#6 물질을 이루는 입자

문제 1 · OX 문제

원소의 성질을 나타내는 가장 작은 입자는 원자이다. ( )

정답: O

원자는 물질을 이루는 아주 작은 알갱이인데, 그 원소가 가진 독특한 성격을 간직하고 있는 최소 단위라고 생각하면 돼요. 마치 레고 성을 부쉈을 때 더 이상 성의 모양이 안 나오는 최소한의 조각 하나가 원자인 셈이죠. 이 조각이 있어야 '성'이라는 성질을 유지할 수 있답니다.

문제 2 · OX 문제

원자는 양전하를 띠는 전자와 음전하를 띠는 원자핵으로 이루어져 있다. ( )

정답: X

우리 친구, 전하의 종류가 서로 바뀌었네요! 원자핵이 중심에서 양(+)전하를 띠며 든든하게 버티고 있고, 전자는 그 주변에서 음(-)전하를 띠며 바쁘게 움직이고 있답니다. 마치 태양(양전하 핵) 주위를 도는 행성(음전하 전자)들이 서로의 전하 차이 때문에 묶여 있는 모습과 같아요.

문제 3 · OX 문제

원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. ( )

정답: O

원자의 중심에 있는 원자핵은 혼자가 아니에요. 양성자라는 친구와 중성자라는 친구가 서로 꽉 뭉쳐서 핵이라는 집을 이루고 있답니다. 마치 한 지붕 아래 사는 사이좋은 룸메이트들처럼 둘이 합쳐져야 튼튼하고 묵직한 원자의 기둥이 돼요.

문제 4 · OX 문제

양성자와 중성자는 쿼크라고 하는 기본 입자들의 조합으로 만들어진다. ( )

정답: O

양성자와 중성자가 끝인 줄 알았는데 그 속에는 더 작은 주인공들이 살고 있었어요. 쿼크라는 이름의 아주 작은 친구들이 3개씩 짝을 지어서 양성자와 중성자를 만들어낸답니다. 인형 속에 더 작은 인형이 들어있는 러시아 인형 마트로슈카처럼, 껍질을 까면 쿼크라는 핵심 알맹이가 나오는 거죠!

문제 5 · OX 문제

양성자는 위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개가 결합하여 생성된다. ( )

정답: X

양성자는 플러스 기운을 듬뿍 내기 위해 '위 쿼크(u)'라는 재료가 더 많이 필요해요. 위 쿼크 2개와 아래 쿼크(d) 1개가 만나야 비로소 양성자라는 이름의 입자가 완성된답니다. 요리할 때 소금과 설탕의 비율이 정확해야 제맛이 나듯, 쿼크의 비율이 달라지면 성질도 완전히 바뀌어버려요.

문제 6 · OX 문제

지구와 생명체를 구성하는 물질을 쪼개면 결국 원자에 도달한다. ( )

정답: O

우리가 발을 딛고 사는 거대한 지구도, 숨을 쉬는 우리 몸도 아주 커 보이지만 그 속을 들여다보고 또 들여다보면 결국 아주 작은 원자들이 모여서 만들어진 거대한 예술 작품과 같아요. 아주 고해상도의 사진을 확대했을 때 수많은 점(픽셀)이 보이듯, 우리 세상의 픽셀이 바로 원자라고 할 수 있죠.

문제 7 · 빈칸 채우기

특정 ( )의 성질을 나타내는 가장 작은 입자인 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있다.

정답: 원소

금이면 금, 산소면 산소처럼 각 물질이 가진 고유한 정체를 나타내는 단어가 정답이에요. 마치 사람마다 이름과 신분증이 있듯이, 물질마다 가지는 고유한 신분증을 유지하는 최소 단위가 바로 원자랍니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

원자는 양전하를 띠는 원자핵과 음전하를 띠는 ( )로 이루어져 있다.

정답: 전자

핵 주변을 바쁘게 돌아다니는 아주 작고 가벼운 친구예요. 마이너스 전기를 띠고 있어서 플러스인 핵 주위를 떠나지 않고 맴돈답니다. 마치 원자라는 무대 위를 끊임없이 뛰어다니며 화려한 쇼를 보여주는 작은 댄서와 같아요.

문제 9 · 빈칸 채우기

원자핵은 원자의 중심 ( )에 고정되어 있으며 양성자와 중성자로 구성된다.

정답: 위치

원자라는 집을 설계할 때 원자핵을 어디에 두었는지를 묻는 문제예요. 핵은 항상 원자의 가장 깊숙한 한가운데에 자리를 잡고 중심을 지킨답니다. 과녁의 정중앙인 '불스아이'처럼, 모든 입자의 시선이 모이는 그 지점에 핵이 있어요.

문제 10 · 빈칸 채우기

양성자와 중성자는 기본 입자인 ( ) 3개가 결합하여 만들어진다.

정답: 쿼크

물질을 이루는 가장 밑바닥에 있는 친구들이에요. 더 이상 쪼갤 수 없는 근본적인 알갱이라서 기본 입자라는 멋진 이름을 가졌답니다. 건물을 짓기 위해 더 이상 쪼갤 수 없는 벽돌 한 조각과 같은 존재가 바로 쿼크예요.

문제 11 · 빈칸 채우기

전기적으로 아무런 전하를 띠지 않으며 원자핵을 구성하는 입자는 ( )이다.

정답: 중성자

이름 속에 이미 정답이 들어있죠? 중성자는 양성자와 달리 전기를 띠지 않아서 원자핵의 전하 균형을 평화롭게 맞춰주는 아주 점잖은 역할을 한답니다. 마치 싸우는 친구들 사이를 중재하며 평화를 유지하는 평화주의자 같은 친구죠.

문제 12 · 단답형

원자의 중심에 위치하며 양(+)전하를 띠는 부분의 명칭을 쓰시오.(3글자)

정답: 원자핵

원자의 한가운데에서 든든하게 중심을 잡아주는 대장 같은 부분이에요. 플러스 전기를 띠고 있어서 마이너스인 전자들을 자석처럼 꽉 끌어당기며 원자라는 작은 우주를 유지하고 있답니다. 도시의 한가운데서 모든 명령을 내리는 컨트롤 타워와 같죠.

문제 13 · 단답형

원자핵을 구성하는 입자 중 양(+)전하를 띠며 위 쿼크 2개와 아래 쿼크 1개로 이루어진 입자는 무엇인가?(3글자)

정답: 양성자

핵 속에 살면서 원자의 성격을 결정하는 아주 활기찬 친구예요! 플러스 기운을 내기 위해 위 쿼크 두 형제와 아래 쿼크 한 명이 짝을 이룬 이 입자가 바로 원자의 이름표를 결정하는 주인공이랍니다. 사람의 주민번호 앞자리처럼 원자의 종류를 결정하는 핵심 인물이죠.

문제 14 · 단답형

하나의 중성자를 만들기 위해 필요한 아래 쿼크(d)의 개수를 쓰시오.(숫자)

정답: 2

중성자는 전기적으로 0이 되어야 하기 때문에, 전하를 깎아주는 '아래 쿼크'가 두 개나 필요해요. 위 쿼크 한 개와 아래 쿼크 두 개가 만나서 힘의 균형을 딱 맞추는 거랍니다. 마치 시소의 양쪽 무게를 맞추기 위해 쿼크들이 자리를 잡는 것과 같아요.

문제 15 · 단답형

양성자와 중성자를 구성하는 더 이상 나눌 수 없는 가장 근본적인 입자를 무엇이라고 하는가?(2글자)

정답: 쿼크

물질을 이루는 가장 작은 벽돌 조각이라고 생각하면 돼요. 양성자와 중성자라는 상자를 열었을 때 그 안에 들어있는 진짜 알맹이들이죠. 이 친구들보다 더 작은 건 텍스트에 나오지 않을 만큼 근본적인 입자들이랍니다. 세상 모든 만물을 이루는 비밀 재료라고 할 수 있죠!

문제 16 · 단답형

전자는 무시할 수 있을 정도로 매우 가벼우므로, 원자 전체의 ( )은/는 사실상 중심에 있는 원자핵(양성자와 중성자)에 의해 결정된다. (2글자)

정답: 질량

전자는 코끼리 앞에 있는 개미처럼 너무나도 가볍고 솜사탕 같은 친구랍니다. 반면에 원자핵을 이루는 양성자와 중성자는 아주 묵직하죠! 그래서 원자의 전체 무게를 달아보면, 사실상 핵 속에 들어있는 이 두 친구의 무게가 원자의 99.9%를 결정하게 되는 거예요.

문제 17 · 보기 선택

원자의 구조에 대한 설명으로 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 원자는 원자핵과 전자로 구성된다.
• ㄴ. 전자는 원자핵의 내부에 위치한다.
• ㄷ. 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어진다.

정답: ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄷ은 원자의 구조를 아주 정확하게 설명하고 있어요. 전자는 핵 주위를 바쁘게 돌아다니는 친구이지 핵 속에 갇혀 있는 친구가 아니랍니다. 마치 운동장(원자) 한가운데에 선생님(핵)이 계시고 아이들(전자)은 그 주변을 뛰어노는 것과 같은 구조예요.

문제 18 · 보기 선택

입자와 전하 성질의 연결이 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 원자핵 - 양(+)전하
• ㄴ. 전자 - 음(-)전하
• ㄷ. 중성자 - 전기적 중성

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

세 가지 모두 텍스트에 나온 전하의 성질을 완벽하게 설명하고 있어요. 이 서로 다른 전하의 차이 때문에 자석의 N극과 S극이 끌리듯 입자들이 서로 끌어당기며 원자라는 작은 우주를 유지하는 거랍니다. 입자들의 성격을 나타내는 가장 기본적인 매뉴얼이죠.

문제 19 · 보기 선택

쿼크의 조합에 대한 설명으로 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 위 쿼크 2개와 아래 쿼크 1개가 모이면 양성자이다.
• ㄴ. 위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개가 모이면 중성자이다.
• ㄷ. 쿼크 3개가 모이면 항상 전기적으로 양(+)전하를 띤다.

정답: ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄴ은 그림에 나온 쿼크 구성표를 아주 잘 표현했어요. 하지만 ㄷ은 상상 속의 이야기예요! 쿼크가 어떻게 섞이느냐에 따라 양(+)전하가 되기도 하고 평온한 중성이 되기도 하거든요. 쿼크의 조합은 입자의 성격을 결정하는 마법의 레시피와 같답니다.

문제 20 · 보기 선택

물질의 계층 구조에 대한 설명으로 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 지구는 생명체보다 더 큰 범주의 물질이다.
• ㄴ. 양성자는 쿼크보다 더 작은 기본 단위이다.
• ㄷ. 원자는 원자핵보다 더 큰 구조를 포함한다.

정답: ㄱ, ㄷ

ㄱ은 이미지의 화살표 방향을 보면 알 수 있고 ㄷ은 원자가 핵과 전자를 모두 품고 있으니 맞는 말이죠. 하지만 ㄴ은 함정이에요! 쿼크가 모여서 양성자가 되니 쿼크가 더 작은 단위랍니다. 작은 구슬(쿼크)들이 모여 큰 구슬(양성자)을 만든다고 생각하면 쉽겠죠?

문제 21 · 보기 선택

중성자의 특징으로 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 원자핵을 구성하는 구성 요소이다.
• ㄴ. 위 쿼크와 아래 쿼크의 조합으로 생성된다.
• ㄷ. 전기적으로 양(+)전하를 강하게 띠고 있다.

정답: ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄴ은 이름처럼 점잖은 중성자의 특징을 아주 잘 설명했어요. 하지만 ㄷ은 이름값에 어긋나는 설명이죠! 중성자는 전기를 띠지 않는 '중성' 상태여야 하니까요. 마치 아무 소리도 내지 않고 묵묵히 제 자리를 지키는 조용한 일꾼 같은 입자랍니다.

문제 22 · 보기 선택

입자 사이의 전하적 관계에 대한 설명으로 옳은 것의 기호를 모두 쓰시오.

• ㄱ. 원자핵의 양전하는 음전하인 전자를 끌어당긴다.
• ㄴ. 쿼크들의 결합 방식은 입자의 전하량을 결정한다.
• ㄷ. 전자는 양성자보다 훨씬 더 무거운 질량을 가진다.

정답: ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄴ은 입자들이 서로 어떻게 영향을 주고받는지 잘 설명하고 있어요. ㄷ은 틀린 말이에요! 전자는 핵을 구성하는 친구들에 비해 너무나도 가볍고 솜사탕 같은 친구랍니다. 코끼리(양성자) 앞에 있는 개미(전자) 정도의 질량 차이라고 보면 돼요.

문제 23 · 객관식

물질을 이루는 입자에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

• ① 원소의 성질을 나타내는 가장 작은 입자는 원자이다.
• ② 원자는 양전하를 띠는 원자핵과 음전하를 띠는 전자로 구성된다.
• ③ 원자핵은 양성자와 중성자로 이루어져 있어 전체적으로 전기적 중성이다.
• ④ 양성자와 중성자는 각각 3개의 쿼크가 결합하여 만들어진다.
• ⑤ 전자는 더 이상 쪼갤 수 없는 물질의 기본 입자 중 하나이다.

정답: ③

원자핵은 양성자가 들어있어서 전체적으로 양(+)전하를 강하게 띠고 있어요. 전기적으로 중성인 건 핵 속에 같이 사는 '중성자'뿐이지 핵 전체가 중성인 건 아니랍니다. 반장(양성자)의 긍정적인 파워가 학급 전체(핵)의 성격을 대표하는 것과 같죠.

문제 24 · 객관식

양성자를 구성하는 쿼크의 종류와 개수가 바르게 짝지어진 것은?

• ① 위 쿼크 1개, 아래 쿼크 2개
• ② 위 쿼크 2개, 아래 쿼크 1개
• ③ 위 쿼크 3개
• ④ 아래 쿼크 3개
• ⑤ 위 쿼크 2개, 아래 쿼크 2개

정답: ②

양성자는 플러스 에너지를 뿜어내기 위해 위 쿼크(u)가 2개, 아래 쿼크(d)가 1개 필요해요. 마치 '위-위-아래' 순서의 댄스 안무처럼 이 조합을 꼭 기억해 두면 입자 박사가 될 수 있답니다. 이 비율이 깨지면 더 이상 양성자가 아니게 돼요.

문제 25 · 객관식

다음 중 전기적으로 아무런 전하를 띠지 않는 입자는 무엇인가?

• ① 원자핵
• ② 양성자
• ③ 중성자
• ④ 전자
• ⑤ 위 쿼크

정답: ③

이름 속에 이미 정답이 들어있죠? 중성자는 양성자와 달리 전기를 전혀 띠지 않아서, 원자핵 속에서 양성자들끼리 서로 밀어내지 않게 전하 균형을 평화롭게 맞춰주는 아주 점잖은 역할을 한답니다. 시소의 정중앙에서 무게를 맞춰주는 평형 장치와 같은 존재예요.

문제 26 · 객관식

물질의 구성 단위를 작은 것부터 큰 순서대로 바르게 나열한 것은?

• ① 쿼크 → 양성자 → 원자핵 → 원자
• ② 원자 → 원자핵 → 양성자 → 쿼크
• ③ 전자 → 쿼크 → 원자핵 → 중성자
• ④ 쿼크 → 전자 → 양성자 → 원자
• ⑤ 양성자 → 쿼크 → 원자 → 원자핵

정답: ①

가장 기초 조각인 쿼크가 모여 양성자가 되고, 그것들이 뭉쳐 핵이 되고, 마지막으로 전자가 합류해 원자가 되는 순서가 맞아요. 작은 인형들이 점점 큰 인형 속으로 들어가는 러시아 인형 '마트로슈카'의 조립 순서와 똑같답니다!

문제 27 · 객관식

위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개가 결합하여 만들어지는 입자의 특징은?

• ① 위 쿼크 2개와 아래 쿼크 1개로 이루어져 있다.
• ② 원자핵 주위를 돌며 강한 음(-)전하를 띤다.
• ③ 전기적으로 아무런 전하를 띠지 않는 중성 상태이다.
• ④ 물질을 구성하는 가장 기본이 되는 입자로 양성자와 전자로 이루어져 있다.
• ⑤ 더 이상 쪼갤 수 없는 가장 근본적인 기본 입자이다.

정답: ③

제시된 레시피(위1, 아래2)는 중성자의 구성이에요! 중성자는 이름값에 걸맞게 전기를 띠지 않는 '중성'이라는 점이 가장 큰 특징이자 매력이랍니다. 아무런 편견 없이 모든 입자를 대하는 공평한 친구라고 생각해보세요.

문제 28 · 객관식

물질의 구성에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 전자는 쿼크 3개가 결합하여 만들어진 입자이다.
• ② 양성자와 중성자는 더 작은 기본 입자인 쿼크가 결합하여 만들어진다.
• ③ 원자핵은 양성자와 전자가 강하게 결합하여 만들어진 구조이다.
• ④ 더 이상 쪼갤 수 없는 물질의 가장 작은 기본 입자는 원자이다.
• ⑤ 쿼크는 양성자 내부에서만 발견되며 중성자에는 존재하지 않는다.

정답: ②

양성자와 중성자는 더 이상 안 쪼개지는 알맹이가 아니라, 쿼크라는 더 작은 기본 입자들이 정교하게 뭉쳐서 만들어진 결합물이라는 설명이 가장 핵심적인 내용이에요! 세상 모든 무거운 것들은 알고 보면 이 작은 기본 입자(쿼크)들의 화려한 군무 덕분에 존재하는 거랍니다.