[KUMPULAN SOAL FISIKA]
[KELAS 12 IPA]
Rangkaian Arus Searah
1. Diketahui bahwa arus listrik searah (DC) sebesar 3 amperes yang mengalir melewati suatu filament pemanas mampu menghasilkan daya listrik padanya sebesar W. Kalau digunakan arus bolak-balik (AC) dengan nilai puncak sebesar 3 ampere juga, maka besar daya listrik sekarang yang dapat dibangkitkan pada filament adalah …
a. 𝑊 4 d. 4W b. 𝑊 2 e. W c. 2W Jawaban : B Pembahasan Diketahui :
Arus DC sebesar IDC = 3A mengahsilkan daya PDC = W.
Ditanya :
Daya (P) yang diperoleh apabila menggunakan arus AC dengan nilai puncak Imax = 3A.
Jawab :
Arus bolak-balik (AC) yang dipakai adalah arus efektif Ief =
𝐼 𝑚𝑎𝑥 √2 = 3 √2 𝑃 𝐴𝐶 𝑃 𝐷𝐶 = 𝐼2 𝑒𝑓 . 𝑅 𝐼2 𝑚𝑎𝑥 . 𝑅 ↔ 𝑃 𝐴𝐶 𝑃 𝐷𝐶 = 𝐼2 𝑒𝑓 𝐼2 𝑚𝑎𝑥 𝑃 𝐴𝐶 𝑊 = (3 √2) 2 (3)2 = 1 2 ↔ PAC = 𝑊 2
2. Besar hambatan pengganti antara titik A dan titik B adalah …
a. 4Ω d. 10Ω
b. 6Ω e. 14Ω
c. 8Ω Jawaban : D Pembahasan
▸ Baca selengkapnya: soal mutasi kelas 12
(2)Maka rangkaian di atas dapat diganti dengan rangkaian
R3 dan R4 adalah rangkaian parallel, maka 1 𝑅𝑝 = 1 𝑅3 + 1 𝑅4 = 1 10 + 1 10 = 2 10 = 1 5 𝑅𝑝 = 5Ω
Jadi hambatan pengganti dari A sampai B adalah rangkaian seri dari R1, R2, dan Rp. Rs = R1 + R2 + Rp = 2 + 3 + 5 = 10Ω
3. Sebuah rangkaian listrik diperlihatkan pada gambar. Agar energy yang diserap oleh hambatan 6 ohm setiap sekonnya 1,5 joule, beda tegangan 𝑥 yang harus dipasang adalah … volt
a. 4 d. 8
b. 5,4 e. 8,5
c. 6,2 Jawaban : A Pembahasan
Dengan aturan jembatan Wheat Stone, R1 . R4 = R2 . R3
2 . 3 = 1 . 6
Pada hambatan R3 P = 𝑖2 . R . t 1,5 = 𝑖2 . 6 . 1 𝑖2 = 1 4 𝑖2 = 1 2 A Jadi, X = V = ∑iR = 1 2(2+6) = 4 volt
4. Sebuah ampermeter mempunyai hambatan 18 ohm dan berdaya ukur 10 mA. Agar daya ukur meningkat menjadi 100 mA. Maha harus dipasang hambatan …
a. 0,8 ohm seri dengan ampermeter b. 0,8 ohm parallel dengan ampermeter c. 2,0 ohm seri dengan ampermeter d. 2,0 ohm parallel dengan ampermeter e. 8,0 ohm seri dengan ampermeter Jawaban : D
Pembahasan Diketahui : Daya ukur 10mA R = 18 Ω
Ditanya : Bagaimana hambatan harus dipasang agar daya ukur ampermeter meningkat menjadi 100 mA?
Jawab :
Dengan daya ukur 10 mA, kemudian daya ukur dinaikkan menjadi 100 mA, maka n= 100 10 =10 Jadi rsh = 𝑅 𝑛−1= 18 10−1 = 2Ω rsh dipasang parallel menjadi R.
5. Resistensi kawat jaringan listrik akan meningkat pada siang hari yang terik, sebab 1) Kawat menjadi lebih panjang
2) Arus listrik menurun pada siang hari 3) Hambat jenis kawat meningkat
4) Luas tampang lintang kawat membesar Jawaban : Pernyataan 1 dan 3 benar Pembahasan
Pada siang hari, resistensi kawat jaringan listrik meningkat sebab :
Pada siang hari temperature (suhu) naik, akibatnya kawat akan memuai. Karena besarnya hambatan sebanding dengan panjang kawat, yaitu :
R = ρ 𝑙 𝐴
Hambat jenis kawat meningkat ρ = ρ0 {1 + α∆T}
α = koefisien suhu hambat jenis
- Besar hambatan berbanding terbalik dengan luas penampang (A)
- Besar hambatan tidak dipengaruhi oleh kuat arus dan tegangan Sumber : Buku Wangsit SBMPTN 2019 Fisika halaman 105 – 107
Listrik Statis (Elektrostatika)
6. Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 2√3 terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik dipusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan berturut-turut adalah … a. 1 2 kq dan 0 d. 0 dan 3 2 kq b. 1 2 kq dan 3 2 kq e. 0 dan 2 3 kq c. 2 3 kq dan 3 2 kq Jawaban : D Pembahasan r = 1 3 s√3 = 1 3 (2√3)√3 = 2
Kuat medan listrik oleh q1 = kuat medan magnet listrik oleh q2 = kuat medan listrik oleh q3.
Karena kuat medan listrik merupakan besaran vector, sedangkan sudut ketiga vector E adalah sama besar, yaitu 120o dan q1 = q2 = q3 = q.
E = E1 + E2 + E3 = 0
Potensial listrik merupakan besaran scalar, jadi : V = V1 + V2 + V3 V = k𝑞 𝑟 + k 𝑞 𝑟 + k 𝑞 𝑟 = 3k 𝑞 𝑟 = 3 2kq
7. Dua buah muatan titik masing-masing sebesar 10µC dan 4µC terpisah sejauh 10 cm. kedua muatan tersebut berada di dalam medium yang memiliki permitivitas relative sebesar 3. Berapakah besar gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut?
a. 10N d. 72N b. 12N e. 100 N c. 36N Jawaban : B Pembahasan Diketahui : q1 = 10µC ; q2 = 4µC ; ε = 3 r = 10cm = 0,1m k = 9 x 109Nm2C-2 Ditanyakan : F = ? Jawab : F = 𝑘 ε . 𝑞1𝑞2 𝑟2 = 9 × 109 3 . 10𝜇 .4𝜇 (10−1)2 = 12N
8. Pernyataan yang benar tentang kapasitansi sebuah kapasitor pelat sejajar adalah … 1) Berbanding lurus dengan luas pelat
2) Tidak bergantung pada rapat muatan 3) Bergantung pada jarak antar pelat
4) Tidak bergantung pada jenis bahan yang disiapkan diantara kedua pelat Jawaban : 1, 2, 3 benar
Pembahasan C = K εo
𝐴 d
K = konstanta bahan dielektrik A = luas pelat
9. Tiga kapasitor disusun seri, dengan kapasitansi masing-masing seperti ditunjukkan pada gambar di bawah. Kapasitansi dari susunan tersebut adalah …
a. 220µF d. 40µF b. 180µF e. 20µF c. 120µF Jawaban : E Pembahasan Diketahui :
Tiga kapasitor disusun seri
Ditanyakan : Ctotal = ? Jawab : 1 𝐶𝑟 = 1 𝐶1+ 1 𝐶2+ 1 𝐶3 1 𝐶𝑟 = 1 120+ 1 60+ 1 40 1 𝐶𝑟 = 1 120+ 2 120+ 3 120 1 𝐶𝑟 = 6 120 𝐶𝑟 = 20µF
10. Sebuah bola konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bolah yang berjari-jari a dihitung dari pusat bola konduktor dengan a > R/2. Di pusat bola konduktor diletakkan sebuah muatan titik +Q. jika k = 1/(4πεo) dengan εo adalah permitivitas listrik di udara, maka besar kuat medan listrik sebuah titik berjarak R/2 dari pusat bola konduktor adalah …
a. 0 d. 8 kQ/R2
b. kQ/R2 e. kQ/(R+a)2
c. 4 kQ/R2 Jawaban : C Pembahasan
Medan di 𝑅
2 = E1 + E2 Medan di dalam bola E2 = 0
Jadi, E = E1 E = k 𝑄 (𝑅 2)2 E = 4k 𝑄 𝑅2
Sumber : Buku Wangsit SBMPTN 2019 Fisika halaman 103 - 105
Medan Magnet
11. Batang magnet bergerak dengan kelajuan konstan mendekati kumparan. Beda potensial listrik yang terukur pada titik X dan Y adalah akan …
a. Lebih tinggi di X dan akan semakin berkurang b. Lebih tinggi di Y dan akan semakin berkurang c. Lebih tinggi di Y dan akan semakin bertambah
d. Lebih tinggi di Y dan akan semakin membesar nilainya e. Lebih tinggi di X dan akan semakin membesar nilainya Jawaban : D
Pembahasan
Sesuai dengan hukum Lenz, di dalam kumparan akan timbul arus jika magnet tersebut digerakkan, yang arahnya sedemikian sehingga menimbulkan medan magnet yang berlawanan, penyebab timbulnya arus itu sendiri.
Ketika batang magnet di dekatkan kumparan, maka pada kumparan tersebut akan timbul arus yang arahnya ke kanan yaitu menimbulkan medan magnet yang melawan penyebabnya. Catatan : Arah lilitan selalu ke kanan (putaran skrup)
12. Suatu partikel bermuatan dilepaskan dari keadaan diam pada suatu daerah yang dipengaruhi medan listrik dan medan magnet ternyata membentuk lintasan lurus, maka …
a. Besar medan magnet lebih kecil dibanding medan listik. b. Besar medan magnet lebih besar dibanding medan listrik. c. Besar medan magnet sama dengan medan listrik.
d. Arah medan magnet parallel terhadap medan listrik. e. Arah medan magnet tegak lurus terhadap medan listik. Jawaban : D
Pembahasan Dari soal diketahui :
Suatu partikel bermuatan di lepaskan dari keadaan diam pada suatu daerah yang dipengaruhi medan listrik dan medan magnet ternyata membentuk lintasan lurus, maka…
Jawab :
Dari diam, partikel bermuatan bergerak karena medan listrik, yang arah geraknya selalu sejajar dengan arah medan dengan lintasan yang lurus. Partikel bermuatan bergerak dengan laju v akan mendapat gaya jika berada dalam medan magnet B, besarnya F = q v B sin θ, dengan θ adalah sudut antara arah v dengan B. Jika partikel mendapat gaya magnet, tentu lintasannya tidak lurus lagi. Agar lintasannya tetap lurus, maka F = 0 dan itu ketika θ = 0o atau θ = 180o atau B parallel dengan v dan parallel pula dengan E.
13. Gambar di bawah menunjukkan kawat yang dialiri arus 4 A. dalam gambar tersebut, garis yang ditarik dari arah arus datang dengan arah arus keluar berpotongan pada titik pusat lingkaran secara saling tegak lurus. Bagian kawat yang melingkar berjari-jari 2 cm. Kuat medan dititik P adalah …
a. 0,30 mT d. 3,14 mT b. 0,94 mT e. 5,20 mT c. 1,24 mT Jawaban : B Pembahasan Diketahui : I = 4A
r = 2 cm = 0,02 m
Kuat medan magnet pada pusat kawat melingkar adalah sebagai berikut : B = µ𝑜𝐼
2𝑟
Dalam kasus ini, arus mengalir pada 3
4 lingkaran sehingga : B = 3 4 . µ𝑜𝐼 2𝑟 = 3 4 . 4𝜋10−7. 40 2 .0,02 = 9,42 . 10 -4T
14. Sebuah muatan listrik -1C bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke kanan memasuki medan magnet 0,1 T yang arahnya masuk ke bidang gambar. Besar dan arah gaya magnet yang dialami muatan tersebut adalah …
a. 2 N ke luar bidang gambar b. 2 N ke bawah c. 2 N ke atas d. 0,2 N ke bawah e. 0,2 N ke atas Jawaban : B Pembahasan Diketahui : B = 0,1 T ; q = -1C ; v = 20 m/s
Besar gaya magnet nya adalah F = Bqv = (0,1)(1)(20) = 2 N
Karena muatan bergeraknya ke kanan, maka arusnya arahnya ke kiri, dan medan magnet masuk pada bidang gambar, dengan menggunakan kaidah tangan kanan diperoleh gayanya ke bawah.
F = 2N arahnya ke bawah
Sumber : Buku Wangsit SBMPTN 2019 Fisika halaman 107 dan 108
Induksi Elektromagnetik
15. Sebuah kumparan memiliki jumlah lilitan 1000 mengalami perubahan fluks magnetik dari 3 x 10−5 Wb menjadi 5 x 10− 5 Wb dalam selang waktu 10 ms. Tentukan ggl induksi yang timbul!
Jawaban : 2 volt Pembahasan Data dari soal :
Jumlah lilitan N = 1000
Selang waktu Δ t = 10 ms = 10 x 10−3 sekon
Selisih fluks Δ φ = 5 x 10− 5− 3 x 10− 5 = 2 x 10− 5 Wb
16. Sebuah generator listrik AC menghasilkan tegangan sesuai persamaan berikut:
Tentukan:
a) Frekuensi sumber listrik
b) Tegangan maksimum yang dihasilkan c) Nilai tegangan efektif sumber
Pembahasan
a) Frekuensi sumber listrik
b) Tegangan maksimum yang dihasilkan
c) Nilai tegangan efektif sumber
17. Perhatikan gambar dibawah.
Kawat PQ panjang 20 cm digerakkan ke kanan dengan kecepatan 6 m/s. Jika induksi magnet B = 0,5 Wb m−2 maka kuat arus yang melalui hambatan R adalah....
a. 0,1 A b. 0,2 A
c. 0,3 A d. 0,5 A e. 0,6 A Jawaban : C Pembahasan ε = B l ν = 0,5 x 0,2 x 6 = 0,6 volt I = ε / R = 0,6 / 2 = 0,3 A
18. Sebuah solenoida yang mempunyai 500 lilitan, dialiri arus searah sehingga timbul fluks magnet sebesar 2 . 10–3 weber. Jika induktansi solenoida 0,4 henry maka arus yang mengalir besarnya... A. 0,25 ampere B. 1,5 ampere C. 2 ampere D. 2,5 ampere E. 25 ampere Jawaban : D Pembahasan Data Solenoida N = 500 Δ φ = 2 . 10–3 weber L = 0,4 H I = ....
19. Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla seperti pada gambar.
Tentukan :
a) besar ggl induksi
b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ c) arah kuat arus pada kawat PQ
d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q e) besar gaya Lorentz pada PQ
g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω
(Sumber gambar dan angka : Soal UN Fisika 2008) Pembahasan
a) besar ggl induksi
b) kuat arus yang mengalir pada kawat PQ
c) arah kuat arus pada kawat PQ
Kaidah tangan kanan untuk arah arus induksi : - 4 jari = arah medan magnetik (B)
- ibu jari = arah gerak kawat (v) - telapak tangan = arah arus induksi (i)
Arah arus dari P ke Q ( atau dari Q ke P melalui hambatan R) d) potensial yang lebih tinggi antara titik P dan Q
Potensial P lebih tinggi dari Q karena arus listrik mengalir dari potensial lebih tinggi ke rendah.
e) besar gaya Lorentz pada PQ
f) arah gaya Lorentz pada PQ
Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah gaya Lorentz (gaya magnetik) : - 4 jari = arah kuat medan maganet (B)
- ibu jari = arah arus listrik (i) - telapak tangan = arah gaya (F)
Arah gaya F ke kiri (berlawanan dengan arah gerak v) g) daya yang diserap hambatan R = 0,02 Ω
Sumber : http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/45-induksi-elektromagnetik
Rangkaian Arus Bolak-Balik
20. Tegangan bolak-balik dengan persamaan v = 282.8 sin 314.t Volt. Tentukan a) Tegangan rms
b) Frekuensi
c) Tegangan sesaat ketika t = 4 mdetik
Pembahasan
21.
Dalam rangkaian AC seperti yang diperlihatkan pada gambar, R = 40Ω, Vm = 100 V, dan frekuensi generator f = 50 Hz. Dianggap tegangan pada ujung-ujung resistor VR = 0 ketika t = 0. Tentukan:
a. Arus maksimum,
b. frekuensi sudut generator,
a. Rangkaian resistor murni, Im dapat dicari dengan persamaan: Im = Vm/R = 100/40 = 2,5 A
b. Frekuensi sudut anguler (ω) ω = 2. π .f = 2. π .50 = 100 π
Sumber : https://www.gurupendidikan.co.id/arus-bolak-balik/
22. Suatu rangkaian rangkaian R, L, dan C melayani dengan tegangan bolak-balik. Apabila induktansi1/25π 2 H dan kapasitas kapasitor 25 μF, maka resonansi rangkaian terjadi pada frekuensi ... a. 0,5 kHz b. 1,0 kHz c. 2,0 kHz d. 2,5 kHz e. 7,5 kHz
(Sumber: Soal Ujian Nasional Fisika SMA Tahun 2009/2010)
Jawaban : A Pembahasan
Frekuensi resonansi untuk rangkaian RLC terjadi saat reaktansi induktif sama besar dengan reaktansi kapasitif, dengan nilai frekuensi:
23. Perhatikan gambar rangkaian berikut
Jika tegangan sumber arus bolak-balik = 200 V, maka arus besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah ....
a. 1,5 A b. 2,0 A c. 3 , 5 A d. 4,0 A
e. 5,0 A (UN 2011) Jawaban : B Pembahasan
Data dari soal di atas sebagai berikut: R = 60 Ω
XL= 120 Ω XC= 40 Ω Vm= 200 volt Im= ...
Langkah pertama Temukan dulu impedansi rangkaian (Z)
Kuat arus maksimumnya adalah
24. Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut.
Besar impedansi pada rangkaian tersebut adalah .... a. 1600 Ω b. 1500 Ω c. 1300 Ω d. 800 Ω e. 600 Ω (UN 2010) Jawaban : C Pembahasan
Data yang bisa diambil dari gambar: R = 500 Ω
L = 8 H C = 5 μF ω = 100 rad / s Z = ...
Tentukan dulu reaktansi induktif (X L ) dan reaktansi kapasitifnya (X C ):
Impedansi rangkaian:
Sumber : http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/48-listrik-bolak-balik-ac
Radiasi Elektromagnetik
25. Perhatikan gambar berikut.
Gelombang elektromagnetik yang bermanfaat untuk memotret organ tubuh yang ditunjukkan oleh nomor berapa?
Pembahasan
Gambar tersebut menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang terpendek ke terpanjang atau dari frekuensi terendah ke terendah. Artinya, urutan spektrum berdasarkan gambar di atas adalah sinar gamma, sinar X, sinar ultraviolet, cahaya tampak, sinar inframerah, gelombang mikro, dan gelombang radio.
Kamu harus ingat bahwa gelombang elektromagnetik yang dapat digunakan untuk memotret organ dalam tubuh adalah sinar X. Sinar X ditunjukkan oleh nomor 2.
Jadi, gelombang elektromagnetik yang digunakan untuk memotret organ tubuh yang ditunjukkan oleh nomor 2.
Sumber : https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/gelombang-elektromagnetik-fisika-kelas-12/
26. Urutan spektrum gelombang elektromagnetik dari frekuensi besar ke frekuensi kecil atau dari panjang gelombang kecil ke panjang gelombang besar:
Jawaban:
1) sinar gamma.
2) sinar x atau sinar rontgen.
3) sinar ultraviolet atau sinar ultraungu.
4) sinar tampak (ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, merah). 5) sinar inframerah.
6) gelombang radar. 7) gelombang tv. 8) gelombang radio.
27. Tentukan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6600 Ã… jika kecepatan cahaya adalah 3 x 108 m/s dan tetapan Planck adalah 6,6 x 10âˆ34 Js
Pembahasan E = h c/λ
E = (6,6 x 10-34) (3×108/6600 x 10-10) = 3 x 10-9 joule.
28. Tentukan perbandingan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6000 Ã… dan sinar dengan panjang gelombang 4000 Ã…!
Pembahasan λ1 = 6000 à λ2 = 4000 à Dari E = h(c/λ), maka E1 : E2 = λ2 : λ1 = 4000 : 6000 = 2 : 3 Sumber : https://www.pinterpandai.com/radiasi-elektromagnetik-penjelasan-soal-jawaban/
Teori Relativitas Khusus
29. Bila kelajuan partikel 0,6c, amak perbandingan massa relativistic partikel itu terhadap massa diamnya adalah …
a. 5 : 3 d. 25 : 4
b. 25 : 9 e. 8 : 5
Jawaban : C Pembahasan
Diketahui : v = 0,6c → γ = 0,8 Rumus relativitas massa adalah
m = 𝑚𝑜 γ 𝑚 𝑚𝑜 = 1 γ = 1 0,8 = 10 8 = 5 4
30. Besarnya kecepatan gerak sepotong mistar (panjang 2 m) agar panjangnya teramati sebesar 1 m dari laboratorium adalah …
a. 0,5c b. c√3 2 c. 𝑐 3 d. 2𝑐 3 e. 𝑐√2 3 Jawaban : B Pembahasan
Sesuai dengan kontraksi panjang, maka berlaku : L= γLo 1 = γ . 2 γ = 1 1 → v = √3 2 c
31. Perbandingan dilatasi waktu untuk sistem yang bergerak pada kecepatan 0,8c (c = cepat rambat cahaya) dengan sistem yang bergerak dengan kecepatan 0,6c adalah …
a. 3 : 4 d. 9 : 6
b. 4 : 3 e. 16 : 9
c. 9 : 2 Jawaban : B
Pembahasan
Gunakan persamaan Einstein tentang dilatasi waktu. v1 = 0,8c → γ1 = 0,6 v2 = 0,6c → γ2 = 0,8 Jadi ∆𝑡1 ∆𝑡2 = γ1 γ2 → ∆𝑡1 ∆𝑡2 = 0,8 0,6 = 4 3
32. Sekelompok alien dari luar angkasa bergerak menuju bumi dengan kecepatan 0,8 c (c adalah kecepatan cahaya). Mereka menyatakan telah menempuh jarak 60 tahun cahaya. Pengamat di bumi menyatakan bahwa jarak tersebut adalah … tahun cahaya
a. 120 d. 80 b. 110 e. 60 c. 100 Jawaban : C Pembahasan Diketahui : v = 0,8c → γ = 0,6 So = 60 tahun cahaya
Ditanyakan : jarak menurut pengamat dibumi S? Jawab :
S = 𝑆𝑜 γ =
60
0,6 = 100 tahun cahaya
33. Positron dan electron dapat dihasilkan dari suatu foton yang berenergi hf, dengan h adalah tetapan Planck dan f adalah frekuensi foton. Bila positron dan electron mempunyai massa yang sama besar yaitu m dan c kelajuan cahaya dalam vakum, maka besarnya energy kinetic total positron dan electron pada saat proses pembentukan mereka adalah …
a. 2hf d. mc2
b. 2mc2 e. hf
Jawaban : C Pembahasan Ektotal = Eawal - Eakhir
Ektotal = hf – (mposit c2+ melek c2)
Karena mposit = melek = m, maka Ektotal = hf – mc2
Sumber : Buku Wangsit SBMPTN 2019 Fisika halaman 126 dan 127
Konsep dan Fenomena Kuantum
34. Frekuensi ambang dari sebuah logam yakni 4 x 1014 Hz. Ketika logam dijatuhi foton, ternyata
elektronnya memiliki energi kinetic sebesar 19,86 x 10-20 J. Maka berapakah frekuensi foton
bila h = 6,62 x 10-34Js? Pembahasan Diketahui : F0 = 4 x 1014 Hz ; Ek = 19,86 x 10-20 J ; h = 6,62 x 10-34Js Maka W0 = h.f0 W0 = (6,62 x 10-34Js) (4 x 1014 Hz) W0 = 26,48 x 10-20 J E = Ek + W0 E = h.f, maka f = (EK+W0)/H E = (19,86 x 10-20 J + 26,48 x 10-20 J)/ 6,62 x 10-34Js E = 7 x 1014 Hz. Sumber : https://rumuspintar.com/fisika-kuantum/
35. Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh lampu monokromatis 100 watt adalah 5,5.10−7 m. Cacah foton (partikel cahaya) per sekon yang dipancarkan sekitar....
a. 2,8 x 1022 /s b. 2,0 x 1022 /s c. 2,6 x 1020 /s d. 2,8 x 1020 /s e. 2,0 x 1020 /s
(Sumber soal : UM UGM 2004) Jawaban : D
Pembahasan Data :
P = 100 watt → Energi yang dipancarkan tiap sekon adalah 100 joule.
Energi 1 foton E = h(c/λ)
E = (6,6 x 10−34 )( 3 x 108/5,5 x 10−7 ) joule Jumlah foton (n)
n = 100 joule : [ (6,6 x 10−34 )( 3 x 108/5,5 x 10−7 ) joule] = 2,8 x 1020 foton.
36. Energi foton sinar gamma adalah 108 eV. Jika h = 6,6 x 10−34 Js dan c = 3 x 108 m/s, tentukan panjang gelombang sinar gamma tersebut dalam satuan angstrom!
Pembahasan Data : E = 108 eV = 108 x (1,6 x 10−19) joule = 1,6 x 10−11 joule h = 6,6 x 10−34 Js c = 3 x 108 m/s λ = ...? λ = hc / E λ = ( 6,6 x 10−34)(3 x 108) / (1,6 x 10−11) λ = 12,375 x 10−15 meter =12,375 x 10−15 x 1010 Å = 12,375 x 10−5 Å
37. Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan adalah 66,3 W.m−2. Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu adalah ....(h = 6,63 x 10− 34 J.s, c = 3 x 108 m.s− 1)
a. 1 x 1019 foton b. 2 x 1019 foton c. 2 x 1020 foton d. 5 x 1020 foton e. 5 x 1021 foton
(Sumber soal : UN Fisika SMA 2010) Jawaban : C
Pembahasan Data :
I = 66,3 W.m−2 → Energi yang diterima tiap sekon tiap meter persegi adalah 66,3 joule. Energi 1 foton
E = h(c/λ)
Jumlah foton tiap sekon tiap satuan luas adalah:
n = 66,3 joule : [ (6,63 x 10−34 )( 3 x 108/600 x 10−9 ) joule] = 2 x 1020 foton
38. Tentukan perbandingan kuanta energi yang terkandung dalam sinar dengan panjang gelombang 6000 Å dan sinar dengan panjang gelombang 4000 Å !
Pembahasan Data : λ1 = 6000 Å λ2 = 4000 Å E = h(c/λ) E1/E2 = λ2 : λ1 = 4000 : 6000 = 2 : 3
39. Bola lampu mempunyai spesifikasi 132 W/220 V, ketika dinyalakan pada sumber tegangan 110 V memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 628 nm. Bila lampu meradiasikan secara seragam ke segala arah, maka jumlah foton yang tiba persatuan waktu persatuan luas di tempat yang berjarak 2,5 m dari lampu adalah ... (h =6,6.10−34 J s)
a. 5,33 . 1018 foton.s m−2 b. 4,33 . 1018 foton.s m−2 c. 3,33 . 1018 foton.s m−2 d. 2,33 . 1018 foton.s m−2 e. 1,33 . 1018 foton.s m−2
(Sumber soal : SIMAK - UI 2009) Jawaban : E
Pembahasan
Daya Lampu yang memiliki spesifikasi 132 W/220 V saat dipasang pada tegangan 110 V dayanya akan turun menjadi :
P2 =(V2/V1)2 x P1
P2 =(110/220)2 x 132 watt = 33 watt
Intensitas (daya persatuan luas) pada jarak 2,5 meter :
I = (P/A) dengan A adalah luas permukaan, anggap berbentuk bola (luas bola empat kali luas lingkaran).
I = (P/4π r2)
I = (33/4π (2,5)2) = 0,42 watt/m2
0,42 watt/m2 → Energi tiap sekon persatuan luas adalah 0,42 joule. Jumlah foton (n) :
n = 0,42 : (hc/λ) = [ 0,42 ] : [ ( 6,6 x 10−34 )( 3 x 108 )/( 628 x 10−9 ) ] = ( 0,42 ) : (3,15 x 10−19 ) n = 1,33 x 1018 foton
Sumber : http://fisikastudycenter.com/fisika-xii-sma/47-teori-kuantum-planck
Teknologi Digital
40. Banyak nilai berbeda yang dapat ditampilkan oleh 8 bit adalah … a. 64 b. 127 c. 128 d. 255 e. 256 Jawaban : E Pembahasan Diketahui : n = 8 bit
Ditanyakan : Banyak nilai berbeda =…?
Jawab :
Banyaknya nilai berbeda bisa dicari dengan rumus : 2n = 28 = 256
41. Bilangan 1.110 biner identik dengan … dalam sistem desimal. a. 16 b. 15 c. 14 d. 13 e. 12 Jawaban : C Pembahasan Diketahui : Biner 1110 Ditanyakan : Desimal =…? Jawab : 1.1102 = ( 1 x 23 ) + ( 1 x 22 ) + ( 1 x 21 ) + ( 0 x 20 ) 1.1102 = 8 + 4 + 2 + 0 = 14
42. PCM digunakan pada konversi … a. Digital ke digital b. Digital ke analog c. Analog ke analog d. Analog ke digital e. Data Jawaban : D Pembahasan Diketahui : PCM Ditanyakan : Konversi =..? Jawab :
Pulse Code Modulation (PCM) adalah metode umum untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Dalam sistem digital, sinyal analog yang dikirimkan cukup dengan sampel-sampelnya saja.
43. Tahap pertama dalam PCM adalah … a. Kuantisasi b. Modulasi c. Sampling d. Pengodean e. Demodulasi Jawaban : C Pembahasan Diketahui : PCM
Ditanyakan : Tahap pertama PCM =..? Tahapan dalam PCM:
1) Sampling, adalah proses pengambilan sample atau contoh besaran sinyal analog pada titik tertentu secara teratur dan berurutan. Frekuensi sampling harus lebih besar dari 2x frekuensi yang di-sampling (sekurang-kurangnya memperoleh puncak dan lembah) [teorema Nyqust]. Hasil penyamplingan berupa PAM (Pulse Amplitude Modulation). 2) Kuantisasi, adalah proses menentukan segmen-segmen dari amplitudo sampling dalam
level-level kuantisasi. Amplitudo dari masing-masing sample dinyatakan dengan harga integer dari level kuantisasi yang terdekat.
3) Pengodean, adalah proses mengubah (mengkodekan) besaranamplitudo sampling ke bentuk kode digital biner.
4) Multiplexing, adalah dari banyak input menjadi satu output. Fungsinya adalah untuk penghematan transmisi. Menjadi dasar penyambungan digital.
Sumber : https://solusiwiki.com/fisika/bab-9-teknologi-digital/
Inti Atom
44. Massa unsur radioaktif P mula-mula x gram dengan waktu paruh 2 hari. Setelah 8 hari unsur yang tersisa y gram. Perbandingan antara x ∶ y = ….
a. 16 : 1 b. 8 : 1 c. 4 : 1 d. 1 : 8 e. 1 : 16 Jawaban : A Pembahasan:
Peluruhan unsur radioaktif dirumuskan sebagai:
Sedangkan data-data yang diketahui pada soal sebagai berikut:
N0 = x N = y t = 8 hari T = 2 hari
45. Inti atom yang terbentuk memenuhi reaksi fusi berikut ini: 1H1 + 1H1 → 1d2 + 1e0 + E
Diketahui:
massa 1H1 = 1,00780 sma massa 1d2 = 2,01410 sma massa 1e0 = 0,00055 sma 1 sma = 931 MeV
Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah …. a. 0,44 MeV b. 0,88 MeV c. 0,98 MeV d. 1,02 MeV e. 1,47 MeV Jawaban : B Pembahasan:
E = jumlah massa ruas kiri – ruas kanan = (1,00780 + 1,00780 ) – (2,0140 + 0,00055) = (2,01560 – 2,01465) sma
= 0,000950 sma = 0,000950 × 931 MeV = 0,88 MeV
Jadi, Nilai E (energi yang dihasilkan) pada reaksi fusi tersebut adalah 0,88 MeV (B).
46. Perhatikan reaksi inti berikut! 7N14 + X → 8O17 + 1H1
Pada reaksi di atas X adalah …. A. proton B. elektron C. partikel alfa D. deutron E. neutron Jawaban : C Pembahasan: 7 + a = 8+1 7 + a = 9 a = 2 Sedangkan 14 + b = 17+1 b = 4
Sumber : https://tambahpinter.com/inti-atom-radioaktivitas/
47. Massa atom 8O16 adalah 15,995 sma, massa hidrogen 1,008 sma, dan massa neutron adalah 1,0089sma. Hitung defek massa partikel tersebut membentuk atom hidrogen!
Pembahasan
∆m = [(8, 1.008 + (16 – 8) 1.009) – 15.995] ∆m = [(8.064 + 8.072) – 15.995]
∆m = [16.136 – 15.995] ∆m = 0.141 sma
Jadi nilai defek massa partikel tersebut ialah 0.141 sma
48. Berikut merupakan prosesreaksiinti dimana reaksi inti berantai terkendali U-235 yang sangat besar dimanfaatkan sebagai PLTN. Sedangkan pemanfaatan radioisotope Co-60 dalam bidang kesehatan ialah sebagai pengontrol pertumbuhan beberapa jenis kanker dan masih banyak manfaat lain dari proses reaksi dan partikel hasil pancarannya. Sebutkan manfaat lainnya! Pembahasan
Mengetahui fungsi kelenjar tiroid
Mendeteksi kebocoran pipa dengan partikel gamma atau Sb-124 Reaksi berantai U-235 yang dimanfaatkan untuk PLTN
Mengontrol pertumbuhan kangker dengan radioisotope C0-60
Sumber : https://rumuspintar.com/inti-atom-radioaktivitas/
Sumber – Sumber Energi
49. Sebagian besar energi sampai ke Bumi dan meninggalkan Bumi dalam bentuk energi… a. Nuklir b. Kimia c. Radiasi d. Kinetik e. Listrik Jawaban : C Pembahasan
Diketahui : Energi nuklir, kimia, radiasi, kinetik, dan listrik Ditanyakan : Energi yang meninggalkan bumi =..?
Berdasarkan gambar di samping, energi yang berasal dari Matahari, mengalami sejumlah konversi kemudian diradiasikan kembali. Jumlah total energi yang akhirnya pergi sama dnegan jumlah yang mula-mula datang. Dengan kata lain, semua energi radiasi yang mencapai Bumi akhirnya diradiasikan kembali ke angkasa.
50. Bahan bakar fosil yang paling banyak di dunia adalah … a. Biodiesel b. Batu bara c. Minyak bumi d. Gas alam e. Metana Jawaban : C Pembahasan
Diketahui : Biodiesel, batu bara, minyak bumi, gas alam, dan metana Ditanyakan : Yang paling banyak di dunia =…?
Jawab :
Konsumsi energi dunia pada tahun 2015 masih didominasi oleh energi fosil (minyak bumi, gas dan batu bara), yaitu kira-kira 65-70%. Di Indonesia, 72% pembangkit listrik milik PLN menggunakan bahan bakar fosil. Dengan konsumsi energi yang semakin besar dan persentase konsumsi energi fosil dunia yang tinggi, maka diperkirakan cadangan minyak dunia akan habis pada tahun 2055 (tahun lagi), gas alam akan habis pada tahun 2085 (tahun lagi), dan batu bara akan habis pada tahun 2250 (tahun lagi). Berdasarkan kemungkinan tersebut maka energi yang akan cepat habis adalah energi yang konsuminya paling tinggi. Karena energi yang paling cepat habis adalah minyak bumi yaitu sekitar 40 tahun lagi, maga minyak bumi adalah energi yang paling banyak dikonsumsi di dunia.
