9급 국가직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2017-04-08)

9급 국가직 공무원 과학
(2017-04-08 기출문제)

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1. 세포 소기관과 그 기능이 옳게 짝지어진 것은?

  1. 골지체-물질의 저장 및 분비를 담당한다.
  2. 소포체-포도당을 합성한다.
  3. 핵-생명 활동에 필요한 에너지를 생성한다.
  4. 중심립-가수 분해 효소가 있어서 세포 내 소화를 담당한다.
(정답률: 알수없음)
  • 골지체는 세포 내에서 담당하는 물질의 저장 및 분비를 담당하는 소기관입니다. 이는 골지체 내부에 있는 분비 결합 단백질들이 물질을 수송하고 저장하며, 필요한 때에는 분비를 통해 세포 외부로 배출함으로써 이루어집니다.
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2. 그림은 사람의 순환계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 혈관 A는 폐동맥이다.
  2. 혈관 B에는 판막이 있다.
  3. 혈액은 혈관 B→C→D의 방향으로 흐른다.
  4. E는 산소 분압이 가장 높은 곳이다.
(정답률: 알수없음)
  • 혈관 B에는 판막이 있어서 혈액이 역류하지 않고, 혈관 C와 D는 혈관 B의 이어지는 방향으로 흐르기 때문입니다.
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3. 그림은 세균과 바이러스를 기준 (가)에 따라 분류한 것이다. (가)에 해당하는 것으로 옳은 것만을 보기에서 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄹ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄷ, ㄹ
(정답률: 50%)
  • 이 그림은 세균과 바이러스를 크기와 구조에 따라 분류한 것이다. (가)는 크기에 따른 분류이다. 따라서, "ㄴ, ㄷ"가 정답이다. 세균은 바이러스보다 크기가 크기 때문에 "ㄴ"에 위치하고, 그 중에서도 구조에 따라 구분되기 때문에 "ㄷ"에 위치한다.
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4. 물질대사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 생물체 내에서 일어나는 물질의 화학 반응을 포함한다.
  2. 물질대사가 일어날 때는 에너지가 흡수되거나 방출된다.
  3. 광합성은 이화 작용의 대표적인 예이다.
  4. 동화 작용은 작은 분자들을 큰 분자로 합성하는 과정이다.
(정답률: 알수없음)
  • "동화 작용은 작은 분자들을 큰 분자로 합성하는 과정이다."가 옳지 않은 설명입니다. 동화 작용은 큰 분자를 작은 분자로 분해하는 과정을 말합니다.

    광합성은 태양에서 온 에너지를 이용하여 이화 작용을 통해 이산화탄소와 물을 이용해 유기물을 합성하는 과정입니다. 이러한 이유로 광합성은 이화 작용의 대표적인 예입니다.
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5. 그림은 염색체와 그 세부 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 인산, 당, 염기가 1 : 1 : 1로 결합된 뉴클레오타이드로 구성된다.
  2. (나)는 DNA와 함께 뉴클레오솜을 형성한다.
  3. (다)는 세포 분열 시 응축되어 염색체가 된다.
  4. (라)는 감수 1분열 과정에서 염색 분체의 분리가 일어난다.
(정답률: 알수없음)
  • "(라)는 감수 1분열 과정에서 염색 분체의 분리가 일어난다."라는 설명이 옳지 않다. 감수 1분열 과정에서는 염색체가 분리되는 것이 아니라, 염색체가 복제되어 각각의 딸세포에 동일한 염색체가 전달되는 것이다. 염색 분체의 분리는 세포분열 후 각 염색체가 느슨하게 풀려나와 분리되는 과정에서 일어난다.
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6. 금속 표면에 적색 빛을 비출 때 표면에서 전자가 튀어나오는 현상과 관련된 설명으로 보기에서 옳은 것만을 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄹ
(정답률: 알수없음)
  • 금속 표면에 적색 빛을 비추면, 빛의 파장에 해당하는 전자가 금속 내부에서 흔들리며 에너지를 흡수합니다. 이 때, 전자는 금속 내부에서 자유롭게 움직일 수 있는 전자 해박자 상태에 있습니다. 그러나 적색 빛의 파장에 해당하는 전자가 흡수한 에너지가 일정 이상이 되면, 전자는 금속 표면에서 빠져나와 자유 전자가 됩니다. 이를 광전자효과라고 합니다. 이 때, 전자가 빠져나오는데 필요한 최소한의 에너지를 일률적으로 표현한 것이 일정한 일자광선의 파장입니다. 따라서, 금속 표면에서 전자가 튀어나오는데 필요한 최소한의 파장을 구하려면, 광전자효과의 실험에서 적색 빛을 비추어서 파장을 점차 줄여가면서 실험을 해보아야 합니다. 이 때, 실험 결과로 얻은 최소한의 파장이 바로 금속의 일함수에서의 최소한의 파장과 일치하게 됩니다. 따라서, 금속의 일함수에서의 최소한의 파장을 구하기 위해서는 적색 빛을 이용한 광전자효과 실험을 해야 합니다. 이 때, 적색 빛의 파장은 650nm 정도이므로, 보기에서는 "ㄱ, ㄷ"가 옳은 것입니다.
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7. 그림과 같이 수평면에 정지해 있던 질량이 2kg인 물체에 수평 방향으로 4N의 힘을 2초 동안 작용하였다. 물체가 수평면을 지나서 경사면을 따라 도달할 수 있는 수평면으로부터의 최대 높이 h[m]는? (단, 수평력이 작용되는 동안 물체는 수평면에 있고, 물체의 크기 및 모든 마찰과 공기 저항은 무시하며, 중력 가속도는 10m/s2이다)

  1. 1.6
  2. 1.2
  3. 0.8
  4. 0.4
(정답률: 알수없음)
  • 물체에 작용하는 힘 F = ma 에서 가속도 a = F/m = 4/2 = 2m/s^2 이다.

    물체가 경사면을 따라 올라갈 때, 수직 방향으로 작용하는 힘은 중력과 수직 방향 성분의 마찰력이다.

    물체가 최대 높이까지 올라갈 때, 마찰력은 정지 마찰력인 μsN 이므로, 수직 방향 성분의 마찰력은 Nsinθ = mgsinθ 이다.

    따라서, 중력과 수직 방향 성분의 마찰력의 합력인 Ncosθ = ma 가 된다.

    Ncosθ = ma 에서 N = ma/cosθ 이므로,

    mgsinθ + μsma/cosθ = ma

    g sinθ + μs a/cosθ = a

    cosθ = (g - aμs)/a

    cosθ = (10 - 2μs)/2

    최대 높이에 도달할 때, 경사면과 수직 방향이 되는 순간이므로,

    sinθ = h/L

    cosθ = L/h

    위의 두 식을 이용하여,

    h/L = sinθ = (g - aμs)/a * cosθ = (10 - 2μs)/2 * L/h

    h^2 = L^2 * (10 - 2μs)/2

    h = L * sqrt((10 - 2μs)/2)

    μs = 0.4 일 때, h = L * sqrt(4.8/2) = 1.385L

    μs = 0.8 일 때, h = L * sqrt(3/2) = 1.225L

    따라서, 최대 높이는 수평면으로부터 1.225L 이므로, 정답은 "0.8" 이다.
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8. 그림 (가)는 동일한 도체구 A와 B를 나타낸 것이다. A는 +Q의 전하로 대전되어 있고 B는 대전되어 있지 않다. 그림 (나)는 (가)의 두 도체구를 접촉시켰다가 다시 처음 위치로 떼어 놓은 것을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "ㄴ"

    A와 B가 접촉하면 A의 양전하와 B의 전하가 균등하게 분포되어 전하 중립화가 일어난다. 이후 A와 B가 분리될 때 A와 B의 전하는 다시 분리되어 각각의 도체구에 전하가 유지된다. 따라서 B는 여전히 전하가 없으므로 전하가 유지된 A의 전하량은 변하지 않는다.
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9. 그림은 세기가 각각 B와 2B인 균일한 자기장이 형성된 평면 상의 영역 I과 영역 II를 나타내며, 영역 I의 자기장은 지면으로 들어가는 방향이고, 영역 II의 자기장은 지면으로부터 나오는 방향이다. 그림과 같이 동일한 두 고리 도선 a와 b가 속력은 같고 서로 반대 방향으로 영역의 경계를 지나고 있다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. a에 유도된 전류의 방향은 시계방향이다.
  2. b에 유도된 전류의 방향은 반시계방향이다.
  3. a에 유도된 전류와 b에 유도된 전류의 세기는 같다.
  4. a에 유도된 기전력은 b에 유도된 기전력보다 크기가 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 도선 a와 b가 영역 I과 II를 지나면서 자기장에 의해 유도전류가 발생한다. 이 때, 도선 a와 b의 속도는 서로 반대 방향이므로 유도전류의 방향도 서로 반대 방향이다. 따라서 a에 유도된 전류의 방향은 시계방향이다.
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10. 그림 (가)는 단열된 실린더에 들어있는 이상 기체를 나타낸 것이다. 그림 (나)는 상태 (가)에서 피스톤을 고정하고 열량 Q를 유입시켜 평형상태에 도달한 기체를, 그림 (다)는 상태 (가)에서 피스톤을 고정하지 않고 열량 Q를 서서히 유입시켜 평형상태에 도달한 기체를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 모든 과정에서 대기압은 일정하며, 피스톤의 무게와 벽면과의 마찰은 무시한다.)

  1. (가)~(다) 중 (가)에서 기체의 온도가 가장 낮다.
  2. (다)보다 (나)에서 기체의 온도가 높다.
  3. (다)보다 (나)에서 기체의 압력이 크다.
  4. (다)에서 기체의 내부 에너지는 (가)보다 Q만큼 크다.
(정답률: 알수없음)
  • "(다)에서 기체의 내부 에너지는 (가)보다 Q만큼 크다." 이 설명이 옳지 않은 이유는, (다)에서 기체의 내부 에너지는 Q만큼 증가했지만, (가)와 (다)는 모두 평형상태이므로, 기체의 내부 에너지는 동일하다는 것이다. 따라서, "(다)에서 기체의 내부 에너지는 (가)보다 Q만큼 크다." 라는 설명은 옳지 않다.
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11. 그림은 동일한 지진에 대하여 서로 다른 장소의 지진 관측소 A, B, C에서 관측한 지진파를 기록한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 지진 발생 시각은 오후 4시 1분 이후이다.
  2. 각 관측소에 도달하는 S파는 고체 물질만을 통과하여 전파된다.
  3. 진폭의 크기로 보아 지진의 규모는 세 관측소 중 C에서 가장 크다.
  4. 동일한 지진이므로 진폭과 관계없이 진도 값은 A, B, C 모두 같다.
(정답률: 알수없음)
  • S파는 고체 물질을 통과하여 전파되는 것은 고체의 전단파 특성 때문이다. S파는 고체 내부에서 전단파 형태로 전파되며, 액체나 기체는 전단파를 전파할 수 없기 때문에 S파는 액체나 기체를 통과하지 못한다. 따라서, 각 관측소에 도달하는 S파는 고체 물질만을 통과하여 전파된다.
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12. 다음은 영희가 서로 다른 두 지역 (가)와 (나)를 지질 답사한 후 작성한 보고서의 일부이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 보고서에서는 (가)와 (나) 지역의 공통점과 차이점을 비교하고 있다. 그 중에서도 "둘 다 높은 산이 많다"는 내용은 공통점이고, "가 지역은 바다와 인접해 있지만 나 지역은 내륙에 위치해 있다"는 내용은 차이점이다. 따라서 정답은 "ㄱ"이다.
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13. 그림은 우리나라 부근에 영향을 미치는 황사의 발생과 이동 경로를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 알수없음)
  • 황사는 주로 중국 내륙에서 발생하며, 서쪽으로 이동하면서 한국과 일본에 영향을 미친다. 이 때, 황사의 이동 경로는 주로 서쪽으로 향하다가 일본해로 향하는데, 이는 북서쪽으로 불어오는 바람의 영향이 크기 때문이다. 따라서, 그림에서 보이는 황사의 이동 경로는 "ㄷ" 모양으로 나타나게 된다.
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14. 그림 (가)는 대기가 없는 경우를 가정할 때 어떤 행성에서의 복사 평형을 나타낸 모식도이고, 그림 (나)는 이 행성에서 대기가 있는 경우의 복사 평형을 나타낸 모식도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, a~d는 흡수 또는 방출되는 복사 에너지를 나타낸다)

  1. a는 행성 복사 에너지이다.
  2. 지표면의 연평균 온도는 (가)가 (나)보다 더 높다.
  3. (나)에서 a+d=c 이다.
  4. 지표면의 하루 중 최고 온도에서 최저 온도를 뺀 값은 (나)가 (가)보다 더 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 그림 (가)에서는 대기가 없기 때문에 지표면에서 흡수된 복사 에너지 a는 모두 방출되어 c와 같아진다. 그러나 그림 (나)에서는 대기가 있기 때문에 일부 복사 에너지가 대기에 흡수되어 d가 생기게 된다. 따라서 a+d=c가 성립하게 된다.
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15. 그림은 케플러 법칙을 만족하는 어떤 소행성의 공전 궤도를 나타낸 것이다. P1에서 P2까지 이동하는 데 걸리는 시간은 1년이고, 색칠한 부분의 면적 S는 전체 궤도 면적의 1/8 이었다. 이 소행성에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄴ, ㄷ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
(정답률: 60%)
  • 정답: "ㄴ"

    이 소행성은 태양 주위를 공전하며 케플러 법칙을 만족한다. 색칠된 부분의 면적이 전체 궤도 면적의 1/8 이므로, 이 소행성은 태양으로부터 가장 멀리 떨어져 있을 때(P1 지점)와 가장 가까이 있을 때(P2 지점)의 거리가 같지 않다. 따라서 이 소행성의 공전 궤도는 타원이며, 태양이 타원의 한 쪽 초점에 위치한다. 이에 따라 P1에서 P2까지 이동하는 데 걸리는 시간은 일정하지 않다. 따라서 "ㄱ, ㄷ"는 틀린 설명이다.
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16. 그림 (가)~(다)는 2주기의 서로 다른 중심 원자에 수소(H)가 결합된 중성인 분자 모형을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, (가)~(다)의 중심 원자는 옥텟 규칙을 만족한다.)

  1. 극성 분자는 1개이다.
  2. 비공유 전자쌍은 (가)가 가장 많다.
  3. (다)는 무극성 공유 결합을 갖는 분자이다.
  4. 중심 원자에서의 결합각은 (나)가 (다)보다 크다.
(정답률: 알수없음)
  • (가)~(다)의 분자 모형은 모두 옥텟 규칙을 만족하므로, 중심 원자와 결합한 수소 원자들은 모두 1개씩의 전자를 공유하고 있다. 이때, 비공유 전자쌍은 중심 원자 주변에 남아있는 전자쌍을 의미한다. (가)~(다)의 분자 모형에서 비공유 전자쌍의 수는 중심 원자 주변에 있는 전자쌍의 수와 같다. 따라서, (가)~(다)의 분자 모형에서 비공유 전자쌍의 수를 비교하면, (가)가 가장 많은 것을 알 수 있다.
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17. 다음은 에탄올(C2H5OH)이 완전 연소할 때, 화학 반응식을 나타낸 것이다. 에탄올 1몰을 완전 연소시키기 위해 필요한 산소기체(O2)의 질량[g]은? (단, a, b, c, d는 화학 반응식의 계수이고, O의 원자량은 16이다.)

  1. 48
  2. 64
  3. 80
  4. 96
(정답률: 알수없음)
  • 화학 반응식을 보면, 에탄올 1 몰이 완전 연소하려면 3 몰의 O2가 필요하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 에탄올 1 몰을 완전 연소시키기 위해 필요한 O2의 몰 수는 3 몰이다. 이를 그람으로 환산하면, O2의 몰량에 O의 원자량을 곱해주면 된다.
    3 몰 x 32 g/mol = 96 g
    따라서, 정답은 "96"이다.
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18. 그림은 임의의 원소 A~C의 순차적 이온화 에너지를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A는 2주기 원소, B와 C는 3주기 원소이다)

  1. A와 C는 같은 족이다.
  2. 원자 번호는 B > C이다.
  3. B는 A보다 물에 대한 반응성이 크다.
  4. A~C 중, 원자 반지름은 C가 가장 크다.
(정답률: 알수없음)
  • A와 C는 같은 족에 속하므로 전자껍질에 있는 전자의 개수가 같다. 그러나 A의 이온화 에너지가 C보다 크므로 A의 전자껍질에 있는 전자는 C보다 더 강하게 결합되어 있다. 따라서 B는 A보다 물에 대한 반응성이 크다.
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19. 다음의 화학 반응식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 BF3는 루이스의 산이다.
  2. (나)에서 NO3-는 아레니우스의 염기이다.
  3. (다)에서 CH3NH2는 브뢴스테드-로우리의 산이다.
  4. (라)의 수용액에 페놀프탈레인을 가하면 붉게 변한다.
(정답률: 알수없음)
  • 이 반응식은 BF3와 NH3가 반응하여 BF3의 전자 구조에 비해 전자를 받아들일 수 있는 빈 궤도를 가진 NH3의 비공유 전자쌍이 BF3와 결합하여 새로운 화합물인 NH3BF3를 생성하는 반응이다. 이때 BF3는 전자를 받아들일 수 있는 빈 궤도가 없으므로 전자를 받아들일 수 있는 물질, 즉 루이스의 산이다. 따라서 정답은 "(가)에서 BF3는 루이스의 산이다."이다.
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20. 그림은 황산(H2SO4) 수용액 20mL에 수산화 칼륨(KOH) 수용액을 조금씩 가했을 때, 이 용액에 존재하는 수산화 이온(OH-)의 개수 변화를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A지점의 용액은 전기전도도가 0이다.
  2. B지점의 용액에 존재하는 이온의 종류는 2가지 뿐이다.
  3. 반응에 사용된 황산 수용액과 수산화 칼륨 수용액의 농도는 서로 같다.
  4. B지점의 용액에 존재하는 이온 중, 가장 많은 것은 K+이다.
(정답률: 37%)
  • 이 그림은 산염기 중화 반응을 나타낸 것이다. 산성 용액인 황산(H2SO4)에 염기인 수산화 칼륨(KOH)를 조금씩 가하면서 중화반응이 일어나고, 이때 생성되는 수산화 이온(OH-)의 개수가 변화하는 것을 보여준다.

    B지점에서는 중화반응이 완료되어 pH가 7에 가까워졌으며, 이때는 황산(H2SO4)과 수산화 칼륨(KOH)가 모두 완전히 중화되어 수산화 이온(OH-)과 수소 이온(H+)이 같은 양만큼 생성된다. 따라서 B지점의 용액에는 OH- 이온과 K+ 이온 두 종류의 이온만 존재하게 된다.

    그리고 반응식을 보면, 수산화 칼륨(KOH)는 K+ 이온과 OH- 이온으로 이루어져 있으며, 이 중에서 OH- 이온은 중화반응에서 생성되는 이온이다. 따라서 B지점의 용액에 존재하는 이온 중에서 가장 많은 것은 K+ 이온이 아닌 OH- 이온이 되어야 할 것이다.

    따라서 "B지점의 용액에 존재하는 이온 중, 가장 많은 것은 K+이다." 라는 설명은 옳지 않다.
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