Fisikastudycenter.com- Soal dan Pembahasan Ujian Nasional Fisika SMA Tahun Pelajaran 2009-2010 Kode Soal P04 No. 31- 40.

 

31. Sebuah elektron bergerak dari titik A dengan kecepatan v memasuki medan magnet homogen B, secara tegak lurus. Salah satu lintasan yang mungkin dilalui elektron adalah...


A. Mengikuti lintasan I
B. Mengikuti lintasan II
C. Mengikuti lintasan III
D. Masuk ke bidang gambar
E. Keluar dari bidang gambar

Pembahasan

Kaidah tangan kanan untuk menentukan arah gaya Lorentz pada muatan :
- Ibu jari : arah gerak muatan listrik(v)
- 4 jari : arah medan magnet (B)
- Telapak tangan : arah gaya (F) jika muatan positif
- Punggung tangan: arah gaya (F) jika muatan negatif
Sesuai kaidah tangan kanan maka arah elektron yang benar adalah lintasan I

Jawaban : A

 

32. Gambar disamping menunjukkan rangkaian alat-alat yang digunakan untuk percobaan GGL induksi. Di antara faktor-faktor di bawah ini
(1) Jumlah lilitan (N)
(2) Kekuatan fluks (B)
(3) Kecepatan relatif dari magnet
(4) Diameter kawat kumparan
(5) Kuat arus (i)


Yang berpengaruh terhadap besarnya GGL induksi yang dihasilkan adalah….
A. (1), (2), (3), (4), dan (5)
B. (1), (2), (3), dan (4) saja
C. (1), (2), dan (4) saja
D. (1), (2), dan (3) saja
E. (2), (3), dan (4) saja

 

Pembahasan

Faktor yang mempengaruhi besarnya GGL induksi adalah:
Jumlah lilitan, besar fluks magnet yang digunakan, kecepatan gerak magnet, luas penampang kumparan (diwakili oleh jari-jari atau diameter kumparan)

Catatan : Asumsi penulis disini "Diameter kawat kumparan " adalah diameter dari lubang kumparannya, bukan diameter bahan kawat untuk membuat kumparan. Jika maksud soal adalah diameter bahan untuk membuat kumparan, maka soal di atas memungkinkan untuk jawaban yang lain.

 

Jawaban : B

33. 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

 

Pembahasan

Impedansi rangkaian listrik bolak-balik:

Dengan Reaktansi induktif

dan reaktansi kapasitif

nilai impedansi rangkaian (Z)

Jawaban : C

34. Suatu rangkaian seri R, L, dan C dihubungkan dengan tegangan bolak-balik. Apabila induktansi 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

 

Pembahasan

Frekuensi rangkaian resonansi seri:

masukkan nilai induktansi dan kapasitansi, hati-hati dengan satuan

nilai frekuensi (f) rangkaian

 

Jawaban : A

35. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut:
(1) Atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif.
(2) Elektron mengorbit inti atom seperti planet mengorbit matahari
(3) Elektron mengorbit inti atom pada orbit yang stasioner tanpa memancarkan energi.
Yang membedakan model atom Rutherford dan model atom Thomson adalah pernyataan….
A. (1), (2), dan (3)
B. (1) saja
C. (2) saja
D. (3) saja
E. (1) dan (3) saja

 

Pembahasan

Model atom Thomson

(1) Atom bukan bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi (ada elektron)
(2) Atom berbentuk bola padat dengan dengan muatan-muatan listrik positif tersebar merata di seluruh bagian bola, dan dinetralkan oleh elektron-elektron negatif yang melekat pada bola seragam seperti kismis yang melekat pada sebuah kue

Model atom Rutherford
(1) Semua muatan positif dan sebagian besar massa atom berkumpul pada sebuah titik di tengah-tengah atom (inti atom)
(2) Inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron yang pada jarak relatif jauh, pada lintasan-lintasan seperti planet mengelilingi matahari pada tata surya

Model atom Bohr
(1) Elektron atom hidrogen bergerak mengitari inti dalam orbit lingkaran (pengaruh gaya Coulomb)
(2) Elektron berputar hanya melalui orbit-orbit stabil tertentu tanpa meradiasikan energi (orbit stationer)
(3) Elektron dapat berpindah orbit dengan menyerap atau memancarkan energi
(4) Ukuran orbit ditentukan oleh momentum sudut orbit elektron terhadap intinya yang memenuhi

Kesimpulan yang bisa diambil :
- Pernyataan atom terdiri dari elektron yang bermuatan negatif dan inti atom yang bermuatan positif bukan hanya pada Rutherford namun juga ada pada Bohr ( Thomson tidak ada).
- Elektron pada Rutherford seperti planet yang mengorbit matahari, sementara pada Thomson seperti kue kismis.
- Elektron mengorbit inti atom pada orbit yang stasioner tanpa memancarkan energi adalah milik Bohr.

Jawaban : C. (2) saja

 

Catatan : Jawaban soal di atas memungkinkan untuk diperdebatkan.

36. Jika persamaan energi lintasan elektron tunggal dari sebuah atom hidrogen adalah maka, sebuah elektron yang tereksitasi dari lintasan n = 1 ke n = 4 mengalami perubahan energi elektron sebesar….
A. 12,75 eV
B. 10,20 eV
C. 7,20 eV
D. 6,85 eV
E. 3,40 eV


Pembahasan

Ambil harga mutlaknya 12,75 eV

Jawaban : A

37. Benda hitam dengan daya radiasi 150 watt, meradiasi gelombang inframerah sebesar 22% dari total radiasi cahaya yang dilepaskan. Jika panjang gelombang cahaya merah 6000 Å, maka jumlah foton yang dipancarkan tiap sekon adalah…. [h = 6,6 x 10—34 Js; c = 3 x 108 ms—1]

A. 2,0 x 1019 foton

B. 1,0 x 1020 foton

C. 1,2 x 1020 foton

D. 1,8 x 1020 foton

E. 2,0 x 1021 foton

 

Pembahasan

Besar energi foton

jumlah foton yang dipancarkan tiap detik

masukkan data yang ada

Jawaban : B

 

 

38. Elektron bermassa 9,0 x 10—31 kilogram bergerak dengan kecepatan 2,2 x 107 ms—1 (Tetapan Planck = 6,6 x 10—34 Js) memiliki panjang gelombang de Broglie sebesar.....

A. 3,3 x 10—11 m

B. 4,5 x 10—11 m

C. 5,2 x 10—11 m

D. 6,7 x 10—11 m

E. 8,0 x 10—11 m

Pembahasan

Panjang gelombang de Broglie:

Jawaban : A

39. Massa inti atom 20Ca40 adalah 40,078 sma. Jika massa proton = 1,0078 sma dan neutron = 1,0087 sma, defek massa pembentukan 20Ca40 adalah….
A. 0,165 sma
B. 0,252 sma
C. 0,262 sma
D. 0,320 sma
E. 0,330 sma

Pembahasan

Defek massa (susut massa):

 

Jawaban : B

 

40. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut!
(1) Sinar gamma digunakan untuk membunuh sel-sel kanker
(2) Sinar gamma digunakan untuk mensterilkan alat-alat kedokteran
(3) Sinar alfa digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran suatu pipa
(4) Sinar beta digunakan untuk mendeteksi kebocoran suatu pipa
Pernyataan yang merupakan manfaat sinar radioaktif yang dihasilkan radioisotop adalah…
A. (1), (2), dan (3)
B. (1) dan (3) saja
C. (2) dan (4) saja
D. (1), (2), dan (4)
E. (1) dan (4) saja

 

 

Pembahasan

Sinar gamma untuk mendeteksi kedatangan pasokan cairan pada suatu pipa
Sinar beta untuk mendeteksi kebocoran suatu pipa
Sinar gamma untuk mensterilkan alat kedokteran dan membunuh sel kanker

 

Jawaban : D