[2025] 9월 모의고사 통합과학_1~5번 풀이

1. 기본량과 유도량

1. 다음은 어느 전기차의 상세 정보 중 일부를 나타낸 것이다. 제시된 정보 중, 기본량으로부터 유도된 물리량에 해당하는 것은?

이 문항은 전기차의 제원을 나타낸 자료를 통해 측정의 바탕이 되는 기본량과 이를 조합하여 만든 유도량을 명확히 구분할 수 있는지 묻고 있습니다. 자료에 제시된 길이(5.02 m), 너비(2.19 m), 완전 충전 시 주행 가능 거리(최대 555 km)는 모두 다른 물리량의 도움 없이 측정되는 길이를 나타내며, 배터리 충전 시간(20분)은 시간을 나타내므로 모두 독립적으로 쓰이는 기본량입니다.

 

① 길이

→ X(길이는 시간, 질량, 온도 등과 함께 과학 탐구의 바탕이 되는 독립적인 기본량입니다)

 

② 너비

→ X(너비 역시 물체의 폭을 나타내는 길이의 일종이므로 기본량에 해당합니다)

 

③ 속력

→ O(속력은 물체가 이동한 거리(길이)를 걸린 시간으로 나누어 계산하는 물리량입니다. 즉, 길이와 시간이라는 두 가지 기본량을 조합하여 이끌어 낸 유도량입니다)

 

④ 배터리 충전 시간

→ X(시간은 물리량 중에서 바탕이 되는 기본량입니다)

 

⑤ 완전 충전 시 주행 가능 거리

→ X(주행 가능 거리는 결국 차량이 이동할 수 있는 두 지점 사이의 길이를 의미하므로 기본량에 해당합니다)

 

정답은 ③입니다.

 

💡 자연 현상이나 사물의 물리량을 나타낼 때 독립적으로 사용되는 길이, 시간, 질량 등의 기본량과 속력, 부피, 밀도 등 기본량 2개 이상을 조합하여 나타내는 유도량의 개념을 정확히 이해하고 일상생활의 사례에 바르게 적용할 수 있어야 합니다.

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2. 자연 세계의 규모

2. 다음은 규모에 대한 자료이다. 적혈구보다 작은 규모에 해당하는 것으로 가장 적절한 것은?

이 문항은 측정 대상의 크기에 따른 자연 세계의 규모를 구분할 수 있는지 묻고 있습니다. 자연 현상은 원자처럼 작은 미시 세계부터 우주처럼 거대한 거시 세계까지 다양한 크기 범위에서 일어납니다. 제시된 적혈구는 눈에 보이지 않는 작은 규모입니다.

① 수소 원자의 지름

→ O(수소 원자는 물질을 구성하는 기본 입자로 적혈구보다도 훨씬 작은 규모인 미시 세계에 해당합니다)

 

② 고양이의 평균 몸길이

→ X(양이는 일상생활에서 쉽게 관찰할 수 있는 크기로 적혈구보다 훨씬 큽니다)

 

③ 에베레스트산의 높이

→ X(산의 높이는 지구상에서 나타나는 매우 거대한 규모에 해당하므로 적혈구보다 큽니다)

 

④ 지구의 반지름

→ X(지구는 매우 큰 거시 세계의 대상입니다)

 

⑤ 은하의 반지름

→ X(은하는 자연 세계에서 가장 거대한 규모에 속합니다)

 

정답은 ①입니다.

 

💡 자연 현상을 탐구할 때 대상의 규모를 미시 세계와 거시 세계로 구분하고, 원자, 세포, 일상 사물, 행성, 은하 등의 상대적인 크기를 비교할 수 있어야 합니다.

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3. 신호와 정보의 변환

3. 그림은 물통에 모인 빗물의 무게를 깊이로 환산하여 1시간 간격으로 강우량을 측정하는 디지털 우량계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? 

이 문항은 자연의 물리량을 측정하여 유용한 정보로 변환하는 기기의 작동 원리를 묻고 있습니다. 물통에 모인 빗물의 양은 연속적으로 변하는 아날로그 물리량입니다.. 디지털 우량계는 센서를 통해 이를 감지하고, 화면에 1시간 간격으로 불연속적인 막대그래프 형태의 디지털 정보로 산출하여 보여줍니다.

 

ㄱ. 화면에 나타나는 강우량 측정값은 연속적이다.

→ X(화면의 그래프는 1시간 단위로 끊어져서 나타나는 막대그래프이므로 연속적이지 않고 불연속적인 디지털 정보입니다)

 

ㄴ. 디지털 우량계에는 아날로그 형태의 신호를 전기 신호로 바꾸는 센서가 있다.

→ O(연속적으로 내리는 빗물(아날로그 신호)의 무게나 깊이를 감지하여 기기가 처리할 수 있는 불연속적인 디지털 신호로 변환하려면 반드시 센서가 필요합니다)

 

ㄷ. 디지털 정보는 아날로그 정보보다 저장이나 전송할 때 손상되기 쉽다.

→ X(디지털 정보는 아날로그 정보와 달리 불연속적인 0과 1의 신호로 이루어져 있어, 저장하거나 멀리 전송할 때 외부의 영향을 덜 받아 정보가 거의 손상되지 않는 장점이 있습니다)

 

정답은 ②입니다.

 

💡 자연에서 발생하는 연속적인 아날로그 신호를 스마트 기기의 센서가 감지하여 기기가 처리하기 쉬운 불연속적인 디지털 신호로 변환하는 과정을 명확히 이해해야 합니다.

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4. 원소와 별의 스펙트럼

4. 그림은 원소 A의 방출 스펙트럼, 원소 B의 흡수 스펙트럼, 별 S의 흡수 스펙트럼을 각각 나타낸 것이다. 관측한 스펙트럼의 파장 영역은 동일하다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, A, B는 임의의 원소이다.)

이 문항은 별빛과 기체의 스펙트럼을 대조하여 별을 구성하는 원소를 분석하는 원리를 묻고 있습니다. 원소마다 흡수하거나 방출하는 빛의 파장이 다르므로 스펙트럼에 나타나는 선의 위치가 고유하게 나타납니다. 자료에서 A는 검은 바탕에 밝은 선이 나타나는 방출 스펙트럼이고, B는 연속 스펙트럼에 검은 선이 나타나는 흡수 스펙트럼입니다.

 

ㄱ. 고온의 A는 특정 파장의 빛을 방출한다.

→ O(A의 스펙트럼은 고온의 기체가 자신이 가진 고유한 특정 파장의 빛만을 방출하여 나타나는 선 스펙트럼(방출 스펙트럼)입니다)

 

ㄴ. A와 B는 동일한 원소이다.

→ X(동일한 원소라면 방출선과 흡수선의 파장 위치가 일치해야 합니다. 하지만 A와 B의 선 위치가 서로 다르므로 두 물질은 서로 다른 원소입니다)

 

ㄷ. 별 S의 대기에는 B가 존재한다.

→ O(별 S의 흡수 스펙트럼을 보면 원소 B가 만드는 흡수선의 위치와 정확히 일치하는 검은 선들이 포함되어 있습니다. 따라서 별 S의 대기를 빛이 통과할 때 B 원소에 의해 해당 파장의 빛이 흡수되었음을 알 수 있습니다)

 

정답은 ④입니다.

 

💡 방출 스펙트럼과 흡수 스펙트럼의 생성 원리를 구분하고, 원소마다 고유한 선 스펙트럼이 나타난다는 사실을 활용해 미지의 천체에 포함된 원소를 추론해 내는 능력이 중요합니다.

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5. 우주 초기 원소 생성 과정

5. 그림은 빅뱅 이후 초기 우주에서 수소 원자와 헬륨 원자가 생성되는 과정을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

이 문항은 빅뱅 이후 우주가 팽창하면서 점차 온도가 낮아짐에 따라 기본 입자로부터 원자가 생성되는 진화 과정을 순서대로 묻고 있습니다, 빅뱅 직후 만들어진 ㉠ 기본 입자들로부터 양성자와 중성자가 생성되었고, 이들이 결합하여 (가) 시기에 헬륨 원자핵이 만들어졌습니다. 이후 우주가 더 팽창하여 온도가 충분히 낮아진 (나) 시기에 원자핵과 전자가 결합하여 마침내 수소 원자와 헬륨 원자가 생성되었습니다,

 

ㄱ. 전자는 ㉠에 해당한다.

→ O(전자는 쿼크와 함께 우주 초기 가장 먼저 만들어진 ㉠ 기본 입자에 속합니다)

 

ㄴ. 헬륨 원자핵은 전기적으로 중성이다.

→ X(헬륨 원자핵은 양(+)전하를 띠는 양성자와 전하를 띠지 않는 중성자가 결합하여 만들어지므로 전체적으로 양(+)전하를 띱니다. 전하를 띤 원자핵이 나중에 음(-)전하를 띤 전자와 결합해야 비로소 전기적으로 중성인 원자가 됩니다)

 

ㄷ. 우주의 온도는 (가) 시기가 (나) 시기보다 낮다.

→ X(주는 빅뱅 이후 시간이 지날수록 지속적으로 팽창하며 온도가 낮아졌습니다. 따라서 먼저 일어난 (가) 시기의 우주 온도가 나중에 일어난 (나) 시기보다 훨씬 높습니다)

 

정답은 ①입니다.

 

💡 빅뱅 이후 우주가 팽창하며 온도가 낮아짐에 따라 물질을 구성하는 입자들이 어떻게 단계적(기본 입자 → 양성자/중성자 → 원자핵 → 원자)으로 결합하여 만들어졌는지 그 흐름을 이해해야 합니다.