KUNCI FISIKA UAS XII

KUNCI JAWABAN UJI KOPETENSI SEMESTER 1 A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: b

Pembahasan: Titik B dan G mempunyai fase sama sebab arahnya sama (ke atas) dan berada di atas garis setimbang (sb x).

2. Jawaban: d

Pembahasan: Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara. Gelombang transversal adalah suatu gelombang jika partikel-partikel mediumnya bergetar ke atas dan ke bawah dalam arah tegak lurus terhadap gerak gelombang. Gelombang longitudinal adalah suatu gelombang jika arah getaran medium sejajar dengan arah rambat gelombang. Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombang. Gelombang diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

3. Jawaban: c Pembahasan:

2 5 2 5   

 m

Perut ke-3 = 

4 5

=

2 1 5 2 4 5



 = 0,5 m 4. Jawaban: c

Pembahasan:

y = 0,2 (cos 5x) sin (10t)

m 4 0

5 2

x 5 cos x 2 cos

1 T

t 2 sin x 2 cos 2

, A y

 



   

 

 

     

 

 



 

 

5. Jawaban: c

Pembahasan: Berdasarkan percobaan Melde :



F

v bila tegangan diperbesar menjadi 4F maka

v’ = 4F  F 2v



 .

6. Jawaban: b Pembahasan:

f = (1 _{ }F_ kedua kawat sama (sejenis) nada dasar pada kawat pendek : (syarat fo L = ½ )

fo =½ L F = 60 Hz  F2 = 4F; L2 = 2L

nada kedua pada kawat panjang: (syarat f2  L2 = 3/2)

f2 = 3/(L2 F  = 3/2.1/(2 L2). F 

= 3/2.2.1/(2L)  F   3.60 = 180 Hz 7. Jawaban: e

Pembahasan:

Anggap intensitas satu mesin tik = I1maka intensitas 100 mesin tik = I2 = 100 I1. Cari penambahan kebisingan akibat 100 mesin tik:

TI = 10 log I2/I1 = 10 log 100 I1/I1 = 20 dB

Jadi, kebisingan 100 mesin tik adalah : TI2= TI1+TI = 90 dB . 8. Jawaban: a

Pembahasan:

Diketahui : v = 340 m.s-1

vs = 20 m.s-1 fs = 8.640 Hz Ditanya :

a. fppada saat mobil ambulan mendekati Dody b. fppada saat mobil ambulan menjauhi Dody Jawab :

a. fppada saat mobil ambulan mendekati Dody fp = v/(v - vs ) fs

= ((340 m.s-1_{)/(340 m.s}-1_{- 20 m.s}-1_{) 8.640 Hz = 9.180 Hz} b. fppada saat mobil ambulan menjauhi Dody

fp = v/(v + vs) fs

= (340 m.s-1_{)/(340 m.s}-1_{) + 20 m.s}-1 _{) 8.640 Hz = 8.160 Hz}

Pada saat mobil ambulan mendekati Dody frekuensi sirine yang terdengar 9.180 Hz. Akan tetapi, pada saat mobil ambulan menjauhi Dody mendengar frekuensi sirine sebesar 8.160 Hz.

9. Jawaban: e Pembahasan:

Perbandingan intensitas bunyi A dan B :

 

 

1 4 1

4 1

1 2

1 1

1

2 2 2

2

: I : I : I : I

r : r I : I r : r I : I

B A B

A

B A B A B A

 



 



10. Jawaban: b Penyelesaian: Diketahui : nu = 1 na= 1,33 i = 30° Ditanya : r = ? Jawab :

r r

Berkas sinar berasal dari udara menuju air jadi n1= nu= 1 dan n2= na = 1,33. Berdasarkan hukum Snellius,

1 2

2 1

n

sin

sin

n

sin

sin 30 1

sin

n

1,33

22,1

u

a

o

o

n

i

r

n

n

r

r





�







Besar sudut bias r = 22,1° di atas tentunya didapat dengan bantuan kalkulator atau tabel trigonometri pada matematika.

11. Jawaban: b Penyelesaian:

Pada kasus ini mula-mula berkas sinar merambat di udara lalu masuk ke lapisan minyak yang terapung di permukaan air, baru kemudian sinar masuk ke dalam air. Jadi, sebelum sampai ke dalam air sinar mengalami dua kali pembiasan seperti diperlihatkan gambar di bawah.

Pembiasan pertama, berkas sinar datang dari udara ke minyak dengan n1 = 1 dan n2 = 1,45 serta i1 = 30°, kita hitung besar sin r1,

1 2

1 ₁

sin

sin

i

n

r



n

= ₁

sin 30

1, 45

sin

1

o

r



1

1 sin 30

0,5

sin

0,345

1, 45

1, 45

o

r



�





Dalam hal ini kita tidak membutuhkan besar sudut r1, sebab untuk langkah pengerjaan berikutnya justru nilai sin r, yang dibutuhkan. Pembiasan kedua, berkas sinar datang dari minyak ke air dengan n1 = 1,45 dan n2 = 1,33, dan dari gambar di atas tampak besar i2 = r1 atau sin i2 = sin r1, kita hitung besar r2

2 2

2 ₁

sin

sin

i

n

r



n

1 2

2

2

sin

1,33

sin

1, 45

1, 45 0,345

sin

0,375

1,33

22

o

r

r

r

r



�







12. Jawaban: a

Penyelesaian: Ada yang perlu Anda catat dari soal di atas yaitu bahwa sinar yang masuk pada prisma adalah sinar monokromatik. Maksudnya sinar yang hanya terdiri dari satu warna. Misalnya merah, kuning atau hijau. Sebenarnya, berkas sinar yang dibicarakan pada soal-soal terdahulu pun merupakan sinar-sinar monokromatik.

Diketahui : i1 = 45o nu = n1 = 1,0

 = 60° (sebab prisma sama sisi) Air

Udara Oil

Minyak

Water

Air

30o

r₁

Ditanya : a. Dm = ? b. nprisma = n1 ? Jawab :

Karena sudut pembias prisma  > 15°, maka kita gunakan persamaan Dm =2i1 – 

= 2  45o _{– 60°} = 30o

Untuk menentukan indeks bias prisma kita gunakan Hukum Snellius pada prisma saat deviasi minimum 2 2 30 45 30 45 2 60 2 60 30 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 1                                  o o o o m sin sin n sin n sin sin n sin sin n D sin

n  

Jadi, deviasi minimum prisma = 30°, sedangkan indeks biasnya n2 = 2 atau 1,41. 13. Jawaban: a

Penyelesaian:





6

9 7

3 2 ₂ 2

3

6 10

9 10 6 10 N/C

3 10 q E k r   �   �  � �

14. Jawaban: d Pembahasan:

a. r < R, maka E = 0 b. r = R = 4 . 10-2 _m



9

 





6



6 2

2 ₂

0,8 10

9 10

4,5 10 N/C

4 10

q

E k

R

 

�





�



�

�

.

c. r > R, r = 2. 10-2 _m



9

 





6



6 2

2 ₂

0,8 10

9 10

1,8 10 N/C

2 10

q

E k

R

 

�





�



�

�

15. Jawaban: a

Penyelesaian:



 











9 19 10 11 1 2 19 19

1

1

1

1

9 10

1,6 10

10,8 volt

4 10

10 10

ΔEp =

1,6 10

21, 6

17, 28 10 Joule

V

k q

r

r

q V

    

�

�

�

�



�

�



�



�

�



�

�



�



�

�

�

�

�

�

 

 

�

�

�

16. Jawaban: c Penyelesaian :

= 40 . 45 = 1800 joule 17. Jawaban: e

Penyelesaian :

2

o A N

L



� �

l

L tergantung pada :

- luas penampang solenoide - jumlah lilitan solenoide - panjang solenoid 18. Jawaban: b

Pembahasan: Diketahui :

q = 3 µC = 3 x 10-6 _C F = 0,45 N

Medan Listrik dapat dihitung dengan persamaa

. atau E F

F E q

q

 

5 6

0, 45

1,5 10 N/C

3 10

E



_



�

�

= 1,5 x 105 N/C dengan arah berlawanan arah dengan arah F yaitu: = 1800 _{+ 30}0

= 2100 _{terhadap sumbu X positif} 19. Jawaban: d

Pembahasan:



19





 



6 27

1, 6 10

0,35 0,14

4,7 10 m/s

1,67 10

p

qBr

v

m





�







�

�

Jadi, laju linier proton adalah 4,7  106 _m/s.

20. Jawaban: a Penyelesaian:

Diketahui : I = 40 A

l

= 1,5 m

B = 2,4  10-2 _Wb/m2

Ditanya :

F

l = …. ?

Jawab :

2

sin

2, 4 10 40 1,5 sin 30

o

0,72 N

F



B q v

��





�



� �



l

Jadi, gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut adalah 0,72 N.

B. Uraian 1. Jawab:

Diketahui : E = 70  109 _N/m2_.  = 2,70 x 103 _kg/m3_. Ditanya : v = …. ?

Jawab :

Ayo gunakan Persamaan 1.11.

9 2

3 3

3 1

70 10 N/m

2,70 10 kg/m = 5 10 m.s

E 







� 

� �

Jadi, cepat rambat gelombang longitudinal batang alumunium adalah 5  103 _m.s-1_. 2. Jawab:

Diketahui : E = 70  109 _N/m2_.  = 2,70 x 103 _kg/m3_. Ditanya : v = …. ?

Jawab :

Ayo gunakan Persamaan 1.11.

9 2

3 3

3 1

70 10 N/m

2,70 10 kg/m = 5 10 m.s

E 







� 

� �

Jadi, cepat rambat gelombang longitudinal batang alumunium adalah 5  103 _m.s-1_. 3. Jawab:

Pembahasan:

Diketahui : vp = 36 km/jam = 10 m.s-1

Hz. 1.650 0

340 10 340 700 1

1 

  

  

 .

v v

v v f f

s p s

p

Jadi, frekuensi peluit yang terdengar oleh pengamat dalam kereta api sebesar 1.650 Hz. 4. Jawab:

Penyelesaian:

Tanpa disebut atau dinyatakan dalam soal, kita harus sudah maklum bahwa cepat rambat cahaya di ruang hampa adalah 3  108 _{m/s sehingga dari, n} c

v

 , kita dapatkan cepat rambat cahaya pada medium tersebut, yaitu:

8

8 -1 3 10

1,88 10 m.s 1,6

v �  �

5. Jawab: Diketahui:

q1 = 5 C = 5 x 10 -6 C q2 = 9 C = 9 x 10 -6 C q3 = 4 C = 4 x 10 -6 C r23 = 0,5 m = 5 x 10-1 m k = 9 x 109 _Nm2_/C2

Agar tidak merasakan gaya di q1 (F1 = 0) maka F12harus sama dengan F13 F12= F13

 

 





1 3 1 2

2 2

12 13

2

13 3 13

12 2 12

4

4

2

atau

9

9

3

0,5

2

1,5 3

2

3

q q

q q

k

k

r

r

r

q

r

r

q

r

x

x

x

x



� �









� �

� �





�





5x = 1,5 x = 0,3 m dari q2 atau x = 0,2 m dari q3

r₁₃ = 0,5 m

r₁₂ = x r₁₃ = 0,5

– x

q₃