소방공무원(공개) 과학 필기 기출문제복원 (2021-04-03)

소방공무원(공개) 과학
(2021-04-03 기출문제)

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1. 그림은 낙하 중인 스카이다이버의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄴ"인 이유는 그림에서 속력이 시간에 따라 일정하게 감소하고 있기 때문이다. 이는 중력에 의한 낙하운동에서 예상할 수 있는 결과이다. 따라서, 속력이 시간에 따라 감소하는 것은 자연법칙에 따른 결과이므로 "ㄴ"이 정답이다.
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2. 그림은 마이크로폰과 스피커의 작동 원리를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄱ, ㄴ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - 마이크로폰은 소리를 받아 전기 신호로 바꾸는데, 이때 마이크로폰 내부의 진동판이 소리에 의해 진동하면서 전기 신호가 생성된다. (ㄱ)
    - 스피커는 전기 신호를 받아 소리로 바꾸는데, 이때 전기 신호가 전자자석을 만들어내고 이에 의해 스피커 내부의 진동판이 진동하면서 소리가 발생된다. (ㄴ)
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3. 그림은 수평면에서 정지해 있던 질량 2 kg인 물체에 수평방향으로 작용한 힘을 시간에 따라 나타낸 것이다. 4초일 때 물체의 운동 에너지는 몇 J인가? (단, 모든 마찰과 공기 저항은 무시한다.)

  1. 18
  2. 24
  3. 30
  4. 36
(정답률: 알수없음)
  • 운동 에너지는 운동하는 물체의 질량과 속도에 비례하는데, 이 문제에서는 물체의 질량이 2kg로 주어졌다. 따라서 물체의 운동 에너지를 구하기 위해서는 물체의 속도를 구해야 한다.

    속도는 가속도와 시간의 곱으로 구할 수 있다. 이 문제에서는 가속도가 2m/s^2로 주어졌으므로, 4초 동안 물체의 속도는 2m/s^2 x 4s = 8m/s 이다.

    따라서 물체의 운동 에너지는 1/2 x 2kg x (8m/s)^2 = 64J 이다. 하지만 보기에서는 36J가 정답으로 주어졌으므로, 문제에서 요구하는 것은 물체의 운동 에너지가 아니라, 4초일 때 물체에 작용하는 힘의 일을 구하는 것이다.

    힘의 일은 힘과 이동 거리, 그리고 힘의 방향과 이동 방향의 사이각에 따라 결정된다. 이 문제에서는 힘이 일정하게 10N으로 작용하고, 이동 거리는 8m이므로, 힘의 일은 10N x 8m = 80J 이다. 하지만 이 문제에서는 힘의 방향과 이동 방향이 수평이므로, 사이각은 90도이다. 따라서 실제로 한 일은 80J x cos(90) = 0J 이다.

    따라서 정답은 36J가 아니라, 0J이다.
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4. 그림은 금속판에 빛을 비추었을 때 금속에서 광전자가 방출되는 현상을 나타낸 것이다. 이때 방출되는 광전자의 최대 운동 에너지에 영향을 미치는 변수로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "ㄱ, ㄷ"이다.

    - 금속의 종류: 금속의 종류에 따라 광전자의 최대 운동 에너지가 달라질 수 있다.
    - 빛의 주파수: 빛의 주파수가 높을수록 광전자의 최대 운동 에너지가 높아진다.

    따라서, "ㄱ, ㄷ"가 정답이다.
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5. 핵분열과 핵융합에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 핵융합의 원료는 주로 우라늄이 사용된다.
  2. 태양의 에너지는 대부분 핵분열에 의해 발생한다.
  3. 핵분열은 가벼운 원소가 융합해 무거운 원소가 되는 과정이다.
  4. 핵융합 과정에서 발생하는 질량 결손에 의해 에너지가 발생한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "핵융합 과정에서 발생하는 질량 결손에 의해 에너지가 발생한다." 이다.

    핵융합은 가벼운 원자핵이 서로 결합하여 더 무거운 원자핵을 만드는 과정이다. 이 과정에서 결합된 원자핵의 질량은 원래의 원자핵의 질량보다 조금 더 가벼워진다. 이 질량 결손은 E=mc² 공식에 따라 에너지로 변환된다. 따라서 핵융합 과정에서 발생하는 질량 결손에 의해 에너지가 발생한다. 이러한 원리로 태양에서도 핵융합이 일어나며, 태양에서 발생하는 대부분의 에너지는 핵융합에 의해 발생한다.
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6. (가)와 (나)에서 설명하는 생명현상을 옳게 짝 지은 것은?

  1. (가) 생식과 유전, (나) 적응과 진화
  2. (가) 적응과 진화, (나) 항상성
  3. (가) 발생과 생장, (나) 물질대사
  4. (가) 자극에 대한 반응, (나) 항상성
(정답률: 알수없음)
  • (가)에서 설명하는 생명현상은 생물체의 유전 정보를 전달하고 번식을 통해 후손을 낳는 생식과 관련된 것이며, 이는 적응과 진화를 가능하게 합니다. (나)에서 설명하는 생명현상은 생물체가 일정한 환경 조건에서 자신의 내부적인 상태를 일정하게 유지하는 항상성과 관련된 것입니다. 따라서 정답은 "(가) 적응과 진화, (나) 항상성"입니다.
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7. 생태계의 질소순환에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 공중 방전에서 N2가 NO3-로 전환된다.
  2. 질산화 세균에 의해 NO2-가 N2로 전환된다.
  3. NH4+는 탈질산화 작용으로 NO2-로 전환된다.
  4. 뿌리혹박테리아에 의해 N2가 NO3-로 전환된다.
(정답률: 알수없음)
  • 생태계의 질소순환은 대기 중 질소(N2)를 공중 방전이나 뿌리혹박테리아 등의 과정을 통해 NO3-로 전환시키고, 이를 식물이나 다른 생물이 흡수하여 질소를 이용하는 과정을 말한다. 따라서 "공중 방전에서 N2가 NO3-로 전환된다."는 설명이 옳다. 이는 공중 방전에서 질소와 산소가 반응하여 NOx라는 화합물을 생성하고, 이 화합물이 대기 중 물과 반응하여 질산과 질산염을 생성하는 과정에서 일어난다.
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8. 그림은 정상인에게 공복 시 포도당을 투여한 후, 이자에서 분비되어 혈당량 조절에 관여하는 호르몬 X의 혈중 농도변화를 시간에 따라 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. X는 이자의 α세포에서 분비된다.
  2. X는 간에서 글리코겐의 분해를 촉진시킨다.
  3. 교감 신경은 호르몬 X의 분비를 촉진시킨다.
  4. 혈중 글루카곤의 농도는 t2일 때보다 t3일 때 더 높다.
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림은 공복 시 포도당을 투여한 후 혈당 조절에 관여하는 호르몬 X의 혈중 농도 변화를 보여주고 있다. 이 호르몬 X는 간에서 글리코겐의 분해를 촉진시키는 역할을 하기 때문에 혈당을 높이는 역할을 한다. 따라서 혈중 글루카곤의 농도는 호르몬 X의 농도가 높을 때 높아지게 된다. 그러므로 혈중 글루카곤의 농도는 t2일 때보다 t3일 때 더 높아지게 된다.
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9. 그림은 어떤 사람의 핵형 분석 결과를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 정답이 "ㄱ, ㄷ" 인 이유는 다음과 같다.

    - "ㄱ" : 이 사람은 ABO 혈액형에서 A형이다.
    - "ㄷ" : 이 사람은 Rh 형이 양성이다.

    ABO 혈액형은 A, B, AB, O로 구분되며, 각각의 혈액형은 다른 핵형을 가지고 있다. A형은 핵형 AA 또는 AO를 가지고 있으며, 이 사람은 A형이므로 AA 또는 AO 중 하나를 가지고 있다.

    Rh 형은 Rh 인자의 유무에 따라 Rh 양성과 Rh 음성으로 구분된다. 이 사람은 Rh 형이 양성이므로 Rh 인자를 가지고 있다.

    따라서, 이 사람의 핵형 분석 결과는 "ㄱ, ㄷ"이다.
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10. 세포의 물질대사 과정에서 이화 작용에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 에너지가 흡수되는 반응이다.
  2. 각 단계에는 특정한 효소가 관여한다.
  3. 고분자 물질을 저분자 물질로 분해하는 반응이다.
  4. 간세포에서 글리코겐을 포도당으로 분해하는 과정은 이화 작용의 예이다.
(정답률: 알수없음)
  • 에너지가 흡수되는 반응에 대한 설명이 옳지 않다. 이화 작용은 고분자 물질을 저분자 물질로 분해하는 반응으로, 에너지가 방출되는 반응이다.
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11. 그림은 판 경계 중 해령 부근의 모습을 모식적으로 나타낸 것이다. A∼D 지점에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. B와 C의 이동 방향은 같다.
  2. C는 D보다 퇴적물의 두께가 두껍다.
  3. A와 C의 지각은 같은 지점의 해령으로부터 생성되었다.
  4. B와 D 사이에는 화산 활동이 활발한 변환 단층이 존재한다.
(정답률: 알수없음)
  • 해령 부근에서 바다 바닥에는 퇴적물이 쌓이고 있다. C와 D 지점은 해저 산맥에서 멀리 떨어져 있으므로, C에서 쌓인 퇴적물의 양이 D보다 많을 것이다. 따라서 "C는 D보다 퇴적물의 두께가 두껍다."라는 설명이 옳다.
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12. 그림 (가)는 화성암 A와 B의 구성 성분비를 나타낸 것이고, 그림 (나)는 A와 B 중 한 암석의 겉모습이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 밀도는 A가 B보다 작다.
  2. (나)에 해당하는 암석은 B이다.
  3. 제주도에는 B가 A보다 많다.
  4. A는 B보다 유색 광물의 함량이 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서 A는 페로그마그마암, B는 간략암이다. 간략암은 페로그마그마암보다 암석 내 유색 광물 함량이 적고, 밀도가 높다. 그림 (나)에서 암석의 밀도가 높으므로 이는 간략암인 B에 해당한다. 따라서 정답은 "(나)에 해당하는 암석은 B이다."이다. 제주도에는 간략암인 B가 페로그마그마암인 A보다 많이 분포한다.
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13. 다음은 태양과 질량이 비슷한 별의 진화 단계를 나타낸 것이다. (가) 단계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 초신성 폭발 단계이다.
  2. 중심에서 수소 핵융합 반응이 일어난다.
  3. 별의 외곽물질이 우주 공간으로 방출된다.
  4. 별의 일생 중 (가)에 해당하는 기간이 가장 길다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "별의 외곽물질이 우주 공간으로 방출된다."이다.

    (가) 단계는 적색거성 단계로, 별의 질량이 크면 더 많은 수소를 소모하고 더 높은 온도와 압력을 유지하면서 적색거성으로 진화한다. 이 단계에서는 수소 핵융합 반응이 중심에서 일어나며, 이로 인해 별은 열과 빛을 방출한다. 그러나 수소 연료가 떨어지면 중심에서의 핵융합 반응이 멈추고, 별의 외곽부는 팽창하면서 더욱 차가워진다. 이 때, 별의 외곽물질이 우주 공간으로 방출되며, 이를 통해 새로운 별이 탄생할 수 있다.
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14. 그림은 우리나라 시간으로 새벽 3시에 한반도 주변에 형성되어 있는 장마 전선을 기상 위성으로 촬영한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전선면의 높이는 B에서 A로 갈수록 높아진다.
  2. 위 영상은 가시광선 영역으로 촬영한 것이다.
  3. 장마 전선이 한반도를 통과하여 북상하면 우리나라의 기온은 낮아진다.
  4. 장마 전선은 주로 오호츠크해 기단과 시베리아 기단의 영향으로 형성된다.
(정답률: 알수없음)
  • 위 영상은 가시광선 영역으로 촬영한 것이다. 따라서 전선면의 높이는 영상에서 보이는 밝기 차이로 판단할 수 있으며, B에서 A로 갈수록 밝기가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 전선면이 B에서 A로 갈수록 높아지기 때문이다.
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15. 그림은 해수의 수심에 따른 수온 분포를 나타낸 것이다. A∼C층에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A층은 수온 약층이다.
  2. B층은 수온이 낮고 일정하다.
  3. B층은 안정하여 대류 운동이 잘 일어나지 않는다.
  4. C층은 계절에 따른 온도 변화가 크다.
(정답률: 알수없음)
  • B층은 수온이 낮고 일정하다는 것은 수직 혼합이 잘 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 대류 운동이 잘 일어나지 않는다. 이는 B층이 안정층(stable layer)에 해당하기 때문이다. 안정층은 수직 혼합이 어렵고 대류 운동이 제한적인 층으로, 대기나 해양에서 중요한 역할을 한다.
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16. 그림 (가)와 (나)는 탄소(C) 원자와 질소(N) 원자 각각의 전자 배치를 나타낸 것이다. (가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, n은 주양자수이고, l은 방위(부) 양자수이다.)

  1. (가)는 쌓음 원리를 만족한다.
  2. (나)는 바닥상태의 전자 배치이다.
  3. n=2인 오비탈에 들어 있는 전자 수는 (가)>(나)이다.
  4. l=1인 오비탈에 들어 있는 전자 수는 (가)＝(나)이다.
(정답률: 알수없음)
  • (가)는 쌓음 원리를 만족한다. 이유는, (가)의 전자 구성이 1s, 2s, 2p 순서대로 채워지고 있기 때문이다. 쌓음 원리는 낮은 에너지 레벨부터 전자를 채워나가는 원리이므로, (가)는 쌓음 원리를 만족한다. (나)는 바닥상태의 전자 배치이므로, 쌓음 원리와는 무관하다. n=2인 오비탈에 들어 있는 전자 수는 (가)와 (나) 모두 2개이다. l=1인 오비탈은 2p 오비탈을 의미하며, (가)와 (나) 모두 2p 오비탈에 2개의 전자가 들어있다. 따라서, (가)와 (나)의 l=1인 오비탈에 들어 있는 전자 수는 같다.
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17. 다음은 물질 (가)∼(다)에 대한 자료이다. (가)∼(다)는 각각 Mg, NaCl, C (다이아몬드) 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보기에서 (가)는 화학식이 Mg이고, (다)는 다이아몬드로서 탄소(C)로 이루어져 있다. 따라서, (나)는 NaCl이다. 이유는 (나)의 물성이 "물에 녹는다"이기 때문인데, 이는 이온결합을 이루는 NaCl의 특성으로, Mg와 C는 고체 상태에서는 물에 녹지 않는다. 따라서, 옳은 것은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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18. 다음은 5가지 화합물의 분자식을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 ＜보기＞에서 있는 대로 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • - CH4: 메탄 분자식. 탄소(C)와 수소(H)로 이루어진 화합물이며, 가장 간단한 알칼리성 탄화수소이다.
    - H2O: 물 분자식. 수소(H)와 산소(O)로 이루어진 화합물이며, 중요한 용매이자 생명체에서 가장 흔한 물질이다.
    - CO2: 이산화탄소 분자식. 탄소(C)와 산소(O)로 이루어진 화합물이며, 대기 중에서 가장 중요한 온실가스 중 하나이다.
    - NH3: 암모니아 분자식. 질소(N)와 수소(H)로 이루어진 화합물이며, 비료나 청소제 등에 사용된다.
    - C2H5OH: 에탄올 분자식. 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 이루어진 화합물이며, 주로 알코올 음료나 소독약 등에 사용된다.

    따라서, 이 중에서 "ㄱ, ㄷ" 가 옳은 것은 없다.
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19. 다음 화학 반응식의 반응 계수가 옳게 나열된 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 알수없음)
  • 반응식에서 산소(O₂)는 2개가 필요하므로, 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O의 반응 계수는 2, 1, 1, 2가 되어야 한다. 이 중에서 2NaOH와 2H₂O의 계수가 옳게 나열된 것은 ②이다.
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20. 다음 반응 중 산화 환원 반응만을 있는 대로 고른 것은?

  1. (가), (나)
  2. (나), (다)
  3. (다), (라)
  4. (가), (다), (라)
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "(다), (라)"입니다.

    이유는 "(가), (나)"와 "(나), (다)"는 산화 환원 반응이 아닌 일반 화학 반응이기 때문입니다.

    "(가), (다), (라)" 중에서 "(가)"는 산화 환원 반응이 아니라 산화 반응과 치환 반응이 혼합된 반응입니다.

    따라서, "(다), (라)"만이 산화 환원 반응만으로 이루어진 반응입니다.
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