Potensial Listrik: Soal Dan Pembahasan Un/ SBMPTN Tentang [PDF]

Citation preview

SOAL DAN PEMBAHASAN UN/ SBMPTN TENTANG POTENSIAL LISTRIK



1. Soal UN 2010/2011 P12 No.29 (29 UN 2011) Dua partikel masing-masing bermuatan qA = 1μC dan qB = 3 μC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 × 109 Nm2/C2). Besar kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB adalah …. A.   6,75 × 107 N/C B.   4,50 × 107 N/C C.   4,20 × 107 N/C D.   3,60 × 107 N/C E.   2,25 × 107 N/C Pembahasan Perhatikan arah medan listrik yang terjadi di tengah-tengah kedua muatan tersebut.



Karena yang ditanyakan kuat medan listrik di tengah-tengah muatan maka 



rA = rB = 2 cm              = 2.10−2 m Medan listrik di tengah-tengah kedua muatan merupakan resultan dari kuat medan listrik yang disebabkan oleh muatan A (EA) dan muatan B (EB). Karena EA dan EB berlawanan arah maka resultannya merupakan hasil pengurangan dari kedua medan listrik tersebut. E = EB − EA 



       = 4,5.107 Jadi, kuat medan listrik di tengah-tengah kedua muatan tersebut adalah 4,50 × 107 N/C (B). 2. Soal No. 27 tentang Kuat Medan Listrik (27 UN 2014) Perhatikan dua buah muatan yang terletak pada jarak a berikut!



Jika kuat medan listrik di titik P adalah kQ/x2 maka nilai x adalah .... A.   ⅓ a B.   ⅔ a C.   a D.   3/2 a E.   2 a Pembahasan Kuat medan listrik di titik P merupakan resultan dari kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik di titik A dan B. Karena kedua muatan tersebut berbeda jenis, resultan di titik P merupakan selisih dari kedua medan listrik tersebut.   EP = EA − EB



 



Dengan memindahkan −kQ/x2 ke ruas kiri, diperoleh:



Sekarang masing-masing ruas dibagi 2kQ, hasilnya:



Lebih sederhana kan? Coba masing-masing ruas ditarik akar.



Nah, ini bentuk yang paling sederhana. Tinggal dikalikan silang. 4x = x + a 3x = a   x = ⅓ a



Jadi, nilai x adalah ⅓ a (A). 3. Soal No. 28 tentang Potensial Listrik (28 UN 2014) Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dari jari-jarinya 10 cm seperti gambar.



Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar? A.   VA > VB B.   VB > VA C.   VA = VB D.   VA  XC maka rangkaian bersifat induktif. [pernyataan 3 salah] Impedansi rang tersebut adalah:



Berdasarkan persamaan V = 5,8 sin⁡250t, diperoleh Vm = 5,8 volt. Sehingga kuat arus maksimumnya adalah: Vm = Im Z 5,8 = Im ∙ 290  Im = 0,02 A       = 20 mA [pernyataan 2 benar] Tegangan ujung bc adalah tegangan induktor maksimum. (VL)m = Im VL            = 0,02 ∙ 450 volt            = 9 volt Sedangkan tegangan efektif ujung bc adalah: (VL)ef  = (VL)m × ½ √2            = 9 × ½ √2 volt            = 4,5√2 volt [pernyataan 4 salah] Jadi, pernyataan yang benar berkaitan dengan rangkaian di atas adalah pernyataan 1 dan 2 (A).



6) Soal nomor 7 ( 37 UN 2019) Perhatikan gambar rangkaian RLC berikut!



Agar terjadi resonansi, maka nilai induktornya sama dengan .... A. 4,0 H B. 2,5 H C. 2,0 H D. 0,4 H E. 0,2 H Kunci jawaban : “E” Pembahasan :



Syarat resonansi adalah XL = XC



7) SBMPTN 2014 (30 SBMPTN 2014) Sebuah pemancar radio dioperasikan pada frekuensi 1 MHz dengan rangkaian osilasi mempunyai kapasitansi 200 pF. Besar induktansi rangkaian tersebut adalah …. A. 140 μH B. 127 μH C. 114 μH D. 101 μH E. 88 μH frekuensi operasi radio adalah frekuensi resonansi 1 MHz = 10^6 Hz



10^6 = 1/ (2π.√LC) 10^6 = 1/ 2π.(√L.200.10^-12) 2π.10^6  = 1.10^5/√L.2



√L.2 = 10^5/ 2π.10^6 L.2=10^-2/4π^2 L = 127μH



8) Soal nomor 10 (UTUL UGM) ( 30 SBMPYN 2015) Suatu rangkaian listrik RLC seri dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik dengan tegangan maksimum 100 V. Bila amplitudo tegangan VR, VL, dan VC ketinggiannya sama besar satu sama lainnya, maka VR = .... A. 33 V B. 50 V C. 67 V D. 87 V E. 100 V Kunci jawaban : “E” Pembahasan :



9) Soal nomor 11 (UTUL UGM 2015) ( 32 SBMPTN 2015)



Rangkaian resistor-induktor-kapasitor disusun seri dengan resistansi R = 400 Ω, reaktansi Induktif XL = 500 Ω dan impedansi rangkaian Z = 500 Ω. Berapa nilai reaktansi kapasitif dari kapasitor? A. 200 Ω B. 300 Ω C. 400 Ω D. 500 Ω E. 600 Ω Kunci jawaban : “A” Pembahasan :



10) SBMPTN 2017 (30 SBMPTN 2017)



Sebuah resistor 20 Ω , induktor 40 mH, dan kapasitor 5 µF dihubungkan seri dengan sumber GGL bolak-balik 10 V pada frekuensi Impedansi rangkaian adalah sebesar .... A. 10 Ω B. 10√2 Ω C. 20 Ω



Hz .



D. 20√2 Ω E. 35 Ω Pembahasan : Frekuensi sudut :  Reaktansi Induktif :  Reaktansi Kapasitif :  Impedansi :



Jawaban : D



SOAL DAN PEMBAHASAN UN/ SBMPTN TENTANG ALAT-ALAT OPTIK



1. Soal Alat-alat Optik UN 2015 (19 UN 2015) Jarak fokus lensa objektif sebuah mikroskop 2 cm dan okulernya 2,5 cm. Sebuah objek diletakkan sejauh 2,5 cm di depan lensa objektif. Apabila mikroskop digunakan dengan mata tak berakomodasi maka perbesaran mikroskop adalah ... (Sn = 25 cm).



A.    4 kali B.   10 kali C.   30 kali D.   40 kali E.   70 kali Pembahasan Diketahui: jarak fokus objektif :  fob = 2 cm jarak fokus okuler



: fok = 2,5 cm



jarak benda objektif : Sob = 2,5 cm Jarak bayangan lensa objektif (S'ob) dapat dicari dengan rumus



    S'ob = 10



Perbesaran mikroskop tanpa akomodasi dirumuskan



       = 4 × 10        = 40 Jadi, perbesaran mikroskop tersebut adalah 40 kali (D).



2. Soal No. 20 tentang Mikroskop (20 UN 2015) Sebuah mikroskop mempunyai jarak fokus lensa objektif 5 mm dan jarak fokus lensa okuler 5 cm. Mikroskop tersebut menghasilkan perbesaran bayangan 25 kali untuk mata tidak berakomodasi. Benda harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak .... (Sn = 25 cm) A.   30 mm B.   25 mm C.   15 mm D.   6 mm E.   3 mm  Pembahasan Perbesaran bayangan mikroskop tanpa akomodasi



  S'ob = 5 Sob Hubungan jarak benda dan jarak bayangan pada lensa objektif dirumuskan



Substitusi S'ob = 5 Sob pada rumus di atas diperoleh



    



 



Sob = 6 Jadi, benda harus diletakkan di depan lensa objektif pada jarak 6 mm (D).



3. Soal No. 27 tentang Alat-alat Optik (27 UN 2016) Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu suara dengan menggunakan lup berkekuatan 10 dioptri, jarak baca normal petugas 25 cm. Perbesaran anguler maksimum yang diperoleh pada pengamatan mata berakomodasi maksimum adalah .... A.   2 kali B.   2,5 kali



C.   3 kali D.   3,5 kali E.   10 kali Pembahasan Diketahui:  P = 10 dioptri  Sn = 25 cm Hubungan antara kekuatan lensa (P) dengan jarak fokus lensa (f) adalah



Kita gunakan rumus di atas untuk menentukan jarak fokus lup.



Perbesaran anguler maksimum untuk mata berakomodasi maksimum dirumuskan sebagai:



Jadi, perbesaran anguler maksimum lup tersebut adalah 3,5 kali (D).



4. Soal No. 27 tentang Alat Optik (27 UN 2017) Sebuah mikroskop yang memiliki fokus objektif 1 cm dan okuler 15 cm digunakan untuk melihat benda renik dengan pengamatan mata tanpa akomodasi, ternyata jarak kedua lensa 26 cm. Kemudian pengamatan dilakukan dengan mata berakomodasi maksimum (Sn = 30 cm), maka jarak kedua lensa adalah …. A.   11 cm B.   16 cm C.   21 cm D.   23 cm E.   25 cm Pembahasan



Diketahui: fob = 1 cm fok = 15 cm  Sn = 30 cm Jarak lensa objektif dan okuler saat pengamatan tanpa akomodasi adalah:                   d = 26 cm      S'ob + fok = 26 cm S'ob + 15 cm = 26 cm               S'ob = 11 cm Sedangkan jarak kedua lensa tersebut saat pengamatan dengan mata akomodasi maksimum dirumuskan:



Jadi, jarak kedua lensa saat pengamatan dilakukan dengan mata akomodasi maksimum adalah 21 cm (C).



5. Soal No. 22 tentang Alat-alat Optik (22 UN 2019) Perhatikan gambar cermin cembung pada persimpangan jalan berikut!



Sebuah mobil mula-mula berada pada jarak 4 m di depan cermin cembung tersebut, kemudian mobil bergerak menjauhi cermin sehingga jaraknya menjadi 6 m. Jika jari-jari kelengkungan cermin 24 m maka perbandingan jarak bayangan mula-mula dengan jarak bayangan setelah mobil menjauh adalah …. A.   1/4 B.   1/2 C.   3/4 D.   5/4 E.   5/2 Pembahasan



Jarak fokus sama dengan setengah dari jari-jari kelengkungan cermin. Untuk cermin cembung, jarak fokusnya bernilai negatif. f = −½ × 24   = −12 Rumus umum jarak bayangan cermin bila disederhanakan akan menjadi:



Ok, mari kita kerjakan! Mula-mula mobil berjarak 4 m di depan cermin cembung.



Kemudian mobil bergerak menjauhi cermin sehingga jaraknya menjadi 6 cm.



Perbandingan bayang sebelum dan sesudah menjauh adalah:



Jadi, perbandingan jarak bayangan mula-mula dengan jarak bayangan setelah mobil menjauh adalah 3/4 (C).



6. Soal 1 (22 SBMPTN 2018) Seorang petugas pemilu mengamati keaslian kartu bunyi dengan memakai lup berkekuatan 10 dioptri. Jika beliau mempunyai titik akrab mata 30 cm dan ingin memperoleh pembemasukan anguler maksimum, maka kartu bunyi harus ditempatkan di depan lup pada jarak .... A. 5,5 cm B. 6,5 cm C. 7,5 cm D. 8,5 cm E. 9,5 cm Pembahasan : Dik : D = 10 dioptri, PP = 30 cm. Jarak serius lensa 100 ⇒D= f ⇒ 10 100 = f ⇒ f = 10 cm Jarak kartu ke lup



⇒



PP PP  =  + 1 s f



3 30 0 ⇒  =  + 1 s



10



⇒ 30 = 4s ⇒ s = 30/4 ⇒ s = 7,5 cm Jadi, kartu bunyi harus ditempatkan di depan lup pada jarak7,5 cm. Jawaban : C



7. Soal 3 (21 SBMPYN 2018) Seseorang yang titik dekatnya ada pada jarak 50 cm di depan lensa matanya, hendak membaca buku yang diletakkan pada jarak 25 cm. Agar orang tersebut sanggup membaca dengan jelas, maka beliau harus memakai kacamata berkekuatan ... A. -2 dioptri B. -½ dioptri C. 2 dioptri D. 3 dioptri E. 6 dioptri Pembahasan : Dik : TD = 50 cm, s = 25 cm.



Kekuatan lensa : ⇒ P 100 100  − = s TD ⇒ P 100 100  − = 25 50 ⇒P=4−2 ⇒ P = 2 dioptri Jawaban : C https://www.edutafsi.com/2016/05/pembahasan-soal-sbmptn-fisika-cahaya-alat-optik.html 8. (21 SBMPYB 2017)



9. (22 SBMPTN 2017)



10. (22 SBMPTN 2019)



SOAL DAN PEMBAHASAN UN/ SBMPTN TENTANG GELOMBANG DAN BUNYI



1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.24 (24 UN 2012) Mobil ambulan A bergerak dengan kecepatan 0,25 v di belakang mobil sedan B yang berkecepatan 0,2 v searah A. Pada saat itu mobil ambulan A membunyikan sirine 1.000 Hz. Jika kecepatan rambat bunyi v, frekuensi yang didengar pengemudi mobil sedan B adalah… A. 1.500 Hz B. 1.250 Hz C. 1.111 Hz D. 1.067 Hz E. 1.000 Hz Pembahasan Diketahui : Frekuensi sumber bunyi (f) = 1.000 Hz Kecepatan sumber bunyi (vs) = -0,25 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi) Cepat rambat bunyi (v) = v Kecepatan pendengar (vp) = -0,2 v (relatif terhadap medium yang menghantar bunyi) Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’) Jawab : Rumus efek Doppler :



Jawaban yang benar adalah D.



2.



Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.24 (24 UN 2013)



Sebuah sumber bunyi dengan frekuensi 640 Hz bergerak mendekati seorang pengamat dengan kecepatan 20 m/s. Jika cepat rambat bunyi di udara sebesar 340 m/s dan pengamat bergerak menjauhi searah sumber bunyi dengan kecepatan 10 m/s, maka frekuensi bunyi didengar oleh pengamat adalah… A. 600 Hz B. 660 Hz C. 900 Hz D. 980 Hz E. 1300 Hz Pembahasan



Diketahui : Frekuensi sumber bunyi (f) = 640 Hz Kelajuan sumber bunyi (vs) = -20 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi) Cepat rambat bunyi (v) = 340 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi) Kelajuan pendengar (vp) = -10 m/s (relatif terhadap udara sebagai medium penghantar bunyi) Ditanya : Frekuensi bunyi yang didengar pendengar (f’) Jawab :



Jawaban yang benar adalah B.



3. Soal No. 25 tentang Taraf Intensitas Bunyi ( 25 UN 2014) Taraf intensitas bunyi seratus mesin identik di pabrik tekstil yang dioperasikan serentak adalah 80 dB. Bila taraf intensitas bunyi sejumlah mesin lain yang identik adalah 90 dB maka jumlah mesin yang digunakan pada saat itu adalah .... A.   1.000 buah



B.   500 buah C.   100 buah D.   50 buah E.   10 buah Pembahasan Taraf intensitas adalah ukuran kuat bunyi dalam satuan decibel (dB). Taraf intensitas dengan sejumlah sumber bunyi berlaku ketentuan sebagai berikut: Jika taraf intensitas bertambah 10k maka jumlah sumber bunyi akan naik 10k kali. Diketahui:  TI1 = 80 dB  TI2 = 90 dB  n1  = 100 Kenaikan taraf intensitas: ΔTI = 90 − 80 10k = 10     k = 1 Jumlah sumber bunyi naik menjadi  n2 = 10k × n1     = 101 × 100



    = 1000 Jadi, jumlah mesin yang digunakan adalah 1000 mesin (A).



4. Soal No. 25 tentang Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi (25 UN 2015) Seratus bel listrik yang identik dibunyikan serentak menghasilkan taraf intensitas bunyi 60 dB. Jika intensitas ambang bunyi 10−12 W/m2 maka besar intensitas bunyi satu bel listrik adalah .... A.   10−4 W/m2 B.   10−5 W/m2 C.   10−6 W/m2 D.   10−7 W/m2 E.   10−8 W/m2



Pembahasan Besaran yang diketahui pada soal  TI100 = 60 dB  I0 = 10−12 W/m2 Taraf intensitas untuk n sumber bunyi dirumuskan    TIn = TI1 + 10 log n



TI100 = TI1 + 10 log 100     60 = TI1 + 20    TI1 = 40 dB Hubungan antara intensitas dan taraf intensitas adalah



Substitusi nilai TI1 dan I0 diperoleh:



Jika alog x = y maka x = ay. Berdasarkan kaidah logaritma ini, diperoleh:



Jadi, besar intensitas bunyi satu bel listrik adalah 10−8 W/m2 (E).



5. Soal No. 31 tentang Gelombang Bunyi ( 31 UN 2017) Sebuah sistem pengeras suara memancarkan daya akustik 36π watt dan taraf intensitas 80 dB saat didengar pada jarak x dari pengeras suara tersebut (I0 = 10−12 watt.m−2). Nilai x yang tepat adalah …. A.   100 m B.   160 m C.   175 m D.   225 m E.   300 m Pembahasan Diketahui:  P = 36π watt TI = 80 dB  I0 = 10−12 watt.m−2 Hubungan antara taraf intensitas dan intensitas dirumuskan sebagai:



Sedangkan hubungan antara intensitas dengan jarak sumber bunyi dirumuskan sebagai:



Jadi, jarak sumber bunyi (x) adalah 300 m (E).



6. Soal No. 27 tentang Gelombang Bunyi ( 27 UN 2018)



Disediakan dua pipa organa yang satu terbuka dan yang lain tertutup masing-masing dengan panjang yang sama. Jika cepat rambat bunyi di udara 340 m.s−1 maka perbandingan frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka dengan frekuensi nada atas kedua pipa organa tertutup adalah …. A.   2 : 1 B.   3 : 2 C.   4 : 5 D.   5 : 6 E.   6 : 5 Pembahasan Frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka dapat dicari dengan rumus: fn = 1/2 (n + 1) v/l f2 = 1/2 (2 + 1) v/l     = 3/2 v/l Sedangkan frekuensi nada atas kedua pipa organa tertutup adalah: fn = 1/4 (2n + 1) v/l f2 = 1/4 (2 ∙ 2 + 1) v/l     = 5/4 v/l Dengan demikian, perbandingannya adalah:



Jadi. perbandingan frekuensi nada atas kedua pipa organa terbuka dan tertutup adalah 6∶5 (E).



7. Soal No. 28 tentang Intensitas dan Taraf Intensitas Bunyi (28 UN 2018) Sebuah sumber gelombang bunyi dengan daya 12,56 W memancarkan gelombang ke medium sekelilingnya dengan homogen. Intensitas ambang bunyi 10−12 W.m−2. Besar taraf intensitas gelombang tersebut pada jarak 10 m dari sumber adalah …. A.   1 dB B.   10 dB C.   12 dB D.   100 dB E.   120 dB Pembahasan



Intensitas sumber bunyi tersebut adalah:



Sedangkan taraf intensitas sumber bunyi tersebut adalah:



Jadi, taraf intensitas gelombang tersebut pada jarak 10 m dari sumber adalah 100 dB (D).



8. Soal No. 19 tentang Gelombang Bunyi [intensitas bunyi] (19 UN 2019) Perhatikan gambar di bawah ini!



Bunyi sebuah petasan didengar oleh Ali dengan intensitas sebesar 8,1 ∙ 102 W/m2 dan amplitudo bunyi 2 m. Berapakah besar intensitas (I) dan amplitudo (A) bunyi petasan yang didengar oleh Bobi? A.   I = 8,1 W/m2 dan A = 20 cm. B.   I = 8,1 W/m2 dan A = 45 cm. C.   I = 10 W/m2 dan A = 22 cm. D.   I = 10 W/m2 dan A = 90 cm. E.   I = 81 W/m2 dan A = 180 cm. Pembahasan Diketahui: IA = 8,1 ∙ 102 W/m2 rA = 10 m rB = (10 + 90) m = 100 m AA = 2 m Intensitas bunyi berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.



Sedangkan hubungan antara amplitudo bunyi dengan jaraknya adalah sebanding.



Jadi, besar intensitas dan amplitudo bunyi petasan yang didengar oleh Bobi adalah I = 8,1 W/m2 dan A = 20 cm (A).



9. (18 SBMPTN 2018)



10. (19 SBMPTN 2019)



SOAL DAN PEMBAHASAN UN/ SBMPTN TENTANG GEJALA KUANTUM https://tanya-tanya.com/rangkuman-contoh-soal-pembahasan-radiasi-benda-hitam/ 1. (23 UN 2012)



2. ( 24 UN 2013)



3. (22 UN 2014)



4. (20 UN 2015)



5.



(21 UN 2016)



6. Soal No. 3 ( 23 UN 2017) 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) 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) E = (6,63 x 10−34 )( 3 x 108/600 x 10−9 ) joule 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



7. (21 SNMPTN 2009)



8. (20 SBMPTN 2010)



9.



(19 SBMPTN 2012)



https://tanya-tanya.com/rangkuman-contoh-soal-pembahasan-radiasi-benda-hitam/