Soal Jawab 1

1. Inti sebuah atom memancarkan sinar α , maka a. Massa atomnya tetap b. Massa atomnya bertambah 1 c. Massa atomnya berkurang 1 d. Massa atomnya bertambah 2 e. Massa atomnya berkurang 4 2. Sebuah mobil direm dengan perlambatan konstan dari kelajuan 25 m/s dalam jarak 40 m. Jarak total (dalam meter) yang telah ditempuh oleh mobil tersebut sampai akhirnya berhenti adalah a. 22.5 m b. 107.5 m c. 85.0 m d. 62.5 m e. 40.0 m 3. Berapakah periode revolusi Planet Mars jika jarak Planet Mars ke Matahari sama dengan 1.52 δA a. 3.2 tahun b. 2.6 tahun c. 1.9 tahun d. 1.7 tahun e. 1.2 tahun 4. Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki capasitance C jika tidak diberi bahan dielektrik. Sebuah lempeng dielektrik dengan permitivitas relatif Σr = q dan ketebalan 1/3 dimasukkan ke antara keping kapasitor, berapa capasitance kapasitor sekarang? a. 0.8 Co b. 1.2 Co c. 1.6 Co d. 2.4 Co e. 3.2 Co 5. Sebuah lensa terbuat dari bahan yang mempunyai indeks bias 1.5 dan saat di udara berkekuatan 20 dioptri. Apabila lensa tersebut dimasukkan ke dalam air yang mempunyai indeks bias 4/3, kekuatan lensa menjadi a. 2.5 dioptri b. 5.0 dioptri c. 7.5 dioptri d. 10.0 dioptri e. 15.0 dioptri 6. Urutan spektrum gelombang elektromagnetik yang benar dari frekuensi terbesar ke frekuensi terkecil adalah a. Sinar inframerah, sinar tampak, sinar UV, sinar X b. Sinar Gamma, cahaya ungu, cahaya merah, sinar inframerah c. Sinar X, sinar Gamma, cahaya biru, cahaya hijau

d. Gelombang radar, cahaya hijau, cahaya biru, gelombang radio e. Gelombang TV, sinar X, sinar UV, sinar inframerah 7. Sebuah benda bermassa 2 kg terletak di atas tanah. Benda tersebut ditarik ke atas dengan gaya 30 N selama 2 detik lalu dilepaskan. Jika percepatan gravitasi 10 a. b. c. d. e.

m

s

2 maka

tinggi maksimum yang dicapai benda adalah

10 m 15 m 12 m 18 m 20 m

8. Sebuah tetes minyak bermassa 9.6 x

10

−15

kg jatuh di antara 2 keping

sejajar yang bermuatan. Tetes minyak itu seimbang di antara kedua keping. Jika kuat medan listrik di antara kedua keping 3 x elektron pada tetes minyak ini! (g =10

m

s

2

10

5

N/C, hitung banyaknya

)

a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 e. 6 9. Tentukan waktu yang dibutuhkan agar aktivitas radioaktif tinggal 25% dari nilai aktif. Jika unsur radioaktif memiliki waktu paro 90 tahun a. 20 tahun b. 30 tahun c. 60 tahun d. 90 tahun e. 180 tahun 10. Pada waktu bersamaan dua buah bola dilempar ke atas, masing-masing dengan kelajuanV 1 = 10 m/s (bola I) dan

V

2

= 20 m/s (bola II). Jarak antara

kedua bola pada saat bola I mencapai titik tertinggi adalah a. 30 m b. 25 m c. 20 m d. 15 m e. 10 m 11. Suatu akuarium berbentuk bola dengan jari-jari 60 cm berisi air yang indeks biasnya η air = 4/3, seekor ikan berada 40 cm terhadap dinding akuarium

sedang diamati oleh seseorang yang berjarak 90 cm dari dinding akuarium. Tentukan jarak orang ke ikan menurut orang! a. 280 cm b. 130 cm c. 126 cm d. 96 cm e. 76 cm 12. Sebuah atom dimodelkan seperti bola dengan sebuah proton pada pusatnya dan dikelilingi oleh sebuah elektron pada kulitnya. Maka pernyataan yang benar di bawah ini adalah a. Hanya terjadi gaya gravitasi dalam sistem ini b. Gaya gravitasi jauh lebih kecil dari gaya Coulomb c. Gaya gravitasi jauh lebih besar dari gaya coulomb d. Hanya terjadi gaya Cou;omb dalam sistem ini e. Gaya gravitasi sama dengan gaya Coulomb 13. Sebuah benda 2 kg diikat dengan tali yang panjangnya 1.5 m lalu diputar menurut lintasan lingkaran vertikal dengan kecepatan sudut tetap. Jika g = 10

m

s

2

dan pada saat benda berada di ikat terendah tali mengalami tegangan

sebesar 47 Newton, maka kecepatan sudutnya (dalam rad/s) adalah a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 e. 6 14. Pada sebuaha tangki dengan volume 0.7

3

m

mengandung 4 mol gas neon.

Berapakah energi sinetik total gas neon pada suhu 30 ° C a. 1100.50 Joule b. 1250.05 Joule c. 1320.22 Joule d. 14958 Joule e. 15107.58 Joule 15. Pesawat angkasa bergerak dengan kelajuan 0.5 c, kemudian melepaskan sebuah tembakan dengan kelajuan 0.3 c (terhadap) pengamat yang berada di pesawat searah dengan pesawat. Apabila diamati oleh pengamat yang diam di tanah, kecepatan tembakan adalah a. c b. 0.8 c c. 0.6 c d. 0.5 c e. 0.4 c

16. Dalam sebuah bejana yang massanya diabaikan terdapat a gram air 42 °C dicampur dengan b gram es −4°C. Setelah diaduk ternyata 50% es melebur. Berepakah perbandingan a dan b jika titik lebur es = 0° C, kalor jenis es = 0.5 kal/ g°C , kalor lebur es = 80 kal/ g°C f. 5 : 6 g. 5 : 4 h. 3 : 2 i. 2 : 3 j. 1 : 1 17. Berapakah percepatan jatuh bebas sebuah benda yang berada 200 km di atas permukaan bumi? a. 9.21 b. 9.32 c. 9.43 d. 9.54 e. 9.65 18.

A

B

Gambar di samping menunjukkan konduktor 2 keping sejajar yang dimuati oleh tegangan 3.00 Volt. Kedua keping berada dalam besar kuat medan listrik di antara kedua keping dan beda potensial antara titik C yang berjarak 2 m dari titik B dengan titik A yaitu

a. 4000 V/m dan 80 Volt b. 5000 V/m dan 100 Volt c. 4000 V/m dan 100 Volt d. 5000 V/m dan 80 Volt e. 800 V/m dan 100 Volt 19. Benda A jatuh ke bawah dari ketinggian 45 m. Benda B dilemparkan dengan arah horizontal dengan kelajuan 10 m/s dari ketinggian yang sama, maka a. Kedua benda membutuhkan waktu sama sampai di tanah b. Benda B butuh waktu lebih lama dari A untuk sampai di tanah c. Lintasan kedua benda berupa garis lurus d. Lintasan kedua benda berupa parabola e. Ketika sampai di tanah, keduanya memiliki kecepatan sama 20. Berapa panas yang dibutuhkan jika 1 kg es pada 20 °C dipanaskan pada tekanan 1 atm sampai semua es berubah menjadi uap a. 4.25 MJ b. 3.05 MJ c. 2.50 MJ d. 1.30 MJ

e. 0.98 MJ 21. Menurut Wien, grafik hubungan antara suhu benda dan frekuensi gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dan mempunyai intensitas maksimum ditunjukkan grafik KUNCI JAWABAN 1. Reaksi pemancar sinar α (inti 4 He )dari inti ZA X adalah maka nomor massa berkurang 4 nomor atom berkurang 3. Jawaban: E 2.

V

0

= 25m / s

↔

s = 40m s 1

2

2 0

−4 X →34 He +ZA− 3y ,

V= 15 m/s V= 0

↔

V =V

A Z

2

=?

+ 2a s1 → (15) 2 = (25) 2 + 2a.40

400 = −80a → a = −5m / s 2 2 2 2 2 V 2 = V + 2aS → 0 = 225 + (−5) S

S 2 = 22.5

S = 40 + 22.5 = 62.5 Jawaban: D 3/ 2

2

T R3

3. Hukum I Kepler

 Rm       RB 

3/ 2 3/ 2

1.52 Au    1Au 

=

T = (1.52) T 3/ 2

m

B

= 1.87(1tahun) = 1.9tahun

Jawaban: C 4.

= konstan, T = k R

∈r .∈0 A = C1 d / 3

C2 =

∈A 0

7d / 3

Rangkaian seri:  1 1 1 d /3 2d / 3 d  1  = + = + x + 2  C C1 C 2 ∈r . ∈0 . A ∈0 A 3 ∈0 A  ∈r 

3/ 2

maka

Tm k Rm = TB k R 3 / 2 B

=

1 d  1+ 2∈ r   3∈ r   ∈ 0 A  ∈ 0 A =   C=→   C0= C 3∈ 0A ∈ r   ∈ r+12  d  d C=

 3 ∈ r  3x2   C0 = C0 = 1.2C0  2 ∈ r + 1  2 x2 + 1

Jawaban: B 1

1

5. Di udara: ƒ = p = 20 = 0.05 m  1 1  n2 1   =  − 1 − f  n1  R1 R2  1 1   1.5  1  = −1 −   0.05  1  R1 R2   1 1  2   = − = 40 R R 0 . 05  1 2 

Di air:

1  1.5  = − 140 = 5 f 4/3  1

1

P = f = 0.2 = 5dioptri Jawaban: B 6. Sinar gamma, cahaya ungu, cahaya merah, sinar inframerah. Jawaban: B 7. Gerak A ke B = GLBB dengan F =30 N. Gerak BC = gerak vertikal ke atas :

−

a=

zF = 30 − 20 = 5m / s m

2

V B = atAB = 5( 2) = 10 m / s 1 1 δAB = a.t 2 AB = ( 5)( 2 ) 2 = 10 m 2 2

hBC

=V

2 B

2g

=

102 = 5m 2(10)

h AC = δAB + hBC = 10 + 5 = 15 m

Jawaban: B 8. Muatan tetes minyak, q dihitung dari syarat kesetimbangan qE = m.g, q = m.g 9.6 x10 −15 (10 ) = = 3.2 x10 −19 C Muatan tetes minyak ini berasal dari 5 E 3 x10 elektron karena muatan tiap elektron adalah 1.6 x 10 −19 , maka banyaknya 3.2 x10 −19 elektron pada tetes minyak ini adalah n = = 2buah 1.6 x10 −19 Jawaban: A

(

)

1  t 1/ 2  2 T A 1 t = A0 2 T 1/ 2

9. A = Ao  

1 1 t = 4 2 T 1/ 2 2 1 1 t = 2 2 T 1/ 2 t 2 = 1/ 2 T 2t = 2T 1 / 2 = 2.(90) = 180 tahun Jawaban: E

10. Bola I ( V1 = 10 m/s). Ketinggian maksimum h1 Vt 10 = = 1s g 10 t1 saat

mencapai titik maksimum t1 = Ketinggian

pada

=V

2 1

2g

=

100 = 5m .Waktu 20

Bola II ( V2 =

1s

= 20 m/s). adalah

h2 = V2 .t1 −

1 1 2 g t1 = 20(1) − ( )(10)(1) 2 = 15m .Jarak bola II dengan bola I 2 2

∆h = h2 − h1 = 15 − 5 = 10 m

Jawaban: E 11. Bayangan terjadi karena sinar datang dari ikan menuju mata orang n1 = n air = 4/3, n 2 = n udara = 1, R = -60 cm (sinar mengenai permukaan cekung) s = 40 cm. Jarak orang – ikan menurut orang: 90 + 36 = 126 cm. n1 n2 n 2 − n1 + = s s1 R 4 /3 1 1− 4 /3 + = 40 s 1 − 60 1 1 −1/ 3 + = 30 s 1 − 60 1 1 1 = − 1 180 30 s 1 1− 6 − 5 = = , s 1 = −36 cm = 36 cm (bayangan maya) s 1 180 180 Jawaban: C 12. Proton memiliki muatan +e dan elektron bermuatan –e, maka besar gaya Coulomb (tarik menarik) antar keduanya adalah 2 q1. q 2 k .e 2 9 x10 9 Nm 2 C −2 1.6 x10 −19 C Fe = k . 2 = 2 = r r r 2m2 2.304 x10 −28 N = r2 Gaya gravitasinya adalah

(

Fg =

Gmp me r2

2

=

6.7 x10−11 N m kg −2 .1.7 x10−27 kg.9.1x10−31 kg r 2m2

1.036 x10 −67 N F . g lebih kecil dari Fe r2 Jawaban: B 13. m.g = 20 N. Gaya sentripetal Fs = mw 2 R . Di titik terbawah Fs = T – m.g, maka: T – m.g = mw 2 R 47 – 20 = 2 x w 2 x 1.5 27 = 3 x w 2 , w = 3 rad/s Jawaban: B

=

14. P =

)

2 NE k , PV = nRT 3 V

3 PV 2 3 3 = nRT = ( 4)( 8.31)( 303 ) = 15107 .58 2 2

Energi kinetik total (Ek) = NE k =

Jawaban: E 15. Kecepatan pesawat terhadap tanah diam = 0.5 c = .... Kecepatan tembakan teradap pesawat = 0.5 c = .... Kecepatan tembakan terhadap tanah diam ( V B ) V −VA V BA = B dicari dengan persamaan: V .V 1− B 2 A C V B − 0.5C V − 0.5C = B 0.5C = 0.5C.VB C − 0.5V B 1− 2 C C 0.5C (C – 0.5C. V B ) = ( V B − 0.5C ) C 0.5C – 0.5 2 V B = ( V B − 0.5C ) 0.5C – 0.25 V B = V B - 0.5C C = 1.25 V B , V B =

C = 0.8C 1.25

Jawaban: B 16. Q3 = Q1 + Q2 = mes C es ∆t es + 0.5mes Les (a)(1)(42) = (b)(0.5)(4) + (0.5)(b)(80) 42a = 42, a : b = 1:1 Jawaban: E 17. Gaya pada benda dengan m1 = massa bumi, m 2 = massa benda, r = r bumi + m1 m2 200 km. F = G . ( r1 + 200km ) 2 Percepatan benda a =

Gm1 F = . m2 ( r1 + 200km) 2

Untuk benda yang berada di permukaan bumi a = g = dituliskan G m1 =

Gm1

r

2 1

2

g . r1 ----- (ii) .

Dengan memasukkan (ii) ke (i) diperoleh a =

g r1

2

( r1 + 200km) 2

.

-----(i) Atau bisa

Dengan menggunakan nilai g = 9.8 m / s 2 dan r1 = 6370 km, maka bisa dihitung: a = (9.8m / s 2 ) ( 6370 km ) 2 = ( 6370 + 200 ) 2 , a = 9.21m / s 2 Jawaban: A .Percepatan ini berkurang 6% dari percepatan benda di permukaan bumi 18. Beda potensial ∆V BA = 300 Volt. Jarak keping AB d = 6 cm. Keping A (+) karena dihubungkan dengan kutub (+). Keping B (-) karen dihubungkan dengan kutub (-). Arah kuat medan listrik dalam ruang antar keping adalah dari A ke B. ∆V AB 300 E= = = 5000V / m d 6 x10 − 2 Beda potensial antara titik C dan B ∆V BC adalah: ∆V BC = E.r = 5000 .2 x10 −2 = 100 volt

Jawaban: B 2h

19. t = g karena ketinggian (h) sama, maka kedua benda tiba di tanah bersamaan. Jawaban: A 20. Temperatur −20 °C sampai 0°C : Q1 = m.c.∆T = (1kg )( 2.05 kJ / Kg .K )( 20 K ) = 41 KJ Mencairkan 1 kg es: Q2 = mLF = (1kg )( 334 KJ / kg ) = 334 KJ Temperatur 0°C sampai 100 °C : Q3 = m.c.∆T = (1kg )( 4.18 kj / kg .k )(100 k ) = 418 kj Menguapkan 1 kg air pada 100 °C :

(

)

Q4 = mLV = (1kg ) 2.26 x10 3 kj / kg = 2.26 MJ Jumlah total panas yang dibutuhkan adalah: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 0.041 MJ + 0.334 MJ + 0.418 MJ + 2.26 MJ = 3.05 MJ Jawaban: B 21. Semakin tinggi suhu benda, panjang gelombang yang dipancarkan semakin pendek dan mempunyai intensitas maksmum bergeser ke arah cahaya tampak (λ kecil). Apabila λ kecil, maka ƒ besar. Jawaban: C