Fisika 12

27

Kunci Jawaban Buku Kerja Fisika untuk SMA Kelas XII

KUNCI JAWABAN

BUKU KERJA FISIKA SMA KELAS XI

KELAS

XII

28


Bab 1 Gelombang A. Soal-soal pilihan ganda 1. C 2. C 3. B 4. E 5. A 6. E 7. C 8. A 9. C 10. B

11. D 12. D 13. A 14. B 15. B 16. E 17. E 18. A 19. D 20. C

21. D 22. A 23. A 24. B 25. D 26. D 27. E 28. E 29. A 30. E

B. Soal-soal esai 1. • Persamaan: 1. Setiap titik pada gelombang juga melakukan getaran. 2. Mempunyai besaran frekuensi, periode, amplitudo, dan simpangan. • 1. 2.

Perbedaan: Gelombang terdapat besaran panjang gelombang dan kecepatan rambat Getaran tidak mempunyai panjang gelombang dan kecepatan rambat

1. Di tengah laut, gelombang tsunami mempunyai panjang gelombang yang sangat besar, sedangkan amplitudonya kecil sehingga orang yang ada di tengah laut tidak merasakan naik turunnya gelombang tsunami. 2. a. Menggunakan tali dengan luas penampang yang besar untuk nada rendah dan sebaliknya untuk nada tinggi. b. Menegangkan tali lebih kencang untuk mendapatkan nada tinggi. c. Memetik tali dengan memegangnya dekat dengan lubang resonansi untuk mendapatkan nada tinggi. 3. y

= A1 sin q + A2 sin j = B sin (q + j

)→ B

4. Adanya difraksi bunyi oleh lubang kunci. C. Soal tantangan

= A12 + A22 = 62 + 82 = 10


29

Bab 2 Bunyi A. Soal-soal pilihan ganda 1. A 2. D 3. E 4. E 5. A 6. E 7. D 8. E 9. C 10. B

11. E 12. D 13. A 14. C 15. C 16. E 17. B 18. C 19. B 20. A

21. C 22. C 23. B 24. D 25. D 26. E 27. D 28. C 29. B 30. C

B. Soal-soal esai 1. suara jet : suara daun jatuh = 1013 : 1 ; suara jet : suara bisikan = 10 12 : 1 ; suara jet : suara obrolan = 10 7,5 : 1 ; suara jet : suara keramaian jalan = 107 : 1 ; suara jet : suara sirine = 104 : 1 ; suara jet : suara konser rock = 10 2 :1 2.

l = 10 cm

3.

v bunyi = 340 m/s maka ferkuensi pelayangan = 117 Hz

4.

π rad

5.

a. b.

c.

d.

e.

C.

Arah rambat, panjang gelombang, dan cepat rambat. Suhu udara yang tidak konstan menyebabkan indeks bias udara berubah-ubah sehingga bunyi yang mengarah ke telinga kadangkadang bergeser menjadi sedikit tidak terdengar dan beberapa saat kemudian terdengar kembali. Bila suhu udara berubah, cepat rambat gelombang bunyi juga berubah padahal panjang gelombang pada seruling tetap. Akibatnya, frekuensi seruling akan berubah pula. Jika kecepatan angin tetap, tidak akan memengaruhi frekuensi bunyi karena panjang gelombang yang diterima oleh telinga tidak berubah. Bom sonic timbul karena pesawat bergerak melebih kecepatan bunyi sehingga terdapat tekanan udara yang besar menimbulkan ledakanledakan.

Soal tantangan

 1   2 d +    2     2

l

∆d =

4d

1 2

30


Bab 3 Gelombang Cahaya A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 2. C 3. E 4. E 5. B 6. D 7. C 8. E 9. D 10. A

21. A 22. D 23. B 24. C 25. C 26. A 27. E 28. C 29. A 30. D

11. D 12. C 13. C 14. D 15. C 16. E 17. A 18. D 19. D 20. D

B. Soal-soal esai 1. a. Tidak bisa karena lubang kunci terlalu besar untuk terjadinya difraksi oleh cahaya. b. Agar mendapatkan dua sumber cahaya koheren dari satu sumber cahaya. c. butiran air d. sinar putih e. Pelangi terjadi karena kombinasi efek pembiasan, dispersi, dan pemantulan sempurna. Berikut adalah gambar terjadinya pelangi. sinar putih

butiran air

sinar merah

f.

g. 2. 3.

Peristiwa interferensi oleh selaput tipis pada kacamata yang dilapisi dengan MgF2. Kacamata minus untuk membantu penderita cacat mata miopi agar dapat melihat dengan jelas. Sinar matahari dihamburkan oleh atmosfer, kemudian spectrum sinar yang paling dominan dihamburkan adalah sinar biru.

600 nm a. 7,98 × 10-5 rad ; b. 5,42 × 10-5 rad ; c. daya urai mikroskop dalam air menjadi 3 kali daya urai dalam medium udara

4. 5 5. 3,75 watt/m2


31

C. Soal tantangan Pola terang bila 2nd cos r = m λ dengan m = 0, 1, 2, 3, ... Pola gelap bila 2nd cos r = mλ dengan m = 0, 1, 2, 3, ...

Bab 4 Medan Listrik A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 2. D 3. D 4. C 5. B 6. C 7. B 8. B 9. C 10. A

11. D 12. B 13. C 14. A 15. E 16. A 17. E 18. C 19. D 20. D

21. B 22. E 23. B 24. D 25. A 26. C 27. D 28. A 29. E 30. D

B. Soal-soal esai 1 x 2 = + 1. 2 2. 3 cm sebelah kanan q 3. Q = 8

× 10-23 C

4. C p = 11 5.

a.

b. c.

d. e.

µF ; W = 5,5 × 10-8 J

Ketika penggaris digosokkan ke tangan, sebagian elektron pada tangan akan pindah ke penggaris sehingga penggaris bermuatan negatif. Ketika penggaris didekatkan ke rambut, elektron pada rambut akan berpindah ke pangkal rambut, sedangkan ujung rambut akan bermuatan positif. Oleh karena itu, rambut pun akan tertarik ke penggaris. Pada casing komputer terkumpul muatan statis. Tinta bermuatan positif dan kertas bermuatan negatif . Tinta pada cartridge ditempelkan pada kertas, kemudian kertas akan menarik tinta. Belum tentu, karena kuat medan listrik adalah gradien potensial di titik tersebut. Karena adanya muatan induksi. Meskipun luas pelat berbeda, tetap terdapat muatan apabila kedua pelat tersebut dihubungkan oleh baterai.

32


C. Soal tantangan Bila a tidak terlalu besar, E = Bila a >> L, E =

1

q

1

q

(

4pe0 a L

+ a)

4pe0 a 2

Bab 5 Medan Magnet A. Soal-soal pilihan ganda 1. A 2. A 3. C 4. E 5. E 6. E 7. C 8. E 9. D 10. E B. 1. 2. 3. 4. 5.

11. C 12. B 13. B 14. B 15. C 16. D 17. C 18. B 19. B 20. E

21. B 22. B 23. A 24. D 25. B 26. A 27. D 28. E 29. 2,32 30. B

× 1027 kg

Soal-soal esai 2.000 A 40 µN a. searah sisi b dengan sudut 90º terhadap n ; b. 500ab Nm 600 p

a.

b.

c. d.

A Karena magnet bumi tidak mempunyai kutub utara yang berada tepat di kutub selatan bumi dan sebaliknya kutub selatan magnet bumi tidak berada tepat di kutub utara geogras bumi. Ambil satu besi sebut besi A dan dekatkan ke besi yang lain (besi B). Bila besi lain (B) tersebut ditarik maka salah satu besi adalah magnet. Letakkan besi B dan ambil lagi besi C, dekatkan dengan besi A. Bila besi tersebut tertarik berarti besi A adalah magnet. Bila besi C tidak tertarik berarti besi A dan C adalah besi biasa dan B adalah magnet. Kemungkinannya arah gerak muatan searah medan magnet atau berlawanan dengan medan magnet. Ketika magnet didekatkan pada layar TV, elektron akan dibelokkan sehingga gambar yang seharusnya dibentuk elektron akan rusak.


e.

33

Bila yang membelokkan adalah medan magnet, lintasannya berupa lingkaran atau bagian dari lingkaran. Untuk pembelokan oleh medan listrik, lintasan hanyalah berupa garis lengkung yang bukan merupakan bagian dari lingkaran.

C. Soal tantangan Medan magnet di dalam kawat B Medan magnet di luar kawat B

=

=

m0 mr I

2p a

2

r

m0I

2p r

Bab 6 Induksi Magnetik A. Soal-soal pilihan ganda 1. E 2. C 3. C 4. D 5. D 6. C 7. E 8. D 9. E 10. A B. 1.

Soal-soal esai 0,1 A

2.

a.

11. A 12. C 13. E 14. E 15. D 16. D 17. B 18. C 19. B 20. E

21. D 22. D 23. A 24. A 25. B 26. E 27. C 28. B 29. C 30. E

menyimpang dari keadaan semula hanya beberapa sesaat ; b. arus mengalir dari kiri ke kanan

3. 0,004 V 4. a. searah putaran jarum jam ; b. medan magnet yang dihasilkan solenoida mempunyai arah tegak lurus terhadap normal koil persegi. Oleh karena itu, terjadi momen kopel gaya Lorentz pada koil persegi; c. koil persegi tidak akan berputar karena tidak arus yang mengalir pada koil persegi 5.

a.

Sinyal tersebut berupa listrik AC sehingga akan menghasilkan perubahan medan magnet yang bisa menginduksi kabel sebelahnya. Dengan susunan coaxial , induksi itu akan kecil pengaruhnya.

34


b.

c.

d.

e.

Ketika aluminium ditarik dari daerah bermedan magnet akan timbul ggl induksi. GGL induksi itu menghasilkan medan magnet sedemikian rupa sehingga menarik magnet induk. Akibatnya, kita susah menarik aluminium. Jika menggunakan tegangan tinggi (daya PLN tetap), arus yang mengalir akan kecil. Jika arus yang mengalir kecil, daya yang hilang juga akan kecil. Ketika hambatan primer kecil dihubungkan dengan tegangan DC 120 V, ada arus yang sangat besar sehingga kumparan primer akan terbakar. Ketika dihubungkan AC 120 V, kumparan tidak terbakar karena impedansi besar sehingga arus yang mengalir kecil. Ketika terjadi resonansi.

C. Soal tantangan ε = –2 NBv2 Ulangan Akhir Semester 1 A. Soal-soal pilihan ganda 11. C 1. B 12. A 2. C 13. C 3. D 14. B 4. E 15. D 5. A 16. C 6. E 17. D 7. E 18. D 8. D 19. A 9. D 20. D 10. A

21. A 22. B 23. D 24. A 25. E 26. A 27. A 28. C 29. D 30. E

31. E 32. A 33. A 34. E 35. A 36. D 37. B 38. C 39. A 40. C

B. Soal-soal esai 1.

v = 20 m/s ; λ = 5 m ; ω = 8π rad/s ; θ 0 =

2.

t = 17,13 s

1 2

p rad/s

3. (I) bunyi bel akan terdengar ; (II) bunyi bel akan terdengar ; (III) bunyi bel tidak akan terdengar 4. θ kritis = 50,28º 5.

a.

karena sudut yang dibentuk lebih dari sudut kritis ; b. karena adanya perbedaan indeks bias ; x = 22,84º ; d. serat optic dapat mengirimkan sinyal/informasi audio atau video dengan kapasitas yang besar dan serentak

35


6. 14,14 g 7. jarak masing-masing muatan ke titik O misalkan a maka kuat medan d Q titik O adalah E = 2pea 8. α=36º 9. I

t

10.α = 36º 12. 5 A

Bab 7 Radiasi Benda Hitam A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 14. A 2. D 15. B 3. E 16. C 4. E 17. D 5. A 18. C 6. D 19. C 7. B 20. A 8. B 21. E k (10-19 J) 9. D 22. f (1015 Hz) 10. A 23. 0,66 11. E 24. 1,18 12. E 25. jawabannya 13. D grak

26. C 27. D 28. E 29. C 30. D 31. A 32. B 33. C Ek (10-19 J)

B (1013 Hz) 0,66

1,18

36


B. Soal-soal esai 1. a. Kompor dengan nyala api yang berwarna biru akan lebih cepat untuk memasak karena warna biru mempunyai panjang gelombang yang kecil sehingga suhunya sangat tinggi. b. Sinar matahari lebih kaya spektrum sehingga pantulan sempurna oleh intan akan lebih “berwarna”. c. Dengan mengetahui spektrum yang dihasilkan oleh bintang, dapat ditentukan panjang gelombang pada intensitas maksimum. Dengan mengetahui panjang gelombang tersebut, suhu bintang dapat ditentukan dengan menggunakan hukum pergeseran Wien. d. Elektron mempunyai massa diam, sedangkan foton tidak. Elektron mempunyai kecepatan kurang dari kecepatan cahaya, sedangkan foton mempunyai kecepatan sama dengan kecepatan cahaya. e. Jika cahaya lebih dekat ke gelombang, semua cahaya dapat menghasilkan efek fotolistrik. Tetapi dengan adanya fungsi kerja dari suatu logam, hanya frekuensi yang lebih besar dari frekuensi ambang yang dapat menghasilkan efek fotolistrik. Kemudian gelombang cahaya dengan frekuensi kecil, membutuhkan waktu yang lama agar terjadi efek fotolistrik sejak awal penyinaran. 2.

Suhu permukaan Zeta Orionis = 25.000−50.000ºC ; suhu permukaan Rigel = 11.000−25.000ºC ; suhu permukaan Vega = 7.500 −11.000ºC ; suhu permukaan Polaris = 6.000 −7.500ºC ; suhu permukaan Matahari = 5.000−6.000ºC ; suhu permukaan Antares = 2.000 −3.000ºC

3.

a.

4.

a.

b.

5.

6 garis spektrum emisi ; b. 6 × 1014 Hz ; c. 3 × 1015 Hz ; d. sinar tampak Jumlah elektron meningkat sehingga arus fotelektron meningkat, tetapi energi kinetik elektron tidak meningkat sehingga potensial cut-off tidak perlu ditingkatkan untuk menghentikan arus fotoelektron. Jumlah elektron dan arus fotoelektron tetap, tetapi energi kinetiknya meningkat sehingga potensial cut-off harus ditingkatkan untuk menghentikan arus fotoelektron

Sinar UV (λ = 0,2 µm) dapat menyebabkan fotoelektron pada logam dengan fungsi kerja 3,0 eV. Kecepatan fotoelektronnya adalah 1,06 × 106 m/s.

C. Soal tantangan E 2 = p2 c 2 + E 02 P 2 C 2 = E 2 – E 02 = (E k + E 0)2 – E 02 = E k 2 + 2E k E 0 + E 02 – E 02 = E k 2 + 2m0c 2E k

37


p

=

l

=

Ek 2

+ 2m0 c 2Ek c

h mv

=

h p

=

hc Ek 2

+ 2Ek m0c 2

Bab 8 Struktur Atom dan Molekul A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 2. E 3. E 4. D 5. C 6. C 7. B 8. A 9. B 10. E

11. B 12. B 13. A 14. A 15. B 16. A 17. E 18. D 19. D 20. A

21. A 22. D 23. C 24. E 25. A 26. A 27. C 28. E 29. A 30. C

B. Soal-soal esai 1. Perbedaan teori atom Rutherford dan Bhor Hal

Teori Rutherford

Teori Bhor

Lintasan elektron

sembarang

diskrit

Energi elektron

bebas

tertentu

Spektrum atom hidrogen

kontinu

garis

2.

Karena deret Balmer berada di spektrum sinar tampak.

3.

Karena mempunyai jumlah elektron terluar yang sama atau dalam satu golongan, yaitu golongan VIIA.

4.

[Rn] 5f 3 d1 7s2

5.

Karena sinar laser mempunyai luas permukaan kecil dan tidak menyebar.

C. Soal tantangan hc l = 1. eV

38 2.


Laser (Light Amplifcation by Stimulated Emission of Radiation) adalah sebuah alat atau piranti untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dan berintensitas tinggi dari suatu bahan atau medium laser yang dikontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Laser memiliki tiga komponen yang harus dipenuhi yaitu sumber energi ( sebagai pemompa elektron-elektron dari level dasar untuk pindah ke level energi yang lebih tinggi), medium laser ( suatu bahan/medium yang akan digunakan untuk membangkitkan laser), dan resonator optik ( biasanya terdiri atas bahan cermin dan semicermin yang diletakkan di sekitar medium laser). Proses pembangkitan laser dimulai dari (1) pemompaan ( pumping ) elektron-elektron medium laser dari level dasar energi untuk pindah ke level energi yang lebih tinggi (eksitasi elektron) oleh sumber energi. (2) Agar mengatasi emisi spontan dari masing-masing elektron (elektron yang sudah pindah ke level energi lebih tinggi akn kembali lagi level energi yang lebih rendah), harus dipilih medium laser yang memiliki waktu peluruhan emisi spontan lebih lama dari waktu pemompaan. (3) Setelah proses pemompaan dihentikan, elektron-elektron yang pindah ke level energi yang lebih tinggi akan kembali ke level energi yang lebih rendah. Selama perpindahan tersebut, elektron-elektron tersebut memancarkan (emisi) foton/cahaya dengan enrgi yang sama. Karena setiap elektron memancarkan foton, terbentuklah laser, yaitu cahaya yang koheren (sefase). (4) Proses selanjutnya adalah penguatan cahaya laser yang terbentuk, yaitu dengan cara cahaya tersebut dilewatkan bahan semicermin. Oleh bahan semicermin sebagian besar cahaya diteruskan dan sebagian kecil dipantulkan ke bahan cermin. Oleh bahan cermin sebagian kecil cahaya tersebut dipantulkan ke bahan semicermin kembali (feedback ). Dari proses tersebut, terbentuklah cahaya laser yang selain koheren juga terkolimasi dan berintensitas tinggi.

Bab 9 Relativitas Khusus A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 2. E 3. A 4. C 5. B 6. C 7. D 8. E 9. E 10. A

11. A 12. B 13. B 14. B 15. D 16. C 17. E 18. B 19. D 20. D

21. B 22. E 23. B 24. C 25. D 26. D 27. E 28. C 29. A 30. D

39


B. Soal-soal esai 1. Tepat mengenai tangan siswa karena kecepatan relatif arah mendatar terhadap anak sama dengan nol 2.

Jika bergerak dengan kecepatan c karena sesuai postulat Einstein

3.

Karena kecepatan pesawat terlalu kecil dibandingkan kecepatan cahaya

4.

Tetap, karena jantung ikut bersama dengan tubuh kita

5.

Perubahan massa terlalu kecil sehingga kehilangan massa diabaikan

C. Soal tantangan

  1    1  2 2   v   Ek = mc 2 − m0c 2 = m0c 2  1 = m0 c 2  1 − 2  − 1 − 2 v  1−    c   2   c

(1 + x )

n

teorema binomial mengatakan 1 2

= 1+

nx 1!

+

(

n n

− 1) x 2 2!

+ ...

 v2  v 2 maka suku 1 − = 1+ 2 2 2c  c  sehingga diperoleh   1    1  2 2  1 v  v 2  2 2 2 2  2  Ek = mc − m0 c = m0c  − 1 = m c 1 − − 1 = m c 1 + − 1 = m0v 2       c2  0 0 2 2   2c  2  1 − v       c 2

Bab 10 Fisika Inti dan Radioaktivitas A. Soal-soal pilihan ganda 1. D 2. C 3. A 4. C 5. E 6. E 7. D 8. A 9. D 10. A

11. C 12. A 13. D 14. C 15. D 16. A 17. B 18. C 19. D 20. C

21. C 22. D 23. B 24. E 25. C 26. D 27. A 28. B 29. E 30. C

40


B. 1.

Soal-soal esai Karena mempunyai massa jauh lebih besar dibandingkan partikel lain

2.

Dengan mengetahui kandungan karbon radioaktif pada fosil dan membandingkannya dengan kandungan karbon radioaktif pada makhluk hidup, umur fosil yang telah mati dapat ditentukan.

3.

→ 01n + 10b 1 n → 11p + −10b 0

1 1

p

4.

Karena dibutuhkan pemicu dengan energi kinetik yang tinggi sehingga dibutuhkan suhu yang sangat tinggi.

5.

Karena kecepatannya sangat tinggi sehingga waktu sentuh dengan molekul udara di sekelilingnya sangat cepat. Hal ini menyebabkan sinar gamma tidak sempat mengionkan udara.

C. Soal tantangan Jarak antara sumber radiasi dengan alat Geiger Muller yang baru adalah 6 m

Bab 11 Pemanfaatan Radioaktif A. Soal-soal pilihan ganda 1. C 11. A 2. B 12. C 3. B 13. B 4. A 14. C 5. A 15. B 6. E 16. E 7. D 17. E 8. E 18. E 9. A 19. E 10. A 20. B

21. D 22. E 23. D 24. C 25. E 26. 27. s 28. E 29. B 30. A

B. Soal esai 1. Bagian dari reaktor nuklir adalah (a) bahan bakar nuklir : sebagai bahan radiaktif yang akan mengalami proses pembelahan (si nuklir); (b) moderator : mengurangi energi neutron cepat hingga menjadi neutron lambat yangdiperlukan untuk reaksi si; (c) batang kendali : untuk mengurangi populasi neutron dalam reaksi si; (d) pendingin : menyerap panas yang dihasilkan dalam reaksi si; (e) shield : penahan radiasi yang dihasilkan dalam reaktor sehingga tidak membahayakan daerah sekitarnya.


2.

41

Prinsip kerja PLTN dapat digambarkan seperti berikut ini

(a) Panas yang dihasilkan oleh reaksi si diserap oleh pendingin. (b) Pendingin akan dialirkan ke heat exchanger (penukar panas), dan panas dari pendingin akan dipindahkan ke air yang berasal dari turbin PLTN. (c) Karena air dari turbin mendapatkan kalor yang tinggi, maka air dari turbin akan menguap. (d) Uap ini akan digunakan untuk memutar turbin. (e) Putaran turbin akan digunakan untuk memutar generator sehingga akan dihasilkan listrik. 3.

Dalam bidang kedokteran, radioaktif digunakan untuk (a) radioterapi, contohnya untuk kanker digunakan kobalt-60; untuk tumor dengan menanam radium-226 atau sesium-137 dekat tumor. Dan (b) sebagai perunut (tracer ), tektenium-99 untuk mengetahui sirkulasi distribusi karbohidrat.

4.

Alat untuk detektor radioaktif, yaitu (a) Geiger Muller yang cara kerjanya dengan mendeteksi aktitas radioaktif; dan (b) Kamar Kabut yang cara kerjanya dengan mendeteksi lintasan radioaktif dari udara yang terionisasi.

5. 256,484 kg C. Soal tantangan Aktivitas sampel sekarang adalah 5

× 10-6 µCi

42

1. B 2. D 3. D 4. B 5. E 6. C 7. B 8. A 9. C 10. D


11. D 12. C 13. B 14. A 15. E 16. E 17. B 18. C 19. D 20. A

Ulangan Akhir Sekolah 31. A 21. A 32. E 22. E 33. C 23. D 34. D 24. E 35. E 25. D 36. A 26. D 37. A 27. C 38. D 28. C 39. A 29. D 40. D 30. A

41. C 42. C 43. D 44. E 45. B 46. B 47. C 48. B 49. D 50. B

Fisika 12

Recommend Documents