[문제]

▶논제 1

다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.

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미국 뉴욕 항구에 서 있는 자유의 여신상은 1886년 프랑스가 미국에 선물한 것으로서 1백주년을 맞이하여 1986년 대대적인 보수에 들어갔다. 이 동상의 외형은 철로 만든 내부 골격에 2.5mm 두께의 구리를 씌워 만들어 졌는데, 그 동안 내부의 철이 녹슬었기 때문에… 중략…

겨울철에 눈이 많이 오는 지역의 자동차는 눈을 녹이기 위해 뿌린 염화칼슘 때문에 그렇지 않은 지역의 차보다 빨리 녹슨다. 또한…

-화학 I 교과서(금성출판사) p.119~121에서 발췌

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아연(Zn)이나 마그네슘(Mg)과 같은 금속을 철(Fe)에 연결시켜 두면 철의 녹스는 것을 지연시킬 수 있는데 그 이유를 설명하시오. 그리고 금속의 부식을 막기 위해서 사용하는 다른 방법에는 어떤 것들이 있는지 설명하시오.

▶논제 2

다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.

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매끄러운 수평면 위에서 두 물체가 충돌할 때와 같이 두 물체 사이에서만 힘이 작용하면, 두 물체가 충돌하기 전의 운동량의 합과 충돌 후 운동량의 합은 항상 일정하게 보존된다. 이를 운동량 보존 법칙이라고 한다.

운동량 보존 법칙은 두 물체가 충돌하면서 달라붙거나, 충돌 후 서로 다른 방향으로 운동하거나, 튕겨 나갈 때에도 성립한다. 운동량 보존 법칙은 마찰력과 같이 외부에서 작용하는 알짜 힘이 없이 물체끼리만 힘을 작용하면 항상 성립한다. 또한 일반적 물체 사이에서 힘이 작용할 때뿐만 작게는 기본입자들이 충돌, 크게는 소행성의 충돌과 같은 경우에도 운동량 보존 법칙이 성립한다. -물리 I 교과서(금성출판사) p.55,56에서 발췌

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그림 (가)는 썰매 위의 물통에서 연직 방향으로 물이 새고 있는 것을, (나)는 썰매 위의 물통에 연직 방향으로 내리는 빗물이 채워지고 있는 것을 나타낸 것이다.

(가)와 (나)에서 썰매에 담긴 물을 포함한 썰매의 (1)속도 (2)운동량 (3)운동에너지의 변화를 각각 기술하시오.(단, 모든 마찰은 무시한다.)

▶논제 3

다음 제시문을 읽고 물음에 답하라.

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딥 임팩트(Deep Impact) 줄거리
14살의 레오 베이더만(Leo Biederman: 일라이저 우드 분)은 여자 친구 사라 하츠너(Sarah Hotchner: 리리 소비에스키 분)의 눈에 띠길 만을 바라고 천체 클럽에 가입하게 되는데, 어느날 망원경으로 잡은 한 장의 사진이 그를 '울프 - 베이더만'이라는 지구와의 충돌 궤도에 진입한 혜성의 공동 발견자로 만든다. 야심에 찬 여성 앵커 제니 레너(Jenny Lerner: 테아 레오니 분)는 재무장관의 사임 건을 조사하다 그의 비서로부터 '엘리(Ellie)'란 이름을 듣고, 섹스 스켄들을 우려한 사임으로 추측한다. 집요한 추적을 계속하던 중 그녀는 대통령 톰 백(President Beck: 모건 프리만 분)이 소집한 비밀회의에 불려가게 되고 그녀가 '엘리'란 기밀사항을 알고 있다고 생각한 대통령으로부터 공식발표 전까지 함구한다는 조건하에 엘리 건의 독점 취재를 제안 받는다. '엘리(E.L.E : Extinction Level Event)'란 바로 인류 종말적인 대사건(혜성 충돌)을 칭하는 국가 암호였던 것이다. 1년 전 발견된 이 혜성은 현재 지구와 충돌궤도를 유지하고 있으며 1.5마일과 6마일로 뉴욕시 크기에 무게는 5천억 톤이다. 충돌 예상은 8월 16일, 지점은 대서양이 될 것이다. 한편, 지난 8개월 동안 미 정부는 이 충돌 혜성을 파괴하기 위해 소련과 합작으로 우주선 메시아호를 제작, 2개월 뒤 우주로 쏠 계획을 세운다. 메시아호의 지휘를 맡은 전역 우주 비행사 키니(Spurgeon Tanner: 로버트 듀발 분)는 아무도 다가가 본적 없는 혜성을 폭파하여 궤도를 변경하라는 임무를 받는다. 과학적 이론에의 검증인 이자 60억 인류의 수호자 자격으로 착륙한 혜성. 그것은 폭발하는 가스와 이물질의 불안정한 표면으로 이루어진 시한폭탄과 같았다. 공전주기로 인해 주어진 폭탄 장착의 여유는 단지 7시간. 전 세계가 지켜보는 가운데 혜성의 핵폭발이 행해지지만 혜성은 두 조각이 났을 뿐 궤도변경은 일어나지 않고. 3시간차로 지구를 향해 오는 두 혜성의 충돌 시 지구에 가해질 충격은 예측불허. 대통령 톰백은 혜성 공격 실패를 알리며 마지막 인류 생존의 계획을 발표한다. 미주리주에 비밀리에 건설한 지하요새. 충돌 이후 태양이 차단된 지구상에 인류와 생물체들의 생존을 위해 건설된 이 요새는 백만 명을 2년간 수용할 수 있는 규모로 이미 20만 명의 과학자, 의사 등 전문 인력은 선정된 상태이고, 80만 명의 일반탑승객은 컴퓨터에 의해 8월 10일 무작위 추첨된다. 사형 선고를 받은 인류는 공포와 충격 속에 발표를 기다리고. 시시각각 혜성은 수억 년의 시간을 지나 지구 조우의 순간을 위해 다가온다.

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영화 아마겟돈(Armageddon)과 딥 임팩트 (Deep Impact)에서는 운석이 지구와 충돌하면 지구상의 큰 혼란이 야기될 것이라고 한다. 그 중에서도 생태계의 파괴는 지구를 멸망시킬 수도 있을 것으로 예상된다. 이와 같은 결과가 예측되는 이유를 생태계와 관련하여 예측 설명하여라.

[최우수답안]제주제일고 2학년 정원국

▶논제 1













[심사평]

▶논제 1

원소와 관련지어 설명하려고 할 때 주기율표는 꼭 필요하다. 각 원소들을 주기와 족으로 구분지어 살펴보고, 그에 따라 독특한 성향을 살펴봐야 하기 때문이다. 금속은 원자 주기율표의 한 부분을 구성한다. 금속은 그들만의 공통적인 성질이 있는데, 가늘게 실처럼 뽑을 수 있는 연성과 두드려서 판처럼 넓게 펼 수 있는 전성이 있다. 그리고 대부분 고유의 광택을 띠고 있고, 두드리면 금속성의 소리가 난다. 또한 열과 전기전도성이 큰 성향을 보인다. 인류는 이와 같은 금속의 성질을 이용해 물질문명을 발달시켰다. 다른 화학결합처럼 금속의 각 원자들도 독특한 결합방법, 즉'금속결합'으로 묶여 있다. 금속결합은 금속 양이온과 자유전자 사이의 정전기적 인력에 의한 결합을 의미한다. 여기서 금속의 독특한 성질을 이해하기 위해서는 자유전자가 무엇인지를 파악해야 한다.

▶논제 2

운동량 보존 법칙은 물체들 사이에 서로 힘이 작용하여 속도가 변하더라도 외력이 작용하지 않으면 힘이 작용하기 전후의 운동량의 총합은 일정하게 보존된다는 것이다.

(가)의 경우는 마찰과 같은 외력이 작용하지 않으므로 썰매에서 물이 새어 나가기 전후의 운동량의 합은 같다. 유의할 점은 새어 나가는 물의 수평방향의 속도는 관성에 의해서 수레의 수평방향의 속도와 같다는 점을 염두에 두어야 할 것이다. 그러므로 직선상에서 새어 나가기 전의 썰매의 운동량의 합 = 물이 새어 나간 후 썰매의 운동량 + 새어 나간 물의 운동량의 관계가 성립한다.

(나)의 경우도 외력이 작용하지 않으므로 직선상에서 썰매에 빗물이 채워지기 전의 운동량과 채워진 후의 썰매의 운동량은 서로 같다. 유의할 점은 연직방향으로 떨어지는 빗방울은 수평방향의 속도가 없으므로 수평방향의 운동량은 0이며 단지 썰매의 질량만 증가하는 효과만 나타나게 한다는 점을 생각해야 할 것이다.

▶논제 3

논제의 내용을 잘 파악하고 있으며, 비교적 답안도 잘 정리되어 있다. 좀 더 보완한다면 밑줄 친 부위를 아래와 같이 자연스럽게 설명했으면 한다.

태양복사에너지의 양에 영향을 주고, 이는 식물의 광합성 작용에 큰 문제를 초래할 것이다. 지구생태계에서 가장 중요한 유기물 생산을 담당하는 식물의 감소는 연이은 동물의 개체수 감소를 유발시켜 결국에는 생태계가 상당히 파괴될 것으로 예상할 수 있다.

<윤형범 제주대학교 사범대학부설 고등학교 교사>