[2025] 9월 모의고사 통합과학_16~20번 풀이

 

16. 중력에 의한 물체의 운동 원리

16. 그림 (가)는 인공위성 A가 지구 주위를 원운동하는 모습을, (나)는 물체 B가 지구 표면 근처에서 연직 방향으로 자유 낙하운동하는 모습을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 공기 저항은 무시한다.)

이 문항은 지구 주위를 도는 인공위성 A와 지표면 근처에서 떨어지는 물체 B의 운동을 통해 중력의 작용 원리를 묻고 있습니다. (가)는 인공위성이 지구 주위를 원운동하는 모습이고, (나)는 물체가 연직 방향으로 자유 낙하 운동을 하는 모습입니다.

 

ㄱ. A는 가속도 운동을 한다.

→ O(인공위성 A는 궤도를 따라 운동하면서 운동 방향이 계속 변하므로 가속도 운동에 해당합니다)

 

ㄴ. 낙하하는 동안 B의 속력은 점점 증가한다.

→ O(물체 B는 자유 낙하 운동을 하므로 지구 중심 방향으로 중력을 받아 떨어지는 동안 속력이 점점 증가합니다)

 

ㄷ. A와 B에는 모두 중력이 작용한다.

→ O(지구 주위를 도는 인공위성(A)과 지표면 근처에서 낙하하는 물체(B) 모두 지구의 중력이 작용하여 그 운동 상태가 유지되거나 변합니다)

 

정답은 ⑤입니다.

 

💡 지표면 근처뿐만 아니라 우주 공간에 있는 인공위성이나 달에도 지구의 중력이 작용하며, 중력에 의해 물체의 속력이나 방향이 변하는 가속도 운동을 한다는 원리를 이해해야 합니다.

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17. 충격력 줄이는 방법

17. 다음은 높이뛰기 경기장에서 선수의 부상을 방지하는 원리에 대한 설명이다. ㉠과 ㉡에 들어갈 내용으로 가장 적절한 것은?

이 문항은 높이뛰기 선수가 매트에 착지할 때 푹신한 매트를 사용하여 부상을 방지하는 원리를 묻고 있습니다. 물체가 받는 충격량은 힘의 크기와 힘이 작용하는 시간을 곱한 값으로 결정됩니다.

선수가 공중에서 떨어져 매트에 닿은 후 완전히 정지할 때까지의 속도 변화량(운동량의 변화량)은 매트의 종류와 상관없이 동일하므로, 선수가 받는 전체 충격량의 크기는 일정합니다. 이때 딱딱한 매트 대신 푹신한 매트를 사용하면 선수가 매트와 충돌하여 멈출 때까지의 충돌 시간(㉠)이 증가합니다. 충격량이 일정할 때 충돌 시간이 길어지면 선수가 매트로부터 받는 평균 힘의 크기(㉡)는 감소하게 되어 부상을 방지할 수 있습니다.

 

정답은 ③입니다.

 

💡 운동량의 변화량인 충격량이 일정할 때, 힘이 작용하는 시간을 길게 하여 물체가 받는 평균 힘(충격력)의 크기를 줄이는 원리를 실생활 안전장치에 적용할 수 있어야 합니다.

 

 

 

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18. 수평 방향으로 던진 물체의 운동

18. 그림은 질량이 동일한 물체 A, B를 수평면으로부터 같은 높이에서 수평 방향으로 던졌을 때 A, B의 운동 경로를 각각 나타낸 것이다. A, B는 수평 방향으로 각각 d, 2d만큼 이동하였다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 중력 가속도는 일정하고, 물체의 크기와 공기 저항은 무시한다.)

질량이 동일한 물체 A와 B를 같은 높이에서 수평 방향으로 던진 후의 궤적을 나타낸 자료입니다. A는 수평 방향으로 d만큼, B는 2d만큼 이동하여 지면에 도달했습니다.

 

ㄱ. A와 B에 작용하는 중력의 크기는 같다.

→ O(물체에 작용하는 중력의 크기는 질량에 비례합니다. A와 B의 질량이 동일하므로 작용하는 중력의 크기도 같습니다)

 

ㄴ. 물체를 던지는 순간의 속력은 B가 A의 2배이다.

→ O(수평 방향으로 던진 물체는 수평 방향으로는 등속 직선 운동을 합니다. A와 B가 지면에 닿기까지 걸린 시간은 동일한데, 수평 방향 이동 거리가 B(2d)가 A(d)의 2배이므로, 처음 던진 속력은 B가 A의 2배가 맞습니다)

 

ㄷ. 운동을 시작한 순간부터 수평면에 도달할 때까지 걸린 시간은 B가 A보다 크다.

→ X(수평으로 던진 물체는 연직 방향으로는 가만히 떨어뜨린 자유 낙하 운동과 동일하게 떨어집니다. A와 B는 같은 높이에서 낙하하므로 수평면에 도달하는 데 걸리는 시간은 완벽히 동일합니다)

 

정답은 ③입니다.

 

💡 수평 방향으로 던진 물체는 연직 방향으로는 중력만 받아 자유 낙하 운동을 하고, 수평 방향으로는 힘이 작용하지 않아 등속 직선 운동을 한다는 사실을 분리하여 분석하는 것이 핵심입니다.

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19. 세포막

19. 그림은 세포막의 구조와 세포막을 통한 물질 이동 경로 Ⅰ과 Ⅱ를 나타낸 것이다. A와 B는 각각 단백질과 인지질 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

그림은 물질의 종류에 따라 세포막을 통과하는 방식이 다름을 보여줍니다. A는 세포막에 파묻혀 있거나 관통하는 막단백질이고 B는 세포막의 주성분인 인지질 이중층입니다. 경로 Ⅰ은 크기가 크거나 전하를 띠는 수용성 물질이 막단백질(A)을 통해 이동하는 촉진 확산입니다. 경로 Ⅱ는 크기가 작고 지용성인 기체 분자 등이 인지질 이중층(B)을 직접 통과하는 단순 확산입니다.

 

ㄱ. A는 단백질이다.

→ O(그림의 형태를 볼 때 A는 물질이 이동하는 통로 역할을 하는 막단백질이므로 올바른 설명입니다)

 

ㄴ. B에서 친수성을 띠는 부분은 ㉡이다.

→ X(지질 B에서 ㉠ 머리 부분은 물과 잘 섞이는 친수성이고 ㉡ 꼬리 부분은 물과 잘 섞이지 않는 소수성(친지질성)입니다)

 

ㄷ. Ⅱ와 같은 경로로 이동하는 물질에는 포도당이 있다.

→ X(도당이나 아미노산과 같이 입자가 비교적 크고 물에 잘 녹는 수용성 물질은 인지질 이중층(Ⅱ)을 직접 통과하기 어려워 막단백질을 통한 경로(Ⅰ)로 이동합니다)

 

정답은 ①입니다.

 

💡 세포막을 구성하는 인지질과 단백질의 구조적 특징을 이해하고 물질의 크기나 성질에 따라 선택적으로 물질이 이동하는 두 가지 확산 경로를 정확히 구분해야 합니다.

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20. 효소의 작용 원리

20. 다음은 감자즙의 카탈레이스가 과산화 수소 분해 반응에 미치는 영향을 알아보기 위한 탐구 활동이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 제시된 조건 이외의 다른 조건은 동일하다.)

이 문항은 생명체 내에서 화학 반응을 촉진하는 효소의 작용을 확인하는 실험입니다. 감자즙에는 과산화 수소를 물과 산소로 빠르게 분해해 주는 생체 촉매인 카탈레이스가 풍부하게 들어 있습니다. 감자즙을 넣은 B 시험관에서만 기포(산소 기체)가 많이 발생한 것을 통해 가설이 타당함을 도출해 내야 합니다.

 

ㄱ. 카탈레이스의 주성분은 단백질이다.

→ O(생명체 내에서 일어나는 모든 물질대사를 돕는 생체 촉매 즉 효소의 주성분은 단백질입니다)

 

ㄴ. ‘카탈레이스는 과산화 수소 분해 반응을 빠르게 한다.’는 ㉠으로 적절하다.

→ O(카탈레이스가 포함된 감자즙을 넣었을 때 분해 반응의 산물인 기포가 다량 발생했고 결론에서 가설이 타당하다고 했으므로 이 실험을 관통하는 가설 내용으로 매우 적절합니다)

 

ㄷ. (나)에서 과산화 수소 분해 반응의 활성화 에너지는 B에서가 A에서보다 크다.

→ X(효소는 화학 반응이 일어나는 데 필요한 최소한의 에너지인 '활성화 에너지'를 낮추어 반응 속도를 빠르게 만듭니다. 따라서 카탈레이스가 작용한 B의 활성화 에너지가 A보다 훨씬 작습니다)

 

정답은 ③입니다.

 

💡 효소의 주성분이 단백질임을 숙지하고 효소가 화학 반응의 활성화 에너지를 낮추어 체온 정도의 낮은 온도에서도 반응이 빠르게 일어나도록 돕는다는 물질대사의 근본 원리를 이해하는 것이 핵심입니다.