kunci jawaban US Fisika XII 2011

UJI KOMPETENSI 1

I.      Pilihan Ganda

1.       B	7.    D	13.  C	19.  A	25.  C
2.       E	8.    B	14.  D	20.  D	26.  E
3.       E	9.    C	15.  E	21.  C	27.  E
4.       A	10.  C	16.  D	22.  A	28.  C
5.       B	11.  E	17.  B	23.  D	29.  B
6.       A	12.  A	18.  B	24.  C	30.  C

II.    Uraian

1.   Hukum Coulumb: “Gaya antara dua muatan listrik sebanding dengan besar masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan”.

2.   Bentuk-bentuk kapasitor adalah sebagai berikut.

a.      Kapasitor keping sejajar

b.     Kapasitor gulung

c.      Kapasitor botol

d.     Kapasitor elektrik (ELCO)

e.      Kapasitor bola

f.    Kapasitor variabel (VARCO)

3.   Diketahui:  C  = 3500

                   V = 15 volt

Ditanya:      a.  Q = ... ?

b.   W     = ... ?

Jawab:      a.  Q = C .V

                                = 3500 x

                                =

b.   W     =

             =  (5,25 x 10^-2) (15)

             = 0,3937 Joule

4.   Diketahui: Q₁ = +6 x 10^-5 C

                         r   = 30 cm = 0,3 m

                         k  = 9 x 10⁹ Nm²/C²

                         F  = 120 N  

Ditanya    : Q₂ = ... ?

Jawab       : F  = k .

                      Q₂ =

=

=

                              = 2 x 10^-5 C

5.   Diketahui: Q = 20.10^-3

                     V = 50 volt

Ditanya: C = ...?

Jawab: C =

6.   Diketahui: C₁= 20 µ F

C₂    = 40 µ F

C₃    = 60 µ F

V_ab = 16 volt

Ditanya    : C₉ = ... ?

Jawab       : C₂ dan C₃ disusun secara paralel

             C₂₃ = C₂ + C₃

                   = 40 + 60

                   = 100 µ F

C₁ dan C₁ disusun secara seri

  =  +

=  +

=

    =

      C_g   =  = 16,67 µ F

7.   Arus listrik adalah suatu aliran yang berisi muatan listrik yang berpindah atau muatan listrik yang bergerak.

8.   Diketahui: C₁ = 3 F

              C₂ = 6 F

              C₃ = 9 F

              V  = 30 volt

Ditanya    : C = ... ?

      Jawab       : C₁, C₂ , C₃ disusun secara parallel

C_g   = C₁ + C₂ + C₃

= 3 + 6 + 9 =18 F

Q₁  = C₁ . V = 3 . 30 = 90 C

Q₂  = C₂ . V = 6 . 30 = 180 C

Q₃  = C₃ . V = 9 . 30 = 270 C

Muatan gabungan=

Q    = Q₁ + Q₂ + Q₃

      = 90 + 180 + 270

            = 540 C

9.   Diketahui: ℓ = 3,5 m

A = 2,5 x 10^-4 m²

 = 4 x 10^-4 Ωm

Ditanya:      R = ... ?

Jawab:         R =  .

                        = 4 x 10^-4 .

=  = 5,6 ohm

10. Diketahui: Q₁ = 28 µ C = 28 x 10^-6 C

Q₂ = 40 µ C = 40 x 10^-6 C

r    = 20 cm = 20 x 10^-2 m

k   = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Ditanya    : a.    F di udara = ... ?

b.     F di dalam medium = ... ?

Jawab       :  a.    Di udara

                                   F    = k .

                                         =9x10⁹

                                         =

                                         = 252 N

b.     Di dalam medium dengan k=4

F    =  . 252

=

                                      = 63 N

UJI KOMPETENSI 2

I.      Pilihan Ganda

1.       D	7.    B	13.  B	19.  C	25.  A
2.       A	8.    C	14.  C	20.  A	26.  D
3.       E	9.    E	15.  B	21.  C	27.  C
4.       A	10.  B	16.  D	22.  C	28.  E
5.       D	11.  E	17.  C	23.  E	29.  D
6.       E	12.  A	18.  A	24.  A	30.  C

II.    Uraian

1.   Sumber arus searah adalah sumber energi listrik yang dapat menimbulkan arus listrik yang besar dan arahnya selalu tetap (konstan).

2.   Bunyi hukum ohm:

      “Kuat arus yang mengalir pada suatu kawat penghantar sebanding dengan beda potensial tegangan listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantarnya”.

3.   Diketahui: Ep = 1,5 V

r = 1 ohm

R = 0,8 ohm

I = 1, 8 A

Ditanya: n = ... ?

Jawab:

1,5 = 1,8

n = 3

4.   Diketahui:      E    = 27 volt

      r     = 2 ohm

      R₁ = 3 ohm

      R₂    = 4 ohm

Ditanya:      I     = ... ?

Jawab:        

                    

                   

5.   Diketahui:      P₁   = 50 w

      V₁ = 200 v

      V₂ = 100 v

Ditanya:         P₂ = ... ?

Jawab:           

                                  

                            

6.   Diketahui:      R₁ = 12 ohm

R₂ = 4 ohm

R₃ = 6 ohm

V = 36 volt

Ditanya :     a.    I = ... ?

b.   V₁, V₂, dan V₃= ... ?

c.    I₁, I₂, dan I₃ = ... ? 

Jawab: a. Hambatan pengganti paralel

Arus yang keluar dari baterai:

b.   tegangan pada tiap-tiap hambatan:

V₁ = V₂ = V₃ = V = 36 volt

c.    kuat arus dalam tiap-tiap hambatan:

 

7.   Diketahui:       R₁ = 8 ohm

R₂ = 7 ohm

V = 52,5 volt

t     = 0,5 menit = 30 sekon

Ditanya:         W = ...  ?

Jawab:            R₁ dan R₂ disusun seri:

                      R₅ = R₁ + R₂

                            = 8 + 7 = 15 ohm

            

            

                            = 52, 5 . 5 . 3, 5 . 30

         = 5512, 5 joule = 5, 5125 kJ

8.   Diketahui:         R₁ = 7 ohm

R₂ = 8 ohm

R₃ = 6 ohm

R₄ = 3 ohm

R₅ = 2 ohm

Ditanya; R total = ... ?

Jawab: R₃, R₄, dan R₅ disusun paralel

R₁, R₂, dan R_p disusun seri

R_total         = R₁ + R₂ + R_p

             = 7 + 8 + 1

                   = 16 ohm

9.   Diketahui:      R = 50 ohm

      V   = 100 volt

      t     = 2,5 menit = 150 sekon

      Air : m = 150 gram

      T₀ = 10^˚ C

      C    = 1 kal/g^o C

                          Ditanya : Ta = ...  ?

Jawab:      Q = m . c . ∆t kalori ... (1)

      Q = 0, 24 .  kalori ... (2)

Persamaan (1) sama dengan persamaan (2), diperoleh:

m . c . ∆t = 0, 24 .

∆t =

∆t =

 adalah perubahan suhu, yaitu:

Jadi, suhu akhir air adalah

10. Elemen volta, elemen basah volta, elemen Leclance, elemen kering (batu baterai), dan elemen alkalin.

PELATIHAN UJIAN SEMESTER

PAKET 1

I.      Pilihan Ganda

1.       A	7.    A	13.  B	19.  E	25.  B
2.       C	8.    D	14.  E	20.  B	26.  A
3.       D	9.    C	15.  E	21.  E	27.  C
4.       B	10.  D	16.  B	22.  C	28.  B
5.       A	11.  A	17.  E	23.  B	29.  C
6.       D	12.  D	18.  A	24.  E	30.  A

II.    Uraian

1.   a.    Diketahui:   C₁ = 1 jF, C₂ = 2 jF

C₃ = 3 jF

Ditanya:      C₉ = ... ?

Jawab:

C₂₃ = C₂ + C₃ = 2 + 3 = 5 jF

b.   Diketahui:   C₁ = C₂ = C₃ = C₄ = C₅ = C₆ = C

      Ditanya:      C₉ = ... ?

      Jawab:

      C₉   = C₁ + C₂₃₄ + C₅₆

            

2.   Diketahui:   C₁ = 2 F, C₂ = 4 F

C₃ = 6 F, v = 16 volt

Ditanya:      C₉ = ... ?

Jawab:

     

3.   Diketahui:   C₁ = 30 jF, C₂ = 40 jF

C₃ = 50 jF, v_ab = 20 volt

Ditanya:            C₉ dan Q = ... ?

Jawab:

C₂₃ = C₂ + C₃ = 40 + 50 = 90 jF

      Q = C₉ . v_ab = 22,5 . 20 = 450 jF

4.   Diketahui:         P₁ = 60 watt

                                v₁ = 200 volt, v₂ = 140 watt

      Ditanya:            P₂ = ... ?

      Jawab:

                 

5.   Diketahui:   C = 360 jF = 360 x 10^-6 F

v = 6 volt

Ditanya:      Q dan W = ... ?

Jawab:

Q = C . v

= 360 x 10^-6 . 6 = 2,16 x 10^-3 C

W = . Q . v

= .(2,16 x 10^-3) . 6 = 6,48 x 10^-3joule

6.   Diketahui:          l = 10 m, A = 1 mm² = 1 x 10^-6 m²

      v = 100 volt, I = 2 A

Ditanya:            r = ... ?

Jawab:

     

7.   Diketahui:   t₀ = 15°C, t_a = 50°C

Dt = t_a – t₀ = 50 – 15 = 35°C

a = 0,0037°C^-1

r₀ = 1,67 x 10^-8 Wm

Ditanya:      r_t = ... ?

Jawab:

r_t    = r₀ (1 + a . Dt)

      = (1,67 x 10^-8) . (1 + 0,0037 . 35)

      = 1,67 x 10^-8 . 1,1295

      = 2, 162 x 10^-9 Wm

8.   Diketahui:   R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = R₅ = 2W

E₁ = 4 volt, E₂ = E₃ = 6 volt

Ditanya:      v_AD = ... ?

Jawab:

Hukum I Kirchoff pada titik cabang A:

I = I₁ + I₂

åE + åIR = 0

(-E₁ + E₂) + I(R₅ + R₁) + I₁R₃ = 0

(-4 + 6) + (I₁ + I₂) (2 + 2) + I₁(2) = 0

6I₁ + 4I₂ = -2

3I₁ + 2I₂ = -1... (1)

åE + åIR = 0

(+E₁ – E₂) + I₁R₃ – I₂(R₄ + R₂) = 0

+6 – 6 + I₁(2) – I₂(2 + 2) = 0

2I₁ – 4I₂ = 0

I₁ – 2I₂ = 0

2I₂ = I₁     ... (2)

Substitusikan persamaan (2) ke (1), diperoleh:

3I₁ + I₁ = -1

4I₁ = -1

v_AD = åE + åIR = 0

= (+E₂) + I₁R₃

            

9.   Diketahui:   R₁ = 30 W, R₂ = 40 W

v = 60 volt, t = 0,5 menit = 30 s

Ditanya:   P dan W = ... ?

Jawab:

W   = v . I . t

= 60 . 3,5 . 30 = 6.300 joule

10. Diketahui:   I = 16 A, t = 60 s

e = 1,6 x 10^-19 C

Ditanya:      n = ... ?

Jawab:

Q = I . t = 16 . 60 = 960 C

PELATIHAN UJIAN SEMESTER

PAKET 2

I.      Pilihan Ganda

1.       E	7.    E	13.  A	19.  E	25.  B
2.       B	8.    D	14.  E	20.  D	26.  C
3.       B	9.    D	15.  A	21.  B	27.  A
4.       B	10.  A	16.  B	22.  C	28.  D
5.       E	11.  E	17.  D	23.  C	29.  B
6.       B	12.  B	18.  E	24.  A	30.  B

II.    Uraian

1.   a.    Medan listrik adalah ruang di sekitar muatan listrik di mana gaya listrik masih dapat dirasakan atau dialami oleh muatan listrik.

      b.   Kuat medan listrik adalah besarnya gaya yang bekerja tiap satuan muatan listrik positif yang ditempatkan pada medan listrik tersebut.

2.   Listrik statis adalah gejala kelistrikan akibat ketidakseimbangan muatan.

3.   Diketahui: C₁ = 6 µ F

C₂ = 10 µ F

V = 110 volt

Ditanya    : W = ...?

Jawab       : =  +

=

   =

C_g   =  = 3,75 µ F

= 3,75 x 10^-6 F

W   =  . C . V²

                =  . (3,75 x 10^-6) . (110)²

                            = 2,26 x 10^-2 joule

4.   Diketahui:      E    = 12 volt

                             r     = 2 ohm

                             R    = 10 ohm

                             C    = 5 µ F

      Ditanya : Q  = ...?

      Jawab   :     I =  = 1 A

                         V= I . r = 1 . 10 = 10 volt

                         Q    = E . V = 5 . 10 = 50 µ C

5.   Diketahui: P₁ = 50 watt

             P₂ = 25 watt

             V = 150 volt

             V₁ = 100 volt

             V₂ = 100 volt

Ditanya    : P= ... ? (kedua lampu)

Jawab   : R₁ =

R₂ =

Hambatan seri R_s = R₁ + R₂

= 200 + 400 = 600 ohm

Jumlah daya pada kedua lampu:

                         P =

6.   Diketahui: ℓ =2 m

r = 5 mm = 5 x 10^-3 m

ρ = 10^-7 Ωm

Ditanya    : R = ... ?

Jawab       : A = . r²

= 3,14.( 5 x 10^-3)²

= 7,85 x 10^-5 m²

R= ρ.   

= 10^-7 .

                         =  = 2,54 x 10^-3 ohm

7.   Diketahui:      ƞ    = 5 buah

      E₁ = E₂ = E₃ = E₄ = E₅ =6 volt

      r     = 1 ohm

      R    = 5 ohm

Ditanya:         a.   disusun seri= ...?

b.     disusun paralel= ...?          

Jawab:

a.      Baterai disusun secara seri

      E_total   = E₁ + E₂ + E₃ + E₄ + E₅ = E

                = 5 x 6 = 30 volt

I =

=

=  = 3 A

b.     Baterai disusun secara paralel

E_total = E₁ = E₂ = E₃ = E₄ = E₅ = 6 volt

I =

=

             =  = 1,15 A

8.   Dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL (E) sama dengan jumlah aljabar penurunan potensial listriknya (IR).

9.   Diketahui:      C₁ = 3 µ F

      C₂ = 2 µ F

      C₃ = 4 µ F

      V_ab = 12 volt

Ditanya:  a.     C_g = ... ?

b.     Q₁, Q₂, Q₃, dan Q = ...?

Jawab:

a.      C₂₃ = C₂ + C₃ = 2 + 4 = 6 µ F

      =  +

      =

   =

C_g   =  = 2 µ F

b.     Muatan gabungan

Q    = C_g . V_ab

      = 2 . 12 = 24 µ C

C₁ dan C₂₃ dianggap seri, sehingga:

Q    = Q₁ = Q₂₃ = 24 µ C

Q₂    =  . Q₂₃ =  . 24 = 8 µ C

Q₃    =  . Q₂₃ =  . 24 = 16 µ C

10. Diketahui: R₁ = R₂ = R₃ = R₄ =3 ohm

                   R₅ =6 ohm

                   V = 24 volt

Ditanya    :  a.    R_total= ...?

b.     I= ...?

c.      I₁, I₂, I₃, I₄, dan I₅= ...?

Jawab  :

a.       =

      =

R_p    =  = 1 ohm

R_total     = R₁ + R_p + R₅

          = 3 + 1 + 6

          = 10 ohm

b.     I =

c.      I₁ =

I₂ =

I₃ =

I₄ =

I₅ =