Fizik questionssoalan, bab 6

NameNamaClassKelasDateTarikh

Fizik Nuklear

41 marksmarkah. Guna mod Latihan untuk menyemak setiap jawapan, atau mod Peperiksaan untuk menjawab semua soalan dahulu. Sediakan kertas dan pensel untuk kiraan. Ambil c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹, 1 u.j.a = 1.66 × 10⁻²⁷ kg dan 1 MeV = 1.6 × 10⁻¹³ J.

Bahagian A: soalan objektif

13 marksmarkah

Pilih jawapan yang terbaik bagi setiap soalan.

QuestionSoalan 1

Apakah yang dimaksudkan dengan reputan radioaktif?

Penggabungan dua nukleus ringan pada suhu yang sangat tinggi
Pembelahan nukleus berat apabila dilanggar oleh neutron
Proses nukleus yang tidak stabil menjadi nukleus yang stabil dengan memancarkan sinaran radioaktif
Pemancaran cahaya oleh bahan yang dipanaskan pada suhu yang tinggi

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Reputan radioaktif ialah proses nukleus tidak stabil menjadi nukleus stabil dengan memancarkan sinaran radioaktif (m.s. 200). Pilihan A dan B ialah pelakuran dan pembelahan nukleus.

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 200

QuestionSoalan 2

Zarah alfa ialah

nukleus helium yang terdiri daripada dua proton dan dua neutron
elektron yang bergerak pantas
sinaran elektromagnet berfrekuensi tinggi
nukleus hidrogen yang terdiri daripada satu proton dan satu neutron

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Zarah alfa ialah nukleus helium, ⁴₂He (dua proton dan dua neutron). Elektron yang bergerak pantas ialah zarah beta dan sinaran elektromagnet berfrekuensi tinggi ialah sinar gama.

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 200

QuestionSoalan 3

Nukleus ²³⁸₉₂U mereput dengan memancarkan satu zarah alfa. Apakah nukleus anak yang terhasil?

²³⁴₉₃Np
²³⁴₉₀Th
²³⁸₉₃Np
²³⁰₉₀Th

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Zarah α membawa pergi 4 nukleon dan 2 proton: A = 238 − 4 = 234 dan Z = 92 − 2 = 90. Nukleus anak ialah ²³⁴₉₀Th (torium-234).

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 200

QuestionSoalan 4

Nukleus ²⁴₁₁Na mengalami reputan beta. Apakah nombor nukleon dan nombor proton nukleus anak?

Nombor nukleon 24, nombor proton 10
Nombor nukleon 20, nombor proton 9
Nombor nukleon 23, nombor proton 11
Nombor nukleon 24, nombor proton 12

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Dalam reputan β, sebiji neutron menjadi proton: nombor nukleon tidak berubah (24) dan nombor proton bertambah 1 (12). Nukleus anak ialah ²⁴₁₂Mg.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 201

QuestionSoalan 5

Apakah yang berlaku kepada nukleus selepas memancarkan sinar gama?

Nombor proton berkurang 2 dan nombor nukleon berkurang 4
Nombor proton bertambah 1 dan nombor nukleon tidak berubah
Tenaga nukleus berkurang tetapi nombor proton dan nombor nukleon tidak berubah
Nombor nukleon tidak berubah dan nombor proton berkurang 1

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Sinar gama tidak berjisim dan neutral. Selepas reputan γ, tiada perubahan nombor proton dan nombor nukleon; nukleus kurang bertenaga (m.s. 201).

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 201

QuestionSoalan 6

Suhu suatu sampel radioaktif dinaikkan dengan banyak. Apakah yang berlaku kepada kadar reputan sampel itu?

Bertambah
Tidak berubah
Berkurang
Berhenti

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Reputan radioaktif berlaku secara rawak dan spontan, serta tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan faktor fizikal yang lain (Galeri Maklumat, m.s. 200).

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 200

QuestionSoalan 7

Apakah maksud separuh hayat suatu bahan radioaktif?

Masa yang diambil untuk semua nukleus dalam sampel mereput
Masa yang diambil untuk jisim sampel menjadi dua kali ganda
Masa yang diambil oleh sinaran untuk merambat sejauh satu meter
Masa yang diambil untuk separuh daripada bilangan asal nukleus radioaktif mereput

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Separuh hayat ialah masa yang diambil untuk separuh daripada bilangan asal nukleus radioaktif bagi suatu sampel mereput (m.s. 202).

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.2

TextbookBuku teks p.ms. 202

QuestionSoalan 8

Suatu sumber radioaktif mempunyai keaktifan awal 960 s⁻¹ dan separuh hayat 5 minit. Berapakah keaktifannya selepas 20 minit?

60 s⁻¹
120 s⁻¹
240 s⁻¹
480 s⁻¹

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

n = 20 ÷ 5 = 4 separuh hayat. A = (½)⁴ × 960 = 960 ÷ 16 = 60 s⁻¹.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.4

TextbookBuku teks p.ms. 206

QuestionSoalan 9

Dua sampel batu mengandungi uranium-238 dan hasil akhir siri reputannya, plumbum-206. Batu yang manakah paling berusia?

Batu yang mengandungi uranium-238 yang paling banyak
Batu yang mempunyai jisim paling besar
Batu yang mempunyai nisbah plumbum-206 kepada uranium-238 paling tinggi
Batu yang mempunyai nisbah plumbum-206 kepada uranium-238 paling rendah

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Semakin lama uranium-238 mereput, semakin banyak plumbum-206 terbentuk. Nisbah plumbum-206 kepada uranium-238 yang lebih tinggi bermaksud batu yang lebih berusia (m.s. 203).

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.2

TextbookBuku teks p.ms. 203

QuestionSoalan 10

Pernyataan manakah menerangkan pelakuran nukleus?

Satu nukleus berat membelah menjadi dua nukleus yang lebih ringan
Nukleus yang kecil dan ringan bercantum membentuk nukleus yang lebih berat pada suhu dan tekanan yang amat tinggi
Nukleus yang tidak stabil memancarkan satu elektron
Nukleus menyerap tenaga lalu menjadi lebih ringan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Pelakuran nukleus ialah penggabungan nukleus yang kecil dan ringan untuk membentuk nukleus yang lebih berat dengan membebaskan tenaga yang banyak (m.s. 209). Pilihan A ialah pembelahan nukleus.

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.2.1

TextbookBuku teks p.ms. 209

QuestionSoalan 11

Dalam suatu tindak balas nuklear, jumlah jisim hasil tindak balas kurang daripada jumlah jisim bahan tindak balas. Jisim yang hilang itu

hilang sepenuhnya dan tidak dapat dijelaskan
dibawa pergi oleh neutron yang dipancarkan sahaja
kekal dalam nukleus sebagai jisim tambahan
bertukar kepada tenaga mengikut E = mc²

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Jisim yang hilang ialah cacat jisim, m. Jisim ini bertukar kepada tenaga nuklear mengikut E = mc² (m.s. 211).

For the teacherUntuk guru: UnderstandingMemahami, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.2.2

TextbookBuku teks p.ms. 211

QuestionSoalan 12

Suatu tindak balas nuklear mempunyai cacat jisim 4.0 × 10⁻²⁹ kg. Berapakah tenaga yang dibebaskan? [c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹]

3.6 × 10⁻¹² J
1.2 × 10⁻²⁰ J
4.4 × 10⁻³⁸ J
3.6 × 10⁻²⁰ J

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

E = mc² = 4.0 × 10⁻²⁹ × (3.00 × 10⁸)² = 4.0 × 10⁻²⁹ × 9.0 × 10¹⁶ = 3.6 × 10⁻¹² J.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.2.3

TextbookBuku teks p.ms. 212

QuestionSoalan 13

Apakah fungsi rod pengawal dalam reaktor nuklear?

Memperlahankan neutron yang bergerak pantas supaya pembelahan nukleus boleh berlaku
Menyerap neutron yang berlebihan untuk mengawal kadar tindak balas
Menghalang sinaran radioaktif terlepas ke persekitaran
Menyerap tenaga haba untuk menghasilkan stim

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Rod pengawal (boron atau kadmium) menyerap neutron yang berlebihan untuk mengawal kadar tindak balas (m.s. 216). Moderator memperlahankan neutron, dinding konkrit menghalang sinaran dan air menyerap haba.

For the teacherUntuk guru: RememberingMengingat, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.2.4

TextbookBuku teks p.ms. 216

Bahagian B: soalan berstruktur

28 marksmarkah

Jawab semua soalan. Tunjukkan langkah pengiraan anda.

QuestionSoalan 14

Lengkapkan persamaan reputan radioaktif yang berikut dengan mengenal pasti A, B dan C.

[2 marksmarkah] (a)²³⁴₉₀Th → A + ⁰₋₁e

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

²³⁴₉₁Pa

Nombor nukleon = 234 [1 mark]1
Nombor proton = 90 + 1 = 91, maka A ialah ²³⁴₉₁Pa [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (b)²¹⁴₈₄Po → ²¹⁰₈₂Pb + B

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

⁴₂He

B ialah zarah alfa, ⁴₂He [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markmarkah] (c)¹₀n → ¹₁p + C

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

⁰₋₁e

C ialah elektron (zarah beta), ⁰₋₁e [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.1.1

TextbookBuku teks p.ms. 201

QuestionSoalan 15

Rajah 1 menunjukkan siri reputan uranium-238 yang berakhir dengan plumbum-206 yang stabil.

Siri reputan uranium-238 daripada uranium-238 hingga plumbum-206 dengan sinaran dan separuh hayat bagi setiap langkah — Rajah 1

[1 markmarkah] (a)Nyatakan separuh hayat radium-226.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

1 622 tahun [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[4 marksmarkah] (b)Hitung bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dipancarkan apabila ²³⁸₉₂U mereput menjadi ²⁰⁶₈₂Pb.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Nombor nukleon berkurang 238 − 206 = 32 [1 mark]1
Zarah alfa = 32 ÷ 4 = 8 [1 mark]1
Nombor proton jatuh 8 × 2 = 16 kepada 76, tetapi plumbum mempunyai 82 [1 mark]1
Zarah beta = 82 − 76 = 6 [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (c)Nisbah uranium-238 kepada plumbum-206 ialah 4 : 1 dalam batu P dan 9 : 1 dalam batu Q. Batu yang manakah lebih berusia? Jelaskan.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Batu P [1 mark]1
Nisbah uranium-238 kepada plumbum-206 lebih kecil, maka lebih banyak uranium-238 telah mereput menjadi plumbum-206 [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: AnalysingMenganalisis, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.2

TextbookBuku teks p.ms. 202

QuestionSoalan 16

Rajah 2 menunjukkan graf keaktifan melawan masa bagi suatu sumber radioaktif.

Graf keaktifan melawan masa dalam hari: 960 pada 0, 480 pada 6, 240 pada 12, 120 pada 18 dan 60 pada 24 hari — Rajah 2

[1 markmarkah] (a)Tentukan separuh hayat sumber itu.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Keaktifan menjadi separuh, 960 kepada 480 s⁻¹, dalam 6 hari, maka T½ = 6 hari [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[3 marksmarkah] (b)Hitung keaktifan sumber itu selepas 30 hari.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

n = 30 ÷ 6 = 5 [1 mark]1
A = (½)⁵ × 960 [1 mark]1
= 30 s⁻¹ [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, mediumsederhana difficultyaras mediumsederhana, standard 6.1.3

TextbookBuku teks p.ms. 205

QuestionSoalan 17

Satu nukleus uranium-235 menyerap satu neutron dan membelah: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + 3 ¹₀n + tenaga. Cacat jisim dalam tindak balas ini ialah 0.18606 u.j.a.

[1 markmarkah] (a)Namakan jenis tindak balas nuklear ini.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Pembelahan nukleus [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[3 marksmarkah] (b)Hitung tenaga yang dibebaskan, dalam joule.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

m = 0.18606 × 1.66 × 10⁻²⁷ = 3.09 × 10⁻²⁸ kg [1 mark]1
E = mc² = 3.09 × 10⁻²⁸ × (3.00 × 10⁸)² [1 mark]1
= 2.78 × 10⁻¹¹ J [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (c)Nyatakan jawapan anda di (b) dalam MeV.

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

2.78 × 10⁻¹¹ ÷ 1.6 × 10⁻¹³ [1 mark]1
= 174 MeV [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: ApplyingMengaplikasi, hightinggi difficultyaras hightinggi, standard 6.2.3

TextbookBuku teks p.ms. 212

QuestionSoalan 18

Rajah 3 menunjukkan sebuah stesen jana kuasa nuklear.

Struktur reaktor nuklear dan stesen jana kuasa: reaktor, penjana stim, turbin, penjana, kondenser dan menara penyejuk — Rajah 3

[1 markmarkah] (a)Apakah tindak balas nuklear yang berlaku dalam reaktor?

Auto-checked: type a short answerSemakan automatik: taip jawapan pendek

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Pembelahan nukleus uranium-235 [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (b)Terangkan tindak balas berantai dalam reaktor.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Pembelahan satu nukleus uranium-235 membebaskan neutron (yang bergerak pantas) [1 mark]1
Neutron itu membelah nukleus uranium-235 yang lain dan proses ini berulang secara berterusan [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (c)Nyatakan perubahan tenaga daripada reaktor hingga menghasilkan tenaga elektrik.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Tenaga nuklear kepada tenaga haba [1 mark]1
Tenaga haba kepada tenaga kinetik (turbin) kepada tenaga elektrik (penjana) [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

[2 marksmarkah] (d)Nyatakan satu kelebihan dan satu kelemahan menggunakan tenaga nuklear untuk menjana tenaga elektrik.

You mark this one: open Show answerAnda tanda sendiri: buka Tunjuk jawapan

Show answerTunjuk jawapanHide answerSembunyi jawapan

Kelebihan: sejumlah kecil bahan api menghasilkan tenaga yang besar, atau jejak karbon sifar [1 mark]1
Kelemahan: kos yang tinggi, teknologi dan kepakaran yang tinggi, atau pengurusan sisa radioaktif yang rumit [1 mark]1

Tick each point you got.Tandakan setiap isi yang betul.

For the teacherUntuk guru: EvaluatingMenilai, lowrendah difficultyaras lowrendah, standard 6.2.4

TextbookBuku teks p.ms. 214

Back to notesKembali ke nota Bab 7 questionssoalan Model papersKertas model