Latihan Soal Fisika Kelas 12
Selamat datang di kumpulan latihan soal fisika khusus untuk siswa kelas 12 SMA! Artikel ini dirancang untuk membantu Anda menguji pemahaman dan mempersiapkan diri menghadapi berbagai ujian, mulai dari ulangan harian hingga ujian akhir semester. Kami menyajikan berbagai tipe soal yang mencakup materi-materi penting di kelas 12, seperti listrik statis, listrik dinamis, medan magnet, induksi elektromagnetik, arus bolak-balik, relativitas khusus, fisika kuantum, hingga fisika inti.
Mari kita mulai!
I. Soal Pilihan Ganda (20 Soal)
- Dua buah muatan listrik masing-masing +4 μC dan -8 μC terpisah sejauh 2 cm. Besar gaya Coulomb yang terjadi antara kedua muatan tersebut adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²/C²)
- 720 N
- 360 N
- 180 N
- 72 N
- 36 N
- Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki luas keping 200 cm² dan jarak antar keping 2 mm. Jika di antara keping disisipkan bahan dielektrik dengan konstanta dielektrik 5, maka kapasitas kapasitor tersebut adalah… (ε₀ = 8,85 x 10⁻¹² C²/Nm²)
- 4,425 nF
- 2,2125 nF
- 8,85 nF
- 1,77 nF
- 0,885 nF
- Kuat arus listrik 2 A mengalir melalui kawat penghantar yang memiliki hambatan 10 Ω. Energi listrik yang dilepaskan kawat tersebut selama 5 menit adalah…
- 1000 J
- 2000 J
- 3000 J
- 6000 J
- 12000 J
- Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik 5 A. Besar induksi magnetik di titik yang berjarak 2 cm dari kawat adalah… (μ₀ = 4π x 10⁻⁷ Wb/Am)
- 5 x 10⁻⁵ T
- 5 x 10⁻⁴ T
- 1 x 10⁻⁴ T
- 1 x 10⁻⁵ T
- 2 x 10⁻⁵ T
- Fluks magnetik melalui suatu kumparan berubah dari 0,02 Wb menjadi 0,08 Wb dalam waktu 0,1 s. Jika kumparan memiliki 100 lilitan, GGL induksi rata-rata yang timbul adalah…
- 60 V
- 80 V
- 100 V
- 120 V
- 140 V
- Sebuah transformator memiliki efisiensi 80%. Jika daya kumparan primer 100 W, daya kumparan sekunder transformator tersebut adalah…
- 125 W
- 100 W
- 80 W
- 60 W
- 40 W
- Rangkaian RLC seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik. Jika R = 60 Ω, Xʟ = 100 Ω, dan Xc = 20 Ω, impedansi rangkaian tersebut adalah…
- 60 Ω
- 80 Ω
- 100 Ω
- 120 Ω
- 140 Ω
- Pernyataan berikut yang bukan merupakan sifat gelombang elektromagnetik adalah…
- Dapat merambat di ruang hampa
- Merupakan gelombang transversal
- Kecepatannya sama dengan kecepatan cahaya di ruang hampa
- Dapat dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet
- Tidak memerlukan medium perambatan
- Panjang sebuah tongkat saat bergerak dengan kecepatan 0,8c relatif terhadap pengamat yang diam akan terlihat… (c = kecepatan cahaya)
- Lebih panjang dari panjang sebenarnya
- Lebih pendek dari panjang sebenarnya
- Sama dengan panjang sebenarnya
- Tidak dapat ditentukan
- Kadang lebih panjang, kadang lebih pendek
- Jika energi foton 6,6 x 10⁻¹⁹ J, panjang gelombang foton tersebut adalah… (h = 6,6 x 10⁻³⁴ Js, c = 3 x 10⁸ m/s)
- 300 nm
- 330 nm
- 400 nm
- 450 nm
- 500 nm
- Inti atom ₂He⁴ terdiri dari…
- 2 proton dan 2 neutron
- 2 proton dan 4 neutron
- 4 proton dan 2 neutron
- 4 proton dan 4 neutron
- 2 proton dan 0 neutron
- Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi tertentu disebut…
- Efek Compton
- Efek Doppler
- Efek Fotolistrik
- Radiasi Benda Hitam
- Transisi Elektron
- Jika konstanta Rydberg R = 1,097 x 10⁷ m⁻¹, panjang gelombang deret Balmer untuk transisi n=3 ke n=2 adalah…
- 656 nm
- 486 nm
- 434 nm
- 410 nm
- 365 nm
- Sebuah elektron dipercepat melalui beda potensial 100 V. Energi kinetik elektron tersebut adalah… (e = 1,6 x 10⁻¹⁹ C)
- 1,6 x 10⁻¹⁷ J
- 1,6 x 10⁻¹⁸ J
- 1,6 x 10⁻¹⁹ J
- 1,6 x 10⁻²⁰ J
- 1,6 x 10⁻²¹ J
- Radioaktivitas adalah peristiwa pemancaran sinar-sinar radioaktif secara spontan dari inti atom yang tidak stabil. Berikut ini yang bukan termasuk sinar radioaktif adalah…
- Sinar alfa
- Sinar beta
- Sinar gamma
- Sinar X
- Neutron
- Waktu paruh suatu unsur radioaktif adalah 10 hari. Jika mula-mula terdapat 80 gram unsur tersebut, massa unsur yang tersisa setelah 30 hari adalah…
- 5 gram
- 10 gram
- 20 gram
- 40 gram
- 60 gram
- Hukum Kirchhoff I menyatakan bahwa…
- Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut.
- Jumlah GGL dalam suatu rangkaian tertutup sama dengan jumlah penurunan tegangan.
- Gaya gerak listrik (GGL) induksi sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik.
- Arah arus induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan fluks magnetik yang menimbulkannya.
- Medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.
- Pada rangkaian arus bolak-balik, tegangan dan arus dikatakan sefasa jika rangkaian tersebut bersifat…
- Resistif murni
- Induktif murni
- Kapasitif murni
- Induktif-resistif
- Kapasitif-resistif
- Salah satu postulat Einstein dalam teori relativitas khusus adalah…
- Kecepatan cahaya bergantung pada gerak relatif sumber dan pengamat.
- Hukum-hukum fisika berlaku sama pada semua kerangka acuan inersia.
- Massa suatu benda akan selalu konstan tanpa memandang kecepatannya.
- Ruang dan waktu adalah absolut dan tidak terpengaruh oleh gerak.
- Tidak ada benda yang dapat bergerak melebihi kecepatan suara.
- Dalam model atom Bohr, elektron mengelilingi inti pada orbit-orbit stasioner tanpa memancarkan energi. Pernyataan ini merupakan salah satu…
- Hukum Newton
- Hukum Faraday
- Postulat Bohr
- Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
- Hukum Coulomb
II. Soal Isian Singkat (5 Soal)
- Satuan untuk kapasitas kapasitor adalah…
- Muatan elementer (muatan satu elektron) memiliki nilai sebesar… Coulomb.
- Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik adalah…
- Jika sebuah kawat dialiri arus listrik dan diletakkan dalam medan magnet, kawat tersebut akan mengalami gaya…
- Peristiwa perubahan inti atom menjadi inti atom lain secara spontan disertai pemancaran partikel atau radiasi disebut…
III. Soal Uraian (5 Soal)
- Jelaskan perbedaan antara rangkaian seri dan paralel untuk hambatan listrik. Sebutkan masing-masing dua kelebihan dan kekurangannya!
- Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus listrik 10 A. Tentukan besar induksi magnetik di titik P yang berjarak 5 cm dari kawat! (μ₀ = 4π x 10⁻⁷ Wb/Am)
- Jelaskan konsep efek fotolistrik dan bagaimana fenomena ini mendukung teori kuantum cahaya!
- Sebuah pesawat antariksa bergerak dengan kecepatan 0,6c relatif terhadap bumi. Jika panjang pesawat saat diam di bumi adalah 50 meter, berapa panjang pesawat tersebut menurut pengamat di bumi saat pesawat bergerak?
- Jelaskan apa yang dimaksud dengan reaksi fisi dan reaksi fusi. Berikan masing-masing satu contoh aplikasinya!
IV. Soal Menjodohkan (2 Soal)
Soal Menjodohkan 1:
Jodohkanlah konsep fisika di kolom kiri dengan definisi atau rumus yang tepat di kolom kanan!
- Gaya Coulomb
- Perubahan fluks magnetik
- GGL Induksi
- F = k.q₁.q₂/r²
- Impedansi
- Z = √(R² + (Xʟ – Xc)²)
- Hukum Ohm
- V = I.R
Soal Menjodohkan 2:
Jodohkanlah nama ilmuwan fisika di kolom kiri dengan kontribusi utamanya di kolom kanan!
- Albert Einstein
- Efek Fotolistrik
- Max Planck
- Teori Kuantum (konstanta Planck)
- Niels Bohr
- Model Atom Hidrogen
- Michael Faraday
- Induksi Elektromagnetik
Kunci Jawaban dan Pembahasan
I. Kunci Jawaban Pilihan Ganda
- A. F = k.q₁.q₂/r² = (9×10⁹)(4×10⁻⁶)(8×10⁻⁶)/(2×10⁻²)² = (9x4x8x10⁻³) / (4×10⁻⁴) = 72×10⁻³/10⁻⁴ = 720 N.
- A. C = ε.A/d = k.ε₀.A/d = 5 * 8,85 x 10⁻¹² * (200 x 10⁻⁴) / (2 x 10⁻³) = 5 * 8,85 x 10⁻¹² * 10 = 44,25 x 10⁻¹² F = 4,425 nF.
- D. W = I².R.t = (2²)(10)(5×60) = 4 * 10 * 300 = 12000 J.
- A. B = μ₀.I / (2π.r) = (4π x 10⁻⁷)(5) / (2π x 2 x 10⁻²) = (20π x 10⁻⁷) / (4π x 10⁻²) = 5 x 10⁻⁵ T.
- A. ε = -N ΔΦ/Δt = -100 * (0,08 – 0,02) / 0,1 = -100 * 0,06 / 0,1 = -100 * 0,6 = -60 V. Besar GGL induksi adalah 60 V.
- C. η = Pₛ / Pₚ x 100% => 80% = Pₛ / 100 W x 100% => Pₛ = 80 W.
- C. Z = √(R² + (Xʟ – Xc)²) = √(60² + (100 – 20)²) = √(3600 + 6400) = √10000 = 100 Ω.
- D. Gelombang elektromagnetik tidak dibelokkan oleh medan listrik atau medan magnet karena tidak bermuatan.
- B. Berdasarkan konsep kontraksi panjang dalam relativitas khusus, panjang benda yang bergerak relatif terhadap pengamat yang diam akan terlihat lebih pendek.
- A. E = h.c/λ => λ = h.c/E = (6,6 x 10⁻³⁴)(3 x 10⁸) / (6,6 x 10⁻¹⁹) = 3 x 10⁻⁷ m = 300 nm.
- A. Angka bawah (Z) adalah jumlah proton, angka atas (A) adalah nomor massa (proton + neutron). Jadi, 2 proton dan 4-2=2 neutron.
- C. Definisi efek fotolistrik.
- A. 1/λ = R (1/n₁² – 1/n₂²) = 1,097 x 10⁷ (1/2² – 1/3²) = 1,097 x 10⁷ (1/4 – 1/9) = 1,097 x 10⁷ (5/36). λ = 36 / (5 x 1,097 x 10⁷) = 6,56 x 10⁻⁷ m = 656 nm.
- A. Ek = q.V = (1,6 x 10⁻¹⁹ C)(100 V) = 1,6 x 10⁻¹⁷ J.
- D. Sinar X adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang dihasilkan dari transisi elektron, bukan hasil peluruhan inti radioaktif secara spontan. Sinar alfa, beta, dan gamma adalah produk peluruhan radioaktif. Neutron bisa dipancarkan dalam fisi.
- B. Setelah 10 hari (1 waktu paruh): 80/2 = 40 gram. Setelah 20 hari (2 waktu paruh): 40/2 = 20 gram. Setelah 30 hari (3 waktu paruh): 20/2 = 10 gram.
- A. Ini adalah definisi Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff).
- A. Pada rangkaian resistif murni, tidak ada beda fasa antara tegangan dan arus.
- B. Ini adalah salah satu postulat Einstein: prinsip relativitas. Postulat kedua adalah kecepatan cahaya konstan.
- C. Ini adalah postulat pertama dari model atom Bohr.
II. Kunci Jawaban Isian Singkat
- Farad
- 1,6 x 10⁻¹⁹
- Amperemeter
- Lorentz
- Radioaktivitas
III. Kunci Jawaban Uraian
-
Rangkaian Seri:
- Perbedaan: Hambatan disusun secara berurutan, arus yang mengalir di setiap hambatan sama, tegangan total adalah jumlah tegangan pada setiap hambatan.
- Kelebihan: Arus yang sama, lebih hemat kabel jika dibuat sederhana.
- Kekurangan: Jika satu komponen putus, seluruh rangkaian mati; hambatan total lebih besar.
Rangkaian Paralel:
- Perbedaan: Hambatan disusun bercabang, tegangan pada setiap hambatan sama, arus total adalah jumlah arus pada setiap cabang.
- Kelebihan: Jika satu komponen putus, komponen lain tetap berfungsi; hambatan total lebih kecil.
- Kekurangan: Membutuhkan lebih banyak kabel; arus pada setiap cabang berbeda jika hambatannya berbeda.
-
Gunakan rumus induksi magnetik kawat lurus panjang: B = μ₀.I / (2π.r)
- I = 10 A
- r = 5 cm = 0,05 m
- μ₀ = 4π x 10⁻⁷ Wb/Am
- B = (4π x 10⁻⁷)(10) / (2π x 0,05) = (40π x 10⁻⁷) / (0,1π) = 400 x 10⁻⁷ = 4 x 10⁻⁵ T.
-
Efek Fotolistrik: Fenomena lepasnya elektron (fotoelektron) dari permukaan logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi di atas frekuensi ambang tertentu. Energi kinetik elektron yang lepas bergantung pada frekuensi cahaya, bukan intensitasnya.
Dukungan Terhadap Teori Kuantum:
- Menunjukkan bahwa cahaya berperilaku sebagai partikel (foton), bukan hanya gelombang. Setiap foton memiliki energi E = hf.
- Hanya foton dengan energi yang cukup (frekuensi di atas ambang) yang dapat melepaskan elektron, menunjukkan adanya kuantisasi energi.
- Tidak ada efek fotolistrik jika frekuensi di bawah ambang, berapapun intensitasnya, yang tidak dapat dijelaskan oleh teori gelombang klasik.
-
Gunakan rumus kontraksi panjang: L = L₀ √(1 – v²/c²)
- L₀ = 50 m
- v = 0,6c
- v²/c² = (0,6c)²/c² = 0,36
- L = 50 √(1 – 0,36) = 50 * 0,8 = 40 meter.
Panjang pesawat menurut pengamat di bumi saat bergerak adalah 40 meter.
-
Reaksi Fisi: Reaksi pembelahan inti atom berat menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan, disertai pelepasan energi yang sangat besar dan partikel lain (misalnya neutron). Contoh aplikasi: Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dan bom atom.
Reaksi Fusi: Reaksi penggabungan dua atau lebih inti atom ringan menjadi inti atom yang lebih berat, juga disertai pelepasan energi yang sangat besar. Contoh aplikasi: Sumber energi Matahari dan bom hidrogen. Saat ini, fusi masih dalam tahap penelitian untuk aplikasi energi di bumi.
IV. Kunci Jawaban Menjodohkan
Soal Menjodohkan 1:
- Gaya Coulomb -> F = k.q₁.q₂/r²
- GGL Induksi -> Perubahan fluks magnetik
- Impedansi -> Z = √(R² + (Xʟ – Xc)²)
- Hukum Ohm -> V = I.R
Soal Menjodohkan 2:
- Albert Einstein -> Efek Fotolistrik (juga Relativitas)
- Max Planck -> Teori Kuantum (konstanta Planck)
- Niels Bohr -> Model Atom Hidrogen
- Michael Faraday -> Induksi Elektromagnetik