Contoh Soal UAS Fisika Kelas 12 Semester 2: Persiapan Optimal Menghadapi Ujian Akhir

Contoh Soal contoh soal uas fisika kelas 12 semester 2

A. Pilihan Ganda

1. Sebuah pesawat bergerak dengan kecepatan 0,6c relatif terhadap bumi. Jika panjang pesawat saat diam di bumi adalah L0, maka panjang pesawat saat bergerak menurut pengamat di bumi adalah…
   • 0,6 L0
   • 0,8 L0
   • L0 / 0,6
   • L0 / 0,8
   • L0

   Jawaban: 0,8 L0

2. Berapakah energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan jika cahaya dengan frekuensi 7 x 10^14 Hz menumbuk permukaan logam dengan fungsi kerja 2,2 eV? (h = 6,6 x 10^-34 Js, 1 eV = 1,6 x 10^-19 J)
   • 1,64 x 10^-19 J
   • 2,42 x 10^-19 J
   • 3,16 x 10^-19 J
   • 4,62 x 10^-19 J
   • 5,80 x 10^-19 J

   Jawaban: 1,64 x 10^-19 J

3. Menurut model atom Bohr, elektron yang berpindah dari kulit n=3 ke kulit n=2 akan…
   • Menyerap energi
   • Memancarkan energi
   • Tidak mengalami perubahan energi
   • Memiliki energi kinetik lebih besar
   • Memiliki energi potensial lebih besar

   Jawaban: Memancarkan energi

4. Panjang gelombang de Broglie dari sebuah partikel akan semakin besar jika…
   • Massa partikel diperbesar
   • Kecepatan partikel diperbesar
   • Energi kinetik partikel diperbesar
   • Momentum partikel diperkecil
   • Suhu partikel diperkecil

   Jawaban: Momentum partikel diperkecil

5. Unsur radioaktif X memiliki waktu paruh 10 hari. Jika mula-mula terdapat 80 gram unsur X, maka setelah 30 hari massa unsur X yang tersisa adalah…
   • 5 gram
   • 10 gram
   • 20 gram
   • 40 gram
   • 80 gram

   Jawaban: 10 gram

6. Sebuah inti atom memiliki 6 proton dan 6 neutron. Massa inti tersebut adalah 12,00000 sma. Jika massa proton = 1,00728 sma dan massa neutron = 1,00866 sma, maka defek massa inti tersebut adalah…
   • 0,09894 sma
   • 0,09788 sma
   • 0,09672 sma
   • 0,09556 sma
   • 0,09440 sma

   Jawaban: 0,09894 sma

7. Pernyataan yang benar mengenai hukum pergeseran Wien adalah…
   • Panjang gelombang radiasi maksimum berbanding lurus dengan suhu mutlak benda
   • Panjang gelombang radiasi maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlak benda
   • Intensitas radiasi berbanding lurus dengan suhu mutlak pangkat empat
   • Energi radiasi berbanding terbalik dengan panjang gelombang
   • Frekuensi radiasi berbanding lurus dengan panjang gelombang

   Jawaban: Panjang gelombang radiasi maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlak benda

8. Jika sebuah kawat lurus dialiri arus listrik dan berada dalam medan magnetik homogen, gaya Lorentz akan maksimum jika arah arus listrik…
   • Sejajar dengan arah medan magnetik
   • Berlawanan arah dengan medan magnetik
   • Tegak lurus dengan arah medan magnetik
   • Membentuk sudut 30 derajat dengan medan magnetik
   • Membentuk sudut 45 derajat dengan medan magnetik

   Jawaban: Tegak lurus dengan arah medan magnetik

9. Sebuah generator AC menghasilkan tegangan maksimum 200 V. Jika frekuensi putaran 50 Hz, maka tegangan efektif yang dihasilkan adalah…
   • 100 V
   • 141,4 V
   • 200 V
   • 282,8 V
   • 400 V

   Jawaban: 141,4 V

10. Dalam rangkaian RLC seri, kondisi resonansi terjadi ketika…
    • Hambatan (R) sama dengan reaktansi induktif (XL)
    • Reaktansi kapasitif (XC) sama dengan hambatan (R)
    • Reaktansi induktif (XL) sama dengan reaktansi kapasitif (XC)
    • Impedansi (Z) maksimum
    • Arus (I) minimum

    Jawaban: Reaktansi induktif (XL) sama dengan reaktansi kapasitif (XC)

11. Bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi paling tinggi adalah…
    • Gelombang radio
    • Sinar inframerah
    • Cahaya tampak
    • Sinar-X
    • Sinar gamma

    Jawaban: Sinar gamma

12. Transformator step-up berfungsi untuk…
    • Menurunkan tegangan dan menaikkan arus
    • Menurunkan tegangan dan menurunkan arus
    • Menaikkan tegangan dan menurunkan arus
    • Menaikkan tegangan dan menaikkan arus
    • Mengubah arus AC menjadi DC

    Jawaban: Menaikkan tegangan dan menurunkan arus

13. Prinsip dasar kerja transformator adalah…
    • Hukum Coulomb
    • Hukum Ohm
    • Hukum Kirchoff
    • Induksi elektromagnetik
    • Efek termionik

    Jawaban: Induksi elektromagnetik

14. Ciri khas radiasi benda hitam adalah…
    • Memiliki spektrum diskrit
    • Hanya memancarkan radiasi pada suhu tinggi
    • Memancarkan semua panjang gelombang yang jatuh padanya
    • Menyerap semua radiasi yang jatuh padanya dan memancarkannya kembali
    • Hanya memancarkan radiasi inframerah

    Jawaban: Menyerap semua radiasi yang jatuh padanya dan memancarkannya kembali

15. Efek Compton menunjukkan bahwa foton memiliki sifat…
    • Gelombang
    • Partikel
    • Muatan listrik
    • Massa diam
    • Hanya energi

    Jawaban: Partikel

16. Inti atom tersusun atas…
    • Elektron dan proton
    • Proton dan neutron
    • Elektron dan neutron
    • Positron dan neutrino
    • Foton dan gluon

    Jawaban: Proton dan neutron

17. Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan reaksi…
    • Fusi nuklir
    • Fisi nuklir
    • Peluruhan alfa
    • Peluruhan beta
    • Peluruhan gamma

    Jawaban: Fisi nuklir

18. Pernyataan yang benar mengenai massa relativistik adalah…
    • Massa suatu benda akan berkurang saat bergerak mendekati kecepatan cahaya
    • Massa suatu benda akan bertambah saat bergerak mendekati kecepatan cahaya
    • Massa suatu benda tetap tidak berubah meskipun bergerak mendekati kecepatan cahaya
    • Massa suatu benda hanya berubah jika berinteraksi dengan medan gravitasi
    • Massa suatu benda hanya berubah pada suhu sangat rendah

    Jawaban: Massa suatu benda akan bertambah saat bergerak mendekati kecepatan cahaya

19. Pada rangkaian RLC seri, jika tegangan pada induktor (VL) lebih besar dari tegangan pada kapasitor (VC), maka sifat rangkaian adalah…
    • Resistif
    • Kapasitif
    • Induktif
    • Reaktif
    • Pasif

    Jawaban: Induktif

20. Fenomena superkonduktivitas terjadi ketika suatu bahan…
    • Menjadi isolator sempurna
    • Menunjukkan resistansi tak hingga
    • Tidak dapat menghantarkan arus listrik
    • Kehilangan semua resistansi listrik di bawah suhu kritis
    • Menjadi sangat konduktif pada suhu tinggi

    Jawaban: Kehilangan semua resistansi listrik di bawah suhu kritis

B. Isian Singkat

1. Sebutkan dua postulat dasar teori relativitas khusus Einstein!

   Jawaban: 1. Hukum-hukum fisika adalah sama untuk semua kerangka acuan inersia. 2. Laju cahaya dalam ruang hampa adalah sama untuk semua pengamat, tidak bergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamatnya.

2. Apa yang dimaksud dengan efek fotoelektrik?

   Jawaban: Efek fotoelektrik adalah peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi tertentu (lebih besar dari frekuensi ambang).

3. Jelaskan perbedaan antara reaktor fisi nuklir dan bom nuklir!

   Jawaban: Reaktor fisi nuklir mengontrol reaksi berantai fisi agar energi dilepaskan secara terkendali untuk menghasilkan listrik, sedangkan bom nuklir membiarkan reaksi berantai terjadi tak terkendali sehingga melepaskan energi sangat besar secara tiba-tiba dan merusak.

4. Tuliskan rumus impedansi (Z) untuk rangkaian RLC seri!

   Jawaban: Z = sqrt(R^2 + (XL – XC)^2), di mana R adalah hambatan, XL adalah reaktansi induktif, dan XC adalah reaktansi kapasitif.

5. Mengapa inti atom stabil memerlukan gaya nuklir kuat?

   Jawaban: Gaya nuklir kuat diperlukan untuk mengatasi gaya tolak-menolak elektrostatik yang sangat besar antara proton-proton di dalam inti, agar proton dan neutron tetap terikat dalam inti atom.

C. Uraian

1. Jelaskan secara mendalam tentang Efek Compton, termasuk bagaimana efek ini mendukung sifat partikel cahaya (foton)!

   Pembahasan: Efek Compton adalah peristiwa terhamburnya foton saat menumbuk elektron bebas, di mana setelah tumbukan, foton terhambur dengan panjang gelombang yang lebih besar (energi lebih kecil) dan elektron terpental. Peristiwa ini tidak dapat dijelaskan dengan teori gelombang cahaya karena perubahan panjang gelombang tidak akan terjadi. Namun, jika cahaya dianggap sebagai partikel (foton) yang memiliki energi (E=hf) dan momentum (p=h/λ), maka tumbukan antara foton dan elektron dapat dianalisis menggunakan hukum kekekalan energi dan momentum layaknya tumbukan antarpartikel. Perubahan panjang gelombang foton terhambur bergantung pada sudut hamburan, yang dirumuskan oleh Compton. Keberhasilan Efek Compton menjelaskan fenomena ini dengan pendekatan partikel menjadi bukti kuat dualisme gelombang-partikel dan sifat partikel foton.

2. Bagaimana teori relativitas khusus memengaruhi konsep waktu dan panjang benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya? Berikan contohnya!

   Pembahasan: Teori relativitas khusus Einstein menyatakan bahwa waktu dan panjang tidaklah mutlak, melainkan relatif terhadap pengamat dan kecepatan relatif benda. Fenomena ini disebut dilasi waktu dan kontraksi panjang.
   1. Dilatasi Waktu: Waktu yang diukur oleh pengamat yang bergerak relatif terhadap suatu kejadian akan terasa lebih lambat dibandingkan dengan waktu yang diukur oleh pengamat diam (kerangka acuan kejadian tersebut). Rumusnya: Δt = γΔt₀, di mana γ = 1 / sqrt(1 – (v²/c²)). Contoh: Seorang astronaut yang melakukan perjalanan ke bintang dengan kecepatan mendekati cahaya akan menua lebih lambat dibandingkan kembarannya yang tetap di Bumi.
   2. Kontraksi Panjang: Panjang suatu benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya akan tampak memendek searah dengan arah geraknya, menurut pengamat yang diam. Rumusnya: L = L₀ / γ. Contoh: Pesawat antariksa yang melaju sangat cepat akan terlihat lebih pendek oleh pengamat di Bumi dibandingkan panjang aslinya saat diam.

3. Jelaskan prinsip kerja transformator dan mengapa transformator ideal tidak ada dalam kenyataannya!

   Pembahasan: Prinsip kerja transformator didasarkan pada induksi elektromagnetik. Ketika kumparan primer transformator dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik (AC), arus AC ini menciptakan fluks magnetik bolak-balik di inti besi. Fluks magnetik yang berubah-ubah ini menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) pada kumparan sekunder sesuai hukum Faraday. Perbandingan jumlah lilitan kumparan primer dan sekunder menentukan apakah transformator tersebut step-up (menaikan tegangan, Ns > Np) atau step-down (menurunkan tegangan, Ns < Np). Transformator ideal adalah transformator yang memiliki efisiensi 100%, artinya tidak ada kehilangan energi. Dalam kenyataannya, transformator ideal tidak ada karena: 1. Kehilangan fluks magnetik: Tidak semua fluks magnetik yang dihasilkan kumparan primer dapat melingkupi kumparan sekunder. 2. Resistansi kawat: Kumparan primer dan sekunder memiliki resistansi, sehingga terjadi kehilangan energi dalam bentuk panas (rugi-rugi tembaga). 3. Histeresis inti: Inti besi mengalami siklus magnetisasi dan demagnetisasi, menyebabkan kehilangan energi. 4. Arus eddy: Arus pusar (eddy current) yang terinduksi di inti besi juga menyebabkan kehilangan energi dalam bentuk panas.

4. Sebuah rangkaian RLC seri memiliki R = 60 Ω, L = 0,8 H, dan C = 200 μF. Rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan AC V = 200 sin(100t) V. Hitunglah:
   a. Reaktansi induktif (XL)
   b. Reaktansi kapasitif (XC)
   c. Impedansi rangkaian (Z)
   d. Arus efektif yang mengalir pada rangkaian (Ief)

   Pembahasan: Diberikan:
   R = 60 Ω
   L = 0,8 H
   C = 200 μF = 200 x 10^-6 F
   V = 200 sin(100t) V => Vm = 200 V, ω = 100 rad/s

   a. Reaktansi induktif (XL):
   XL = ωL = (100 rad/s) * (0,8 H) = 80 Ω

   b. Reaktansi kapasitif (XC):
   XC = 1 / (ωC) = 1 / (100 rad/s * 200 x 10^-6 F) = 1 / (0,02 F) = 50 Ω

   c. Impedansi rangkaian (Z):
   Z = sqrt(R^2 + (XL – XC)^2)
   Z = sqrt(60^2 + (80 – 50)^2)
   Z = sqrt(3600 + 30^2)
   Z = sqrt(3600 + 900)
   Z = sqrt(4500) = 30 * sqrt(5) ≈ 67,08 Ω

   d. Arus efektif yang mengalir pada rangkaian (Ief):
   Ief = Vef / Z
   Vef = Vm / sqrt(2) = 200 / sqrt(2) = 100 * sqrt(2) ≈ 141,42 V
   Ief = (100 * sqrt(2)) / (30 * sqrt(5)) = (10 * sqrt(2)) / (3 * sqrt(5)) = (10 * sqrt(10)) / 15 = (2 * sqrt(10)) / 3 ≈ 2,11 A

5. Uraikan proses terjadinya peluruhan radioaktif dan sebutkan 3 contoh penerapan radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari!

   Pembahasan: Peluruhan radioaktif adalah proses spontan di mana inti atom yang tidak stabil (radioaktif) berubah menjadi inti atom lain yang lebih stabil sambil memancarkan partikel atau radiasi. Proses ini terjadi karena inti atom memiliki kelebihan energi atau rasio proton-neutron yang tidak seimbang. Selama peluruhan, inti induk (parent nucleus) akan berubah menjadi inti anak (daughter nucleus) dan melepaskan radiasi seperti partikel alfa (inti He), partikel beta (elektron atau positron), atau sinar gamma (foton berenergi tinggi).

   3 contoh penerapan radioaktivitas:
   1. **Bidang Kedokteran:** Digunakan untuk diagnosis (misalnya, tiroid scan dengan I-131, PET scan dengan F-18) dan terapi kanker (radioterapi dengan Co-60 atau Ir-192).
   2. **Bidang Industri:** Digunakan untuk sterilisasi alat medis dan makanan (sinar gamma), penelusuran kebocoran pipa, pengukuran ketebalan material, dan pengujian non-destruktif (misalnya, radiografi dengan Ir-192).
   3. **Bidang Arkeologi/Geologi:** Digunakan untuk penentuan usia benda purbakala atau batuan (carbon dating dengan C-14, uranium-lead dating dengan U-238 dan Pb-206).

D. Mencocokkan

1. Cocokkan nama ilmuwan berikut dengan penemuan atau teori yang terkait dengan fisika modern:
   

   Premis A	Pasangan B
   Albert Einstein	Teori Relativitas Khusus
   Max Planck	Teori Kuantum
   Niels Bohr	Model Atom Hidrogen
   Louis de Broglie	Dualisme Gelombang-Partikel
   Arthur Compton	Efek Compton

2. Cocokkan besaran fisika pada rangkaian AC dengan simbol dan satuannya:
   

   Premis A	Pasangan B
   Reaktansi Induktif	XL (Ohm)
   Reaktansi Kapasitif	XC (Ohm)
   Impedansi	Z (Ohm)
   Frekuensi Sudut	ω (rad/s)
   Faktor Daya	cos φ (tanpa satuan)