통합과학 총 정리 문제

(통합 3-31-2)

제한 시간 : 100분

※ 과학영재학교 입시 준비생을 위한 과학 분야 전 영역 총 정리용 문제

중의 극히 일부 자료로 과학영재교육의 방향성을 제시하며, 효율적이고

실질적인 통합과학 영재성 계발(啓發) 과정을 위한 본원의 교수․학습

지도 과정을 위한 일부 자료임.

※ 교과과정을 바탕으로 창의성 문제를 주로 다루려고 하였으며, 상당 수

문제는 지문 및 문제 풀이 과정에서 자연스럽게 내용을 터득하고 적용

할 수 있도록 구성하였음.

※ 일부 문제는 과학영재학교 입시 기출 문제를 참고, 발취, 편집 및 창작한

문제이므로 저작권 문제가 있거나 관계 기관의 요청이 있을 경우

연관 문제는 즉시 삭제할 예정임.

※ 저작권 문제로 인하여 상당수(대부분) 문제는 중략하였으므로 양해바람.

새롭고 밝은 배움의 터

새 밝 학 원

www.sbac.kr

통합과학 총 정리 문제(3-31-2)

이름 :

※ 통합과학 전 영역 총 정리용 문제이며, 감점은 없으며, 정수가 아닌 답은 편의상 분수를 사용하여 나     타낼 것.

1. 다음과 같은 색 환에서 서로 마주보고 있는 색을 보색이라고 한다. 보색은 색 환에서 색상 거리가 가장     멀고 색상 차이도 가장 크다 색 환에서 정반대의 위치에 있는 색을 정보색이라고 한다. 그리고 정보색의     양 옆에 있는 색을 약보색이라고 한다. 곧 빨강의 정보색은 청록이지만 초록도 반대색이라고 할 수 있      다. 그것은 초록이 빨강의 약보색이기 때문이다.

빨강

자주

보라

남색

파랑

청록

초록

연두

노랑

주황

색광에 의한 보색의 혼합은 백색광이 된다. 물감의 보색을 혼합하면 검정에 가까운 어두운 회색이 되며

- 중략 -

다음은 빛의 삼원색을 나타낸 것이다. 모든 색의 빛을 흡수하는 물체는 검은색으로 보이며, 팽이 위에      빨간색과 초록색을 반씩 붙인 후 팽이를 회전시키면 팽이의 윗면은 빛의 합성으로 노란색으로 보인다.

빛의 합성은 보다 밝은 색으로 변하는 경향이 있으며, 빛의 삼원색을 모두 합하면 흰색이 된다.

파란색

빨간색

초록색

청록색

노란색

선홍색

흰색

빛이라는 환경 요소에 의해 적응하는 정도는 개체군의 서식지를 결정하거나 개체들의 특징을 결정할       수 있다. 예를 들어 같은 나무에 달린 잎이라도 빛을 잘 받는 곳에 자리한 잎이 빛을 적게 받는 잎보       다 두껍다. 해조류 또한 빛에 적응해 깊이에 따라 서식하는 종류가 달라진다. 얕은 곳에서는 주로 녹       조류가 깊은 곳에서는 주로 홍조류가 서식한다. 엽록체가 녹색인 이유는 식물이 광합성에 주로 활용하

- 중략 -

있다. 이는 빛이 파장이 짧을수록, 즉 진동수가 클수록 매질을 통과하는 능력이 더 커진다는 사실에서       확인할 수 있다. 즉 깊은 곳으로 갈수록 적색광은 잘 통과하지 못하며 청색광만이 통과하기 때문에 깊       은 곳에 서식하는 해조류는 붉은색 광합성 색소를 주로 갖고 있을 것이다. 요컨대 빛의 파장과 수심의       관계 때문에 환경의 차이가 발생했고, 깊은 곳으로 갈수록 홍조류가 많이 살게 됐다.

- 중략 -

(14) 바다에서 깊은 곳으로 갈수록 홍조류가 많이 살고 있는 이유를 간략히 설명하시오. (2점)

답 : (                                                                                      )

(15) 다음 글을 잘 읽고 물음에 답하시오.

19세기에 미셸 외젠 슈브뢸(Michel Eugène Chevreul)과 오그던 루드(Ogden Rood), 다비드

주터(David Sutter) 등의 과학자인 저술가들은 색과 광학 효과, 지각에 대한 논문을 썼다.

헤르만 폰 헬름홀츠나 아이작 뉴턴 등의 과학적 발견도 비과학자들도 이해할 수 있는 형태로

번역되었다. 슈브뢸은 당시 예술가들에게 가장 중요했을 것인데, 그가 원색과 중간색의 색상

환을 만들었기 때문이다.

- 중략 -

공원에서 활동하고 있는 것을 보여준다. 여러 색으로 칠해진 병치된 작은 점들은 이런 색들을

감상자의 눈에서 시각적으로 혼합되게 해주는데, 이는 물감의 안료가 원래 갖고 있는 색과는

다른 색이다. 즉, 빛의 합성은 보다 밝은 색으로 변하는 경향이 있기 때문에 점묘화는 일반적

으로 다른 그림에 비해 밝고 강렬하다. 쇠라가 약 3m정도의 너비인 이 그림을 완성하는데

2년이 걸렸다고 한다.

다음 그림은 쇠라의〈그랑드자트섬의 일요일 오후〉이다.

점묘화는 일반적으로 다른 그림에 비해 밝고 강렬하다. 그 이유를 빛의 특성과 관련하여 간략히 설명       하시오. (2점)

답 : (                                                                                        )

2. 다음의 주어진 제시 문을 읽고, 각 물음에 답하시오.

(가) 지구는 형성 당시 열에 의해 용융된 마그마 상태였다. 이 마그마 덩어리에서 밀도가 서로 다른 철질과      규산염질 마그마가 분리되면서 철질의 핵과 이를 둘러싼 규산염질의 맨틀과 지각이 만들어졌다. 그러나      소행성에서 만들어진 운석의 경우 대부분 이러한 분리 과정이 진행되지 않아 지구 전체의 평균밀도와      유사하다.

6,500만 년 전 중생대에서 신생대로 넘어가던 시기에 퇴적된 지층은 전 세계적으로 이리듐의 농도가       매우 높다. 이리듐은 철과 유사한 성질을 가지기 때문에 철질 마그마에 잔류할 가능성이 높은 원소이

- 중략 -

기온이 높았던 중생대에는 파충류인 공룡이 크게 번성 했다. 공룡은 상대적으로 큰 몸집을 유지하기        위해 많은 양의 먹이를 섭취했으며 햇빛 아래서 충분히 몸을 덥혀야지만 먹이활동이 가능했다. 포유류      는 중생대에 출현했는데 쥐 정도의 작은 크기로 공룡을 피해 주로 야간에 활동했다. 6,500만 년 전        지구에 거대한 운석이 충돌하자 이때 발생한 파쇄 된 암석들의 파편과 먼지로 인해 지구의 기온이 크      게 내려가면서 포유류가 번성하기 시작했다.

(나) 지층이 시간적인 단절 없이 연속적으로 쌓이면 이들 지층 사이의 관계를 정합 관계라고 한다. 이미 이      루어진 지층이 지각 변동에 의하여 융기하여 침식을 받은 후 다시 침강하여 그 위에 새로운 지층이 퇴      적되면 먼저 지층과는 시간적으로 큰 간격이 있게 되므로 상하의 지층 간에 불연속적인 면이 생기게       된다. 이 때 먼저 생긴 지층과 뒤에 생긴 지층과는 부정합 관계가 있다고 하며, 그 경계면을 부정합면      이라고 한다. 부정합면은 두께가 없는 하나의 면에 불과하나 그 사이에는 많은 시간적 단절이 있음을       나타낸다. 부정합면 바로 위의 지층은 대개 역암으로 되어 있는데, 이것을 기저 역암이라 한다. 이러한

- 중략 -

먼저 쌓인 지층과 뒤에 쌓인 지층이 평행인 부정합을 평행 부정합이라고 한다. 이것은 대개 조륙          운동을 받은 지층에서 생긴다. ‘조륙 운동’이란 넓은 범위에 걸쳐 천천히 일어나는 지반의 융기, 또는       침강 운동을 의미한다. 따라서 평행부정합은 횡압력에 의한 습곡작용을 받지 않고, 지층이 융기하여 침      식된 후 퇴적과 침강 과정을 거치면서 생성된다.

먼저 쌓인 지층과 뒤에 쌓인 지층이 평행이 아닌 부정합을 경사 부정합이라고 한다. 이것은 대개 조산      운동을 받은 지역에서 생기며 횡압력에 의한 습곡작용에 의하여 지층이 휘어지는 기간이 존재한다.

또한 결정을 가진 암석, 즉 지하 깊은 곳에서 생성된 심성암이나 변성암이 융기하여 침식된 후 새로운      지층이 쌓이는 경우의 부정합을 난정합이라고 한다. 난정합은 상․하층의 시간적인 격차가 매우 크다.

(다) 지질 시대에 살던 생물의 유해나 흔적을 화석이라고 한다. 돌로 변하지 않은 것도 화석으로 본다. 생물      의 유해뿐만 아니라 발자국이나 앉았던 자국, 옛 생물이 만들어 놓은 구조물도 화석으로 본다. 얼음 속      이나 모래 속, 호박 속에 들어 있는 곤충이라도 역사 시대 이전의 것이면 모두 화석으로 본다.

생물의 유해가 화석으로 되려면 생물 그 자체와 주위 환경이 적당한 조건을 갖추어야 한다. 생물체의       유해가 퇴적층에 빨리 매몰되어야 세균에 의한 분해가 덜 되기 때문에 화석이 되기 좋다. 또한 생물        체의 굳은 부분이 있어야 화석이 잘 생긴다. 연체동물의 껍질, 고등 동물의 골격, 식물의 조직 등이        화석이 되기 좋다. 옛 지질시대에 살던 식물의 목질부가 콜로이드 상태의 석영과 치환되어 돌처럼 된       식물의 화석을 규화목이라고 한다.

- 중략 -

옛날 그 생물이 살던 당시 그 지역의 기후, 수륙 분포, 지형, 해심 등의 환경을 알려주는 화석을 시상      화석이라고 한다. 고사리는 현재 온난하고 습윤한 늪지대에서 잘 자라므로 옛날 고사리도 그런 환경        에서 잘 자랐을 것이다. 따라서 어느 지층에 고사리 화석이 발견되면 그 지층은 고온 습윤한 늪지대에서     퇴적되었을 것이다. 어떤 종류의 생물은 어떤 시대에만 살았으므로 그 생물의 화석은 그 시대에 쌓인 지     층에서만 발견되며, 그 화석이 발견되면 그 지층의 생성 시대를 알 수 있다. 이와 같이 지층이 생긴 지     질 시대를 결정하는 기준이 되는 화석을 표준화석이라고 한다. 고생대의 표준화석은 삼엽충, 필석, 푸줄     리나 등이 있다. 고생대에는 어류와 양치식물이 번성하였다. 중생대의 표준화석은 암모나이트이며, 중생     대에는 파충류가 번성하여 중생대를 파충류 시대라고도 한다. 중생대에서 식물류는 겉씨식물이 많아졌는     데, 특히 소철 종류가 번성하였다. 신생대에서는 포유류와 속씨식물이 번성하였고, 표준화석으로 화폐석     등이 있다. 은행나무, 산호, 상어, 바퀴벌레 등과 같이 지질 시대로부터 현재까지 생존하고 있는 화석을     살아 있는 화석이라고 한다.

- 중략 -

(5) 퇴적된 지층에서 이리듐의 농도가 높은 것이 ‘거대 운석 충돌설’의 증거가 되는 이유를 설명하시오.

(2점)

답 : (                                                                                       )

(6) 그림은 포유류와 파충류의 주위 환경 온도에 따른 체온과 대사속도를 나타낸 것이다. 이를 바탕으로 운      석 충돌 이후 포유류가 번성할 수 있었던 이유에 대해 추론하여 쓰시오. (2점)

체온(℃)

주위 환경 온도(℃)

주위 환경 온도(℃)

10      20      30

10      20      30      40

30

20

10

파충류

포유류

파충류의

대사 속도

5

4

3

2

1

포유류의

대사 속도

50

40

30

20

10

포유류

파충류

답 : (                                                                                       )

- 중략 -

(9) F층이 생성될 때의 그 지역의 기후나 환경을 간략히 설명하시오. (1점)

답 : (                                                                              )

3. 다음 그림은 활 A과 활 B를 잡아당길 때의 잡아당긴 길이(변위)와 이 때 작용하는 힘과의 관계를 나타낸     것이다.

- 중략 -

(2) 활 B를 사용하여 0.1kg의 화살을 사용하여 0.6m 잡아당긴 후 수평 방향으로 쏘았을 때, 화살이 날아갈     수 있는 최대 거리 R를 구하시오. 단, 활 B에 해준 일의 양의 50%가 화살의 운동에너지로 변하며, 공기     의 마찰은 무시하며, 중력가속도 g=10m/s2이며, 이 화살을 수평으로 쏘았을 경우의 수평 도달 거리는      이 화살을 연직으로 쏘아 올렸을 때의 최고 높이의 2배라고 가정하며, 화살 자체의 길이는 무시한다.

즉, 평형 점을 기준으로 한다. (2점)

답 : (                 )(m)

- 중략 -

(6) 탄성 계수가 k, 2k, 3k인 각각의 용수철에 질량이 각각 3m, 2m, m인 물체 A, B, C를 각각 메달아 놓     으니 평형 상태가 되었다. 모든 용수철은 탄성의 한계 내에 존재하고, 용수철의 자체 질량을 무시할 때,     각 용수철에 저장된 탄성에너지의 비 E1 : E2 : E3를 구하시오. (2점)

답 : (             :              :              )

※ [(7)~(8)] 다음 그림과 같이 질량이 100g이고 반지름이 1cm인 얇은 원통형 총알이 공기총 내부에 정지해    있다가 공기 압력이 5기압으로 압축되는 순간에 움직이기 시작하여 발사된다. 총 내부의 공기는 반지름이    5cm인 원통형 피스톤에 의해 압축되고, 압축되는 동안 온도의 변화는 무시한다. 피스톤으로 압축되지 않    았을 때의 공기총 내부 압력은 외부 공기의 압력인 대기압과 같은 1기압이며, 피스톤의 처음 위치 A에서    총알이 위치하는 점 B까지의 길이가 80cm이다. 1기압은[eqn: 1 TIMES { 10}^{5 }]Pa이고, 1Pa=1N/m2이며, 편의상 π=3     으로 계산할 때, 다음 각 물음에 답하시오.

8cm

d

A

C

B

80cm

총알

피스톤

- 중략 -

(8) 총알의 처음 위치인 B에서부터 총구 C까지의 길이 L=20cm이고, 총알이 움직이는 동안 총알과 총구 사      이의 마찰에 의해 총알에 해준 일의 양의 20%가 열로 소모된다고 한다. 총알이 총구를 빠져 나오는 동      안 피스톤과 총알 사이의 공기 압력은 5기압으로 일정하게 계속 유지된다고 가정할 때, 총알이 총구를      벗어나는 순간의 속력을 구하시오. (2점)

답 : (                   )(m/s)

※ [(9)~(10)] 다음 [그림1]과 같이 가로 10cm, 세로 40cm의 균일한 물질로 이루어진 벽돌이 수평면 상에     놓여 있다. 이 상태에서 이 물체의 위치에너지가 E0라 한다. 이 벽돌에 힘을 가하여 [그림2]와 같이 벽돌    이 45° 기울어졌을 때의 이 물체의 위치에너지를 E1, 완전히 넘어졌을 때의 이 물체의 위치에너지를 E2라    고 할 때, 다음 각 물음에 답하시오. 중력 가속도 g=10m/s2이라고 한다.

10cm

40cm

45°

[그림1]

[그림2]

[그림3]

- 중략 -

(10) 벽돌 1개의 질량이 1kg이라고 한다. 수평면 상에서 [그림1]과 같이 놓여 있던 100개의 벽돌이 도미노               현상에 의해 [그림2]와 같은 상태로 되었다고 가정할 때, 줄어든 위치에너지를 구하시오. (2점)

답 : (                                )(J)

4. 다음 그림과 같이 일정한 온도에서 임의의 원소 기호 A로 구성된 [가]분자가 0.5L 용기에 들어있고, 이     기체가 나타내는 압력이 4기압이었다. 임의의 원소 기호 B로 구성된 [나]분자는 2L 용기에 들어 있고,      이 기체가 나타내는 압력은 0.5기압이었다. 연결 관의 콕을 열어 두 기체를 혼합시킨 후, 전기 불꽃을      사용하여 반응시키니, 두 기체가 모두 반응하였으며, 생성된 기체에 의한 압력이 0.8기압이 되었다. 기     체 [가]와 기체 [나]는 모두 이원자 분자라고 가정하며, 연결 관의 부피는 무시하며, 화학 반응으로 인한     온도 변화는 없다고 가정할 때, 다음 각 물음에 답하시오.

콕

4기압

0.5기압

[가]

[나]

0.5L

2L

- 중략 -

(3) (2)번에서 전기불꽃을 사용하여 반응시키니, 반응 후 혼합 기체의 압력이 1.4기압으로 되었다면 생성된      기체에 의한 압력은 몇 기압인가? (3점)

답 : (              )(기압)

(4) (3)번에서 기체 [가]는 몇 %가 반응하였겠는가? (1점)

답 : (              )(%)

※ [(5)~(6)] 어떤 유기 화합물 X가 녹아있는 수용액에서 에테르를 사용하여 물질 X를 추출하여 분리하고자     한다. 같은 부피의 에테르와 물에 녹아 있는 X의 농도비, 즉 분배 계수는 일정하며, 물과 에테르가 각각     10mL일 때, 전체 X의 가 에테르 층에 들어 있다. 단, 여기서 농도는 용질의 질량을 용액의 부피로      나눈 값으로 정의한다.

- 중략 -

(6) X의 수용액 10mL에 에테르를 10mL씩 두 번 가하여 추출했을 때, 얻을 수 있는 X는 이 수용액 속에     들어있는 전체 X의 몇 %인가?  (2점)

답 : (             )(%)

5. 다음은 음식물에 들어있는 영양소의 검출 방법을 간략히 나타낸 것이다.

a. 녹말의 검출 : 녹말 + 요오드-요오드화칼륨 용액(갈색) [eqn: ->] 청남색

b. 포도당(엿당)의 검출 : 포도당(엿당) + 베네딕트 용액(청색)   [eqn: ->]  황적색

(가열)

c. 지방의 검출 : 지방 + 수단Ⅲ 용액(담홍색) [eqn: ->] 선홍색

d. 단백질의 검출(뷰렛 반응) : 단백질 + 5% NaOH 수용액 + 1% CuSO4 (청색) [eqn: ->] 보라색

다음은 어떤 소화제에 포함된 효소의 작용을 알아보기 위한 실험과 그 결과를 나타낸 것이다.

[실험 및 결과]

Ⅰ. 8개의 시험관 A, B, C, D, E, F, G, H에 녹말풀과 달걀흰자를 각각 5mL씩

넣고, 온도와 pH 조건을 다르게 유지시켰다.

Ⅱ. 각 시험관에 동일한 양의 소화제 P를 넣고 4시간이 지난 후에 요오드 반응과

뷰렛 반응으로 색깔 변화를 관찰하였더니 다음과 같은 결과를 얻었다.

- 중략 -

Ⅲ. 각 시험관에 동일한 양의 소화제 Q를 넣고 4시간이 지난 후에 요오드 반응과

뷰렛 반응으로 색깔 변화를 관찰하였더니 다음과 같은 결과를 얻었다.

- 중략 -

Ⅳ. 2개의 시험관 I, J에 단백질과 지방을 포함하는 소고기를 각각 5g씩 넣고

40℃에서 pH 조건을 다르게 유지시켰다.

각 시험관에 동일한 양의 소화제 R를 넣고 4시간이 지난 후에 수단Ⅲ 반응과

뷰렛 반응으로 색깔 변화를 관찰하였더니 다음과 같은 결과를 얻었다.

- 중략 -

(1) 이 실험 결과를 통해서 유추할 수 있는 이 소화제 P에 들어있는 효소의 특성을 간략히 설명하시오.

(2점)

답 : (                                                                                    )

- 중략 -

(3) 이 실험 결과를 통해서 유추할 수 있는 이 소화제 R에 들어있는 효소의 특성을 간략히 설명하시오.

(2점)

답 : (                                                                                    )

(4) 유전 공학의 유전자 조작 기술은 둘 또는 그 이상의 생물의 DNA를 재조합하여 새로운 형질을 나타내     게 할 수 있다. 이때, 원하는 유전자를 DNA 사슬에서 잘라 내어야 하는데, 이 때 사용하는 것이 제한      효소이다. 플라스미드란 대장균의 원래 염색체 DNA 이외에 별개로 존재하는 고리 형태의 DNA이다.       대장균이 갖고 있는 플라스미드를 각각의 제한 효소로 잘라 살펴보니, 다음과 같은 알파벳에 해당하는      10가지 유전자가 관찰되었다.

- 중략 -

알파벳에 해당하는 10가지 유전자를 순서에 맞게 답란의 플라스미드에 표시하시오. (2점)

답 :

새롭고 밝은 배움의 터

새 밝 학 원

www.sbac.kr