2024년 6월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 11번 해설

핵심 개념

빅뱅 직후 양성자와 중성자가 결합해 헬륨 원자핵이 만들어졌고, 그 결과 수소 원자핵과 헬륨 원자핵의 질량비는 약 3 : 1이 되었다.

단서 따라가기

1. 상자 밖에 홀로 남은 검은 공 12개원자핵 하나로 홀로 존재할 수 있는 것은 양성자(수소 원자핵)이고, 중성자는 홀로 원자핵이 되지 못한다 → 검은 공 = 양성자, 흰 공 = 중성자 ㉠ = 중성자, ㉡ = 양성자
2. <보기> ㄱ. ㉠은 양성자이다.㉠(흰 공)은 수가 적고 남김없이 헬륨 원자핵에 들어간 중성자이다 보기 ㄱ (틀림 — 중성자)
3. <보기> ㄴ. ㉡의 전하량은 0이다.㉡은 양성자이므로 (+) 전하를 띤다. 전하량이 0인 것은 중성자이다 보기 ㄴ (틀림 — 양전하)
4. <보기> ㄷ. 수소 원자핵 총질량은 A 원자핵 총질량의 약 3배양성자와 중성자의 질량은 거의 같으므로 수소 원자핵 12개(입자 12개분) : 헬륨 원자핵 1개(입자 4개분) = 12 : 4 = 3 : 1 보기 ㄷ (옳음)

정답 근거

보기 ㄷ: 양성자와 중성자의 질량은 거의 같으므로 질량을 입자 수로 비교할 수 있다. 헬륨 원자핵이 생성된 뒤 남은 수소 원자핵(양성자)은 12개, 헬륨 원자핵은 양성자 2개와 중성자 2개로 입자 4개분의 질량이다. 따라서 수소 원자핵 총질량 : 헬륨 원자핵 총질량 = 12 : 4 = 3 : 1로, 약 3배이다. 옳은 것은 ㄷ뿐이므로 정답은 ②이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

입자 모형 그림에서 홀로 남은 입자로 양성자와 중성자를 구별하고, 입자 수로 수소와 헬륨 원자핵의 질량비를 계산하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

원자핵을 이루고 남은 입자가 무엇인지로 양성자·중성자 구분 → 각 입자의 전하 확인 → 양성자와 중성자의 질량이 거의 같다는 점을 이용해 입자 수로 질량비 계산