고기압이 형성되어 있고, (나) 지역은 저압대가 형성되어 있으며, (다) 지역은 교차점이다. 이러한 대기 대순환은 페렐 순환, 간접 순환, 직접 순환으로 나뉘는데, 이 그림에서는 페렐 순환을 나타내고 있다. 페렐 순환은 적도에서 30도 위아래의 지역에서 발생하는 고기압과 저기압의 대기 순환으로, 이 그림에서는 (가)와 (나) 지역에서 발생하는 대기 순환을 나타내고 있다. 따라서 정답은 "페렐 순환은 B이다."이다.
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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)
  • 정답: A는 쿠로시오 해류에서 갈라져 나온 해류이다.

    해설: 그림에서 A는 쿠로시오 해류에서 갈라져 나온 해류이고, B는 리만 해류에서 갈라져 나온 해류입니다. A와 B의 수온과 염분은 그림에서 A가 높게 나와있지만, 이는 그림에서의 표현일 뿐이며 실제로는 상황에 따라 다를 수 있습니다. 따라서 A와 B의 수온과 염분이 모두 높다는 설명은 옳지 않습니다.

    동해상에서 조경수역은 쿠로시오 해류와 리만 해류가 만나는 지점에 위치해 있습니다. 여름철에는 쿠로시오 해류가 강해져서 조경수역의 위치가 남하하게 되고, 겨울철에는 리만 해류가 강해져서 조경수역의 위치가 북상하게 됩니다. 이는 각 해류의 특성과 계절적인 변화에 따른 것입니다.
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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-R도는 별들의 밝기와 온도를 나타내는 그래프이다. 그림에서 A는 태양보다 오른쪽에 위치하므로 태양보다 높은 온도와 광도를 가지고 있다. 이는 A가 태양보다 더 많은 질량을 가지고 있기 때문이다. 질량이 많을수록 중력이 강해져서 별의 내부에서 더 높은 압력과 온도를 만들어내고, 이는 더 강한 핵융합 반응을 일으켜 더 많은 에너지를 방출하게 된다. 따라서 질량이 많은 별일수록 더 밝고 뜨거운 것이다.
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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(CH4) 2몰에 들어 있는 수소 원자의 질량은 4 g이다." 이 설명은 옳은 설명이다. 이유는 메테인(CH4) 분자는 1개의 탄소(C) 원자와 4개의 수소(H) 원자로 이루어져 있으며, 2몰의 메테인 분자는 총 8개의 수소 원자를 포함하고 있다. 따라서, 2몰의 메테인(CH4) 분자에 들어 있는 수소 원자의 질량은 1몰당 4g이므로 2몰당 8g이 된다.
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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 전자 기부자인 금속 원소와 전자 수용자인 비금속 원소가 결합하여 형성된다. 이 표에서 바닥상태 전자 구성이 완전히 채워져 있지 않은 원소는 D와 E이다. 따라서 D와 E는 전자 수용자로서 이온 결합을 형성할 가능성이 높다. 따라서 정답은 "DE"이다. B는 금속 원소인 나트륨(Na)와 결합하여 이온 결합을 형성하지만, C와 A는 모두 비금속 원소인 탄소(C)와 질소(N)와 결합하여 공유 결합을 형성한다.
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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)
  • "(가)와 (나)에서 원자핵으로부터 같은 거리에 있으면 전자가 발견될 확률이 같다."가 옳은 이유는, 양자역학에서는 전자의 위치를 정확하게 예측할 수 없기 때문이다. 따라서, 전자가 존재할 가능성이 높은 영역을 나타내는 전자밀도 분포를 사용하여 전자의 위치를 추정할 수 있다. (가)와 (나)는 모두 원자핵으로부터 같은 거리에 있으므로, 전자밀도 분포가 동일하게 나타난다. 따라서, 전자가 발견될 확률이 같다.
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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)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는, 화학식이 같은 화합물들의 수소 이온 수가 다르기 때문이다. 즉, 화학식에서 H의 수가 다르면 다른 화합물이라는 것이다. 따라서, 화학식이 같더라도 수소 이온 수가 다르면 다른 화합물이 된다.
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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)
  • 보기에서 "ⓑ 과정에서 Cl2는 환원된다."는 옳은 설명이지만, 이유를 설명하는 부분이 아니므로 옳지 않은 것은 아니다. 따라서 옳지 않은 것은 없다.
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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 두 물체의 속도 차이를 의미한다. 따라서 웅이의 상대속도는 영이의 속도를 반대 방향으로 더한 것과 같다. 즉, 8 m/s - 7 m/s = 1 m/s 이므로, 영이에 대한 웅이의 상대속도는 서쪽으로 1 m/s이다. 따라서 보기에서 정답은 "서쪽으로 15 m/s"가 아니라 "서쪽으로 1 m/s"이다.
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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)
  • 운동량 보존 법칙에 따라, 충돌 전후에 A와 B의 운동량의 합은 모두 0이어야 한다. 따라서, A의 충돌 전후 운동량의 변화량은 2mv이고, B의 충돌 전후 운동량의 변화량은 -mv이다. 이를 통해 운동량의 변화량의 크기가 클수록 충격량의 크기가 크다는 것을 알 수 있다. 이는 운동량 변화량과 충격량이 비례하기 때문이다. 따라서, "충돌 전후, 운동량의 변화량의 크기가 클수록 자동차가 받는 충격량의 크기가 크다."는 맞는 설명이다. 그러나, 충격량의 크기는 A보다 B가 크다는 것은 옳지 않다. 충돌 후 B가 받는 충격량은 A보다 작기 때문이다.
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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)
  • 유도기전력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    $EMF = -Nfrac{dphi}{dt}$

    여기서 N은 코일의 촉수 개수, $phi$는 자기유속에 의해 관통되는 자석 플럭스이다. 주어진 문제에서는 코일의 촉수 개수가 주어지지 않았으므로, N=1이라고 가정한다.

    자기유속은 자기선속과 면적의 곱으로 정의된다.

    $phi = BA$

    여기서 B는 자기장의 세기, A는 면적이다. 주어진 문제에서는 면적이 주어지지 않았으므로, A=1이라고 가정한다.

    따라서,

    $phi = B$

    유도기전력을 구하기 위해서는 자기장의 변화율을 알아야 한다. 주어진 문제에서는 2초당 10 Wb씩 자기선속이 변하고 있으므로,

    $frac{dB}{dt} = frac{10 Wb}{2 s} = 5 frac{Wb}{s}$

    따라서,

    $EMF = -Nfrac{dphi}{dt} = -1 times frac{dB}{dt} = -5 V$

    하지만, 문제에서는 유도기전력의 크기를 묻고 있으므로, 절댓값을 취해준다.

    $|EMF| = 5 V$

    따라서, 주어진 보기에서 정답은 "2,000 V"가 아니라고 할 수 있다.
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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)
  • - 소음을 측정하는 마이크로부터 입력된 소리 신호와 반대 방향으로 진행하는 소리 신호를 만들어내는 마이크로부터 출력되는 소리 신호를 합쳐서 소음을 상쇄시키는 원리를 사용한다. (ㄱ)
    - 이를 위해 입력된 소리 신호와 출력되는 소리 신호를 반전시키는 회로가 필요하다. (ㄷ)
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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 파동성을 이용하기 때문에 정답은 "전자 현미경은 전자의 파동성을 이용한다."이다. 전자는 파동이기 때문에 광학 현미경보다 더 높은 분해능을 가지며, 전자의 드브로이 파장은 가시광선의 파장보다 짧다. 또한, 전자의 운동량이 증가하면 분해능이 높아지기 때문에 주어진 보기 중 "전자의 운동량이 증가하면 분해능이 낮아진다."는 옳지 않은 설명이다.
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