Kumpulan Contoh Soal 20+ Soal Fisika Radioaktivitas Pilihan Ganda, Esai, & Jawaban: Siap Taklukkan Ujian!
Pilihan Ganda
1. Suatu unsur radioaktif memiliki waktu paruh 10 hari. Jika mula-mula terdapat 80 gram unsur tersebut, massa unsur yang tersisa setelah 30 hari adalah…
A. 40 gram
B. 20 gram
C. 10 gram
D. 5 gram
2. Peristiwa ketika sebuah inti atom memancarkan partikel alfa (α) akan menyebabkan…
A. Nomor atom berkurang 2, nomor massa berkurang 4.
B. Nomor atom bertambah 1, nomor massa tetap.
C. Nomor atom berkurang 1, nomor massa tetap.
D. Nomor atom tetap, nomor massa berkurang 4.
3. Satuan SI untuk aktivitas radioaktif adalah…
A. Curie (Ci)
B. Rutherford (Rd)
C. Becquerel (Bq)
D. Roentgen (R)
4. Defek massa suatu inti atom adalah…
A. Selisih massa inti dengan jumlah massa proton dan neutron penyusunnya.
B. Jumlah massa proton dan neutron dikurangi massa inti.
C. Massa inti dikurangi massa elektron.
D. Energi yang diperlukan untuk memecah inti.
5. Energi ikat inti adalah energi yang…
A. Dilepaskan saat inti terbentuk dari nukleon-nukleonnya.
B. Diperlukan untuk memecah inti menjadi nukleon-nukleonnya.
C. Terjadi akibat gaya gravitasi antar nukleon.
D. Dihasilkan dari reaksi fisi nuklir.
6. Persamaan peluruhan radioaktif N = N₀e⁻λᵗ menyatakan bahwa…
A. Jumlah inti yang tersisa berbanding lurus dengan waktu.
B. Laju peluruhan berbanding lurus dengan jumlah inti mula-mula.
C. Jumlah inti yang tersisa berkurang secara eksponensial terhadap waktu.
D. Konstanta peluruhan (λ) berbanding terbalik dengan waktu paruh.
7. Sinar gamma adalah…
A. Partikel bermuatan positif.
B. Partikel bermuatan negatif.
C. Gelombang elektromagnetik berenergi tinggi.
D. Inti helium.
8. Urutan daya tembus radiasi dari yang paling lemah ke paling kuat adalah…
A. Alfa (α), Beta (β), Gamma (γ)
B. Beta (β), Alfa (α), Gamma (γ)
C. Gamma (γ), Beta (β), Alfa (α)
D. Alfa (α), Gamma (γ), Beta (β)
9. Reaksi fisi adalah…
A. Penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat.
B. Pembelahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan.
C. Peluruhan spontan inti radioaktif.
D. Reaksi yang menghasilkan energi dari defek massa.
10. Reaksi fusi adalah…
A. Pembelahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan.
B. Penggabungan inti-inti ringan menjadi inti yang lebih berat.
C. Peluruhan spontan inti radioaktif.
D. Reaksi yang menghasilkan energi dari defek massa.
11. Peluruhan beta negatif (β⁻) terjadi ketika…
A. Neutron berubah menjadi proton dan memancarkan elektron.
B. Proton berubah menjadi neutron dan memancarkan positron.
C. Inti memancarkan inti helium.
D. Inti memancarkan foton berenergi tinggi.
12. Peluruhan beta positif (β⁺) terjadi ketika…
A. Neutron berubah menjadi proton dan memancarkan elektron.
B. Proton berubah menjadi neutron dan memancarkan positron.
C. Inti memancarkan inti helium.
D. Inti memancarkan foton berenergi tinggi.
13. Hubungan antara waktu paruh (T½) dan konstanta peluruhan (λ) adalah…
A. T½ = λ / ln 2
B. T½ = ln 2 / λ
C. T½ = 1 / λ
D. T½ = λ × ln 2
14. Jika aktivitas awal suatu sampel radioaktif adalah 1000 Bq dan waktu paruhnya 5 jam, aktivitas setelah 15 jam adalah…
A. 500 Bq
B. 250 Bq
C. 125 Bq
D. 62,5 Bq
15. Unsur U-238 (²³⁸₉₂U) meluruh menjadi Pb-206 (²⁰⁶₈₂Pb) melalui serangkaian peluruhan alfa dan beta. Berapa banyak partikel alfa (α) yang dipancarkan dalam deret peluruhan ini?
A. 6
B. 7
C. 8
D. 9
16. Isotop adalah atom-atom yang memiliki…
A. Nomor atom sama, nomor massa berbeda.
B. Nomor atom berbeda, nomor massa sama.
C. Jumlah proton dan neutron sama.
D. Jumlah elektron yang berbeda.
17. Isobar adalah atom-atom yang memiliki…
A. Nomor atom sama, nomor massa berbeda.
B. Nomor atom berbeda, nomor massa sama.
C. Jumlah proton dan neutron sama.
D. Jumlah elektron yang berbeda.
18. Isoton adalah atom-atom yang memiliki…
A. Nomor atom sama, nomor massa berbeda.
B. Nomor atom berbeda, nomor massa sama.
C. Jumlah neutron sama.
D. Jumlah elektron yang berbeda.
19. Kestabilan inti atom sangat dipengaruhi oleh rasio…
A. Proton terhadap elektron.
B. Neutron terhadap elektron.
C. Proton terhadap neutron.
D. Massa terhadap volume.
20. Radioisotop karbon-14 (¹⁴₆C) digunakan untuk penentuan umur fosil karena…
A. Memiliki waktu paruh yang sangat pendek.
B. Terdapat secara alami di atmosfer.
C. Tidak bersifat radioaktif.
D. Berinteraksi kuat dengan material organik.
Isian Singkat
1. Inti atom yang tidak stabil dan memancarkan radiasi disebut inti _______.
2. Partikel yang memiliki muatan positif dan massa yang sama dengan elektron disebut _______.
3. Energi yang dilepaskan ketika sebuah inti atom terbentuk dari nukleon-nukleon penyusunnya disebut energi _______.
4. Proses pembelahan inti berat menjadi inti-inti yang lebih ringan disertai pelepasan energi disebut reaksi _______.
5. Laju peluruhan inti radioaktif per satuan waktu disebut _______.
Uraian
1. Suatu sampel radioaktif memiliki waktu paruh 4 jam. Jika aktivitas awal sampel adalah 6400 Bq, hitunglah aktivitas sampel setelah 12 jam!
2. Jelaskan perbedaan mendasar antara reaksi fisi dan reaksi fusi, beserta contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari atau teknologi!
3. Sebuah inti ²³⁴₉₀Th meluruh dengan memancarkan partikel alfa (α). Tuliskan persamaan reaksi peluruhan tersebut dan tentukan inti hasil peluruhannya!
4. Hitunglah defek massa dan energi ikat inti untuk atom Litium (⁷₃Li), jika diketahui: Massa proton (mp) = 1,007276 sma, Massa neutron (mn) = 1,008665 sma, Massa inti ⁷₃Li = 7,016005 sma, 1 sma = 931,5 MeV/c²
5. Bagaimana radiasi pengion (seperti sinar-X, gamma, alfa, beta) dapat berbahaya bagi makhluk hidup dan bagaimana upaya untuk meminimalkan paparan radiasi tersebut?
Mencocokkan
1. Cocokkan istilah di kolom kiri dengan definisi yang tepat di kolom kanan!
Aktivitas Radioaktif = Laju peluruhan inti per satuan waktu
Waktu Paruh = Waktu yang dibutuhkan agar separuh inti radioaktif meluruh
2. Cocokkan jenis radiasi dengan sifat dasarnya!
Partikel Alfa = Inti helium, bermuatan positif, daya tembus lemah
Sinar Gamma = Gelombang elektromagnetik, tidak bermassa, daya tembus kuat
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh = 30 hari ÷ 10 hari/waktu paruh = 3 waktu paruh. Massa sisa = 80 gram × (½)³ = 80 gram × ⅛ = 10 gram.
2. A
Pembahasan: Peluruhan alfa (α) adalah pemancaran inti helium (⁴₂He). Ini mengurangi nomor atom (Z) sebanyak 2 dan nomor massa (A) sebanyak 4.
3. C
Pembahasan: Becquerel (Bq) adalah satuan SI untuk aktivitas radioaktif, didefinisikan sebagai satu peluruhan per detik.
4. B
Pembahasan: Defek massa (Δm) adalah selisih antara jumlah massa nukleon (proton dan neutron) penyusun inti dan massa inti sebenarnya. Δm = (Zmp + Nmn) – minti.
5. A
Pembahasan: Energi ikat inti adalah energi yang dilepaskan saat nukleon-nukleon bergabung membentuk inti, atau energi yang diperlukan untuk memecah inti menjadi nukleon-nukleon penyusunnya. Pilihan A dan B secara esensi sama, namun A lebih tepat menggambarkan ‘terbentuk’.
6. C
Pembahasan: Persamaan N = N₀e⁻λᵗ menunjukkan bahwa jumlah inti radioaktif yang tersisa (N) berkurang secara eksponensial seiring berjalannya waktu (t).
7. C
Pembahasan: Sinar gamma (γ) adalah foton berenergi tinggi, yaitu gelombang elektromagnetik, tidak memiliki massa dan muatan.
8. A
Pembahasan: Partikel alfa memiliki daya tembus paling lemah (bisa dihentikan kertas), beta sedang (bisa dihentikan plat aluminium tipis), dan gamma paling kuat (membutuhkan timbal tebal).
9. B
Pembahasan: Reaksi fisi adalah proses pembelahan inti atom berat menjadi inti-inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi.
10. B
Pembahasan: Reaksi fusi adalah proses penggabungan dua inti atom ringan atau lebih menjadi inti atom yang lebih berat, disertai pelepasan energi.
11. A
Pembahasan: Dalam peluruhan beta negatif (β⁻), sebuah neutron (n) dalam inti berubah menjadi proton (p) dan memancarkan elektron (e⁻) serta antineutrino (ν̅e).
12. B
Pembahasan: Dalam peluruhan beta positif (β⁺), sebuah proton (p) dalam inti berubah menjadi neutron (n) dan memancarkan positron (e⁺) serta neutrino (νe).
13. B
Pembahasan: Waktu paruh (T½) dan konstanta peluruhan (λ) memiliki hubungan T½ = ln 2 / λ, di mana ln 2 ≈ 0,693.
14. C
Pembahasan: Jumlah waktu paruh = 15 jam ÷ 5 jam/waktu paruh = 3 waktu paruh. Aktivitas sisa = 1000 Bq × (½)³ = 1000 Bq × ⅛ = 125 Bq.
15. C
Pembahasan: Perubahan nomor massa = 238 – 206 = 32. Setiap partikel alfa mengurangi nomor massa 4. Jadi, jumlah partikel alfa = 32 ÷ 4 = 8.
16. A
Pembahasan: Isotop adalah atom dari unsur yang sama (nomor atom sama) tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda, sehingga nomor massanya berbeda.
17. B
Pembahasan: Isobar adalah atom-atom dari unsur yang berbeda (nomor atom berbeda) tetapi memiliki nomor massa yang sama.
18. C
Pembahasan: Isoton adalah atom-atom yang memiliki jumlah neutron yang sama, meskipun nomor atom dan nomor massanya berbeda.
19. C
Pembahasan: Kestabilan inti atom sangat bergantung pada rasio jumlah neutron (N) dan proton (Z), atau N/Z. Untuk inti ringan, N/Z mendekati 1. Untuk inti berat, N/Z > 1.
20. B
Pembahasan: Karbon-14 terbentuk secara alami di atmosfer dan diserap oleh makhluk hidup. Setelah mati, C-14 meluruh, dan perbandingan C-14 dengan C-12 dapat digunakan untuk menentukan umur objek organik.
Isian Singkat
1. Radioaktif
2. Positron
3. Ikat inti
4. Fisi
5. Aktivitas radioaktif
Uraian
1. Jumlah waktu paruh (n) = Waktu total ÷ Waktu paruh = 12 jam ÷ 4 jam = 3 waktu paruh. Aktivitas akhir (A) = Aktivitas awal (A₀) × (½)ⁿ = 6400 Bq × (½)³ = 6400 Bq × ⅛ = 800 Bq. Jadi, aktivitas sampel setelah 12 jam adalah 800 Bq.
2. Reaksi Fisi: Proses pembelahan inti atom berat (misalnya uranium atau plutonium) menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi yang sangat besar dan neutron. Contoh aplikasi: Pembangkit listrik tenaga nuklir dan bom atom. Reaksi Fusi: Proses penggabungan dua inti atom ringan (misalnya hidrogen atau isotopnya seperti deuterium dan tritium) menjadi inti yang lebih berat, juga disertai pelepasan energi yang sangat besar. Contoh aplikasi: Matahari dan bintang-bintang (sumber energi alami) dan bom hidrogen (aplikasi militer). Fusi juga menjadi harapan untuk energi bersih di masa depan.
3. Persamaan peluruhan alfa: ᴬᶻX → ᴬ⁻⁴ᶻ⁻²Y + ⁴₂He (α). Untuk ²³⁴₉₀Th: Nomor massa (A) = 234 – 4 = 230. Nomor atom (Z) = 90 – 2 = 88. Unsur dengan nomor atom 88 adalah Radium (Ra). Jadi, persamaan reaksinya adalah: ²³⁴₉₀Th → ²³⁰₈₈Ra + ⁴₂He.
4. Untuk ⁷₃Li: Jumlah proton (Z) = 3, Jumlah neutron (N) = 7 – 3 = 4. 1. Hitung total massa nukleon penyusun: Massa total nukleon = (3 × 1,007276 sma) + (4 × 1,008665 sma) = 3,021828 sma + 4,034660 sma = 7,056488 sma. 2. Hitung defek massa (Δm): Δm = Massa total nukleon – Massa inti ⁷₃Li = 7,056488 sma – 7,016005 sma = 0,040483 sma. 3. Hitung energi ikat inti (E): E = Δm × 931,5 MeV/sma = 0,040483 sma × 931,5 MeV/sma ≈ 37,719 MeV. Jadi, defek massa adalah 0,040483 sma dan energi ikat inti adalah sekitar 37,719 MeV.
5. Bahaya Radiasi Pengion: Radiasi pengion memiliki energi yang cukup tinggi untuk mengionisasi atom atau molekul dalam sel hidup. Ionisasi ini dapat merusak DNA, protein, dan komponen seluler penting lainnya. Kerusakan DNA dapat menyebabkan mutasi genetik, kanker, atau kematian sel. Efeknya bisa bersifat somatik (mempengaruhi individu yang terpapar) atau genetik (mempengaruhi keturunan). Tingkat kerusakan bergantung pada jenis radiasi, dosis, durasi paparan, dan bagian tubuh yang terpapar. Upaya Meminimalkan Paparan: 1. Jarak (Distance): Jauhkan diri dari sumber radiasi. Intensitas radiasi berkurang secara kuadrat terbalik dengan jarak. 2. Perisai (Shielding): Gunakan material pelindung yang sesuai (misalnya timbal untuk sinar gamma, aluminium untuk beta, kertas untuk alfa). 3. Waktu (Time): Batasi waktu paparan seminimal mungkin. Semakin singkat waktu paparan, semakin kecil dosis radiasi yang diterima. 4. Kontaminasi: Hindari kontak langsung dengan bahan radioaktif dan pastikan prosedur dekontaminasi yang tepat jika terjadi tumpahan.
Mencocokkan
1. Aktivitas Radioaktif = Laju peluruhan inti per satuan waktu; Waktu Paruh = Waktu yang dibutuhkan agar separuh inti radioaktif meluruh
2. Partikel Alfa = Inti helium, bermuatan positif, daya tembus lemah; Sinar Gamma = Gelombang elektromagnetik, tidak bermassa, daya tembus kuat