2023년도 2회차 과학기출문제풀이

1번 문제

정답: ② 조력 발전

문제

다음 중 밀물과 썰물에 의한 해수면의 높이 차인 조차를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전 방식은?

보기:

  • ① 핵발전
  • ② 조력 발전
  • ③ 풍력 발전
  • ④ 화력 발전

문제 풀이

문제 분석
  • 조차란? 조차는 밀물(고조)과 썰물(저조)로 인해 발생하는 해수면 높이의 차이를 말합니다. 이 현상은 달과 태양의 인력 및 지구의 자전 등에 의해 발생합니다.
  • 조차의 활용: 조차는 바닷물의 높이 차를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산하는 데 사용됩니다.
발전 방식 분석
  • ① 핵발전: 원자핵의 핵분열 반응을 통해 열에너지를 얻고, 이를 이용해 전기를 생산합니다. 조차와 관련이 없습니다.
  • ② 조력 발전: 조차를 이용하여 물의 위치에너지를 전기 에너지로 변환하는 방식입니다. 조차와 직접적인 관련이 있습니다.
  • ③ 풍력 발전: 바람의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 조차와 무관합니다.
  • ④ 화력 발전: 화석연료(석탄, 석유 등)를 연소하여 열에너지를 얻고 이를 이용해 전기를 생산합니다. 조차와 관계가 없습니다.
결론
보기 중 조차를 활용한 발전 방식은 ② 조력 발전입니다.

2번 문제

정답: ③ 50 N·s

문제

그림과 같이 물체에 한 방향으로 10 N의 힘이 5초 동안 작용했을 때, 이 힘에 의해 물체가 받은 충격량의 크기는?

보기:

  • ① 12 N·s
  • ② 30 N·s
  • ③ 50 N·s
  • ④ 80 N·s

문제 풀이

문제 분석
  • 충격량의 정의: 충격량은 물체에 작용한 힘이 시간 동안 발생시킨 운동량의 변화량을 의미합니다.
  • 충격량은 다음 공식으로 계산됩니다: \[ \text{충격량 (I)} = \text{힘 (F)} \times \text{시간 (t)} \]
  • 문제에서 주어진 값: \( F = 10 \, \text{N}, \, t = 5 \, \text{s} \)
계산 과정
공식을 이용하여 충격량을 계산합니다: \[ I = F \times t = 10 \, \text{N} \times 5 \, \text{s} = 50 \, \text{N·s} \]
보기 분석
  • ① 12 N·s: 잘못된 값. 주어진 힘과 시간으로는 이 값에 도달할 수 없습니다.
  • ② 30 N·s: 잘못된 값. 시간과 힘의 곱이 이 값보다 더 큽니다.
  • ③ 50 N·s: 올바른 값. 계산 결과와 일치합니다.
  • ④ 80 N·s: 잘못된 값. 주어진 힘과 시간으로는 이 값에 도달하지 않습니다.
결론
따라서 정답은 ③ 50 N·s입니다.

3번 문제

정답: ④ 전자기 유도

문제

그림과 같이 막대자석을 코일 속에 넣었다 뺐다 하면 코일의 도선에 전류가 유도되어 검류계의 바늘이 움직인다. 이 현상은?

보기:

  • ① 대류
  • ② 삼투
  • ③ 초전도
  • ④ 전자기 유도

문제 풀이

문제 분석
막대자석을 코일 속에 넣었다 빼는 과정에서 전류가 발생하는 이유는 자석의 움직임으로 인해 코일 내부의 자기장이 변하기 때문입니다.
검류계의 바늘 움직임은 코일에 유도전류가 흐르고 있음을 나타냅니다. 이는 전자기 유도 현상과 관련이 있습니다.
각 보기 분석
  • ① 대류: 열에 의해 유체(액체 또는 기체)가 이동하는 현상입니다. 자석과 전류 생성과는 관련이 없습니다. 오답.
  • ② 삼투: 반투막을 통해 용매가 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상입니다. 물리학적 전류 발생과는 무관합니다. 오답.
  • ③ 초전도: 특정 온도 이하에서 물질이 전기 저항이 0이 되는 현상입니다. 전류 유도와는 관련이 없습니다. 오답.
  • ④ 전자기 유도: 코일 내부의 자기장이 변할 때 유도전류가 발생하는 현상으로, 문제에서 제시된 상황(자석의 움직임으로 전류 유도)과 정확히 일치합니다. 정답.
결론
문제에서 제시된 "막대자석의 움직임 → 코일의 전류 발생"은 전자기 유도의 대표적인 사례입니다.

4번 문제

정답: ② 시간에 따라 선형적으로 증가하는 그래프

문제

그림과 같이 공이 자유 낙하하는 동안 시간에 따른 속력의 그래프로 옳은 것은?

(단, 공기 저항은 무시한다.)

보기:

  • ① 속력이 일정한 그래프
  • ② 시간에 따라 선형적으로 증가하는 그래프
  • ③ 시간에 따라 곡선적으로 증가하는 그래프
  • ④ 속력이 일정하게 감소하는 그래프

문제 풀이

자유 낙하 운동의 특징
  • 자유 낙하 운동은 공이 중력만을 받아 아래로 떨어지는 운동입니다.
  • 공기 저항을 무시하므로 중력 가속도 \( g = 9.8 \, \text{m/s}^2 \)에 따라 속력이 일정한 비율로 증가합니다.
  • 속력 \( v \)는 시간 \( t \)에 비례하여 증가하므로 다음 관계식이 성립합니다: \[ v = g \cdot t \]
  • 이 관계식에 따르면 속력은 시간에 따라 선형적으로 증가하므로, 그래프는 원점을 지나면서 기울기가 일정한 직선 형태가 됩니다.
각 보기 분석
  • ① 속력이 일정한 그래프: 속력이 일정하다는 것은 물체가 가속되지 않는다는 의미입니다. 자유 낙하에서는 중력 가속도로 인해 속력이 계속 증가하므로 틀렸습니다.
  • ② 시간에 따라 선형적으로 증가하는 그래프: 시간에 따라 속력이 일정한 비율로 증가하는 형태로, 자유 낙하 운동의 속력 그래프와 일치합니다. 정답.
  • ③ 시간에 따라 곡선적으로 증가하는 그래프: 곡선은 속력이 점점 더 빠르게 증가하거나(예: 가속도가 변함) 감소하는 상황에서 나타납니다. 자유 낙하에서는 가속도 \( g \)가 일정하기 때문에 곡선이 아니라 선형 그래프가 되어야 합니다. 오답.
  • ④ 속력이 일정하게 감소하는 그래프: 속력이 감소한다는 것은 물체가 감속하는 상황을 의미합니다. 자유 낙하에서는 속력이 감소하지 않으므로 틀렸습니다. 오답.
결론
자유 낙하 운동에서 시간에 따른 속력의 그래프는 ② 시간에 따라 선형적으로 증가하는 그래프입니다.

5번 문제

정답: ② 40%

문제

그림은 고열원에서 1000 J의 열에너지를 흡수하여 일을 \( W \) 하고, 저열원으로 600 J의 열에너지를 방출하는 열기관의 1회 순환 과정을 나타낸 것이다. 이 열기관의 열효율은?

보기:

  • ① 20%
  • ② 40%
  • ③ 80%
  • ④ 100%

문제 풀이

문제 분석
  • 열기관의 열효율 (\( \eta \)): 열기관의 효율은 열에너지 중 실제로 일로 변환된 비율을 나타냅니다.
  • 열효율은 다음과 같은 공식으로 계산됩니다: \[ \eta = \left( \frac{W}{Q_H} \right) \times 100 \] 여기서,
    • \( \eta \): 열효율
    • \( W \): 열기관이 한 일
    • \( Q_H \): 고열원에서 흡수한 열에너지
주어진 값 정리
  • \( Q_H = 1000 \, \text{J} \): 고열원에서 흡수한 열에너지
  • \( Q_C = 600 \, \text{J} \): 저열원으로 방출된 열에너지
  • \( W = Q_H - Q_C = 1000 - 600 = 400 \, \text{J} \): 열기관이 한 일
열효율 계산
열효율을 공식에 대입하여 계산합니다: \[ \eta = \left( \frac{W}{Q_H} \right) \times 100 = \left( \frac{400}{1000} \right) \times 100 = 40\% \]
보기 분석
  • ① 20%: 계산값보다 낮으므로 틀렸습니다.
  • ② 40%: 계산값과 일치하므로 정답입니다.
  • ③ 80%: 계산값보다 높으므로 틀렸습니다.
  • ④ 100%: 이상적인 상황에서만 가능한 값이며, 열효율이 100%가 되는 열기관은 존재하지 않습니다. 오답.
결론
이 열기관의 열효율은 \( \eta = 40\% \)이며, 정답은 ② 40%입니다.

6번 문제

정답: ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ

문제

신재생 에너지에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

ㄱ. 화석 연료보다 친환경적이다.
ㄴ. 태양광 에너지는 신재생 에너지의 한 종류이다.
ㄷ. 인류 문명의 지속 가능한 발전을 위해 신재생 에너지 개발이 필요하다.

보기:

  • ① ㄱ, ㄴ
  • ② ㄱ, ㄷ
  • ③ ㄴ, ㄷ
  • ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ

문제 풀이

문제 분석
  • 신재생 에너지란? 신재생 에너지는 기존 화석 연료를 대체하면서 지속 가능하고 친환경적인 에너지를 뜻합니다.
  • 신에너지와 재생에너지로 나뉘며, 대표적인 종류는 태양광, 풍력, 지열, 바이오에너지 등이 있습니다.
각 항목 분석
  • ㄱ. 화석 연료보다 친환경적이다: 신재생 에너지는 화석 연료와 달리 탄소 배출량이 적거나 없고, 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여합니다. 따라서 옳은 설명입니다.
  • ㄴ. 태양광 에너지는 신재생 에너지의 한 종류이다: 태양광 에너지는 신재생 에너지의 대표적인 형태 중 하나로, 태양빛을 이용해 전기를 생산합니다. 따라서 옳은 설명입니다.
  • ㄷ. 인류 문명의 지속 가능한 발전을 위해 신재생 에너지 개발이 필요하다: 화석 연료는 유한한 자원이며 환경 오염을 유발합니다. 지속 가능한 미래를 위해 신재생 에너지 개발은 필수적입니다. 따라서 옳은 설명입니다.
보기 분석
  • ① ㄱ, ㄴ: ㄱ과 ㄴ은 옳지만 ㄷ이 빠졌으므로 틀렸습니다.
  • ② ㄱ, ㄷ: ㄱ과 ㄷ은 옳지만 ㄴ이 빠졌으므로 틀렸습니다.
  • ③ ㄴ, ㄷ: ㄴ과 ㄷ은 옳지만 ㄱ이 빠졌으므로 틀렸습니다.
  • ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ: 세 항목 모두 옳으므로 정답입니다.
결론
신재생 에너지에 대한 설명으로 옳은 것은 ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ입니다.

7번 문제

정답: ② C(탄소)

문제

다음 원자의 전자 배치 중 원자가 전자가 4개인 것은?

문제 풀이

문제 분석
  • 원자가 전자란? 원자가 전자는 원자에서 가장 바깥쪽 전자껍질(에너지 준위)에 있는 전자를 의미합니다.
  • 화학적 성질과 결합에 중요한 역할을 합니다.
  • 각 원소의 전자 배치와 원자가 전자 수를 확인해야 합니다.
각 원소 분석
  • ① B(붕소):
    • 원자번호: 5
    • 전자 배치: \( 2, 3 \) (가장 바깥쪽 껍질에 3개의 전자)
    • 원자가 전자: 3개
  • ② C(탄소):
    • 원자번호: 6
    • 전자 배치: \( 2, 4 \) (가장 바깥쪽 껍질에 4개의 전자)
    • 원자가 전자: 4개 (정답)
  • ③ N(질소):
    • 원자번호: 7
    • 전자 배치: \( 2, 5 \) (가장 바깥쪽 껍질에 5개의 전자)
    • 원자가 전자: 5개
  • ④ O(산소):
    • 원자번호: 8
    • 전자 배치: \( 2, 6 \) (가장 바깥쪽 껍질에 6개의 전자)
    • 원자가 전자: 6개
결론
원자가 전자가 4개인 원소는 탄소(C)입니다.

8번 문제

정답: ④ 염화 나트륨(NaCl)

문제

다음 중 그림과 같이 양이온과 음이온의 정전기적 인력에 의해 형성된 이온 결합 물질은?

보기:

  • ① 철(Fe)
  • ② 구리(Cu)
  • ③ 마그네슘(Mg)
  • ④ 염화 나트륨(NaCl)

문제 풀이

문제 분석
  • 이온 결합: 금속 원자가 전자를 잃어 양이온이 되고, 비금속 원자가 전자를 얻어 음이온이 되며 두 이온 사이의 정전기적 인력으로 결합하는 방식입니다.
  • 이온 결합의 대표적인 특징은 금속과 비금속의 결합에서 나타난다는 점입니다.
보기 분석
  • ① 철(Fe): 철은 금속으로 이루어진 물질로, 원자들 간의 결합은 금속 결합입니다. 따라서 이온 결합 물질이 아닙니다.
  • ② 구리(Cu): 구리 역시 금속 원소로, 원자들 간의 결합은 금속 결합입니다. 따라서 이온 결합 물질이 아닙니다.
  • ③ 마그네슘(Mg): 마그네슘은 금속 원소로, 단독으로 존재할 경우 금속 결합을 형성합니다. 하지만 염화 마그네슘(MgCl₂)과 같이 비금속과 결합할 경우에는 이온 결합을 형성할 수 있습니다. 문제에서 단독으로 나타난 경우이므로 제외합니다.
  • ④ 염화 나트륨(NaCl): 나트륨(Na)은 금속으로 전자를 잃어 양이온(\( \text{Na}^+ \))이 되고, 염소(Cl)는 비금속으로 전자를 얻어 음이온(\( \text{Cl}^- \))이 됩니다. 양이온과 음이온이 정전기적 인력으로 결합하는 대표적인 이온 결합 물질입니다. 정답.
결론
이온 결합 물질은 ④ 염화 나트륨(NaCl)입니다.

9번 문제

정답: ④ D

문제

그림은 주기율표의 일부를 나타낸 것이다. 임의의 원소 A~D 중 원자 번호가 가장 큰 것은?

A: 1족 1주기
B: 2족 2주기
C: 17족 2주기
D: 18족 3주기

보기:

  • ① A
  • ② B
  • ③ C
  • ④ D

문제 풀이

주기율표와 원자 번호의 관계
  • 원소는 주기율표에서 왼쪽에서 오른쪽, 그리고 위에서 아래로 갈수록 원자 번호가 증가합니다.
  • 각 주기(행)는 새로운 에너지 껍질을 추가하며, 원소의 원자 번호는 오른쪽으로 갈수록 커집니다.
  • 즉, 아래쪽(높은 주기)과 오른쪽(높은 족)의 원소일수록 원자 번호가 큽니다.
각 원소의 위치와 원자 번호 확인
  • A (1족 1주기): 주기율표에서 수소(H), 원자 번호 1입니다.
  • B (2족 2주기): 주기율표에서 베릴륨(Be), 원자 번호 4입니다.
  • C (17족 2주기): 주기율표에서 플루오린(F), 원자 번호 9입니다.
  • D (18족 3주기): 주기율표에서 아르곤(Ar), 원자 번호 18입니다.
가장 큰 원자 번호 찾기
  • A: 원자 번호 1
  • B: 원자 번호 4
  • C: 원자 번호 9
  • D: 원자 번호 18
따라서, 원자 번호가 가장 큰 것은 D (아르곤, 원자 번호 18)입니다.

10번 문제

정답: ③ 1:4

문제

그림은 메테인 (\( \text{CH}_4 \))의 분자 구조 모형을 나타낸 것이다. 메테인을 구성하는 탄소 (C) 원자와 수소 (H) 원자의 개수비는?

보기:

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

문제 풀이

메테인 (\( \text{CH}_4 \))의 구조와 특징
  • 메테인은 탄소(C) 1개와 수소(H) 4개로 이루어진 단순한 탄화수소 분자입니다.
  • 탄소(C)는 4개의 공유결합을 형성하며, 각각의 결합은 수소(H) 원자와 연결됩니다.
  • 화학식으로 나타내면 \( \text{CH}_4 \), 즉 탄소 1개와 수소 4개의 결합으로 구성됩니다.
탄소와 수소의 개수비 계산
  • 탄소(C) 원자의 개수: 1개
  • 수소(H) 원자의 개수: 4개
  • 따라서, 탄소(C)와 수소(H)의 개수비는 \( 1:4 \)입니다.
보기 분석
  • ① 1:2: 잘못된 비율입니다.
  • ② 1:3: 잘못된 비율입니다.
  • ③ 1:4: 올바른 비율입니다. 정답.
  • ④ 2:3: 잘못된 비율입니다.
결론
메테인을 구성하는 탄소와 수소의 개수비는 \( 1:4 \)입니다. 따라서 정답은 ③ 1:4입니다.

11번 문제

정답: ① Fe₂O₃

문제

다음은 철의 제련 과정에서 일어나는 산화 환원 반응의 화학 반응식이다. 이 반응에서 산소를 잃어 환원되는 반응 물질은?

반응식:

      Fe₂O₃ + 3CO ⟶ 2Fe + 3CO₂

보기:

  • ① Fe₂O₃
  • ② CO
  • ③ Fe
  • ④ CO₂

문제 풀이

문제 분석
  • 환원이란? 환원은 물질이 산소를 잃거나 전자를 얻는 반응입니다.
  • 산소를 잃는 물질을 찾는 과정으로, 반응식을 통해 확인합니다.
각 물질의 변화 분석
  • Fe₂O₃ (산화 철):
    • 반응 전: Fe₂O₃는 철과 산소의 화합물입니다.
    • 반응 후: Fe₂O₃에서 산소가 떨어져 나가 순수한 철(Fe)이 생성됩니다.
    • 즉, Fe₂O₃는 산소를 잃어 환원됩니다.
  • CO (일산화 탄소):
    • 반응 전: CO는 산소를 더 받아 이산화 탄소(CO₂)로 변합니다.
    • 즉, CO는 산화되는 물질입니다.
  • Fe (순수 철): 반응 후 생성된 Fe는 이미 환원된 상태이며, 반응물로는 존재하지 않습니다.
  • CO₂ (이산화 탄소): 반응 후 생성된 CO₂는 산소를 얻은 결과물입니다.
결론
산소를 잃어 환원되는 물질은 Fe₂O₃입니다.

12번 문제

정답: ① OH⁻

문제

그림은 묽은 염산 (HCl)과 수산화 나트륨 (NaOH) 수용액의 중화 반응 모형을 나타낸 것이다. 이온 물질 ㉠ 은?

보기:

  • ① OH⁻
  • ② Br⁻
  • ③ Cl⁻
  • ④ F⁻

문제 풀이

문제 분석
  • 묽은 염산 (\( \text{HCl} \))과 수산화 나트륨 (\( \text{NaOH} \))이 중화 반응을 일으킵니다.
  • 반응 과정에서 이온 ㉠의 정체를 확인해야 합니다.
중화 반응의 화학식
  • \[ \text{HCl} + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
  • 염산: 해리되며 \( \text{H}^+ \)와 \( \text{Cl}^- \)을 생성합니다.
  • 수산화 나트륨: 해리되며 \( \text{Na}^+ \)와 \( \text{OH}^- \)을 생성합니다.
  • 중화 반응: \[ \text{H}^+ + \text{OH}^- \longrightarrow \text{H}_2\text{O} \] \( \text{H}^+ \)와 \( \text{OH}^- \)가 반응해 물이 생성됩니다.
  • 반응 후 용액에 남아 있는 이온은 \( \text{Na}^+ \)와 \( \text{Cl}^- \)입니다.
그림에서 ㉠ 이온 확인
  • ㉠는 수산화 이온 (\( \text{OH}^- \))을 나타냅니다.
  • 이는 반응 전에 존재하며, 중화 과정에서 \( \text{H}^+ \)와 반응해 물을 형성합니다.
보기 분석
  • ① OH⁻: 정답입니다. 반응 전 수산화 나트륨에서 생성된 이온 ㉠를 나타냅니다.
  • ② Br⁻: 문제와 무관합니다.
  • ③ Cl⁻: 염산에서 생성되었으나, 그림의 ㉠ 이온은 아닙니다.
  • ④ F⁻: 문제와 무관합니다.
결론
이온 ㉠는 \( \text{OH}^- \)입니다. 따라서 정답은 ① OH⁻입니다.

13번 문제

정답: ③ 핵산

문제

다음 중 세포에서 유전 정보를 저장하거나 전달하는 물질은?

보기:

  • ① 물
  • ② 지질
  • ③ 핵산
  • ④ 탄수화물

문제 풀이

문제 분석
  • 유전 정보를 저장하거나 전달한다는 것은 생명체의 구조와 기능, 생명 활동에 관한 정보를 다룬다는 의미입니다.
  • 유전 정보를 저장하는 물질의 대표적인 예는 DNA(디옥시리보핵산)와 RNA(리보핵산)입니다.
  • 이들 물질은 핵산에 속합니다.
보기 분석
  • ① 물: 물은 생명체의 주요 구성 성분으로 대사 작용과 물질 운반에 중요한 역할을 하지만, 유전 정보를 저장하거나 전달하는 기능은 없습니다.
  • ② 지질: 지질은 세포막을 구성하거나 에너지원으로 사용됩니다. 유전 정보와는 관련이 없습니다.
  • ③ 핵산: 핵산은 DNA와 RNA를 포함하며, 유전 정보를 저장(DNA)하거나 전달(RNA)하는 역할을 합니다. 정답.
  • ④ 탄수화물: 탄수화물은 주로 에너지원으로 사용되며, 유전 정보와 관련이 없습니다.
결론
세포에서 유전 정보를 저장하거나 전달하는 물질은 핵산입니다. 따라서 정답은 ③ 핵산입니다.

14번 문제

정답: ③ C (미토콘드리아)

문제

그림은 어떤 동물 세포의 구조를 나타낸 것이다. A~D 중 세포 호흡이 일어나 생명 활동에 필요한 에너지를 생산하는 세포 소기관은?

보기:

  • ① A (리보솜)
  • ② B (핵)
  • ③ C (미토콘드리아)
  • ④ D (소포체)

문제 풀이

문제 분석
  • 세포 호흡이란? 세포 호흡은 포도당과 산소를 사용하여 에너지를 생산하는 과정입니다.
  • 이 과정에서 에너지원인 ATP(아데노신 삼인산)가 생성됩니다.
  • 세포 호흡이 일어나는 주요 소기관은 미토콘드리아입니다.
각 보기 분석
  • ① A (리보솜): 리보솜은 단백질 합성이 이루어지는 소기관입니다. 세포 호흡과 직접 관련이 없습니다.
  • ② B (핵): 핵은 유전 물질(DNA)을 저장하고, 세포의 활동을 조절하는 역할을 합니다. 에너지를 직접 생성하지는 않습니다.
  • ③ C (미토콘드리아): 미토콘드리아는 세포 호흡이 일어나는 장소로, 생명 활동에 필요한 에너지를 생산하는 역할을 합니다. 정답.
  • ④ D (소포체): 소포체는 단백질 및 지질의 합성과 이동을 담당합니다. 세포 호흡과 직접 관련이 없습니다.
결론
세포 호흡을 통해 에너지를 생성하는 소기관은 미토콘드리아 (C)입니다. 따라서 정답은 ③ C (미토콘드리아)입니다.

15번 문제

정답: ① 확산

문제

다음은 세포막을 경계로 물질이 이동하는 방법을 설명한 것이다. ㉠에 해당하는 것은?

설명: 물질 A는 세포막을 통해 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 ㉠ 된다.

보기:

  • ① 확산
  • ② 합성
  • ③ 이화
  • ④ 복제

문제 풀이

문제 분석
  • 물질 A가 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 과정을 설명하고 있습니다.
  • 이는 농도 기울기를 따라 이동하는 현상으로, 에너지를 사용하지 않는 수동적 이동입니다.
확산의 정의와 특징
  • 확산이란? 물질이 농도 차이에 의해 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 자연스럽게 이동하는 현상입니다.
  • 이 과정은 에너지를 필요로 하지 않으며, 세포막을 통해 직접 이동하는 경우도 포함됩니다(예: 산소, 이산화탄소 등 작은 분자).
  • 문제의 조건인 "농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동"은 확산의 정의와 정확히 일치합니다.
다른 보기 분석
  • ① 확산: 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 과정으로, 문제의 설명과 일치합니다. 정답.
  • ② 합성: 여러 분자가 결합하여 더 복잡한 분자를 형성하는 과정입니다. 이동과 무관합니다.
  • ③ 이화: 복잡한 물질이 단순한 물질로 분해되면서 에너지를 방출하는 대사 과정입니다. 이동과 무관합니다.
  • ④ 복제: DNA가 복사되는 과정으로, 물질의 이동과는 관련이 없습니다.
결론
농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 과정은 확산입니다. 따라서 정답은 ① 확산입니다.

16번 문제

정답: ② B

문제

그림은 과산화 수소의 분해 반응에서 효소인 카탈레이스가 있을 때와 없을 때의 에너지 변화를 나타낸 것이다. 이 반응에서 효소가 있을 때의 활성화 에너지는?

보기:

  • ① A
  • ② B
  • ③ A + B
  • ④ B + C

문제 풀이

문제 분석
  • 활성화 에너지란? 화학 반응이 시작되기 위해 필요한 최소한의 에너지입니다.
  • 효소는 반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응 속도를 증가시킵니다.
효소가 있을 때와 없을 때의 차이
  • 효소가 없을 때: 더 높은 활성화 에너지가 필요합니다 (그래프의 A).
  • 효소가 있을 때: 활성화 에너지가 감소하여 B로 표시된 값만큼만 필요합니다.
그래프 해석
  • A: 효소가 없을 때의 활성화 에너지
  • B: 효소가 있을 때의 활성화 에너지
  • C: 반응이 끝난 후 생성물의 에너지 상태와 관련 있으며, 활성화 에너지와는 직접적 관련이 없습니다.
효소가 있을 때의 활성화 에너지 확인
효소가 있을 때의 활성화 에너지는 그래프 상에서 B로 표시된 부분입니다.
보기 분석
  • ① A: 효소가 없을 때의 활성화 에너지로, 오답입니다.
  • ② B: 효소가 있을 때의 활성화 에너지로, 정답입니다.
  • ③ A + B: 효소가 있을 때와 없을 때의 에너지를 더한 값으로, 오답입니다.
  • ④ B + C: 활성화 에너지와 무관한 값으로, 오답입니다.
결론
효소가 있을 때의 활성화 에너지는 B입니다. 따라서 정답은 ② B입니다.

17번 문제

정답: ② 전사, G

문제

그림은 세포 내 유전 정보의 흐름 중 일부를 나타낸 것이다. 과정 (가)와 염기 ㉠는?

문제 풀이

문제 분석
  • 그림은 DNA가 RNA로 전사되는 과정을 보여줍니다.
  • DNA의 특정 염기(C)에 대해 RNA에서 상보적인 염기를 구하는 문제입니다.
  • RNA 전사의 과정은 염기쌍의 상보성을 활용하여 DNA 서열을 RNA 서열로 변환하는 것입니다.
염기쌍 규칙 확인
  • DNA 염기쌍 규칙:
    • 아데닌(A) ↔ 티민(T)
    • 구아닌(G) ↔ 사이토신(C)
  • RNA 전사 시:
    • DNA의 아데닌(A) ↔ RNA의 우라실(U)
    • DNA의 구아닌(G) ↔ RNA의 사이토신(C)
    • DNA의 사이토신(C) ↔ RNA의 구아닌(G)
    • DNA의 티민(T) ↔ RNA의 아데닌(A)
C의 상보적 염기 확인
  • DNA에서 C(사이토신)는 RNA로 전사될 때 상보적 염기 G(구아닌)와 결합합니다.
과정 (가) 확인
  • DNA에서 RNA로 전환되는 과정이므로, 과정 (가)는 전사입니다.
결론
  • 과정 (가): 전사
  • C의 상보적 염기: G
따라서 정답은 ② 전사, G입니다.

18번 문제

정답: ④ 옥수수

문제

그림은 생태계 평형이 유지되고 있는 생태계에서의 먹이 그물을 나타낸 것이다. 이 먹이 그물에서 개체 수가 가장 많은 생물은?

생물 목록:

  • 매
  • 뱀
  • 쥐
  • 옥수수
  • 메뚜기

문제 풀이

문제 분석
  • 먹이 그물이란? 생태계에서 다양한 생물 간의 먹고 먹히는 관계를 나타낸 연결망입니다.
  • 생물의 위치(영양 단계)에 따라 개체 수는 달라지며, 일반적으로 생태계의 피라미드 구조를 따릅니다.
개체 수와 영양 단계의 관계
  • 생산자 (옥수수): 에너지의 출발점으로, 생태계에서 가장 많습니다.
  • 1차 소비자 (메뚜기): 생산자를 먹고 사는 생물로, 생산자보다 개체 수가 적습니다.
  • 2차 소비자 (쥐): 1차 소비자를 먹고 사는 생물로, 1차 소비자보다 개체 수가 적습니다.
  • 3차 소비자 (뱀): 2차 소비자를 먹고 사는 생물로, 2차 소비자보다 개체 수가 적습니다.
  • 최종 소비자 (매): 생태계 먹이사슬의 최상위 포식자로, 개체 수가 가장 적습니다.
각 생물의 역할 분석
  • 옥수수: 생산자로, 햇빛을 통해 에너지를 합성하며 생태계에서 가장 많은 에너지를 보유합니다.
  • 메뚜기: 초식동물(1차 소비자)로, 옥수수를 먹고 에너지를 얻습니다.
  • 쥐: 2차 소비자로, 메뚜기나 옥수수를 먹습니다.
  • 뱀: 3차 소비자로, 쥐를 주로 먹습니다.
  • 매: 최종 소비자로, 뱀과 같은 상위 포식자를 먹습니다.
결론
생태계 먹이 그물에서 개체 수가 가장 많은 생물은 생산자인 옥수수입니다. 따라서 정답은 ④ 옥수수입니다.

19번 문제

정답: ④ 생물 다양성

문제

다음 설명의 ㉠에 해당하는 것은?

㉠ 은 생태계 내에 존재하는 생물의 다양한 정도를 의미하며 유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성을 포함한다.

보기:

  • ① 초원
  • ② 개체군
  • ③ 외래종
  • ④ 생물 다양성

문제 풀이

문제 분석
  • ㉠은 생물의 다양한 정도를 의미하며, 유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성을 모두 포함하는 개념입니다.
  • 생물 다양성과 연관된 키워드를 분석합니다.
다양성의 종류
  • 유전적 다양성: 같은 종 내에서 개체들의 유전자 차이를 의미합니다(예: 다양한 개 품종, 작물 품종).
  • 종 다양성: 특정 지역에 존재하는 종의 수와 분포를 의미합니다(예: 숲에 사는 곤충, 새, 나무 등 다양한 종).
  • 생태계 다양성: 특정 지역이나 지구에서 발견되는 생태계의 다양성을 의미합니다(예: 열대우림, 초원, 사막 등 다양한 생태계).
보기 분석
  • ① 초원: 특정 생태계를 의미하며, 문제에서 설명한 생물 다양성의 개념을 포괄하지 못합니다.
  • ② 개체군: 특정 종의 개체들로 이루어진 집단을 의미하며, 생물 다양성의 전체적 개념과는 다릅니다.
  • ③ 외래종: 생태계에 외부에서 유입된 종을 의미하며, 생물 다양성을 감소시키는 요인일 수 있습니다.
  • ④ 생물 다양성: 유전적 다양성, 종 다양성, 생태계 다양성을 포함하는 포괄적 개념으로 문제에서 설명한 ㉠과 일치합니다.
결론
생물의 다양한 정도를 설명하는 ㉠은 생물 다양성입니다. 따라서 정답은 ④ 생물 다양성입니다.

20번 문제

정답: ① ㄱ

문제

다음은 빅뱅 우주론을 모형으로 나타낸 것이다. 빅뱅 이후 시간의 흐름에 따라 증가하는 물리량으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?

보기:

  • ㄱ. 우주의 크기
  • ㄴ. 우주의 평균 밀도
  • ㄷ. 우주의 평균 온도

선택지:

  • ① ㄱ
  • ② ㄷ
  • ③ ㄱ, ㄴ
  • ④ ㄴ, ㄷ

문제 풀이

빅뱅 우주론의 핵심 개념
  • 빅뱅(Big Bang): 약 138억 년 전, 한 점에서 시작된 대폭발로 우주가 생성되었고, 이후 지속적으로 팽창하고 있습니다.
  • 시간에 따른 변화:
    • 우주의 크기: 빅뱅 이후 우주는 계속 팽창하고 있어 시간이 지남에 따라 증가합니다.
    • 우주의 평균 밀도: 우주가 팽창하면서 단위 부피당 질량(밀도)은 점점 감소합니다.
    • 우주의 평균 온도: 팽창과 함께 우주의 에너지가 분산되며 온도도 낮아지고 있습니다.
각 항목 분석
  • ㄱ. 우주의 크기: 우주는 빅뱅 이후 꾸준히 팽창하고 있으므로 시간이 지남에 따라 증가합니다.
  • ㄴ. 우주의 평균 밀도: 밀도는 단위 부피당 질량을 의미하며, 우주가 팽창하면서 줄어듭니다. 따라서 감소하는 물리량입니다.
  • ㄷ. 우주의 평균 온도: 우주가 팽창하면서 에너지가 분산되어 온도가 점점 낮아지고 있습니다. 따라서 감소하는 물리량입니다.
결론
시간에 따라 증가하는 물리량은 우주의 크기(ㄱ)뿐입니다. ㄴ과 ㄷ은 감소하므로 해당되지 않습니다.
따라서 정답은 ① ㄱ입니다.

21번 문제

정답: ① 헬륨

문제

다음 중 지구에서 온실 효과를 일으키는 기체가 아닌 것은?

보기:

  • ① 헬륨
  • ② 메테인
  • ③ 수증기
  • ④ 이산화 탄소

문제 풀이

문제 분석
  • 온실 효과란? 지구 대기로 방출된 열(적외선)을 가두어 지구의 온도를 유지하게 하는 현상입니다.
  • 온실 효과를 유발하는 주요 기체를 온실가스라고 하며, 수증기, 이산화 탄소, 메테인 등이 포함됩니다.
보기 분석
  • ① 헬륨(He): 헬륨은 비활성 기체로, 화학 반응을 거의 하지 않으며 열을 흡수하거나 방출하지 않습니다. 온실가스가 아닙니다.
  • ② 메테인(CH₄): 메테인은 강력한 온실가스로, 농업 활동(예: 가축 방출)과 유기물 분해 과정에서 방출됩니다. 온실 효과를 유발합니다.
  • ③ 수증기(H₂O): 가장 흔한 온실가스 중 하나로, 대기 중에서 중요한 온실 효과를 유발합니다.
  • ④ 이산화 탄소(CO₂): 화석 연료의 연소 및 인간 활동으로 방출되며, 대표적인 온실가스입니다.
결론
온실 효과를 일으키지 않는 기체는 헬륨(He)입니다. 따라서 정답은 ① 헬륨입니다.

22번 문제

정답: ③ C

문제

그림은 질량이 서로 다른 2개의 별 중심부에서 모든 핵융합 반응이 끝난 직후 내부 구조의 일부를 각각 나타낸 것이다. 지점 A∼D 중 가장 무거운 원소가 생성된 곳은?

보기:

  • ① A
  • ② B
  • ③ C
  • ④ D

문제 풀이

문제 분석
  • 별 내부에서 핵융합 반응은 중심부에서 가벼운 원소들이 결합해 더 무거운 원소를 생성하는 과정입니다.
  • 별의 질량에 따라 생성되는 원소가 달라지며, 질량이 클수록 핵융합 반응이 더 오래 진행되고 더 무거운 원소가 생성됩니다.
  • 태양 정도의 질량을 가진 별: 헬륨, 탄소, 산소까지 생성 가능.
    태양보다 질량이 큰 별: 철까지 생성 가능(핵융합의 마지막 단계).
그림 해석 및 지점 분석
  • 태양 정도의 질량을 가진 별 (왼쪽 그림):
    • A (헬륨): 중심부에서 주로 생성되는 원소이며, 핵융합 반응으로 수소가 헬륨으로 변환됩니다.
    • B (수소): 외곽에 존재하며, 핵융합 반응에 의해 점점 소모됩니다.
  • 태양보다 질량이 큰 별 (오른쪽 그림):
    • C (철): 중심부에서 최종적으로 생성되는 가장 무거운 원소로, 핵융합이 종료된 상태입니다.
    • D (수소): 외곽에 남아 있는 가벼운 원소로, 반응이 덜 진행된 영역에 주로 존재합니다.
가장 무거운 원소 확인
  • 핵융합의 마지막 단계에서 생성되는 가장 무거운 원소는 철 (Fe)입니다.
  • 철은 질량이 큰 별의 중심부인 C에서 생성됩니다.
결론
가장 무거운 원소는 철이며, 이는 태양보다 큰 별의 중심부인 C에서 생성됩니다. 따라서 정답은 ③ C입니다.

23번 문제

정답: ③ 습곡 산맥

문제

다음 설명에 해당하는 지형은?

두 판이 충돌하면서 높이 솟아올라 형성된 거대한 산맥이다.

수렴형 경계가 존재하는 지역에서 발달할 수 있다.

보기:

  • ① 해령
  • ② 열곡
  • ③ 습곡 산맥
  • ④ 변환 단층

문제 풀이

문제 분석
  • 지각의 운동에 의해 형성된 지형을 묻는 문제입니다.
  • 두 판의 충돌로 높이 솟아오른 산맥이라는 설명과, 수렴형 경계에서 형성되는 지형임을 이해해야 합니다.
각 지형의 특징 분석
  • ① 해령: 두 판이 멀어지는 발산형 경계에서 형성됩니다.
    • 주로 해저에서 판이 벌어지며 새로운 지각이 생성됩니다.
    • 예: 대서양 중앙 해령.
    • 두 판이 충돌해 형성되는 지형이 아니므로 오답입니다.
  • ② 열곡: 판이 벌어지는 발산형 경계에서 땅이 갈라지며 생기는 좁고 깊은 골짜기입니다.
    • 예: 동아프리카 열곡대.
    • 두 판의 충돌로 형성되지 않으므로 오답입니다.
  • ③ 습곡 산맥: 두 판이 충돌하는 수렴형 경계에서 발생합니다.
    • 지층이 압축을 받아 휘어지고 높이 솟아올라 형성된 산맥을 말합니다.
    • 예: 히말라야 산맥, 알프스 산맥.
    • 문제의 조건과 완벽히 일치하므로 정답입니다.
  • ④ 변환 단층: 두 판이 서로 다른 방향으로 어긋나 이동하는 경계에서 발생합니다.
    • 예: 미국의 샌안드레아스 단층.
    • 두 판의 충돌이 아니라, 이동 방향의 차이로 발생하므로 오답입니다.
결론
두 판의 충돌로 인해 형성된 지형은 습곡 산맥입니다.
따라서 정답은 ③ 습곡 산맥입니다.

24번 문제

정답: ① 기권과 수권

문제

다음 중 대기 중의 이산화 탄소가 바닷물에 녹아 들어가는 과정에서 상호 작용하는 지구 시스템의 구성 요소는?

보기:

  • ① 기권과 수권
  • ② 지권과 수권
  • ③ 기권과 생물권
  • ④ 지권과 생물권

문제 풀이

문제 분석
  • 이산화 탄소(CO₂)가 대기에서 바다로 이동하는 과정은 대기와 해양 간의 상호 작용을 묘사합니다.
  • 관련된 지구 시스템 요소를 이해해야 합니다.
지구 시스템의 주요 구성 요소
  • 기권 (Atmosphere): 대기를 구성하는 층으로, 기체 상태의 이산화 탄소가 포함됩니다.
  • 수권 (Hydrosphere): 지구 상의 모든 물(바닷물, 호수, 강 등)을 포함하며, 이산화 탄소가 바다에 녹는 과정에서 중요한 역할을 합니다.
  • 지권 (Geosphere): 지각과 맨틀을 포함하는 고체 지구로, 이산화 탄소의 이동보다는 광물 순환 등과 관련됩니다.
  • 생물권 (Biosphere): 모든 생명체를 포함하며, 이산화 탄소는 생물의 호흡 및 광합성과 관련이 있습니다.
상호 작용 분석
  • 이산화 탄소가 대기에서 바닷물로 녹아 들어가는 과정은 대기(기권)와 물(수권)의 상호 작용입니다.
  • 지권과 생물권은 이 과정에서 직접적으로 관여하지 않습니다.
보기 분석
  • ① 기권과 수권: 대기 중의 이산화 탄소가 바닷물로 녹아드는 과정과 정확히 일치합니다. 정답입니다.
  • ② 지권과 수권: 바닷물(수권)과 고체 지구(지권)의 상호 작용을 의미하며, 이산화 탄소 이동 과정과는 관련이 없습니다.
  • ③ 기권과 생물권: 대기와 생물의 호흡, 광합성과 관련되나 바다와의 상호 작용을 포함하지 않습니다.
  • ④ 지권과 생물권: 고체 지구와 생물 간의 상호 작용으로, 이 문제와 관련이 없습니다.
결론
대기 중의 이산화 탄소가 바닷물에 녹아드는 과정에서 상호 작용하는 지구 시스템 구성 요소는 ① 기권과 수권입니다.

25번 문제

정답: ④ 신생대

문제

다음 설명에 해당하는 지질 시대는?

설명:

  • 지질 시대 중 기간이 가장 짧다.
  • 매머드와 같은 포유류가 매우 번성하였고, 인류의 조상이 출현하였다.

보기:

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

문제 풀이

문제 분석
  • 지질 시대를 구분하고, 각 시대의 특징과 연관된 생물학적 및 환경적 변화를 이해해야 합니다.
  • 문제에서 제시된 조건:
    • 기간이 가장 짧다.
    • 매머드와 같은 포유류 번성.
    • 인류의 조상 출현.
지질 시대별 특징 정리
  • ① 선캄브리아 시대: 지구 형성 초기부터 약 5억 4천만 년 전까지의 시기로, 지질 시대 중 가장 긴 기간.
    단세포 생물이 주로 살았으며, 매머드와 인류의 조상은 등장하지 않았습니다. 오답.
  • ② 고생대: 약 5억 4천만 년 전부터 약 2억 5천만 년 전까지의 시기로, 삼엽충과 같은 해양 생물이 번성.
    포유류와 인류의 조상은 등장하지 않았습니다. 오답.
  • ③ 중생대: 약 2억 5천만 년 전부터 약 6,600만 년 전까지의 시기로, 공룡이 번성했던 시대.
    포유류는 이 시기에 등장했지만, 매머드와 인류의 조상은 등장하지 않았습니다. 오답.
  • ④ 신생대: 약 6,600만 년 전부터 현재까지의 시기로, 지질 시대 중 가장 짧은 기간.
    매머드와 같은 대형 포유류가 번성했으며, 인류의 조상이 등장했습니다.
    문제에서 제시된 조건과 완벽히 일치합니다. 정답.
결론
문제에서 언급된 특징(지질 시대 중 가장 짧음, 포유류 번성, 인류의 조상 출현)에 해당하는 시대는 신생대입니다.
따라서 정답은 ④ 신생대입니다.

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