Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Inti dan Radioaktivitas

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal fisika inti dan radioaktivitas ini meliputi beberapa subtopik dalam fisika inti yaitu model atom, spektrum atom hidrogen, bilangan kuantum, teori atom, defek massa dan energi ikat, radioaktivitas, ketetapan reaksi inti, dan intensitas sinar radioaktif. Dari beberapa soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal ihwal fisika inti dan radioaktivitas yang sering keluar antara lain menentukan unsur yang dibebaskan pada reaksi inti suatu unsur radioaktif, menentukan nomor massa dan nomor atom dalam proses peluruhan radioaktif, menentukan simbol atau notasi suatu atom, melihat perbandingan antara dua atom, menentukan jumlah energi yang diserap oleh suatu atom biar elektronnya tereksitasi, menentukan panjang gelombang yang terjadi pada perpindahan elektron, menentukan selisih tingkat energi di dalam atom, mengidentifikasi abjad sinar katode.

Soal 1
Ketika unsur 147N ditembak dengan partikel alfa, maka sebuah proton dapat dibebaskan disertai dengan unsur …
A. 177Ne
B. 1710Ne
C. 178O
D. 179F
E. 168O

Pembahasan :
Misal unsur yang dihasilkan yakni X

147N + 42He → 11H + X

Berdasarkan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom  
Nomor massa X = (14 + 4) – 1 = 17
Nomor atom X = (7 + 2) – 1 = 8

Kaprikornus , unsur yang terbentuk yakni 178O.

Jawaban : C

Soal 2
Dalam proses peluruhan radioaktif berantai sebagai berikut:
abA — peluruhan alfa → cdB — peluruhan beta → efC
Maka pernyataan yang benar yakni …
(1) e = c + 1
(2) d = b – 2
(3) a = c – 4
(4) f = d + 1

Pembahasan :
Reaksi di atas dapat kita tulis menjadi
abA → 42He + cdB
cdB → 0-1β + efC

Berdasarkan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom:
⇒ a = 4 + c
⇒ b = 2 + d atau d = b – 2
⇒ c = e
⇒ d = f – 1 atau f = d + 1

Jadi, opsi yang benar yakni 2 dan 4.

Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Hubungan Energi dan Usaha.

Soal 3
Perhatikan reaksi inti berikut ini:
147N + 42He → 11H + X
115B + 11H → 116C + Y
63Li + Z → 74Be + 10n
maka X, Y, dan Z yakni …
A. 189O, 11H, dan 21H
B. 179O, 21H, dan 10n
C. 178O, 10n, dan 21H
D. 179O, 10n, dan 21H
E. 178O, 21H, dan 1-1e

Pembahasan :
147N + 42He → 11H + X

Sesuai dengan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom:
⇒ Nomor massa X = (14 + 4) – 1 = 17
⇒ Nomor atom X =  (7 + 2) – 1 = 8
Jadi, X yakni 178O

115B + 11H → 116C + Y
Sesuai dengan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom:
⇒ Nomor massa Y = (11 + 1) – 11 = 1
⇒ Nomor atom Y =  (5 + 1) – 6 = 0
Jadi, Y yakni 10n

Jawaban : C

Soal 4
Partikel radioaktif X meluruh menurut persamaan berikut :
SRX —peluruhan β→ QPY —peluruhan α→ UTZ
Pernyataan yang benar yakni …
(1) U = S – 4
(2) S – P = jumlah neutron pada Y
(3) P – 2 = jumlah proton pada Z
(4) T = R – 2

Pembahasan :
Proses peluruhan di atas dapat kita tulis menjadi :
SRX → 0-1β + QPY
QPY → 42He + UTZ

Berdasarkan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom:
⇒ S = Q
⇒ Q = U + 4
⇒ U = Q – 4
⇒ U = S – 4

Karena S = Q, maka :
⇒ S – P = Q – P
⇒ Q – P yakni jumlah neutron pada Y

Dari proses kedua:
⇒ P = T – 2
⇒ T = P – 2
⇒ T merupakan nomor atom Z berarti P – 2 merupakan jumlah proton Z.

Dari proses pertama:
⇒ R = P – 1
⇒ P = R + 1

Dari proses kedua:
⇒ P = T + 2
⇒ R + 1 = T + 2
⇒ T = R + 1 – 2
⇒ T = R – 1

Jadi, opsi yang benar yakni 1, 2, dan 3.

Jawaban : A

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Usaha dan Energi.

Soal 5
Suatu atom X mempunyai 42 proton, 42 elektron, dan 65 neutron. Simbol untuk atom ini yakni …
A. 14742X
B. 6542X
C. 14784X
D. 10742X
E. 10784X

Pembahasan :
Simbol atom menuliskan nomor massa dan nomor atom.
⇒ Nomor massa X = 65 + 42
⇒ Nomor massa X = 107

Dengan demikian, simbol untuk atom yang mempunyai 42 proton, 42 elektron, dan 65 neutron yakni 10742X.

Jawaban : D

Soal 6
Dibandingkan dengan inti atom X yang bermassa atom 207, inti atom X yang bermassa alam 206 memiliki …
A. Lebih banyak neutron
B. Lebih sedikit neutron
C. Lebih banyak proton
D. Lebih sdikit proton
E. Lebih banyak elektron

Pembahasan :
Jumlah neutron X bermasa 207
⇒ n = 207 – z

Jumlah neutron X bermassa 206
⇒ n = 206 – z

Karena z (nomor atom) keduanya sama, maka inti atom X yang bermassa atom 206 memiliki lebih sedikit neutron dibanding inti atom X yang bermassa 207.

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Gaya Gravitasi.

Soal 7
Jika energi elektron atom hidrogen pada tingat dasar -13,6 eV, maka energi yang diserap atom Hidrogen biar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M yakni ….
A. 6,82 eV
B. 8,53 eV
C. 9,07 eV
D. 10,20 eV
E. 12,09 eV

Pembahasan :
Energi total pada tiap lintasan

En = – 13,6  eV
n2

Energi pada tingkat dasar :

⇒ E1 = – 13,6
12

⇒ E1 = -13,6

Energi pada lintasan kulit M :

⇒ E3 = – 13,6
32

⇒ E3 = -1,5

Energi yang diserap atom Hidrogen biar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M
⇒ ΔE = E3 – E1
⇒ ΔE = -1,5 – (-13,6)
⇒ ΔE = 12,09 eV

Jawaban : E

Soal 8
Jika elektron berpindah dari kulit M ke kulit K pada atom hidrogen dan R yakni tetapan Rydberg, maka panjang gelombang yang terjadi besarnya …
A. 8/9R
B. 9/8R
C. 17/9R
D. 9/17R
E. 1/R

Pembahasan :
Transisi elektron dari kulit M (m = 3) ke kulit K (n = 1)

1  = R ( 1  − 1 )
λ n2 m2
1  = R ( 1  − 1 )
λ 12 32
1  = R ( 9  − 1 )
λ 9 9
1  =  8  R
λ 9

λ = 9/8 R

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Elastisitas dan Gaya Pegas.

Soal 9
Spektrum air raksa mengandung garis 435,8 nm di dalam kawasan biru. Jika tetapan Planck h = 6,63 x 10-34 Js, maka selisih tingkat energi di dalam atom yang menjadikan garis tersebut yakni …
A. 5,27 x 10-15 J
B. 4,23 x 10-16 J
C. 6,05 x 10-17 J
D. 5,51 x 10-18 J
E. 4,56 x 10-19 J

Pembahasan :
Selisih tingkat energi

⇒ ΔE = hc
λ
⇒ ΔE = 6,6 x 10-34 (3 x 108)
4,358 x 10-7

⇒ ΔE = 4,56 x 10-19 Joule

Jawaban : E

Soal 10
Berikut beberapa abjad suatu sinar:
(1) Terdiri dari muatan-muatan negatif
(2) Dapat menjadikan kalor pada benda yang ditumbuknya
(3) Dapat dibelokkan oleh medan listrik
(4) Dibelokkan ke arah kutub utara suatu magnet
Pernyataan yang benar ihwal sinar katode yakni …
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 1 dan 4
E. 2, 3, dan 4

Pembahasan :
Berikut beberapa sifat dari sinar katode:
1. Merambat lurus
2. Terdiri atas partikel bermuatan negatif
3. Dapat menjadikan kalor pada benda yang ditumbuknya
4. Arah sinar bergantung pada letak anoda
5. Dapat menghitamkan pelat film
6. Dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik

Jadi, opsi yang benar yakni 1, 2, dan 3.

Jawaban : A