Pembahasan Soal Latihan UN (UNBK) Fisika 2020 (33-40)

Soal 33

Perhatikan gambar dua kawat berarus listrik di bawah ini

Kuat medan magnet di titik O adalah….
A. 1,83 x 10^-5 T
B. 1,50 x 10^-5 T
C. 0,83 x 10^-5 T
D. 0,67 x 10^-5 T
E. 0,33 x 10^-5 T

Jawab: B
Kuat medan listrik pada kawat lurus berarus dinyatakan sebagai
B = µ₀I/2πa

Dan kuat medan listrik pada kawat melingkar dinyatakan sebagai

B = (θ/360⁰)µ₀I/2r

Medan listrik di titik O akibat kawat Q adalah

B_Q = (4π x 10^-7 Tm/A)(1,0 A)/[2π(0,06 m)]

B_Q = 3,33 x 10^-6 T

Medan listrik di titik O akibat kawat P adalah

B_P = (120⁰/360⁰)(4π x 10^-7 Tm/A)(3,5 A)/[2(0,04 m)]

B_P = 1,83x 10^-5 T

Kuat medan magnet di titik O akibat kedua kawat adalah….

B_O = B_P + B_Q = 5,23 x 10^-6 T – 3,33 x 10^-6 T = 1,49 x 10^-5 T
  

Soal 34

Gambar di bawah ini menunukkan suatu kumparan yang dihubungkan dengan sebuah galvanometer.

Manakah dari berikut ini yang dengan tepat menggambarkan polaritas koil pada Z dan arah arus (konvensional) yang diinduksi melalui galvanometer?

Jawab: C
Ujung gelung di dekat bilah adalah ujung S. Sekarang pikirkan aliran arus dalam koil. Jika Anda menggulung jari-jari tangan kanan dan menjulurkan ibu jari, aturan tangan kanan mengatakan bahwa arus yang mengalir dari ujung jari Anda menghasilkan medan magnet yang menunjuk di sepanjang ibu jari Anda. Karena kita mengatakan bidang B memiliki ujung N di kanan, ibu jari Anda menunjuk ke kanan. Ini menempatkan arus mengalir dari atas ke bawah pada gambar. Jika Anda hanya mengikuti dengan mata Anda, Anda menemukan arus beralih dari X ke Y.

Soal 35
Sebuah transformator step down denganefisiensi 80% mengubah tegangan 1000 volt menjadi 220 volt. Transformator tersebut digunakan untuk menyalakan lampu 220 watt. Besar arus pada bagian primer adalah …

A. 2,750 A

B. 2,000 A

C. 1,250 A

D. 1,000 A

E. 0,275 A
Jawab:
Efisiensi trafo tidak ideal diberikan oleh

eff. = (Daya primer/daya sekunder) x 100%

 eff. = (V_SI_S /V_PI_P) x 100%

0,8 = 220W/[I_P(1000V))

I_P = 220W/800V = 0,275A

Soal 36
Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini :

Diagram fasor tegangan dan arus yang tepat untuk rangkaian tersebut adalah …

 
Jawab: B
Untuk menggambar diagram fasor terlebih dahulu kita tentukan sifat rangkaian RLC dan sudut fasenya.

Reaktansi kapasitor X_C = 1/ωC = 1/[100(500 x 10^-6F)] = 20Ω
Reaktansi induktor X_L = ωL = (100)(0,5H) = 50H
Hambatan resistor, R = 40Ω
Karena X_L > X_C artinya rangkaian bersifat induktif (tegangan mendahului arus) dengan sudut fasenya sebesar

tan θ = (X_L – X_C)/R = 30Ω/40Ω = 0,750

θ = 37⁰

Diagram fasor (diagram tegangan-arus) yang sesuai ditunjukkan pada gambar di bawah ini,

Soal 37

Sepasang anak kembar, Andrea dan Courtney, pada awalnya berusia 10 tahun. Sementara Courtney tetap di Bumi, Andrea mengendarai pesawat ruang angkasa yang melakukan perjalanan jauh dari Bumi dengan kecepatan 0,60c selama 10 tahun (sebagaimana diukur oleh Courtney). Di akhir perjalanan, Courtney berusia 20 tahun. Umur Andrea adalah . . . .

A. 10 tahun

B. 12 tahun

C. 18 tahun

D. 20 tahun

E. 24 tahun

Jawab:
Dalam soal ini, selang waktu yang diukur oleh Courtney adalah selang waktu sejati, T₀ dan yang diukur oleh Andrea adalah selang waktu relativistik ∆T. Dengan demikian T₀ = 10 tahun.

T = T₀/γ = T₀(1 – v²/c²)^1/2

T₀ = waktu Courtney
T = waktu Andrea

T = 10 tahun(1 – 0,36)^1/2 = 8 tahun

Jadi umur Andrea adalah 10 tahun + 8 tahun = 18 thn

Soal 38
Berikut pernyataan tentang kesimpulan percobaan efek fotolistrik:

• Hanya cahaya yang sesuai (memiliki panjang gelombang besar) memungkinkan terlepasnya elektron dari pelat logam
• Frekuensi tertentu dari cahaya dimana terlepasnya elektron dari logam disebut ambang logam.
• penambahan intensitas cahaya juga dapat mempengaruhi jumlah elektron yang lepas dari logam
• Efek fotolistrik tetap terjadi meskipun frekuensi cahaya lebih kecil dari frekuensi ambang apabila intensitas cahaya diperbesar.

Pernyataan yang benar adalah….
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)

Jawab: C
Pada Percobaan Efek fotolistrik, disimpulkan bahwa.

• Hanya cahaya yang sesuai (memiliki panjang gelombang kecil, frekuensi besar) memungkinkan terlepasnya elektron dari pelat logam
• Frekuensi foton (cahaya) yang datang harus lebih besar dari frekuensi ambang logam.
• penambahan intensitas cahaya tidak mempengaruhi terjadinya efekfotolistrik hanya dapat mempengaruhi jumlah elektron yang lepas dari logam

Soal 39
Seorang peneliti fosil menemukan kandungan karbon radioaktif pada fosil kayu yang ditelitinya. Unsur radioaktif tersebut tersisa kira-kira ¹⁄₁₆dari asalnya. Bila waktu paruh karbon radioaktif yakni 5600 tahun, maka umur fosil tersebut yakni ....tahun.

A. 22200

B. 22400

C. 22600

D. 24200

E. 24600
Jawab: B
Suatu unsur radioaktif dapat meluruh dengan mengikuti rumusan
N = N₀(1/2)^t/T1/2

1/16 N₀ = N₀(1/2)^t/T1/2
t/5600thn = 4

t = 22400thn

Soal 40

Pada reaksi inti :

_on¹ + ₉₂U²³⁵ → ₉₂U²³⁶→₅₄Ke¹⁴⁰ + ₃₈Si⁹⁴ + X

X adalah....
A. sinar alpa
B. sinar beta
C. 2 elektron
D. 2 proton
E. 2 netron

Jawab:
Kita gunakan hukum kekekalan nomor massa dan nomor atom,

_on¹ + ₉₂U²³⁵ → ₉₂U²³⁶→₅₄Ke¹⁴⁰ + ₃₈Si⁹⁴ + ²X<sub>0

o</sub>n¹ + ₉₂U²³⁵ → ₉₂U²³⁶→₅₄Ke¹⁴⁰ + ₃₈Si⁹⁴ + 2₀n¹

jadi X adalah 2 buah neutron.