Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Inti dan Radioaktivitas

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika tentang 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 tentang 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 agar elektronnya tereksitasi, menentukan panjang gelombang yang terjadi pada perpindahan elektron, menentukan selisih tingkat energi di dalam atom, mengidentifikasi karakter 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 adalah 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

Jadi , unsur yang terbentuk adalah ¹⁷₈O.

Jawaban : C

Soal 2
Dalam proses peluruhan radioaktif berantai sebagai berikut:
^a_bA � peluruhan alfa ? ^c_dB � peluruhan beta ? ^e_fC
Maka pernyataan yang benar adalah ...
(1) e = c + 1
(2) d = b - 2
(3) a = c - 4
(4) f = d + 1

Pembahasan :
Reaksi di atas dapat kita tulis menjadi
^a_bA ? ⁴₂He + ^c_dB
^c_dB ? ⁰_-1� + ^e_fC

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 adalah 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 adalah ...
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 adalah 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 adalah ¹₀n

Jawaban : C

Soal 4
Partikel radioaktif X meluruh menurut persamaan berikut :
^S_RX �peluruhan �? ^Q_PY �peluruhan a? ^U_TZ
Pernyataan yang benar adalah ...
(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 :
^S_RX ? ⁰_-1� + ^Q_PY
^Q_PY ? ⁴₂He + ^U_TZ

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 adalah 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 adalah 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 adalah ...
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 adalah 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 agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M adalah ....
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 agar elektronnya tereksitasi dari tingkat dasar ke lintasan kulit M
? ?E = E₃ - E₁
? ?E = -1,5 - (-13,6)
? ?E = 12,09 eV

Jawaban : E

Soal 8
Jika elektron berpindah dari kulit M ke kulit K pada atom hidrogen dan R adalah 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	)
?		n2		m2

1	= R (	1	-	1	)
?		12		32

1	= R (	9	-	1	)
?		9		9

1	=	8	R
?		9

? = 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 daerah biru. Jika tetapan Planck h = 6,63 x 10^-34 Js, maka selisih tingkat energi di dalam atom yang menimbulkan garis tersebut adalah ...
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

? ?E =	hc
	?

? ?E =	6,6 x 10-34 (3 x 108)
	4,358 x 10-7

? ?E = 4,56 x 10^-19 Joule

Jawaban : E

Soal 10
Berikut beberapa karakter suatu sinar:
(1) Terdiri dari muatan-muatan negatif
(2) Dapat menimbulkan kalor pada benda yang ditumbuknya
(3) Dapat dibelokkan oleh medan listrik
(4) Dibelokkan ke arah kutub utara suatu magnet
Pernyataan yang benar tentang sinar katode adalah ...
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 menimbulkan 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 adalah 1, 2, dan 3.

Jawaban : A