[2025] 6월 모의고사 통합과학_6~10번 풀이
6. 센서와 신호
6. 그림은 도로에서 발생한 소리를 스마트폰으로 측정한 결과를 나타낸 화면의 일부이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 일상생활에서 발생하는 자연의 신호가 스마트 기기의 센서를 통해 어떻게 측정되고 정보로 변환되는지를 묻고 있습니다. 도로에서 발생하는 소리나 빛 그리고 온도 변화 등 자연계의 신호는 시간의 흐름에 따라 연속적으로 변하는 아날로그 신호입니다. 스마트폰은 내장된 소리 센서를 이용하여 이러한 아날로그 신호를 감지하고 기기가 처리하기 쉬운 불연속적인 디지털 신호(전기 신호)로 변환하여 화면에 유용한 정보로 나타냅니다.
ㄱ. 도로에서 발생한 소리는 디지털 신호이다.
→ X(도로에서 발생하는 자동차 소음이나 경적 소리는 연속적으로 변하는 자연계의 물리량이므로 아날로그 신호에 해당합니다)
ㄴ. 이 스마트폰에는 소리를 전기 신호로 바꾸는 센서가 있다.
→ O(스마트폰이 주변 소리의 세기를 측정하여 화면에 숫자로 보여주려면 외부의 소리(아날로그 신호)를 인식하여 기기 내부에서 처리할 수 있는 전기 신호로 바꾸어 주는 소리 센서가 반드시 필요합니다)
ㄷ. dB (데시벨)은 소리의 세기를 나타낼 때 사용하는 단위이다.
→ O(자료의 스마트폰 화면에 측정된 수치 71.5 뒤에 표기된 dB(데시벨)은 사람이 들을 수 있는 소리의 크기나 세기를 객관적인 수치로 나타낼 때 사용하는 단위입니다)
정답은 ④입니다.
💡 자연에서 발생하는 소리는 연속적인 아날로그 신호이며 전자기기에서 이를 처리하기 위해서는 센서를 이용해 전기 신호로 변환해야 한다는 핵심 원리를 명확히 이해해야 합니다. 아울러 데시벨(dB)과 같이 일상생활에서 자주 쓰이는 측정 단위의 의미를 정확히 파악해야 합니다.
7. 아날로그 신호와 디지털 신호
7. 그림 (가)는 자연에서 발생한 신호를, (나)는 (가)를 전기 신호로 변환한 것의 일부를 나타낸 것이다. (가)와 (나)는 각각 디지털 신호와 아날로그 신호 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 자연계에서 발생하는 신호와 이를 기기가 처리하는 신호의 차이점 및 특징을 그래프 형태를 통해 묻고 있습니다. 자연에서 발생하는 소리나 빛과 같은 대다수의 신호인 (가)는 시간의 흐름에 따라 그 값이 끊어지지 않고 연속적으로 변하는 아날로그 신호입니다. 반면 전자기기나 컴퓨터 내부에서 처리되는 신호인 (나)는 0과 1처럼 특정 상태만을 가지며 불연속적으로 변하는 디지털 신호입니다.
ㄱ. (가)는 아날로그 신호이다.
→ O(그래프 (가)는 값이 끊어짐 없이 이어져 있으므로 연속적인 특징을 지닌 아날로그 신호입니다)
ㄴ. (나)는 연속적인 값으로 나타낸 신호이다.
→ X(디지털 신호는 연속적이지 않고 불연속적인 값을 가집니다)
ㄷ. (나)가 (가)보다 전송 과정에서 손상되기 쉽다.
→ X(디지털 신호인 (나)는 전송이나 저장 과정에서 정보가 거의 손상되지 않아 오랫동안 보존할 수 있습니다)
정답은 ①입니다.
💡 연속적으로 변하는 아날로그 신호와 불연속적인 값을 가지는 디지털 신호의 차이를 명확히 구분하는 것이 가장 중요합니다. 아울러 디지털 신호가 아날로그 신호보다 전송 및 저장 과정에서 정보 손상이 적어 현대 정보 통신에 더 유리하다는 특징을 정확히 파악해야 합니다.
8. 우주 초기에 형성된 원소
8. 그림은 빅뱅 이후 초기 우주의 모습을 나타낸 것이다. A는 쿼크가 결합한 시기이고, B는 원자핵과 전자가 결합한 시기이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 빅뱅 이후 우주가 팽창하면서 온도가 낮아짐에 따라 입자와 원소가 생성되는 과정을 묻고 있습니다. 빅뱅 직후 우주는 온도가 매우 높았으나 팽창하면서 점차 온도가 낮아졌습니다. 시기 A는 쿼크와 같은 기본 입자가 결합하여 양성자와 중성자가 생성되는 단계입니다. 시기 B는 빅뱅 이후 시간이 흘러 우주의 온도가 충분히 낮아지면서 수소 원자핵과 헬륨 원자핵이 전자와 결합하여 수소 원자와 헬륨 원자가 만들어지는 단계입니다.
ㄱ. 우주의 온도는 B에서가 A에서보다 높다.
→ X(우주는 빅뱅 이후 지속해서 팽창하며 점차 온도가 낮아졌습니다. 따라서 우주의 온도는 이전 시기인 A에서가 이후 시기인 B에서보다 더 높습니다)
ㄴ. A에서 헬륨 원자핵이 만들어졌다.
→ X(시기 A에서는 기본 입자인 쿼크가 결합하여 수소 원자핵인 양성자와 중성자가 생성됩니다. 이 시기에는 아직 완전한 원자가 형성되지 않았습니다)
ㄷ. B에서 수소 원자와 헬륨 원자가 만들어졌다.
→ O(시기 B에서는 온도가 충분히 낮아져 수소 원자핵과 헬륨 원자핵이 전자와 결합하는 현상이 일어납니다. 이 과정을 통해 수소 원자와 헬륨 원자가 만들어졌습니다)
정답은 ②입니다.
💡 빅뱅 이후 우주가 팽창하며 온도가 낮아짐에 따라 기본 입자 양성자와 중성자 원자핵 원자 순으로 물질이 단계적으로 생성되는 과정을 명확히 이해하는 것이 핵심입니다. 우주 초기에 형성된 원소의 변화 흐름을 팽창에 따른 온도 하강과 연결하여 파악해야 합니다.
9. 빛의 스펙트럼
9. 다음은 스펙트럼의 종류에 대한 자료와 이에 대한 세 학생의 대화이다. ㉠은 방출 스펙트럼과 흡수 스펙트럼 중 하나이다. 제시한 내용이 옳은 학생만을 있는 대로 고른 것은?
문항은 별빛과 기체의 스펙트럼을 관찰하여 천체나 물질을 구성하는 원소를 추론하는 원리를 묻고 있습니다. 저온의 기체가 특정 파장의 빛을 흡수하여 나타나는 스펙트럼과 고온의 기체가 방출하는 스펙트럼을 구분하는 것이 중요합니다. 또한 원소마다 고유한 선 스펙트럼이 나타난다는 특징을 이용해 미지의 물질 성분을 분석할 수 있습니다.
학생 A: ㉠은 방출 스펙트럼이야.
→ X(㉠은 빛이 저온의 기체를 통과하면서 특정 파장이 흡수되어 검은 선으로 나타나는 흡수 스펙트럼입니다)
학생 B: 기체 X에는 헬륨이 존재해.
→ O(기체 X와 헬륨에서 같은 위치에 흡수선과 방출선이 나타났습니다. 원소마다 고유한 선 스펙트럼을 가지므로 기체 X에 헬륨이 존재한다는 설명은 맞습니다)
학생 C: 별빛의 스펙트럼을 분석하면 별의 구성 원소를 알 수 있어.
→ O( 별빛의 스펙트럼을 분석하면 선의 위치를 통해 그 별을 구성하고 있는 원소의 종류를 정확히 알아낼 수 있습니다)
정답은 ④입니다.
💡 빛의 스펙트럼을 종류별로 명확히 구분하고 선 스펙트럼이 원소마다 고유하다는 특징을 파악하는 것이 핵심 의도입니다. 이를 바탕으로 별빛의 스펙트럼을 대조하여 우주 천체를 구성하는 원소의 종류를 찾아내는 탐구 원리를 완벽히 이해해야 합니다.
10. 태양계의 형성 과정
10. 다음은 태양계 형성 과정의 일부를 단계별로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
이 문항은 태양계 성운에서 시작하여 원시 태양과 행성들이 형성되는 단계를 묻고 있습니다. 초신성 폭발 잔해를 포함한 기체와 먼지 등 성간 물질이 뭉쳐 태양계 성운을 형성하고 중력에 의해 수축하며 회전합니다. 수축하는 성운의 중심부는 온도가 점차 높아지며 원시 태양이 만들어지고 주변부에 형성된 원반에서는 물질들이 뭉쳐 미행성체를 형성합니다.
ㄱ. ㉠은 초신성 폭발로 만들어진 원소를 포함하고 있다.
→ O(태양계 성운은 앞선 별의 진화 과정과 초신성 폭발로 방출된 철보다 무거운 원소들을 포함하여 만들어졌습니다)
ㄴ. (가)에서 성운의 중심부 온도는 점차 낮아진다.
→ X(태양계 성운이 중심부를 향해 중력 수축을 하면 위치 에너지가 열에너지로 바뀌어 중심부의 온도는 점차 높아집니다)
ㄷ. ㉡은 미행성체들이 충돌하면서 성장해 형성된다.
→ O(태양계 가장자리 원반 내부에서 만들어진 수수한 미행성체들이 서로 충돌하고 병합하면서 ㉡ 원시 지구와 같은 원시 행성으로 성장하였습니다)
정답은 ③입니다.
💡 초기 우주 공간에서 태양계가 형성되는 과정을 순서대로 명확히 파악하는 것이 가장 중요합니다. 태양계 성운의 수축으로 온도가 크게 상승하여 태양이 탄생한다는 점과 미행성체들의 빈번한 충돌 병합으로 원시 지구가 성장했다는 진화 단계를 올바르게 연결할 수 있어야 합니다.