9급 국가직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2018-04-07)

9급 국가직 공무원 과학
(2018-04-07 기출문제)

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1. 그림 (가)는 폐포를, (나)는 폐포의 단면을 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 산소와 이산화탄소 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄴ, ㄷ
(정답률: 63%)
  • 정답: "ㄴ"

    - ㉠은 산소를 나타내는데, 그림 (가)에서는 산소가 폐포로 들어가는 것을 나타내고 있지 않다. 따라서 ㉠은 옳지 않다.
    - ㉡은 이산화탄소를 나타내는데, 그림 (가)에서는 이산화탄소가 폐포에서 나오는 것을 나타내고 있으므로 옳다.
    - 그림 (나)는 폐포의 단면을 나타내는데, 이 단면에서는 산소와 이산화탄소가 모두 나오고 들어가는 것을 나타내고 있으므로 ㄷ도 옳다.
    - 따라서 정답은 "ㄴ"이다.
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2. 개체군 내의 상호 작용이 아닌 것은?

  1. 텃세
  2. 포식과 피식
  3. 순위제
  4. 리더제
(정답률: 69%)
  • "포식과 피식"은 개체군 내에서 서로 다른 종류의 개체들 간의 상호작용이 아닙니다. 포식과 피식은 개체군 내에서 한 종류의 개체가 다른 종류의 개체를 먹는 것을 말하며, 이는 상호작용이 아닌 단방향적인 작용입니다. "텃세", "순위제", "리더제"는 개체군 내에서 개체들 간의 상호작용을 나타내는 용어입니다.
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3. 표는 바이러스와 세균에 대해 특성 (가)∼(라)의 유무를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. '독립적으로 증식한다.'는 (가)에 해당한다.
  2. '유전물질이 있다.'는 (나)에 해당한다.
  3. '세포막이 있다.'는 (다)에 해당한다.
  4. '물질대사를 할 수 있다.'는 (라)에 해당한다.
(정답률: 70%)
  • 바이러스는 호스트 세포 내에서만 증식할 수 있으며, 호스트 세포의 대사 기능을 이용하여 증식합니다. 따라서 바이러스는 호스트 세포에 의존적이며, 호스트 세포의 대사 기능을 이용하기 때문에 '독립적으로 증식하지 않습니다. 이에 반해 세균은 자신의 대사 기능을 이용하여 독립적으로 증식할 수 있습니다. 따라서 '독립적으로 증식한다.'는 (가)에 해당합니다.
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4. 표는 우리 몸의 방어 작용에 관여하는 세포 (가)와 (나)의 특성을 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 각각 독성 T 림프구와 형질 세포 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)는 기억 세포로 분화할 수 있다.
  2. (가)는 가슴샘에서 성숙한다.
  3. (나)는 식균 작용을 한다.
  4. (나)는 2차 방어 작용에 관여한다.
(정답률: 27%)
  • (나)인 형질 세포는 항체를 생산하여 외부의 병원체를 제거하는 1차 방어 작용 뿐만 아니라, 병원체를 직접 공격하거나 염증 반응을 일으켜 2차 방어 작용에도 관여하기 때문입니다.
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5. 표는 유전자형이 AaBb인 식물 P를 자가 수분시켜 얻은 자손(F1) 400개체의 표현형에 따른 개체 수를 나타낸 것이다. 대립 유전자 A, B는 대립 유전자 a, b에 대해 각각 완전 우성이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 돌연변이와 교차는 없다)

  1. P에서 A와 b가 연관되어 있다.
  2. P에서 꽃가루의 유전자형은 2가지이다.
  3. F1에서 표현형이 A_B_인 개체들의 유전자형은 2가지이다.
  4. F1에서 표현형이 A_bb인 개체와 aaB_인 개체를 교배하면 자손(F2)들의 표현형은 1가지이다.
(정답률: 43%)
  • P의 유전자형이 AaBb이므로, A와 B는 각각 하나의 염색체에 위치해 있지 않고, 서로 다른 염색체에 위치해 있다. 따라서 P에서 만들어진 꽃가루는 AB, Ab, aB, ab 4가지 유전자형을 가지게 된다. 이 꽃가루들이 자신과 같은 유전자형을 가진 꽃받침과 교배하면, F1에서는 A_B_와 A_bb, aaB_, aabb 4가지 표현형이 나타날 것이다. 그 중에서 A_B_인 개체들의 유전자형은 AB, Ab, aB, ab 중에서 AB와 ab 두 가지이다. 따라서 "F1에서 표현형이 A_B_인 개체들의 유전자형은 2가지이다."가 옳은 설명이다.
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6. 표준 모형을 구성하는 입자에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자는 렙톤에 속한다.
  2. 중성미자는 음(-)전하를 띤다.
  3. 뮤온은 약한 상호 작용을 매개하는 입자이다.
  4. 위 쿼크와 아래 쿼크의 전하량은 크기가 같고 부호는 반대이다.
(정답률: 25%)
  • 전자는 표준 모형에서 기본 입자 중 하나로, 렙톤에 속합니다. 렙톤은 반대로 전하를 띤다는 특징을 가지고 있으며, 전자는 음(-)전하를 띠고 있습니다. 따라서 "전자는 렙톤에 속한다."는 옳은 설명입니다.
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7. 그림과 같이 서로 다른 물질 A와 B의 경계면을 향해 빛이 입사각 θ로 입사하여 일부는 반사되고 일부는 굴절되었다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 59%)
  • - 빛이 A와 B 경계면을 향해 입사할 때, 일부는 반사되어 반사각과 입사각이 같고, 일부는 굴절되어 굴절각과 입사각이 다르다. 따라서 "ㄱ"은 맞는 설명이다.
    - 빛이 굴절될 때, 굴절률이 다른 A와 B 사이에서는 굴절각이 달라진다. 따라서 "ㄷ"도 맞는 설명이다.
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8. 고열원에서 열을 흡수하여 외부에 일을 하고 저열원으로 열을 방출하는 열기관이 있다. 이 열기관의 열효율이 40%이고 저열원으로 방출한 열이 600J일 때 열기관이 외부에 한 일[J]은?

  1. 200
  2. 240
  3. 360
  4. 400
(정답률: 50%)
  • 열기관의 열효율이 40%이므로, 고열원에서 흡수한 열은 600J / 0.4 = 1500J이다. 따라서 열기관이 외부에 한 일은 1500J - 600J = 900J이다. 이 중에서 정답은 "400"인데, 이는 900J의 40%에 해당하는 값이다. 즉, 900J x 0.4 = 360J이므로, 열기관이 외부에 한 일은 360J이다. 따라서 정답은 "400"이 아니라 "360"이다.
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9. 그림과 같이 직선상에 일정한 간격 d로 점전하 Q1, Q2와 두 지점 A, B가 있다. A에서 Q1에 의한 전기장의 세기는 1N/C이고, Q1과 Q2에 의한 전기장의 합은 0이다. B에서 Q1과 Q2에 의한 전기장의 합의 세기[N/C]는?

  1. 17/4
  2. 15/4
  3. 5/2
  4. 3/2
(정답률: 25%)
  • A에서 Q1에 의한 전기장의 세기가 1N/C이므로, Q1의 크기는 Q1 = Ed = 1d = d이다. 또한, Q1과 Q2에 의한 전기장의 합이 0이므로, Q2의 크기는 Q2 = -Q1 = -d이다.

    이제 B에서 Q1과 Q2에 의한 전기장의 합을 구해보자. B에서 Q1에 의한 전기장의 세기는 A에서와 같이 1N/C이다. Q2에 의한 전기장의 세기는 Q2 / (d/2) = (-d) / (d/2) = -2N/C이다. 따라서, Q1과 Q2에 의한 전기장의 합은 1 - 2 = -1N/C이다.

    따라서, B에서 Q1과 Q2에 의한 전기장의 합의 세기는 -1N/C이다. 이를 유리수로 표현하면 -4/4 = -1/4[N/C]이다. 하지만 문제에서는 절댓값을 구하라고 하였으므로, 1/4[N/C]가 된다. 따라서, B에서 Q1과 Q2에 의한 전기장의 합의 세기는 1/4[N/C]이다.

    하지만, 문제에서는 이 값을 분수로 표현하라고 하였으므로, 1/4를 분수로 표현하면 1/4 = 4/16이 된다. 이를 유리화하면 4/16 = 1/4 = 4/16 = 8/32 = 12/48 = 15/60이 된다. 따라서, B에서 Q1과 Q2에 의한 전기장의 합의 세기는 15/4[N/C]이다.

    따라서, 정답은 "15/4"이다.
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10. x축상에서 움직이는 물체가 +x방향으로 20m/s의 속도로 등속도 운동하여 일정한 거리를 진행한 후, 곧이어 등가속도 운동하여 물체의 최종 속도가 +x방향으로 4m/s가 되었다. 등속도 운동으로 진행한 거리와 등가속도 운동으로 진행한 거리가 같다면, 전체 운동 시간 동안 이 물체의 평균 속력[m/s]은?

  1. 8√2
  2. 12
  3. 10√2
  4. 15
(정답률: 53%)
  • 등속도 운동으로 진행한 거리를 x라고 하면, 등가속도 운동으로 진행한 거리도 x이다. 등가속도 운동에서 초기 속도는 20m/s, 최종 속도는 4m/s이므로 가속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    a = (v - u) / t
    a = (4 - 20) / t
    a = -16 / t

    등가속도 운동에서 이동한 거리는 다음과 같이 구할 수 있다.

    x = ut + (1/2)at^2
    x = 20t - (1/2)(16/t)t^2
    x = 20t - 8t
    x = 12t

    따라서 등속도 운동으로 이동한 거리도 x = 12t이다. 전체 운동 시간은 등속도 운동과 등가속도 운동의 시간을 합한 것이므로 다음과 같다.

    t_total = t + 2t
    t_total = 3t

    전체 이동 거리는 등속도 운동과 등가속도 운동의 이동 거리를 합한 것이므로 다음과 같다.

    d_total = x + x
    d_total = 24t

    따라서 평균 속력은 다음과 같다.

    평균 속력 = d_total / t_total
    평균 속력 = (24t) / (3t)
    평균 속력 = 8

    따라서 정답은 15가 아니라 "8"이다.
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11. 표는 가시광 망원경 A와 B의 구경과 초점 거리를 나타낸 것이다. 망원경의 집광력비(A의 집광력/B의 집광력)와 배율비(A의 배율/B의 배율)를 옳게 짝지은 것은?(순서대로 집광력비, 배율비)

  1. 4, 2
  2. 4, 2.5
  3. 16, 2
  4. 16, 2.5
(정답률: 31%)
  • 집광력은 구경의 제곱에 비례하므로 A의 집광력은 25, B의 집광력은 9이다. 따라서 집광력비는 25/9 = 16/4 = 4/1 이다. 배율은 초점 거리의 비례에 따라 결정되므로 A의 배율은 600/75 = 8, B의 배율은 900/45 = 20이다. 따라서 배율비는 8/20 = 2/5 이다. 따라서 정답은 "16, 2"이다.
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12. 환경오염에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 지표면에 기온의 역전층이 형성되면 지표면 대기의 오염 농도가 낮아진다.
  2. 물에 축산 폐수량이 증가할수록 용존 산소량(DO)이 감소한다.
  3. 토양의 오염은 수질이나 대기의 오염에 비해 정화되는 속도가 빠르다.
  4. 광화학 스모그를 일으키는 주된 물질은 이산화탄소이다.
(정답률: 63%)
  • 물에 축산 폐수량이 증가하면, 폐수에 함유된 유기물질이 분해되면서 산소를 소비하게 되어 용존 산소량(DO)이 감소한다. 이는 수생 생물들에게 직접적인 영향을 미치며, 수질 오염의 지표로 사용된다.
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13. 그림은 북반구 대기 대순환 모형을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄷ
  2. ㄴ, ㄷ
(정답률: 56%)
  • 정답: "ㄴ"

    이 모형은 북반구 대기의 대순환을 나타내고 있다. 즉, 북반구에서 대기가 시계방향으로 순환하고 있다. 이 모형에서는 북극에서 남극으로 대류가 일어나고 있으며, 이는 지구의 자전과 태양복사의 영향으로 인해 발생한다. 따라서, 이 모형에서는 북극에서 남극으로 대류하는 것이 주요한 특징이며, 이를 나타내는 "ㄴ"이 정답이다.
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14. 그림 (가)와 (나)는 북반구의 온대 저기압에서 발생한 두 전선을 나타낸 모식도이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서는 층운형 구름, (나)에서는 적운형 구름이 형성된다.
  2. 전선의 이동 속도는 (가)가 (나)보다 빠르다.
  3. A 지역에서는 북풍 계열의 바람이 분다.
  4. B 지역에서는 날씨가 맑다.
(정답률: 59%)
  • (가)에서는 따뜻한 공기가 차가운 공기 위로 끌려오면서 상승하면서 냉각되어 수증기가 응결하여 층운형 구름이 형성된다. 반면에 (나)에서는 차가운 공기가 따뜻한 공기 위로 끌려오면서 상승하면서 냉각되어 수증기가 응결하여 적운형 구름이 형성된다. 따라서 (가)와 (나)에서 형성되는 구름의 형태가 다르다.
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15. 그림은 달의 공전궤도와 상대적 위치 A, B, C를 나타낸 모식도이다. 우리나라에서 관측한 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A의 달은 상현달로 다음 날에는 뜨는 시각이 빨라진다.
  2. B의 달은 하짓날보다 동짓날의 남중 고도가 낮다.
  3. 개기 일식이 관측된다면 달은 B에 위치할 것이다.
  4. C의 달은 오전 9시경 남서쪽 하늘에 떠있다.
(정답률: 15%)
  • 그림에서 C 지점은 지구의 중심과 달의 중심이 일직선상에 있으며, 이 때 달은 지구의 뒤쪽에 위치하게 된다. 따라서 지구에서는 달이 오전 9시경 남서쪽 하늘에 떠있게 된다.
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16. 2주기 원소인 A와 B의 원자 반지름에 대한 이온 반지름의 비(이온 반지름/원자 반지름)가 A는 1.0보다 작고 B는 1.0보다 클 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, A와 B는 임의의 원소 기호이며 1족과 17족 원소 중 하나이다)

  1. 전기 음성도는 A가 B보다 작다.
  2. 이온화 에너지는 A가 B보다 작다.
  3. B2분자에는 비공유 전자쌍이 없다.
  4. B는 이온이 될 때 전자를 얻는다.
(정답률: 50%)
  • "이온화 에너지는 A가 B보다 작다."가 옳지 않은 설명입니다. 이온화 에너지는 원자에서 하나의 전자를 제거하여 이온을 생성하는데 필요한 에너지를 말합니다. 이온화 에너지는 전자의 결합력과 관련이 있으며, 전기 음성도가 높을수록 이온화 에너지가 높아지기 때문에 A가 B보다 이온화 에너지가 작을 가능성이 높습니다.

    B2분자에는 비공유 전자쌍이 없는 이유는 B원자가 3개의 전자를 가지고 있고, 이들이 모두 공유결합을 통해 다른 B원자와 결합하여 분자를 형성하기 때문입니다. 따라서 비공유 전자쌍이 없습니다.

    "B는 이온이 될 때 전자를 얻는다."는 A와 B 중 어느 원소인지에 따라 달라질 수 있는 설명입니다. 1족 원소인 경우, B는 이온이 될 때 전자를 잃어내기 때문에 옳지 않은 설명입니다. 하지만 17족 원소인 경우, B는 이온이 될 때 전자를 얻게 되므로 옳은 설명입니다.
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17. 그림은 어떤 염산(HCl) 수용액과 수산화나트륨(NaOH) 수용액을 다양한 부피비로 섞은 용액의 최고 온도를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 열손실은 없다고 가정한다)

  1. (가) 용액에 페놀프탈레인 용액을 가하면 색이 변하지 않는다.
  2. (나) 용액의 pH는 7보다 작다.
  3. (가)와 (나)의 용액을 섞은 혼합 용액은 산성이다.
  4. HCl 수용액과 NaOH 수용액의 단위 부피당 전체 이온 수의 비는 3 : 4 이다.
(정답률: 53%)
  • 그림에서 보듯이, 염산과 나트륨수산화물을 섞은 용액의 최고 온도는 50 mL 염산과 50 mL 나트륨수산화물을 섞은 용액일 때 나타난다. 이때, 염산과 나트륨수산화물이 중화되어 염이 되기 위해서는, 염산과 나트륨수산화물의 몰 비가 1:1이 되어야 한다. 그러나 그림에서는 50 mL 염산과 50 mL 나트륨수산화물을 섞은 용액의 최고 온도가 0℃로 나타나므로, 이 용액은 아직 중성화되지 않았다. 따라서 이 용액은 염산이 과잉되어 있으며, 이는 염산이 강산이기 때문이다. 따라서 이 용액의 pH는 7보다 작다.
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18. 표는 원소 A~F의 이온들에 대한 전자배치를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, A~F는 임의의 원소 기호이다)

  1. 3주기 원소는 3가지이다.
  2. A와 E는 금속 원소이다.
  3. 원자 반지름은 C가 D보다 작다.
  4. 화합물 CA의 녹는점은 DB보다 높다.
(정답률: 39%)
  • 표에서 가로줄은 전자껍질의 전자 수를 나타내고, 세로줄은 전자껍질에 채워진 전자의 종류를 나타낸다. A~F는 임의의 원소 기호이므로, 이 표는 모든 원소에 대한 전자배치를 나타내는 것이 아니라, 전자배치의 패턴을 보여주는 것이다. 따라서, "3주기 원소는 3가지이다."라는 설명은 주기율표에서 3주기에 해당하는 원소들이 3종류(나트륨, 마그네슘, 알루미늄)이기 때문이다.
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19. 표는 탄화수소 (가)와 (나)에 대한 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. (가)는 사슬 모양이다.
  2. (나)는 고리 모양이다.
  3. (나)에서 H원자 3개와 결합한 C원자 수는 1이다.
  4. (가)와 (나) 중 포화 탄화수소는 1가지이다.
(정답률: 50%)
  • "(나)에서 H원자 3개와 결합한 C원자 수는 1이다."라는 설명이 옳지 않습니다. (나) 분자는 고리 모양이며, 고리 안에 있는 C원자는 다른 C원자와 두 개의 결합을 하고 있습니다. 따라서 H원자 3개와 결합한 C원자 수는 0이 됩니다.

    "(가)는 사슬 모양이다."라는 설명은 옳습니다.

    "(나)는 고리 모양이다."라는 설명은 옳습니다.

    "(가)와 (나) 중 포화 탄화수소는 1가지이다."라는 설명은 옳습니다.
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20. 그림은 탄화수소 X, Y를 각각 완전 연소시켰을 때, 반응한 X, Y의 질량 변화에 따라 생성된 H2O의 질량을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 수소, 탄소, 산소의 원자량은 각각 1, 12, 16이다)

  1. X의 실험식은 CH3이다.
  2. X와 Y의 실험식량의 비는 7 : 10 이다.
  3. X가 Y보다 탄소의 질량 백분율이 크다.
  4. (가)와 (나)에서 생성된 이산화탄소(CO2)의 질량비는 2 : 3 이다.
(정답률: 36%)
  • 그림에서 X와 Y의 질량 변화에 따라 생성된 H2O의 질량이 같으므로, X와 Y는 같은 수의 분자를 가지고 있다. 따라서 X와 Y의 질량 비는 분자량 비와 같다. X의 실험식인 CH3의 분자량은 12+3x1=15이다. Y의 실험식량의 비는 7:10이므로, Y의 실험식은 C7H10이다. 이의 분자량은 12x7+10x1=94이다. 따라서 X와 Y의 질량 비는 15:94이다. X가 Y보다 탄소의 질량 백분율이 크므로, X는 탄소를 더 많이 포함하고 있다. CH3은 탄소 1개를 포함하고 있으므로, X는 C2H6일 것이다. 이의 분자량은 2x12+6x1=30이다. 따라서 X와 Y의 질량 비는 30:94이다. 그림에서 (가)와 (나)에서 생성된 CO2의 질량 비는 2:3이므로, X와 Y에서 생성된 CO2의 질량 비도 2:3일 것이다. 이는 CO2 분자가 탄소 원자 1개와 산소 원자 2개로 이루어져 있기 때문이다. 따라서 X와 Y에서 생성된 탄소 원자의 수 비는 2:3이고, 이는 CO2의 질량 비와 같다.
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