2023년도 1회차 과학기출문제풀이

1번 문제

정답: ④ 우라늄

문제

그림은 핵분열 반응을 나타낸 것이다. 다음 중 이 반응을 이용하는 핵발전의 연료에 해당하는 것은?

지문: 그림에서는 중성자가 원자핵에 충돌하여 핵분열을 일으키고, 더 많은 중성자가 방출되는 모습이 나타나 있다.

보기:

  • ① 바람
  • ② 석탄
  • ③ 수소
  • ④ 우라늄

문제 풀이

문제 분석과 해결 과정
  • 핵분열 반응이란?
    • 핵분열은 무거운 원자핵(예: 우라늄, 플루토늄)이 중성자와 충돌하여 두 개 이상의 가벼운 원자핵으로 분열되면서 에너지를 방출하는 반응입니다.
    • 핵분열 과정에서 추가적인 중성자가 방출되어 다른 원자핵의 분열을 유도하는 연쇄 반응이 일어납니다.
  • 핵발전소의 연료는 무엇인가?
    • 현재의 핵발전소에서는 주로 우라늄-235와 같은 방사성 물질이 사용됩니다.
    • 우라늄은 핵분열에 필요한 중성자와 반응하여 연쇄적으로 에너지를 생성하기 때문에 핵연료로 사용됩니다.
보기 분석
  • ① 바람: 풍력 에너지로 핵분열과 무관합니다.
  • ② 석탄: 화석연료로, 연소를 통해 열에너지를 얻는 방식이며 핵분열과 관련이 없습니다.
  • ③ 수소: 수소는 핵융합 반응에서 사용되는 물질입니다. 이는 핵분열과는 다른 반응입니다.
  • ④ 우라늄: 핵발전소에서 핵분열을 일으키는 연료로 사용됩니다.
결론
지문과 사례를 고려할 때, 정답은 ④ 우라늄입니다.

2번 문제

정답: ② 20 J

문제

열효율이 \( 20\% \)인 열기관에 공급된 열에너지가 100 J일 때, 이 열기관이 한 일은?

보기:

  • ① 10 J
  • ② 20 J
  • ③ 30 J
  • ④ 40 J

문제 풀이

열효율의 개념
  • 열효율 (\( \eta \))은 열기관에 공급된 열에너지 중에서 유용하게 한 일의 비율입니다.
  • 열효율은 다음과 같이 계산됩니다:
    \[ \text{열효율} (\eta) = \frac{\text{열기관이 한 일 (W)}}{\text{공급된 열에너지 (Q)}} \times 100 \]
주어진 값
  • 열효율 (\( \eta \)) = \( 20\% \)
  • 공급된 열에너지 (\( Q \)) = \( 100 \, \text{J} \)
  • 여기서 \( \text{열기관이 한 일 (W)} \)을 구해야 합니다.
공식에 대입
  • 위의 공식에 값을 대입하면,
    \[ 20 = \frac{W}{100} \times 100 \]
  • 양변을 100으로 나누어 정리하면,
    \[ W = 20 \, \text{J} \]
결론
열기관이 한 일은 20 J입니다.

3번 문제

정답: ④ A와 B에서 물체에 작용하는 힘의 방향은 같다.

문제

그림은 자유 낙하하는 물체를 같은 시간 간격으로 나타낸 것이다. 구간 A~C에서 물체의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)

보기:

  • ① A에서 가속도는 0이다.
  • ② B에서 속도는 일정하다.
  • ③ C에서 물체에 작용하는 힘은 0이다.
  • ④ A와 B에서 물체에 작용하는 힘의 방향은 같다.

문제 풀이

자유 낙하 운동의 기본 개념
자유 낙하 운동은 중력에 의해서만 물체가 운동하는 경우입니다. 공기 저항이 없다고 가정하므로 물체에는 중력만 작용합니다. 가속도는 항상 중력가속도 \( g \)이며, 약 \( g = 9.8 \, \text{m/s}^2 \)입니다.
속도와 가속도의 변화
물체가 떨어지는 동안 가속도는 일정하고, 물체의 속도는 점점 증가합니다. 즉, 물체는 등가속도 운동을 합니다.
물체에 작용하는 힘
물체에 작용하는 힘은 중력(지구가 물체를 끌어당기는 힘)입니다. 중력의 방향은 항상 아래쪽이며, 물체가 어디에 있든 변하지 않습니다.
보기 분석
  • ① "A에서 가속도는 0이다.": 가속도는 중력 가속도 \( g \)로 일정하며, 항상 \( 9.8 \, \text{m/s}^2 \)입니다. A에서 가속도가 0이라는 주장은 틀립니다. 오답
  • ② "B에서 속도는 일정하다.": 자유 낙하 운동에서 속도는 시간이 지남에 따라 계속 증가합니다. B에서도 속도는 일정하지 않습니다. 오답
  • ③ "C에서 물체에 작용하는 힘은 0이다.": 물체에 작용하는 힘은 중력뿐이며, 이는 항상 존재합니다. 따라서 C에서도 힘은 0이 아닙니다. 오답
  • ④ "A와 B에서 물체에 작용하는 힘의 방향은 같다.": 물체에 작용하는 힘은 항상 중력 방향(아래쪽)입니다. A와 B뿐만 아니라 모든 지점에서 힘의 방향은 동일합니다. 정답
결론
A와 B에서 물체에 작용하는 힘의 방향은 같다.

4번 문제

정답: ① 3 m/s

문제

질량이 다른 두 물체 A와 B가 수평면에서 각각 일정한 속도로 운동하고 있다. 두 물체의 운동량의 크기가 같을 때 B의 속도 \( v \)는?

조건:

  • 물체 A: 질량 \( 3 \, \text{kg} \), 속도 \( 1 \, \text{m/s} \)
  • 물체 B: 질량 \( 1 \, \text{kg} \), 속도 \( v \, \text{m/s} \)

보기:

  • ① \( 3 \, \text{m/s} \)
  • ② \( 5 \, \text{m/s} \)
  • ③ \( 7 \, \text{m/s} \)
  • ④ \( 9 \, \text{m/s} \)

문제 풀이

1. 운동량의 개념
운동량 \( p \)은 물체의 질량과 속도의 곱으로 정의됩니다.
\[ p = m \cdot v \] 여기서 \( m \)은 질량, \( v \)는 속도입니다.
2. 조건 분석
문제에서 두 물체의 운동량의 크기가 같다고 했습니다. 따라서: \[ p_A = p_B \] 이를 수식으로 나타내면: \[ m_A \cdot v_A = m_B \cdot v_B \]
3. 값 대입
물체 A의 질량 \( m_A = 3 \, \text{kg} \), 속도 \( v_A = 1 \, \text{m/s} \)
물체 B의 질량 \( m_B = 1 \, \text{kg} \), 속도 \( v_B = v \)
이를 식에 대입하면: \[ 3 \cdot 1 = 1 \cdot v \]
4. 속도 계산
위 식을 정리하면: \[ v = 3 \, \text{m/s} \]
결론
물체 B의 속도 \( v \)는 \( 3 \, \text{m/s} \)입니다.

5번 문제

정답: ④ 탄소 나노 튜브

문제

다음 설명에 해당하는 신소재는?

  • 그래핀이 튜브 형태로 결합된 구조이다.
  • 구리보다 열전도율이 뛰어나다.

보기:

  • ① 고무
  • ② 유리
  • ③ 나무
  • ④ 탄소 나노 튜브

문제 풀이

1. 주어진 설명 분석
  • 그래핀: 탄소 원자들이 육각형 구조로 결합된 단일 원자층 물질입니다. 가볍고 강도가 높으며, 전기 및 열전도율이 뛰어납니다.
  • **튜브 형태로 결합:** 그래핀을 원통형으로 말아 놓은 구조는 **탄소 나노 튜브**를 의미합니다.
  • **열전도율:** 탄소 나노 튜브는 구리보다 높은 열전도율을 가지며, 강도 또한 매우 우수합니다.
2. 보기 분석
  • ① 고무: 열전도율이 낮고 전기 절연체입니다. (오답)
  • ② 유리: 열전도율이 낮으며, 열이 잘 전달되지 않습니다. (오답)
  • ③ 나무: 열전도율이 낮은 비금속 물질로, 문제의 조건에 부합하지 않습니다. (오답)
  • ④ 탄소 나노 튜브: 그래핀을 튜브 형태로 결합한 구조입니다. 구리보다 높은 열전도율을 가지며 강도와 전기 전도성이 매우 우수합니다. (정답)
결론
그래핀이 튜브 형태로 결합된 구조이며, 구리보다 열전도율이 뛰어난 신소재는 **탄소 나노 튜브**입니다.

6번 문제

정답: ② ㄷ

문제

설탕과 염화 나트륨(NaCl)에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

<보기>

  • ㄱ. 설탕은 이온 결합 물질이다.
  • ㄴ. 설탕을 물에 녹이면 대부분 이온이 된다.
  • ㄷ. NaCl은 수용액 상태에서 전기가 통한다.

보기 선택지:

  • ① ㄱ
  • ② ㄷ
  • ③ ㄱ, ㄴ
  • ④ ㄴ, ㄷ

문제 풀이

1. 설탕과 염화 나트륨(NaCl)의 성질 분석
  • 설탕:
    설탕은 화학식이 \( \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \)인 유기 화합물입니다.
    공유 결합으로 이루어진 물질로, 이온으로 분리되지 않습니다. 따라서 물에 녹여도 전기를 통하지 않습니다.
    • ㄱ. "설탕은 이온 결합 물질이다" → 틀림 (설탕은 공유 결합 물질임)
    • ㄴ. "설탕을 물에 녹이면 대부분 이온이 된다" → 틀림 (설탕은 이온으로 분리되지 않음)
  • 염화 나트륨(NaCl):
    NaCl은 이온 결합 물질입니다. 고체 상태에서는 이온이 고정되어 있어 전기가 통하지 않지만, 물에 녹으면 \( \text{Na}^+ \)와 \( \text{Cl}^- \)로 분리되어 전류가 흐릅니다.
    • ㄷ. "NaCl은 수용액 상태에서 전기가 통한다" → 맞음
2. 보기 분석
  • ㄱ. 설탕은 이온 결합 물질이다: 틀림 (설탕은 공유 결합 물질임)
  • ㄴ. 설탕을 물에 녹이면 대부분 이온이 된다: 틀림 (설탕은 이온으로 분리되지 않음)
  • ㄷ. NaCl은 수용액 상태에서 전기가 통한다: 맞음 (NaCl은 물에 녹으면 이온으로 분리됨)
3. 정답 도출
옳은 설명은 \( \text{ㄷ} \) 하나뿐입니다. 따라서 정답은 ② ㄷ입니다.

7번 문제

정답: ③ 전력 수송 과정에서 전력 손실은 발생하지 않는다.

문제

그림은 전기 에너지의 생산과 수송 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

보기:

  • ① 발전소는 전기 에너지를 생산하는 곳이다.
  • ② 변전소는 전압을 바꾸는 역할을 한다.
  • ③ 전력 수송 과정에서 전력 손실은 발생하지 않는다.
  • ④ 주상 변압기는 전압을 220V로 낮춰 가정으로 전기 에너지를 공급한다.

문제 풀이

1. 전기 에너지의 생산과 수송 과정
  • 발전소: 전기 에너지를 생산하는 곳입니다.
  • 변전소: 전력 수송 과정에서 전압을 높이거나 낮추는 역할을 합니다. 전압을 높이면 송전선의 저항에 의한 전력 손실을 줄일 수 있습니다.
  • 전력 수송 과정: 전력을 멀리 수송할 때 송전선의 저항으로 인해 전력 손실이 발생합니다. 따라서 전력 손실이 "발생하지 않는다"는 설명은 틀립니다.
  • 주상 변압기: 전압을 220V로 낮춰 가정에 전기 에너지를 공급하는 장치입니다.
2. 보기 분석
  • ① "발전소는 전기 에너지를 생산하는 곳이다.": 맞는 설명입니다.
  • ② "변전소는 전압을 바꾸는 역할을 한다.": 맞는 설명입니다.
  • ③ "전력 수송 과정에서 전력 손실은 발생하지 않는다.": 틀린 설명입니다. 송전선의 저항으로 인해 전력 손실은 항상 발생합니다. 정답
  • ④ "주상 변압기는 전압을 220V로 낮춰 가정으로 전기 에너지를 공급한다.": 맞는 설명입니다.
3. 결론
전력 수송 과정에서 전력 손실이 발생하지 않는다는 설명은 틀립니다. 정답은 ③ 전력 수송 과정에서 전력 손실은 발생하지 않는다입니다.

8번 문제

정답: ② 2개

문제

산소 원자가 안정한 원소인 네온과 같은 전자 배치를 하기 위해 얻어야 하는 전자의 개수는?

보기:

  • ① 1개
  • ② 2개
  • ③ 3개
  • ④ 4개

문제 풀이

1. 전자 배치의 기본 개념
원자의 전자 배치는 에너지 준위에 따라 껍질(오비탈)에 전자가 배치되는 것을 의미합니다.
  • 원자들은 가장 바깥 껍질에 전자가 가득 차게 되면 안정한 상태(옥텟 규칙)를 이룹니다.
2. 산소 원자와 네온 원자의 전자 배치
  • 산소 원자 (\( O \)):
    • 원자 번호: 8번
    • 전자 배치: \( 2, 6 \)
    • 바깥 껍질(2번째 껍질)에 6개의 전자가 있습니다.
    • 안정한 상태가 되려면 바깥 껍질에 8개의 전자가 필요합니다.
    • 따라서 산소는 2개의 전자를 더 얻어야 합니다.
  • 네온 원자 (\( Ne \)):
    • 원자 번호: 10번
    • 전자 배치: \( 2, 8 \)
    • 바깥 껍질(2번째 껍질)에 전자가 8개로 가득 차 있어 안정합니다.
3. 산소가 네온과 같은 전자 배치를 가지기 위해
산소 원자가 네온과 같은 안정한 상태가 되려면 바깥 껍질에 8개의 전자를 채워야 합니다.
현재 산소는 바깥 껍질에 6개의 전자를 가지고 있으므로: \[ 8 - 6 = 2 \, \text{개} \] 산소는 2개의 전자를 추가로 얻으면 네온과 같은 전자 배치를 가질 수 있습니다.
4. 보기 분석
  • ① 1개 → 부족합니다. (오답)
  • ② 2개 → 바깥 껍질을 채우기 위해 필요한 전자 수입니다. (정답)
  • ③ 3개 → 과도한 전자 수입니다. (오답)
  • ④ 4개 → 과도한 전자 수입니다. (오답)
5. 결론
산소 원자가 안정한 네온과 같은 전자 배치를 가지려면 **2개의 전자**를 추가로 얻어야 합니다. 따라서 정답은 ② 2개입니다.

9번 문제

정답: ④ 환원

문제

다음 설명의 ㉠에 해당하는 것은?

질산 은(AgNO₃) 수용액에 구리(Cu) 선을 넣어 두면 구리는 전자를 잃어 구리 이온(Cu²⁺)으로 산화되고, 은 이온(Ag⁺)은 전자를 얻어 은(Ag)으로 ㉠ 된다.

보기:

  • ① 산화
  • ② 연소
  • ③ 중화
  • ④ 환원

문제 풀이

1. 화학 반응의 개념 정리
  • 산화: 어떤 물질이 전자를 잃는 과정입니다.
    예: 구리(Cu)가 전자를 잃고 구리 이온(Cu²⁺)으로 변합니다.
    \[ \text{Cu} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2e^- \]
  • 환원: 어떤 물질이 전자를 얻는 과정입니다.
    예: 은 이온(Ag⁺)이 전자를 얻어 은(Ag)으로 변합니다.
    \[ \text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag} \]
  • 연소: 물질이 산소와 결합하여 에너지를 방출하는 반응입니다.
    예: 화석 연료의 연소. 본 문제와 관련이 없습니다.
  • 중화: 산과 염기가 반응하여 물과 염을 생성하는 반응입니다. 본 문제와 관련이 없습니다.
2. 질산 은 수용액과 구리 반응 분석
  • 구리(Cu)가 전자를 잃어 산화됩니다.
  • 은 이온(Ag⁺)이 전자를 얻어 은(Ag)으로 환원됩니다.
따라서 **㉠**에 해당하는 반응은 **"은 이온이 전자를 얻어 은(Ag)으로 환원되는 과정"**입니다.
3. 보기 분석
  • ① 산화: 구리가 전자를 잃는 반응입니다. (오답)
  • ② 연소: 산소와의 결합 반응으로 본 문제와 관련이 없습니다. (오답)
  • ③ 중화: 산과 염기의 반응으로 본 문제와 관련이 없습니다. (오답)
  • ④ 환원: 은 이온(Ag⁺)이 전자를 얻어 은(Ag)으로 변하는 과정입니다. (정답)
4. 결론
**은 이온(Ag⁺)**이 전자를 얻어 은(Ag)으로 변하는 과정은 **환원**입니다. 따라서 정답은 ④ 환원입니다.

10번 문제

정답: ② KOH

문제

수산화 나트륨(NaOH) 수용액은 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변하게 하는 성질이 있다. 다음 물질의 수용액 중 이와 같은 성질을 나타내는 것은?

보기:

  • ① HCl
  • ② KOH
  • ③ HNO₃
  • ④ H₂SO₄

문제 풀이

1. 리트머스 종이의 성질
리트머스 종이는 물질의 산성 또는 염기성을 구별하는 지시약입니다.
  • 산성 용액: 푸른색 리트머스 종이를 붉은색으로 변환
  • 염기성 용액: 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변환
문제에서 **수산화 나트륨(NaOH)**은 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변하게 합니다. 이는 **NaOH가 염기성(알칼리성) 물질**임을 의미합니다. 따라서 보기 중에서도 **염기성 용액**을 찾아야 합니다.
2. 보기의 물질 분석
  • ① HCl (염화수소):
    산성 용액입니다. 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변하게 하지 않습니다. (오답)
  • ② KOH (수산화 칼륨):
    염기성 용액입니다. 수산화 나트륨(NaOH)과 같은 강염기로, 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변하게 합니다. (정답)
  • ③ HNO₃ (질산):
    산성 용액입니다. 붉은색 리트머스 종이를 변하게 하지 않습니다. (오답)
  • ④ H₂SO₄ (황산):
    산성 용액입니다. 붉은색 리트머스 종이를 변하게 하지 않습니다. (오답)
3. 결론
NaOH처럼 붉은색 리트머스 종이를 푸른색으로 변하게 하는 물질은 **염기성 용액**입니다. 보기 중 **KOH(수산화 칼륨)**가 이에 해당합니다. 따라서 정답은 ② KOH입니다.

11번 문제

정답: ① 1 : 1

문제

다음 화학 반응식에서 수소 이온(H⁺)과 수산화 이온(OH⁻)이 반응하는 개수비는?

화학 반응식:

\(\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}\)

보기:

  • ① 1 : 1
  • ② 1 : 2
  • ③ 2 : 1
  • ④ 3 : 2

문제 풀이

1. 화학 반응식 분석
주어진 화학 반응식은 다음과 같습니다: \[ \text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O} \] 이 반응은 산-염기 중화 반응으로, **수소 이온(H⁺)**과 **수산화 이온(OH⁻)**이 결합하여 **물(H₂O)**을 생성하는 과정입니다.
2. 반응 비율 확인
  • 중화 반응에서, 1개의 수소 이온(H⁺)은 1개의 수산화 이온(OH⁻)과 결합하여 물 1분자를 형성합니다.
  • 따라서, H⁺와 OH⁻의 반응 비율은 **1 : 1**입니다.
3. 보기 분석
  • ① 1 : 1 → H⁺와 OH⁻가 1 : 1 비율로 반응하므로 정답입니다. (정답)
  • ② 1 : 2 → OH⁻가 더 많을 필요가 없습니다. (오답)
  • ③ 2 : 1 → H⁺가 더 많을 필요가 없습니다. (오답)
  • ④ 3 : 2 → 비율이 맞지 않습니다. (오답)
4. 결론
수소 이온(H⁺)과 수산화 이온(OH⁻)의 반응 비율은 **1 : 1**입니다. 따라서 정답은 ① 1 : 1입니다.

12번 문제

정답: ④ 아미노산

문제

그림은 단백질의 형성 과정을 나타낸 것이다. 단백질을 구성하는 단위체 A는?

보기:

  • ① 녹말
  • ② 핵산
  • ③ 포도당
  • ④ 아미노산

문제 풀이

1. 단백질 형성 과정
단백질은 생명체를 구성하는 중요한 생체 분자입니다. 단백질이 형성되는 과정은 다음과 같습니다:
  • 단위체 A → 아미노산: 단백질의 기본 단위는 **아미노산**입니다.
  • 아미노산의 펩타이드 결합: 여러 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결되어 폴리펩타이드를 형성합니다.
  • 폴리펩타이드의 구조 형성: 폴리펩타이드가 접히고 꼬이면서 특정 3차원 구조를 갖게 되면 단백질이 됩니다.
2. 보기 분석
  • ① 녹말: 녹말은 포도당이 결합하여 만들어진 다당류로, 단백질과는 관계가 없습니다. (오답)
  • ② 핵산: 핵산은 DNA와 RNA와 같은 유전 정보를 저장하는 분자입니다. 단백질의 기본 단위체는 아닙니다. (오답)
  • ③ 포도당: 포도당은 탄수화물의 기본 단위로, 단백질과는 관계가 없습니다. (오답)
  • ④ 아미노산: 아미노산은 단백질의 기본 단위체입니다. 아미노산들이 펩타이드 결합을 통해 결합하면 폴리펩타이드가 되고, 이것이 단백질이 됩니다. (정답)
3. 결론
단백질을 구성하는 단위체 A는 **아미노산**입니다. 따라서 정답은 ④ 아미노산입니다.

13번 문제

정답: ③ 유전적 다양성

문제

다음 설명의 ㉠에 해당하는 것은?

한 생물종 내에서도 개체마다 유전자가 달라 다양한 형질이 나타난다. 하나의 종에서 나타나는 유전자의 다양한 정도를 ㉠이라고 한다.

보기:

  • ① 군집
  • ② 개체군
  • ③ 유전적 다양성
  • ④ 생태계 다양성

문제 풀이

1. 문제 상황 이해
주어진 설명에서 핵심 부분은 다음과 같습니다:
  • **한 생물종 내에서 개체마다 유전자가 달라 다양한 형질이 나타난다.**
  • **이 유전자의 다양한 정도**를 의미하는 용어를 묻고 있습니다.
2. 각 용어의 의미 분석
  • ① 군집: 특정 지역에서 서로 다른 여러 종이 모여 이루는 집합입니다.
    예: 숲 속의 나무, 새, 곤충 등
    유전적 다양성과는 관련이 없습니다. (오답)
  • ② 개체군: 같은 종에 속하는 개체들이 같은 지역에서 모여 사는 집단입니다.
    예: 한 호수에 사는 붕어 집단
    개체군은 유전적 다양성을 포함할 수 있지만, 유전자의 다양한 정도를 직접 설명하는 용어는 아닙니다. (오답)
  • ③ 유전적 다양성: 한 종에 속하는 개체들 사이에서 나타나는 유전자의 다양한 정도를 의미합니다.
    예: 사람의 피부색, 눈동자 색의 차이
    **유전적 다양성은 주어진 설명과 정확히 일치합니다.** (정답)
  • ④ 생태계 다양성: 여러 생물군이 다양한 환경과 상호작용하면서 나타나는 생태계의 다양성을 의미합니다.
    예: 열대 우림, 사막, 바다 등
    유전자의 다양성과는 관련이 없습니다. (오답)
3. 결론
설명에서 말한 유전자의 다양한 정도는 바로 **유전적 다양성**을 의미합니다. 따라서 정답은 ③ 유전적 다양성입니다.

14번 문제

정답: ④ 물질대사

문제

다음 중 생물이 생명 유지를 위해 생명체 내에서 물질을 분해하거나 합성하는 모든 화학 반응을 무엇이라고 하는가?

보기:

  • ① 삼투
  • ② 연소
  • ③ 확산
  • ④ 물질대사

문제 풀이

1. 문제의 핵심 이해
생물이 생명 유지를 위해 물질을 분해하거나 합성하는 모든 화학 반응을 의미하는 용어를 묻고 있습니다. 이는 생명체 내에서 일어나는 화학 반응의 총합을 의미합니다.
2. 보기의 각 용어 분석
  • ① 삼투: 용질 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물 분자가 반투막을 통해 이동하는 현상입니다.
    생명체 내 물질 이동의 일부를 설명하지만, 생명체 내 모든 화학 반응을 포괄하지는 않습니다. (오답)
  • ② 연소: 물질이 산소와 결합하여 에너지를 방출하는 화학 반응입니다.
    예: 연료의 연소 반응. 이는 특정 화학 반응만 설명할 뿐, 생명체의 전체 화학 반응을 포함하지 않습니다. (오답)
  • ③ 확산: 물질이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 스스로 퍼져 나가는 현상입니다.
    예: 향수가 공기 중으로 퍼지는 현상. 확산은 물질 이동과 관련되지만, 물질 분해와 합성을 포함하는 모든 화학 반응과는 다릅니다. (오답)
  • ④ 물질대사: 생명체 내에서 일어나는 모든 화학 반응의 총합입니다. 물질대사는 크게 두 가지로 나뉩니다:
    • 동화 작용: 작은 물질을 합성하여 큰 물질을 만드는 반응 (예: 광합성)
    • 이화 작용: 큰 물질을 분해하여 작은 물질로 만드는 반응 (예: 세포 호흡)
    물질대사는 생명체가 에너지를 얻고 생명을 유지하는 핵심 과정입니다. (정답)
3. 결론
생명체 내 물질 분해와 합성을 포함하는 모든 화학 반응은 **물질대사**입니다. 따라서 정답은 ④ 물질대사입니다.

15번 문제

정답: ② 엽록체

문제

그림과 같이 광합성이 일어나는 식물의 세포 소기관은?

보기:

  • ① 핵
  • ② 엽록체
  • ③ 세포막
  • ④ 미토콘드리아

문제 풀이

1. 광합성의 정의
광합성은 식물이 빛 에너지를 이용해 **이산화탄소(CO₂)**와 **물(H₂O)**로부터 **포도당(C₆H₁₂O₆)**과 **산소(O₂)**를 만들어내는 과정입니다.
이 과정은 식물의 세포 소기관인 **엽록체**에서 일어납니다.
2. 각 보기의 역할 분석
  • ① 핵: 세포의 유전 정보를 저장하고 세포 활동을 조절하는 기관입니다. 광합성과는 관련이 없습니다. (오답)
  • ② 엽록체: 엽록체는 식물 세포에 존재하는 세포 소기관으로, 광합성이 일어나는 장소입니다.
    엽록체 안의 **엽록소**가 빛 에너지를 흡수하여 광합성을 진행합니다. (정답)
  • ③ 세포막: 세포를 둘러싸며 세포 내부와 외부 물질의 출입을 조절하는 역할을 합니다. 광합성과는 관련이 없습니다. (오답)
  • ④ 미토콘드리아: 미토콘드리아는 세포 호흡이 일어나는 장소로, **ATP(에너지)**를 생성합니다.
    이는 에너지를 생성하는 과정으로, 광합성과는 관련이 없습니다. (오답)
3. 결론
광합성이 일어나는 세포 소기관은 **엽록체**입니다. 따라서 정답은 ② 엽록체입니다.

16번 문제

정답: ③ RNA / 단백질

문제

그림은 세포 내 유전 정보의 흐름을 나타낸 것이다. ①과 ②에 해당하는 물질은?

지문:

DNA → 전사 → ① → 번역 → ②

보기:

  • ① 단백질 / ② 단백질
  • ② 단백질 / RNA
  • ③ RNA / 단백질
  • ④ RNA / RNA

문제 풀이

1. 세포 내 유전 정보의 흐름
세포 내에서 유전 정보의 흐름은 중심 원리(Central Dogma)에 따라 진행됩니다:
  • 전사 (Transcription): DNA의 유전 정보가 RNA(특히 mRNA)로 복제되는 과정입니다.
    \[ \text{DNA} \rightarrow \text{RNA} \]
  • 번역 (Translation): mRNA의 정보가 리보솜에서 해독되어 단백질이 합성되는 과정입니다.
    \[ \text{RNA} \rightarrow \text{단백질} \]
2. 문제 분석
  • 그림에서 **①**은 전사 과정을 거친 후 생성되는 물질로, **RNA**입니다.
  • 그림에서 **②**는 번역 과정을 거친 후 생성되는 물질로, **단백질**입니다.
3. 보기 분석
  • ① 단백질 / 단백질: 전사와 번역 모두 단백질이 될 수 없습니다. (오답)
  • ② 단백질 / RNA: 전사 과정에서 단백질이 생성되지 않습니다. (오답)
  • ③ RNA / 단백질: 전사 과정에서 RNA가 생성되고, 번역 과정에서 단백질이 생성됩니다. (정답)
  • ④ RNA / RNA: 번역 과정에서 RNA가 생성되지 않습니다. (오답)
4. 결론
전사 과정에서는 **RNA**가 생성되고, 번역 과정에서는 **단백질**이 생성됩니다. 따라서 정답은 ③ RNA / 단백질입니다.

17번 문제

정답: ④ DNA

문제

다음 설명에 해당하는 것은?

지문:

  • 이중 나선 구조이다.
  • A, G, C, T의 염기 서열로 유전 정보를 저장한다.

보기:

  • ① 지방
  • ② 효소
  • ③ 단백질
  • ④ DNA

문제 풀이

1. 주어진 설명 분석
  • 이중 나선 구조: 두 가닥의 나선이 서로 꼬여 있는 형태로, 이는 DNA의 대표적인 구조입니다.
  • A, G, C, T의 염기 서열: A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민)는 DNA의 염기 서열을 구성하며, 유전 정보를 저장하고 전달하는 역할을 합니다.
2. 보기 분석
  • ① 지방: 지방은 에너지를 저장하는 생체 물질로, 이중 나선 구조나 염기 서열과 관련이 없습니다. (오답)
  • ② 효소: 효소는 생체 촉매로 작용하는 단백질로, 유전 정보를 저장하거나 이중 나선 구조와 관련이 없습니다. (오답)
  • ③ 단백질: 단백질은 아미노산으로 구성된 생체 물질이며, 유전 정보를 저장하지 않으며 이중 나선 구조와도 무관합니다. (오답)
  • ④ DNA: DNA(디옥시리보핵산)는 이중 나선 구조를 가지며, A, G, C, T의 염기 서열로 유전 정보를 저장하는 물질입니다. (정답)
3. 결론
주어진 설명은 이중 나선 구조와 염기 서열을 통한 유전 정보 저장으로, 이는 **DNA**를 가리킵니다. 따라서 정답은 ④ DNA입니다.

18번 문제

정답: ① 벼

문제

그림은 생태계의 구성 요소 중 생물적 요인을 나타낸 것이다. A에 해당하는 생물은?

그림 구조:

  • A → 소비자 ↔ 분해자

보기:

  • ① 벼
  • ② 토끼
  • ③ 독수리
  • ④ 곰팡이

문제 풀이

1. 생태계의 생물적 요인
생태계의 생물적 요인은 주로 다음 세 가지로 구분됩니다:
  • 생산자: 광합성을 통해 태양 에너지를 이용해 유기물을 합성하는 생물입니다.
    예: 식물(벼, 나무 등)
  • 소비자: 생산자가 만든 유기물을 섭취하여 에너지를 얻는 생물입니다.
    예: 초식 동물(토끼), 육식 동물(독수리)
  • 분해자: 죽은 생물이나 배설물을 분해하여 무기물로 만드는 생물입니다.
    예: 곰팡이, 세균
2. 그림에서 A의 역할 분석
그림에서 A는 **소비자와 분해자에게 에너지를 제공**하는 역할을 하고 있습니다. 이는 생태계에서 **생산자**의 역할입니다.
3. 보기 분석
  • ① 벼: 벼는 식물로, 태양 에너지를 이용해 광합성을 하여 유기물을 생성하는 **생산자**입니다. (정답)
  • ② 토끼: 토끼는 초식 동물로, 생산자를 섭취하는 **소비자**입니다. (오답)
  • ③ 독수리: 독수리는 육식 동물로, 소비자 중 2차 소비자에 해당합니다. (오답)
  • ④ 곰팡이: 곰팡이는 죽은 생물이나 배설물을 분해하는 **분해자**입니다. (오답)
4. 결론
A는 생태계에서 **생산자** 역할을 하는 생물이며, 이에 해당하는 생물은 **벼**입니다. 따라서 정답은 ① 벼입니다.

19번 문제

정답: ② 중생대

문제

그림은 어느 지질 시대의 표준 화석을 나타낸 것이다. 이 생물이 번성하였던 지질 시대는?

지문: 그림에는 공룡 화석이 그려져 있습니다.

보기:

  • ① 신생대
  • ② 중생대
  • ③ 고생대
  • ④ 선캄브리아 시대

문제 풀이

1. 공룡이 번성한 시기
공룡은 약 2억 5천만 년 전부터 번성하기 시작했으며, **중생대**에 가장 크게 번성했습니다.
중생대는 크게 세 시기로 나뉩니다:
  • 트라이아스기 (Triassic): 공룡이 등장한 시기
  • 쥐라기 (Jurassic): 공룡이 다양하게 번성한 시기
  • 백악기 (Cretaceous): 공룡이 번성하다 멸종한 시기
2. 각 보기의 지질 시대 분석
  • ① 신생대: 약 6,600만 년 전 이후의 시기로, 공룡은 이미 멸종하였으며 포유류와 인류가 번성한 시기입니다. (오답)
  • ② 중생대: 약 2억 5천만 년 전부터 6,600만 년 전까지의 시기입니다.
    공룡이 등장하고 번성했던 시기이며, 쥐라기와 백악기에 가장 크게 번성했습니다. (정답)
  • ③ 고생대: 중생대 이전의 시기로, 주로 삼엽충과 어류가 번성했습니다.
    공룡은 등장하지 않았습니다. (오답)
  • ④ 선캄브리아 시대: 지구의 역사 중 가장 오래된 시기(약 46억 년 전 ~ 5억 4천만 년 전)로, 단세포 생물과 원시 생물만 존재하던 시기입니다.
    공룡과는 무관합니다. (오답)
3. 결론
공룡이 번성했던 지질 시대는 **중생대**입니다. 따라서 정답은 ② 중생대입니다.

20번 문제

정답: ③ C

문제

그림은 지구 내부의 층상 구조를 나타낸 것이다. A~D는 각각 지각, 맨틀, 외핵, 내핵 중 하나이다. 액체 상태인 층은?

보기:

  • ① A
  • ② B
  • ③ C
  • ④ D

문제 풀이

1. 지구 내부의 층상 구조
지구 내부는 다음과 같은 4개의 주요 층으로 구성되어 있습니다:
  • 지각 (Crust): 지구의 가장 바깥쪽 층으로, 단단한 **고체 상태**입니다.
  • 맨틀 (Mantle): 지각 아래에 위치하며 주로 **반고체 상태**로 존재합니다.
    상부 맨틀 일부는 유동성이 있어 암류가 발생합니다.
  • 외핵 (Outer Core): **액체 상태**로 존재하며, 주로 **철(Fe)**과 **니켈(Ni)**로 이루어져 있습니다.
    외핵은 지구 자기장을 생성하는 중요한 역할을 합니다.
  • 내핵 (Inner Core): **고체 상태**로 존재합니다. 고온과 높은 압력으로 인해 철과 니켈이 고체 상태를 유지합니다.
2. 그림의 층 구조 분석
그림에서 A~D로 구분된 층은 다음과 같습니다:
  • A: 가장 바깥쪽 층 → 지각 (고체)
  • B: 두 번째 층 → 맨틀 (반고체)
  • C: 세 번째 층 → 외핵 (액체)
  • D: 가장 안쪽 층 → 내핵 (고체)
3. 액체 상태인 층 확인
외핵이 지구 내부에서 유일하게 **액체 상태**인 층입니다.
그림에서 **C**가 외핵에 해당하므로, 액체 상태인 층은 C입니다.
4. 보기 분석
  • ① A: 지각 (고체) → 오답
  • ② B: 맨틀 (반고체) → 오답
  • ③ C: 외핵 (액체) → 정답
  • ④ D: 내핵 (고체) → 오답
5. 결론
지구 내부에서 **액체 상태**인 층은 **외핵(C)**입니다. 따라서 정답은 ③ C입니다.

21번 문제

정답: ① 해령

문제

다음 판의 경계에 발달하는 지형은?

주어진 조건:

  • 발산형 경계이다.
  • 맨틀 대류 상승부이다.
  • 판이 생성되는 곳이다.

보기:

  • ① 해령
  • ② 해구
  • ③ 호상 열도
  • ④ 변환 단층

문제 풀이

1. 판의 경계 유형
지구의 판 구조론에 따르면 판의 경계는 다음과 같이 나뉩니다:
  • 발산형 경계: 판이 서로 멀어지는 경계입니다.
    맨틀 대류의 상승부에서 새로운 판이 생성되며, 주로 해양에서 **해령**이 발달합니다.
    예: 대서양 중앙 해령
  • 수렴형 경계: 두 판이 서로 충돌하는 경계입니다.
    해양판이 대륙판 아래로 침강할 때 **해구**와 **호상 열도**가 형성됩니다.
    예: 일본 해구, 마리아나 해구
  • 보존형 경계 (변환형 경계): 두 판이 서로 어긋나게 움직이는 경계입니다.
    주로 **변환 단층**이 형성됩니다.
    예: 산안드레아스 단층
2. 조건에 맞는 지형 확인
주어진 조건:
  • 발산형 경계: 판이 서로 멀어지고 새로운 판이 생성됨
  • 맨틀 대류 상승부: 맨틀 물질이 상승하면서 판이 생성되는 곳
이 조건에 해당하는 지형은 **해령**입니다.
해령은 해양판이 발산하면서 생성되는 산맥 형태의 지형입니다.
예: 대서양 중앙 해령, 동태평양 해령
3. 보기 분석
  • ① 해령: 발산형 경계에서 형성되는 지형입니다. (정답)
  • ② 해구: 수렴형 경계에서 형성되는 깊은 해저 골짜기입니다. (오답)
  • ③ 호상 열도: 수렴형 경계에서 판이 침강하며 만들어지는 섬들입니다. (오답)
  • ④ 변환 단층: 보존형 경계에서 판이 어긋나며 형성되는 단층입니다. (오답)
4. 결론
발산형 경계에서 판이 생성되는 곳에 발달하는 지형은 **해령**입니다. 따라서 정답은 ① 해령입니다.

22번 문제

정답: ① A

문제

그림은 지구 시스템을 이루는 각 권의 상호 작용을 나타낸 것이다. A~D 중 화산 활동에 의한 화산 가스가 대기 중에 방출되는 것에 해당하는 상호 작용은?

그림의 각 상호작용:

  • A: 지권 ↔ 기권
  • B: 기권 ↔ 생물권
  • C: 기권 ↔ 수권
  • D: 지권 ↔ 수권

보기:

  • ① A
  • ② B
  • ③ C
  • ④ D

문제 풀이

1. 화산 활동과 화산 가스의 방출
화산 활동은 **지권**에서 발생합니다. 이때 화산 활동으로 발생한 화산 가스(이산화탄소, 수증기, 황산화물 등)는 **기권**(대기 중)으로 방출됩니다.
따라서 이는 **지권과 기권** 사이의 상호작용에 해당합니다.
2. 그림의 상호작용 분석
  • A: 지권 ↔ 기권: 화산 활동에 의해 화산 가스가 대기 중으로 방출되는 과정. (정답)
  • B: 기권 ↔ 생물권: 대기와 생물의 상호작용 (예: 호흡, 광합성). 화산 가스와는 무관합니다. (오답)
  • C: 기권 ↔ 수권: 대기와 물의 상호작용 (예: 비, 증발). 화산 가스와는 무관합니다. (오답)
  • D: 지권 ↔ 수권: 지권과 물의 상호작용 (예: 해저 화산, 침식). 대기와는 무관합니다. (오답)
3. 결론
화산 활동으로 화산 가스가 대기 중에 방출되는 것은 **지권과 기권** 사이의 상호작용이며, 이는 **A**에 해당합니다. 따라서 정답은 ① A입니다.

23번 문제

정답: ③ 엘니뇨

문제

다음 설명의 ㉠에 해당하는 것은?

태평양의 적도 부근에서 부는 무역풍이 몇 년에 한 번씩 약해지면서 남적도 해류의 흐름이 느려져서, 동태평양 적도 해역의 표층 수온이 평상시보다 높아진다. 이러한 현상을 ㉠이라고 한다.

보기:

  • ① 사막화
  • ② 산사태
  • ③ 엘니뇨
  • ④ 한파

문제 풀이

1. 주어진 설명 분석
주어진 설명에서 핵심 내용:
  • 무역풍 약화: 태평양 적도 부근에서 부는 무역풍이 약해집니다.
  • 남적도 해류 느려짐: 무역풍이 약해지면서 해류 흐름이 약해집니다.
  • 동태평양 표층 수온 상승: 평상시보다 동태평양 적도 해역의 수온이 높아지는 현상이 발생합니다.
이는 기상학에서 잘 알려진 **엘니뇨 현상**의 특징과 일치합니다.
2. 엘니뇨 현상
  • 정의: 태평양 적도 부근에서 부는 무역풍이 약해지면서 서태평양으로 이동하던 따뜻한 해수가 동태평양으로 되돌아오는 현상입니다.
  • 결과:
    • 동태평양 수온이 비정상적으로 상승합니다.
    • 페루 연안의 어업 감소 및 전 세계적인 기상이변 발생
3. 보기 분석
  • ① 사막화: 건조한 기후나 인간 활동으로 인해 땅이 황폐화되는 현상. 수온 상승과는 무관합니다. (오답)
  • ② 산사태: 산의 흙과 돌이 무너져 내리는 현상으로, 수온 상승이나 무역풍과 관련이 없습니다. (오답)
  • ③ 엘니뇨: 무역풍 약화, 남적도 해류 느려짐, 동태평양 수온 상승이 엘니뇨의 전형적인 특징입니다. (정답)
  • ④ 한파: 겨울철에 발생하는 강력한 추위 현상으로, 수온 상승과 반대되는 현상입니다. (오답)
4. 결론
태평양 적도 해역에서 무역풍이 약해지며 동태평양의 수온이 상승하는 현상은 **엘니뇨**입니다. 따라서 정답은 ③ 엘니뇨입니다.

24번 문제

정답: ③ ㄱ, ㄴ

문제

그림은 수소 기체 방전관에서 나온 빛의 방출 스펙트럼을 분광기를 이용해 관찰한 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

보기:

  • ㄱ. 선 스펙트럼이다.
  • ㄴ. 가시광선 영역에 속한다.
  • ㄷ. 헬륨의 스펙트럼도 같은 위치에 선이 나타난다.

보기 선택지:

  • ① ㄱ
  • ② ㄷ
  • ③ ㄱ, ㄴ
  • ④ ㄴ, ㄷ

문제 풀이

1. 선 스펙트럼의 정의
선 스펙트럼은 특정 원소의 원자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 전이할 때 방출되는 특정 파장의 빛이 선으로 나타나는 스펙트럼입니다.
**수소 기체 방전관**의 방출 스펙트럼은 **수소 원자만의 고유한 선 스펙트럼**입니다.
2. 가시광선 영역 여부
가시광선 영역은 약 **400 nm ~ 700 nm**의 파장을 가진 빛을 의미합니다.
그림의 스펙트럼은 400 nm ~ 700 nm 사이에 선이 나타나므로 **가시광선 영역에 해당**합니다.
3. 헬륨 스펙트럼과의 비교
각 원소의 방출 스펙트럼은 **고유한 파장**을 가지며, 서로 다릅니다.
수소의 방출 스펙트럼은 **헬륨의 스펙트럼과 다른 위치에 나타납니다.**
4. 보기 분석
  • ㄱ: 선 스펙트럼이다 → 맞음
  • ㄴ: 가시광선 영역에 속한다 → 맞음
  • ㄷ: 헬륨의 스펙트럼도 같은 위치에 선이 나타난다 → 틀림
따라서 옳은 것은 **ㄱ, ㄴ**입니다.
5. 결론
정답은 ③ ㄱ, ㄴ입니다.

25번 문제

정답: ① 헬륨

문제

그림은 질량이 태양 정도인 별의 중심부에서 핵융합 반응이 모두 끝났을 때의 내부 구조를 나타낸 것이다. ①에 해당하는 원소는?

보기:

  • ① 헬륨
  • ② 산소
  • ③ 철
  • ④ 우라늄

문제 풀이

1. 별의 핵융합 과정
태양과 같은 중간 질량의 별은 핵융합 반응을 통해 다음과 같은 순서로 원소를 생성합니다:
  • 수소 → 헬륨: 주계열성 단계에서 수소가 핵융합을 통해 헬륨으로 변환됩니다.
  • 헬륨 → 탄소와 산소: 주계열성이 끝난 후, 중심부에서 헬륨 핵융합이 일어나면서 탄소와 산소가 생성됩니다.
  • 탄소 → 핵융합 반응 중단: 태양 질량의 별에서는 중심부 온도가 철보다 무거운 원소를 만들기엔 충분히 높지 않으므로 핵융합이 멈추게 됩니다.
2. 그림 분석
그림에서 중심부에 위치한 원소는 ①로 표시되어 있습니다.
태양 정도의 질량을 가진 별은 중심부에 **헬륨**이 남습니다.
3. 보기 분석
  • ① 헬륨: 태양 정도의 별에서 수소가 핵융합하여 만들어지는 원소입니다. 중심부에 남는 원소로 적절합니다. (정답)
  • ② 산소: 헬륨 핵융합으로 일부 생성될 수 있지만, 중심 원소는 헬륨입니다. (오답)
  • ③ 철: 철은 매우 큰 질량의 별(초거성)에서 마지막 핵융합 단계에서 생성됩니다. (오답)
  • ④ 우라늄: 우라늄은 초신성 폭발과 같은 극단적인 과정에서만 생성됩니다. (오답)
4. 결론
태양 정도의 질량을 가진 별에서 핵융합 반응이 끝난 후 중심부에 남는 원소는 **헬륨**입니다. 따라서 정답은 ① 헬륨입니다.

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