[2026] 9월 모의고사 통합과학_16~20번 풀이

16. 그림 (가)는 일반적인 화력 발전에서의 에너지 흐름을, (나)는 전기와 난방용 열 등을 함께 공급하는 열병합 발전에서의 에너지 흐름을 나타낸 것이다. 공급된 연료 에너지는 100E이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

에너지 전환 과정에서 에너지의 총량은 보존됩니다. (가)는 공급된 100E 중 51E가 손실되므로 전기로 이용되는 에너지는 49E입니다. (나)는 전기 43E와 열 38E를 유용하게 이용하므로 총 81E를 이용하고, 나머지 19E가 손실됩니다. 따라서 열병합 발전은 버려지는 열의 일부까지 난방 등에 활용하여 일반적인 화력 발전보다 에너지 효율을 높인 방식입니다.

 

ㄱ. (가)에서 전기로 이용되는 에너지는 49E이다.

→ O(공급 에너지 100E에서 손실 51E를 빼면 유용한 전기 에너지는 49E입니다)

 

ㄴ. 손실되는 에너지는 (가)가 (나)보다 크다.

→ O((가)의 손실은 51E이고 (나)의 손실은 100E-43E-38E=19E이므로 (가)가 더 큽니다)

 

ㄷ. (나)에서 공급된 에너지에 대해 유용하게 사용된 에너지의 비율은 81%이다.

→ O(유용한 에너지는 43E+38E=81E이고 공급 에너지가 100E이므로 에너지 효율은 81%입니다)

 

정답은 ㄱ, ㄴ, ㄷ으로, ⑤입니다.

 

💡 에너지 보존 법칙을 이용해 유용한 에너지와 손실 에너지를 먼저 계산해야 합니다. 에너지 효율은 공급된 에너지 중 유용하게 사용된 에너지의 비율입니다.

 

17. 다음은 태양의 중심부에서 일어나는 핵반응에 대한 탐구 활동이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

태양 중심부에서는 수소 원자핵 4개가 결합하여 헬륨 원자핵 1개가 되는 핵융합 반응이 일어납니다. 자료에서 수소 원자핵 4개의 질량 합은 4×1.008 u=4.032 u이고 헬륨 원자핵의 질량은 4.003 u이므로 반응 후 질량이 감소합니다. 이 질량 차이에 해당하는 에너지가 방출되어 태양 에너지의 근원이 됩니다. 우주에 존재하는 헬륨의 대부분은 별 내부가 아니라 우주 초기의 핵합성 과정에서 만들어졌습니다.

 

ㄱ. ‘반응 전과 반응 후가 같다.’는 ㉠으로 적절하다.

→ X(수소 원자핵 4개의 질량 합 4.032 u가 헬륨 원자핵 1개의 질량 4.003 u보다 크므로 반응 전후 질량의 총합은 같지 않습니다)

 

ㄴ. ㉡ 과정에서 에너지가 방출된다.

→ O(핵융합 과정에서 줄어든 질량이 에너지로 전환되어 방출됩니다)

 

ㄷ. 우주에 있는 헬륨의 대부분은 별 내부의 핵융합 반응을 통해 만들어졌다.

→ X(우주의 헬륨 대부분은 빅뱅 초기 우주의 핵합성으로 만들어졌으며 별 내부에서 만들어진 헬륨은 그 일부입니다)

 

정답은 ㄴ으로, ②입니다.

 

💡 핵융합에서는 반응 전후 질량 차이인 질량 결손이 에너지로 전환됩니다. 또한 우주의 헬륨 대부분이 만들어진 시기와 별 내부에서 헬륨이 생성되는 과정을 구분해야 합니다.

 

18. 다음은 생물다양성에 대한 자료이다. ㉠과 ㉡은 생태계다양성과 유전적 다양성을 순서 없이 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

강, 호수, 습지처럼 서로 다른 서식 환경이 다양하게 존재하는 정도는 생태계다양성이므로 ㉠은 생태계다양성입니다. 같은 종인 분홍돌고래 개체군의 크기가 감소하여 집단 안에 존재하는 유전적 차이가 줄어드는 것은 유전적 다양성 감소이므로 ㉡은 유전적 다양성입니다. 수온은 비생물요소이고 분홍돌고래는 생물요소입니다.

 

ㄱ. ㉠이 높아지면 종다양성이 높아진다.

→ O(서식 환경이 다양할수록 서로 다른 환경에 적응한 다양한 종이 살아갈 수 있어 종다양성이 높아집니다)

 

ㄴ. 사람마다 눈동자 색이 다른 것은 ㉡의 예에 해당한다.

→ O(같은 사람 종 안에서 유전적 차이로 형질이 다르게 나타나는 것은 유전적 다양성의 예입니다)

 

ㄷ. ⓐ는 비생물요소가 생물요소에 영향을 미치는 예이다.

→ O(비생물요소인 수온 상승이 생물요소인 분홍돌고래 개체군의 크기에 영향을 주었습니다)

 

정답은 ㄱ, ㄴ, ㄷ으로, ⑤입니다.

 

💡 생물다양성은 유전적 다양성, 종다양성, 생태계다양성으로 구분합니다. 같은 종 내부의 형질 차이는 유전적 다양성이고, 서로 다른 서식 환경의 다양성은 생태계다양성입니다.

 

19. 다음은 전자기 유도 현상에 대한 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

전자기 유도는 코일을 통과하는 자기장이 변할 때 유도 전류가 흐르는 현상입니다. 자석을 더 높은 곳에서 떨어뜨리면 코일 부근을 지날 때 속력이 커져 자기장의 변화가 더 빠르게 일어나므로 유도 전류의 최댓값이 커집니다. 또한 유도 전류에 의해 생긴 자기장은 원래의 자기장 변화를 방해하는 방향으로 작용하므로, 자석이 코일에 가까워질 때 코일이 자석에 미치는 힘은 자석의 운동 방향과 반대입니다.

 

ㄱ. h가 클수록 자석이 낙하하는 동안 코일에 흐르는 유도 전류 세기의 최댓값이 크다.

→ O(실험 결과에서 h가 10 cm에서 50 cm로 커질수록 유도 전류의 최댓값이 68.0 mA에서 139.3 mA로 증가합니다)

 

ㄴ. 자석이 p에 가까워질 때, 자석이 코일로부터 받는 힘의 방향은 자석의 운동 방향과 같다.

→ X(렌츠 법칙에 따라 코일은 자석의 접근으로 생기는 자기장 변화를 방해하는 방향으로 힘을 작용하므로 자석의 운동 방향과 반대입니다)

 

ㄷ. 세기가 더 큰 자석을 사용하여 동일한 실험을 수행하면 h에 따른 코일에 흐르는 유도 전류 세기의 최댓값이 증가한다.

→ O(더 센 자석은 코일을 통과하는 자기장의 변화량을 크게 하므로 같은 조건에서 유도 전류가 더 크게 나타납니다)

 

정답은 ㄱ, ㄷ으로, ③입니다.

 

💡 유도 전류의 세기는 코일을 통과하는 자기장의 변화가 빠르고 클수록 커집니다. 자석의 속력과 세기를 변화시키는 조건을 구분하고, 유도 현상은 자기장 변화를 방해하는 방향으로 나타난다는 점을 함께 이해해야 합니다.

 

20. 다음은 HCl 수용액과 NaOH 수용액의 중화 반응 실험이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

중화 반응에서는 H⁺과 OH⁻이 1:1로 반응하여 물을 생성하고 열을 방출합니다. [실험 1]에서 HCl 30 mL와 NaOH 30 mL를 섞은 Ⅲ이 초록색이고 최고 온도도 가장 높으므로 두 수용액은 같은 부피비인 1:1로 완전히 중화됩니다. [실험 2]의 (가)는 HCl 20 mL+NaOH 40 mL, (나)는 30 mL+30 mL, (다)는 40 mL+20 mL로 모두 총부피가 60 mL입니다. (가)와 (다)는 반응하는 H⁺과 OH⁻의 양이 같아 생성되는 물의 양과 방출되는 열량도 같습니다.

 

ㄱ. t₁은 25.5이다.

→ X([실험 1]의 Ⅱ와 (가)는 중화에 참여하는 양이 같아 방출 열량은 같지만, (가)의 혼합 용액 부피가 60 mL로 Ⅱ의 50 mL보다 커 온도 상승 폭이 더 작습니다. 따라서 t₁은 25.5℃보다 낮습니다)

 

ㄴ. 중화 반응으로 생성된 물의 양은 (가)에서와 (다)에서가 같다.

→ O((가)와 (다)는 각각 적은 쪽 수용액의 부피가 20 mL로 같아 반응하는 H⁺과 OH⁻의 양이 같고 생성되는 물의 양도 같습니다)

 

ㄷ. Ⅳ의 단위 부피당 전체 이온 수 / (다)의 단위 부피당 전체 이온 수 = 7/6이다.

→ X(농도를 같은 상댓값으로 두면 Ⅳ의 남은 이온 수는 Cl⁻ 30, Na⁺ 40, OH⁻ 10으로 총 80이고 부피는 70 mL입니다. (다)는 H⁺ 20, Cl⁻ 40, Na⁺ 20으로 총 80이고 부피는 60 mL이므로 비는 (80/70):(80/60)=6:7, 즉 6/7입니다)

 

정답은 ㄴ으로, ②입니다.

 

💡 중화 반응에서는 H⁺과 OH⁻이 1:1로 반응합니다. 최고 온도는 방출 열량뿐 아니라 혼합 용액의 양에도 영향을 받으므로, 열량이 같아도 용액 부피가 다르면 최고 온도가 달라질 수 있습니다.