2023년 9월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 3번 해설

핵심 개념

빅뱅 후 약 38만 년에 우주가 식으며 원자핵과 전자가 결합해 중성 원자가 생성되었고, 이때 자유롭게 퍼져 나간 빛이 우주 배경 복사이다.

단서 따라가기

1. (가): 전자와 양성자·중성자가 흩어져 있고 빛이 입자 사이에 짧게 끊겨 갇혀 있음고온 상태에서는 전자가 원자핵에 붙잡히지 못하고, 빛이 전하를 띤 입자에 계속 부딪혀 직진하지 못한다 (가) = 원자 생성 전
2. (나): 원자핵 주위를 전자가 도는 원자, 빛이 길게 뻗어 나감온도가 낮아져 원자핵과 전자가 결합해 전기적으로 중성인 원자가 되자 빛이 방해받지 않고 퍼져 나간다 (나) = 원자 생성 후
3. <보기> ㄱ. (나)의 빛은 우주 배경 복사이다.원자가 생성될 때 입자의 방해 없이 우주 전체로 퍼져 나간 빛이 우주 배경 복사이다 보기 ㄱ (옳음)
4. <보기> ㄴ. 우주의 진화 과정은 (가) → (나) 순이다.원자 생성 전 → 원자 생성 후 순서이다 보기 ㄴ (옳음)
5. <보기> ㄷ. 우주의 온도는 (가)일 때가 (나)일 때보다 높다.우주는 팽창하며 식어 왔으므로 더 이른 시기인 (가)의 온도가 더 높다 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄱ: (나)는 원자가 생성되어 빛이 전하를 띤 입자에 막히지 않고 자유롭게 퍼져 나가는 모습이며, 이 빛이 우주 배경 복사이다. 보기 ㄴ: (가)는 원자핵과 전자가 분리되어 빛이 입자와 뒤섞인 원자 생성 전, (나)는 원자 생성 후이므로 진화 순서는 (가) → (나)이다. 보기 ㄷ: 우주는 팽창하면서 온도가 낮아졌으므로 원자 생성 전인 (가)일 때 온도가 더 높다. 따라서 정답은 ⑤이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

입자 모형 그림에서 원자 형성 여부와 빛의 진행 모습을 읽어 우주 진화의 시기와 온도를 추론하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

그림에서 전자가 원자핵에 묶여 있는지(원자 형성 여부)와 빛이 막혀 있는지 퍼져 나가는지 확인 → 원자 생성 전·후로 시간 순서 결정 → "팽창할수록 온도·밀도 감소"를 적용해 온도 비교