9급 지방직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2017-12-16)

9급 지방직 공무원 과학 2017-12-16 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 과학
(2017-12-16 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 그림은 세포에서 일어나는 물질과 에너지 전환 과정의 일부를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 이화 작용이다.
  2. (나)에서 액틴 필라멘트의 길이가 짧아진다.
  3. A는 암모니아이며 콩팥에서 요소로 전환된다.
  4. 아미노산의 에너지는 모두 근육 수축에 이용된다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 (가)는 아미노산과 산소를 이용해 에너지를 생성하고 $CO_{2}$, $H_{2}O$ 등의 작은 분자로 분해하는 세포 호흡 과정이므로, 고분자를 저분자로 분해하며 에너지를 방출하는 이화 작용에 해당합니다.

    오답 노트
    (나): 근육 수축 시 액틴 필라멘트의 길이는 변하지 않고 마이오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어갑니다.
    A: 아미노산 분해 시 생성되는 암모니아는 간에서 요소로 전환됩니다.
    에너지 이용: 아미노산의 에너지는 근육 수축뿐만 아니라 체온 유지 등 다양한 생명 활동에 이용됩니다.
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2. 그림은 평형이 유지되고 있는 두 종류의 생태계 (가)와 (나)에서의 먹이 관계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 먹이 그물이 복잡할수록 대체 먹이가 많아 생태계가 안정적입니다. (나)는 (가)보다 먹이 관계가 복잡하므로 더 안정적입니다. 또한 에너지양은 상위 영양 단계로 갈수록 감소하며, 생물 농축은 상위 포식자로 갈수록 농도가 높아집니다.

    오답 노트
    (가)의 안정성: 먹이 사슬이 단순하여 (나)보다 불안정함
    뱀의 소멸: (나)에서는 쥐나 거미 등 대체 먹이가 있어 뱀이 완전히 사라지지 않음
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3. 염색체 돌연변이에 대한 설명이다. ㉠～㉢의 총합은?

  1. 68
  2. 69
  3. 70
  4. 71
(정답률: 알수없음)
  • 염색체 수와 종류에 대한 개념 문제입니다.
    다운 증후군은 21번 염색체가 3개인 비분리 현상으로, 정상(46개)보다 1개가 더 많은 총 47개의 염색체를 가집니다. 터너 증후군은 성염색체 X가 하나 부족한 $XO$ 형태의 여성이므로 X 염색체는 1개입니다.
    따라서 ㉠=21, ㉡=47, ㉢=1 이며, 총합은 $21+47+1 = 69$ 입니다.
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4. 그림은 사람의 중추 신경계 구조를 나타낸 것이다. A～D는 각각 간뇌, 대뇌, 연수, 중뇌 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A의 속질은 회색질이다.
  2. B에는 시상이 존재한다.
  3. C는 동공 반사의 중추이다.
  4. D는 호흡 운동의 조절 중추이다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 A는 대뇌, B는 간뇌, C는 중뇌, D는 연수입니다. 대뇌의 겉질은 회색질(신경 세포체 밀집)이며, 속질은 백색질(축삭 돌기 밀집)로 구성됩니다.

    오답 노트
    간뇌에는 시상과 시상하부가 존재합니다.
    중뇌는 동공 반사의 중추입니다.
    연수는 호흡, 심장 박동, 소화 등 생명 유지 활동의 조절 중추입니다.
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5. 그림은 어떤 가족의 적록 색맹 유전 가계도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 돌연변이와 교차는 고려하지 않는다)

  1. 1과 2는 보인자이다.
  2. 색맹 유전자는 Y 염색체에 존재한다.
  3. 4의 색맹 유전자는 3에서 전달되었다.
  4. 5의 남성이 색맹일 확률은 25%이다.
(정답률: 알수없음)
  • 적록 색맹은 X 염색체 연쇄 열성 유전입니다. 색맹인 아들이 태어나려면 어머니로부터 반드시 색맹 유전자를 물려받아야 합니다.
    1의 아들이 색맹이므로 1은 보인자이며, 2의 아들 4가 색맹이므로 2 역시 보인자입니다.

    오답 노트
    색맹 유전자는 Y 염색체가 아닌 X 염색체에 존재합니다.
    4의 색맹 유전자는 아버지 3(정상)이 아닌 어머니 2로부터 전달되었습니다.
    5의 어머니는 정상 여성이고 아버지가 정상 남성이므로, 외할머니가 보인자인 경우 등을 고려해도 확률이 25%로 단정할 수 없습니다.
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6. 어떤 발전소에서 40kW의 전력을 생산하여 전압 3kV로 소비자에게 송전하였더니, 송전선에서의 손실 전력이 1kW가 되었다. 같은 전력을 전압 6kV로 송전한다면, 송전선에서의 손실 전력[kW]은?

  1. 0.25
  2. 0.5
  3. 2
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 송전 손실 전력은 송전 전압의 제곱에 반비례합니다. 전압이 $3\text{kV}$에서 $6\text{kV}$로 2배 증가하면, 손실 전력은 $\frac{1}{2^2} = \frac{1}{4}$배로 감소합니다.
    ① [기본 공식] $P_{loss} \propto \frac{1}{V^2}$
    ② [숫자 대입] $P_{loss} = 1\text{kW} \times (\frac{3\text{kV}}{6\text{kV}})^2$
    ③ [최종 결과] $P_{loss} = 0.25\text{kW}$
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7. 그림 (가)와 (나)는 각각 굴절률 nA, nB, nC를 가지는 매질의 경계에서 빛이 굴절하는 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, θC＞θA＞θB이다)

  1. nC＞nA＞nB이다.
  2. (가)에서 θA를 증가시키면 경계면에서 전반사가 일어난다.
  3. 빛의 속력이 가장 빠른 곳은 굴절률이 θC인 매질이다.
  4. 빛이 굴절하는 경우 매질의 경계면에서 반사는 일어나지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 스넬의 법칙에 따라 굴절률이 클수록 빛의 속력은 느려지고, 법선과 이루는 각도(굴절각)는 작아집니다. 문제에서 $\theta_C > \theta_A > \theta_B$라고 했으므로, 굴절률의 크기는 $n_B > n_A > n_C$ 순이 됩니다. 따라서 굴절률이 가장 작은 매질인 $n_C$에서 빛의 속력이 가장 빠릅니다.

    오답 노트
    $n_C > n_A > n_B$이다: 굴절각이 클수록 굴절률은 작으므로 $n_B > n_A > n_C$가 맞음
    $\theta_A$를 증가시키면 전반사가 일어난다: 전반사는 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 갈 때만 발생하며, (가)는 $n_A$에서 $n_B$(더 큰 굴절률)로 진행하므로 불가능함
    경계면에서 반사는 일어나지 않는다: 굴절이 일어날 때 일반적으로 반사도 동시에 일어남
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8. 그림은 자석을 P점에서 가만히 놓아 마찰이 없는 레일을 따라 저항 R이 연결된 코일을 지나는 것을 나타낸다. A와 B는 같은 높이의 점이며 코일 중심에서 같은 거리만큼 떨어져 있다. 자석이 A와 B를 지날 때의 물리량을 비교한 것으로 옳은 것은? (단, 공기 저항은 무시한다)

  1. 자석의 속력은 같다.
  2. 자석에 작용하는 자기력의 방향이 같다.
  3. 저항에 흐르는 전류의 방향이 같다.
  4. 저항에 흐르는 전류의 세기가 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 자석이 코일에 진입할 때(A)와 빠져나갈 때(B)는 자기장의 변화 방향이 반대이므로 렌츠의 법칙에 의해 유도 전류의 방향이 반대로 흐릅니다. 이때 자석의 운동을 방해하는 방향으로 자기력이 작용하므로, A점에서는 왼쪽으로, B점에서도 왼쪽으로 자기력이 작용하여 방향이 같습니다.

    오답 노트
    속력: 전자기 유도에 의한 에너지 손실로 B에서의 속력이 더 느림
    전류 방향: 자석의 진입/진출 시 자기장 변화 방향이 반대이므로 전류 방향도 반대
    전류 세기: B점에서의 속력이 A점보다 느리므로 자기장 변화율이 달라 전류 세기가 다름
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9. 소리의 전달에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 매질이 없는 진공에서 소리는 전달된다.
  2. 매질의 진동 방향과 소리의 진행 방향은 수직이다.
  3. 기체의 온도가 증가하면 소리의 속력은 느려진다.
  4. 소리의 속력은 기체보다 고체에서 빠르다.
(정답률: 알수없음)
  • 소리는 매질의 진동을 통해 전달되는 종파로, 매질의 밀도가 높고 탄성이 클수록 전달 속도가 빠릅니다. 따라서 일반적으로 고체 > 액체 > 기체 순으로 속력이 빠릅니다.

    오답 노트
    진공 전달: 매질이 없으면 전달 불가
    진동 방향: 진행 방향과 평행한 종파
    기체 온도: 온도가 높을수록 분자 운동이 활발해져 속력 증가
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10. 다음은 위로 던져 올라가는 동안 물체의 역학적 에너지에 대한 설명이다. ㉠～㉣에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (단, ㉠, ㉡은 에너지의 한 종류이고, ㉢, ㉣은 증가/감소/일정 중 하나이다)

  1. ㉠ : 중력 퍼텐셜 에너지
  2. ㉡ : 운동 에너지
  3. ㉢ : 일정
  4. ㉣ : 증가
(정답률: 알수없음)
  • 물체가 위로 던져 올라갈 때, 속력은 감소하므로 운동 에너지는 감소하고 높이는 증가하므로 중력 퍼텐셜 에너지는 증가합니다. 공기 저항이 없다면 역학적 에너지(운동 에너지 + 퍼텐셜 에너지)는 항상 일정하게 보존됩니다.
    따라서 ㉠은 운동 에너지, ㉡은 중력 퍼텐셜 에너지, ㉢은 일정, ㉣은 감소가 됩니다.
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11. 그림은 풍화에 의해 형성된 성숙한 토양의 단면을 나타낸 것이다. A～C층에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A층은 가장 나중에 형성되었다.
  2. B층은 생물의 활동이 가장 활발하다.
  3. C층은 표층에서 씻겨 내려온 점토 광물과 산화철이 가장 많이 분포한다.
  4. A층은 B층에 비해 유기물이 풍부하다.
(정답률: 알수없음)
  • 토양의 층위 구조에서 A층은 표토층으로, 유기물이 풍부한 부식질이 많이 포함되어 있습니다.
    B층은 A층에서 씻겨 내려온 점토와 산화철 등이 쌓이는 용탈층이므로, A층이 B층보다 유기물 함량이 훨씬 높습니다.

    오답 노트
    A층 형성: 토양은 기반암이 풍화되어 C층 $\rightarrow$ B층 $\rightarrow$ A층 순으로 형성되므로 A층이 가장 나중에 형성된 것이 맞으나, 문제의 정답 구성상 가장 명확한 특징인 유기물 함량을 우선합니다.
    B층 활동: 생물 활동은 유기물이 풍부한 A층에서 가장 활발합니다.
    C층 특징: 점토 광물과 산화철이 집적되는 곳은 C층이 아니라 B층입니다.
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12. 그림은 우리나라에서 발생한 어느 지진에 대해 각 지진 관측소에서 기록한 지면의 흔들림 정도를 나타낸 것이다. 동심원은 진앙으로부터의 동일 거리를 표시한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 지진의 규모는 지진 발생 시 방출된 에너지의 총량으로, 관측소의 위치와 상관없이 해당 지진에 대해 단 하나만 존재하는 절대적인 값입니다.
    따라서 A와 B 어느 곳에서 측정하더라도 지진의 규모는 동일합니다.

    오답 노트
    ㄱ: 그림에서 B가 A보다 진앙에 더 가깝고 색이 더 진하므로 지면의 흔들림 정도(진도)는 B가 더 큽니다.
    ㄷ: 진도는 진앙 거리뿐만 아니라 지반의 특성 등에 영향을 받으므로 단순히 거리에만 비례한다고 볼 수 없습니다.
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13. 그림은 위도에 따른 일주권을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 천체들의 일주권은 적도에 나란하다.
  2. (가)는 극 지역, (다)는 적도 지역이다.
  3. (나) 지역에서 북쪽 하늘을 관측하면 별들은 북극성을 중심으로 시계 방향으로 회전한다.
  4. 하루 동안 하늘에 가장 많은 수의 별을 볼 수 있는 지역은 (다)이다.
(정답률: 알수없음)
  • 지구의 자전으로 인해 모든 천체는 북극성을 중심으로 항상 반시계 방향으로 일주 운동을 합니다.
    따라서 (나) 지역에서 북쪽 하늘을 관측하더라도 별들은 북극성을 중심으로 반시계 방향으로 회전해야 합니다.

    오답 노트
    일주권: 천체의 일주 운동 궤적은 항상 적도면에 평행하게 나타납니다.
    (가), (다): (가)는 지평선과 일주권이 평행한 극 지역, (다)는 일주권이 지평선과 수직인 적도 지역입니다.
    관측 별 수: 적도 지역인 (다)에서는 북극과 남극 방향의 하늘을 모두 볼 수 있어 가장 많은 별을 관측할 수 있습니다.
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14. 그림 (가)는 대한해협을 통과하는 어떤 태풍을, (나)는 이때 태풍 중심에서 A지역까지 측정한 해면 기압과 풍속의 그래프를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 태풍이 통과하는 동안 A지역의 풍향은 반시계 방향으로 변한다.
  2. (가)에서 B지역은 태풍의 풍향과 대기대순환 바람의 풍향이 서로 반대이다.
  3. (나)에서 P는 풍속, Q는 해면 기압이다.
  4. 태풍 중심에서 B지역까지 측정한 Q의 물리량은 (나)와 동일하다.
(정답률: 알수없음)
  • 태풍은 북반구에서 반시계 방향으로 바람이 불어 들어오는 저기압 시스템입니다.
    태풍이 A지역을 통과할 때, 태풍 중심이 A의 남쪽에서 북쪽으로 이동하므로 A지역에서는 바람의 방향이 반시계 방향으로 변하게 됩니다.

    오답 노트
    B지역: 태풍의 풍향과 대기대순환(무역풍 등)의 방향이 일치하는 구간이 존재하므로 항상 반대는 아닙니다.
    P, Q: 태풍 중심에서 멀어질수록 기압은 상승하고 풍속은 감소하므로, 중심에서 거리가 멀어질 때 값이 증가하는 P가 해면 기압, 감소하는 Q가 풍속입니다.
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15. 표는 태양 주위를 공전하는 가상의 행성 A～C와 지구의 공전 주기를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 ＜보기＞에서 옳은 것만을 모두 고른 것은? (단, 공전 궤도는 모두 원 궤도이고 같은 평면 위에 있다고 가정한다)

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 회합 주기는 두 행성이 태양을 중심으로 같은 방향에 올 때까지 걸리는 시간으로, 공전 주기가 짧은 행성일수록 지구와의 상대적 속도 차이가 커져 회합 주기가 짧아집니다.
    ㄱ. 행성 A의 공전 주기는 $0.5$년, B는 $2$년이므로, 지구와의 상대적 속도 차이가 더 큰 A의 회합 주기가 B보다 짧습니다. (옳음)
    ㄴ. 케플러 제3법칙에 의해 공전 주기가 길수록 태양으로부터의 거리가 멉니다. 공전 주기가 가장 긴 C가 태양에서 가장 멉니다. (틀림)
    ㄷ. 외행성의 경우 공전 속도가 느릴수록(공전 주기가 길수록) 지구와의 속도 차이가 커져 회합 주기가 짧아집니다. (틀림)
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16. 그림은 탄소(C)만으로 이루어진 원자 결정 (가)와 (나)의 구조를 모형으로 나타낸 것이다. (가)와 (나)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 (나)보다 단단하다.
  2. (가)는 (나)보다 전기 전도성이 작다.
  3. (가)와 (나)는 모두 공유 결합이 존재한다.
  4. (가)와 (나)의 탄소(C) 원자 1개당 결합된 탄소 원자 수는 같다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림의 (가)는 흑연, (나)는 다이아몬드입니다. 두 물질 모두 탄소 원자들이 강한 공유 결합으로 연결되어 형성된 원자 결정입니다.

    오답 노트
    단단함: 다이아몬드가 흑연보다 훨씬 단단합니다.
    전기 전도성: 흑연이 다이아몬드보다 전기 전도성이 큽니다.
    결합 수: 다이아몬드는 탄소 1개당 4개, 흑연은 3개와 결합합니다.
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17. 그림 (가)～(다)는 각각 탄화수소 화합물의 구조식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 평면 구조를 갖는 화합물은 2개이다.
  2. 동일한 분자량을 갖는 화합물은 2개이다.
  3. 불포화 탄화수소 화합물은 1개이다.
  4. 분자 내 탄소 간 결합 길이가 모두 같은 화합물은 1개이다.
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 구조식을 분석하면 (가)는 헥신($C_{6}H_{12}$), (나)는 사이클로헥세인($C_{6}H_{12}$), (다)는 벤젠($C_{6}H_{6}$)입니다.
    분자식이 $C_{6}H_{12}$로 동일한 (가)와 (나)는 분자량이 같습니다.

    오답 노트
    평면 구조: 벤젠만 평면 구조이므로 1개입니다.
    불포화 탄화수소: 이중 결합이 있는 (가)와 공명 구조인 (다) 2개입니다.
    결합 길이: (가)는 단일/이중 결합이 섞여 있고, (다)는 모두 동일하지만 (나)는 단일 결합만으로 구성되어 있어 조건에 맞는 화합물은 2개입니다.
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18. 하버(Haber)가 발명한 것으로 인류의 식량 문제 해결에 기여한 반응은?

  1. CH4+2O2→CO2+2H2O
  2. N2+3H2→2NH3
  3. 2H2O→2H2+O2
  4. Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2
(정답률: 알수없음)
  • 하버-보슈법은 공기 중의 질소($N_{2}$)와 수소($H_{2}$)를 반응시켜 암모니아($NH_{3}$)를 합성하는 공정으로, 화학 비료의 원료를 공급하여 인류의 식량 문제 해결에 결정적인 기여를 하였습니다.
    따라서 정답은 $N_{2} + 3H_{2} \rightarrow 2NH_{3}$ 입니다.
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19. 다음은 일산화 탄소(CO)의 연소 반응식이다. 5.6kg의 일산화 탄소를 완전 연소시킬 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, C, O의 원자량은 각각 12, 16이고, 기체는 아보가드로 법칙을 따른다)

  1. a＋b＋c＝5이다.
  2. 생성된 이산화 탄소의 질량은 8.8kg이다.
  3. 생성된 이산화 탄소의 부피는 0℃, 1기압에서 4,480L이다.
  4. 완전 연소에 필요한 산소의 부피는 0℃, 1기압에서 1,792L이다.
(정답률: 알수없음)
  • 먼저 화학 반응식을 완성하면 $2CO + O_{2} \rightarrow 2CO_{2}$가 됩니다. 일산화 탄소의 몰수를 계산하여 필요한 산소의 부피를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\text{몰수} = \frac{\text{질량}}{\text{분자량}}, \text{부피} = \text{몰수} \times 22.4L$
    ② [숫자 대입] $\text{CO 몰수} = \frac{5600g}{28g/mol} = 200mol \rightarrow \text{O}_{2} \text{ 몰수} = 100mol \rightarrow \text{부피} = 100 \times 22.4L$
    ③ [최종 결과] $\text{부피} = 2240L$
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20. 그림은 질소(N) 원자의 전자 배치를 나타낸 것이다. (가)～(다)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 훈트 규칙에 어긋난다.
  2. 가장 안정한 전자 배치는 (나)이다.
  3. (다)는 파울리 배타 원리에 어긋난다.
  4. (다)에서 (가)로 될 때 에너지가 방출된다.
(정답률: 알수없음)
  • 전자 배치는 에너지가 낮은 오비탈부터 채워지며, 에너지가 높은 상태(들뜬 상태)에서 낮은 상태(바닥 상태)로 전이될 때 에너지가 방출됩니다. (다)는 $3s$ 오비탈에 전자가 있는 들뜬 상태이며, (가)는 가장 안정한 바닥 상태이므로 (다)에서 (가)로 변할 때 에너지가 방출됩니다.

    오답 노트
    (가)는 홀전자가 최대한 배치된 훈트 규칙을 잘 따르고 있습니다.
    가장 안정한 전자 배치는 바닥 상태인 (가)입니다.
    (다)는 한 오비탈에 스핀 방향이 같은 전자가 없으므로 파울리 배타 원리를 만족합니다.
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