Pembahasan Soal Try Out UN (UNBK) Fisika 2020 (29-34)

Soal 29

Sebuah bola bermuatan dalam kondisi tergantung di udara di bawah pengaruh medan listrik homogen seperti pada gambar.

Jika massa bola 5 g dan kuat medan listrik 500 NC^-1 (g = 10 m.s^-2), maka jenis dan besar muatan bola adalah ….
A. –65 mC
B. –7,5 mC
C. –8,5 mC
D. +85 mC
E. +75 mC

Jawab: E

E = medan listrik gaya listrik dan arah gaya listrik F searah dengan medan listrik.

Dalam keadaan setimbang:

T sinα = F_q = qE dan T cosα = mg

Jika kedua persamaan dibagi maka

tanα = qE/mg

¾ = q(500 NC^-1)/[(5 x 10^-3 kg)(10 m.s^-2)]

¾ x 0,05 = 500q

q = 75 x 10^-6 C = +75 µC

Soal 30
Perhatikan gambar di bawah ini!

Agar induksi magnetik di P nol, besar arus listrik i pada kawat melingkar adalah ....
A. 2 A
B. 4 A
C. 5 A
D. 10 A
E. 20 A

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

B = µ₀(6,28 A)/2π(2 cm)
Dan kuat medan listrik pada kawat melingkar dinyatakan sebagai

B = (θ/360⁰)µ₀I/2r

B = (180⁰/360⁰)µ₀i/2(5 cm)

agar induksi magnetik di P nol, maka
µ₀(6,28 A)/2π(2 cm) = = (180⁰/360⁰)µ₀i/2(5 cm)
½ = i/20

i = 10 A

Soal 31
Sebuah partikel bermuatan 1,6 x 10^-19 C dan bermassa = 9,1 x 10^-28gram bergerak tegak lurus medan magnet homogen 4,55 x 10^-3 T sehingga partikel tersebut berputar dengan jari-jari 20 cm seperti gambar.

Besar kecepatan partikel tersebut adalah ….
A. 1,4 x 10⁸ s^-1
B. 1,6 x 10⁸ s^-1
C. 1,8 x 10⁸ s^-1
D. 2,2 x 10⁸ s^-1
E. 2,4 x 10⁸ s^-1

Jawab: B
Jika sebuah partikel bermuatan ditembakan tegak lurus dalam medan magnet partikel tersebut akan bergerak melingkar beraturan, maka gaya Lorentz yang dialami partikel besarnya sama dengan gaya sentripetal, yaitu
qvB = mv²/r
v = qBr/m = (1,6 x 10^-19 C)(4,55 x 10^-3 T)(0,2 m)/(9,1 x 10^-31 kg)
v = 1,6 x 10⁸ m.s^-1

Soal 32

Perhatikan rangkaian RLC berikut!

Dari rangkaian berikut:
(l) Impedansi rangkaian 290 ohm.
(2) Kuat arus maksimum rangkaian 20 mA.
(3) Rangkaian bersifat kapasitif.
(4) Tegangan efektif ujung bc sebesar 2,5√2 volt.
Pernyataan yang benar berkaitan dengan rangkaian di atas adalah . . . .
A. (1) dan (2)
B. (l) dan (3)
C. (1) dan (4)
D. (2) dan (3)
E. (2) dan (4)

Jawab: A
Dari rangkaian diketahui R = 210 Ω, L = 1,8 H, C = 16 µF, V_m = 5,8 V dan ω = 250 rad/s.

Reaktansi induktor, X_L = ωL = (250 rad/s)(1,8 H) = 450Ω
Reaktansi kapasitor, X_C = 1/ωC = 1/(250 rad/s)(16 x 10^-6 F) = 250Ω
Impedansi rangkaian:
Z² = R² + (X_L – X_C)²
Z² = (210 Ω)² + (450 Ω – 250Ω)²
Z = 290 Ω

Kuat arus maksimum rangkaian I_m = V_m/Z = 5,8 V/290 Ω = 0,02 A = 20 mA
Karena X_L > X_C maka rangkaian bersifat induktif.

Arus efektif dalam rangkaian I_ef = I_m/√2 = 0,02/√2 A = 0,01√2 A, maka tegangan efektif antara titik ab adalah
V_ab = I_efX_L = (0,01√2 A)(450Ω) = 4,5√2 V.

Soal 33
Sebuah foto step up mengubah tegangan 20 V menjadi 160 V. Jika efisiensi trafo itu 75% dan kumparan sekundernya dihubungkan ke lampu 160 V, 60 W maka kuat arus dalam kumparan primernya adalah ….
A. 5,5 A
B. 4,0 A
C. 3,5 A
D. 2,0 A
E. 1,0 A

Jawab: B
Diketahui tegangan sekunder V_S = 160 V, tegangan primer V_P = 20 V dan kuat arus pada rakngkaian sekunder adalah I_S = 60 W/160V = 3/8 A

Kuat arus pada lampu berarti kuat arus primer (I_S). Efisiensi trafo diberikan oleh

η = (P_sekunder/P_primer)100%

η = (I_SV_S/I_PV_P)100%

0,75 = [(3/8 A)(160 V)/(I_P20V)]

(15V)I_P = 60 W

I_P = 4 A

Soal 34
Perhatikan gambar spektrum elektromagnetik berikut!

Pernyataan yang tepat untuk X dan Y adalah ….
A. Sinar-X dan gelombang mikro
B. Infra merah dan ultra ungu
C. Gelombang radio dan Sinar-X
D. Ultra ungu dan infra merah
E. Sinar-X dan infra merah

Jawab: D

BACA (SPEKTRUM gelombang elektromagnetik dan manfaat gelombang gelombang elektromagnetik) kita peroleh X = sinar UV dan Y = inframerah.