soal fisika semester 2

Contoh Soal Fisika Semester 2

Selamat datang di kumpulan soal fisika semester 2! Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda mempersiapkan diri menghadapi ujian dengan lebih baik. Kami telah menyusun berbagai jenis soal yang mencakup materi-materi penting seperti gelombang, optik, listrik statis, listrik dinamis, dan kemagnetan. Dengan berlatih soal-soal ini, diharapkan pemahaman Anda tentang konsep fisika akan semakin matang. Mari kita mulai!

I. Soal Pilihan Ganda (20 Soal)

1. Sebuah gelombang transversal merambat dengan persamaan y = 0,02 sin (πt – πx/2), dengan y dan x dalam meter serta t dalam sekon. Cepat rambat gelombang tersebut adalah…
   1. 0,5 m/s
   2. 1 m/s
   3. 2 m/s
   4. 4 m/s
   5. 8 m/s
2. Jika frekuensi suatu gelombang adalah 50 Hz dan panjang gelombangnya 2 meter, maka cepat rambat gelombang tersebut adalah…
   1. 25 m/s
   2. 50 m/s
   3. 100 m/s
   4. 150 m/s
   5. 200 m/s
3. Peristiwa pembiasan cahaya terjadi ketika cahaya…
   1. dipantulkan oleh permukaan licin.
   2. melewati celah sempit.
   3. bertemu dengan dua medium yang berbeda kerapatan optiknya.
   4. bertemu dengan penghalang.
   5. menyebar ke segala arah.
4. Sebuah benda diletakkan 10 cm di depan cermin cekung dengan jari-jari kelengkungan 30 cm. Sifat bayangan yang terbentuk adalah…
   1. Nyata, terbalik, diperkecil.
   2. Nyata, terbalik, diperbesar.
   3. Maya, tegak, diperkecil.
   4. Maya, tegak, diperbesar.
   5. Nyata, tegak, sama besar.
5. Titik api (fokus) lensa cekung adalah 15 cm. Jika benda diletakkan 30 cm di depan lensa, maka jarak bayangan yang terbentuk adalah…
   1. -10 cm
   2. -15 cm
   3. -30 cm
   4. 10 cm
   5. 30 cm
6. Dua buah muatan listrik masing-masing +2 μC dan -3 μC terpisah sejauh 3 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah (k = 9 × 10⁹ Nm²/C²)…
   1. 60 N
   2. 600 N
   3. 6000 N
   4. 6 × 10⁻³ N
   5. 6 × 10⁻⁴ N
7. Potensial listrik pada suatu titik yang berjarak 3 cm dari muatan titik +4 μC adalah…
   1. 1,2 × 10⁶ V
   2. 1,2 × 10⁵ V
   3. 1,2 × 10⁴ V
   4. 1,2 × 10³ V
   5. 1,2 × 10² V
8. Hukum Ohm menyatakan bahwa…
   1. Arus berbanding lurus dengan hambatan.
   2. Arus berbanding terbalik dengan tegangan.
   3. Tegangan berbanding lurus dengan hambatan.
   4. Tegangan berbanding lurus dengan arus.
   5. Tegangan berbanding terbalik dengan arus.
9. Sebuah kawat penghantar memiliki hambatan 10 Ω. Jika dialiri arus 2 A, maka beda potensial pada ujung-ujung kawat adalah…
   1. 5 V
   2. 10 V
   3. 12 V
   4. 20 V
   5. 40 V
10. Tiga buah resistor disusun secara seri, masing-masing 2 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω. Hambatan total rangkaian adalah…
    1. 0,5 Ω
    2. 1 Ω
    3. 2 Ω
    4. 10 Ω
    5. 30 Ω
11. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat penghantar adalah, kecuali…
    1. Panjang kawat.
    2. Luas penampang kawat.
    3. Jenis bahan kawat.
    4. Suhu kawat.
    5. Arus yang mengalir.
12. Energi listrik yang digunakan oleh setrika listrik berdaya 300 W selama 10 menit adalah…
    1. 3000 J
    2. 18000 J
    3. 30000 J
    4. 180000 J
    5. 300000 J
13. Arah gaya Lorentz pada kawat berarus yang berada dalam medan magnet dapat ditentukan dengan kaidah…
    1. Tangan kanan.
    2. Tangan kiri.
    3. Jempol kanan.
    4. Jempol kiri.
    5. Sekrup kanan.
14. Sebuah kawat lurus panjang dialiri arus 2 A. Besar medan magnet pada titik yang berjarak 0,5 cm dari kawat adalah (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb/Am)…
    1. 8 × 10⁻⁶ T
    2. 8 × 10⁻⁵ T
    3. 4 × 10⁻⁶ T
    4. 4 × 10⁻⁵ T
    5. 2 × 10⁻⁵ T
15. Prinsip kerja transformator didasarkan pada peristiwa…
    1. Induksi magnetik.
    2. Induksi elektromagnetik.
    3. Gaya Lorentz.
    4. Hukum Ohm.
    5. Hukum Coulomb.
16. Pernyataan yang benar tentang transformator step-up adalah…
    1. Jumlah lilitan primer lebih banyak dari sekunder.
    2. Tegangan primer lebih besar dari sekunder.
    3. Arus primer lebih besar dari sekunder.
    4. Daya primer lebih besar dari sekunder.
    5. Tegangan sekunder lebih besar dari primer.
17. Apa yang dimaksud dengan resonansi pada gelombang bunyi?
    1. Peristiwa pemantulan bunyi.
    2. Peristiwa pembiasan bunyi.
    3. Ikut bergetarnya suatu benda karena adanya benda lain yang bergetar dengan frekuensi yang sama.
    4. Peristiwa perpaduan dua gelombang bunyi.
    5. Peristiwa pelenturan bunyi.
18. Sudut datang sinar dari medium optik rapat ke medium optik kurang rapat yang menyebabkan sinar dibiaskan sejajar bidang batas disebut sudut…
    1. Pantul.
    2. Bias.
    3. Kritis.
    4. Deviasi.
    5. Dispersi.
19. Ciri-ciri bayangan yang dibentuk oleh cermin datar adalah…
    1. Nyata, terbalik, sama besar.
    2. Nyata, tegak, diperbesar.
    3. Maya, tegak, sama besar.
    4. Maya, terbalik, diperkecil.
    5. Nyata, tegak, diperkecil.
20. Sebuah rangkaian listrik memiliki tegangan 24 V dan hambatan total 6 Ω. Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut adalah…
    1. 0,25 A
    2. 4 A
    3. 6 A
    4. 18 A
    5. 144 A

II. Soal Isian Singkat (5 Soal)

1. Gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah rambatnya disebut gelombang…
2. Alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda yang sangat kecil adalah…
3. Satuan internasional untuk kuat arus listrik adalah…
4. Gaya yang bekerja pada muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet disebut gaya…
5. Perubahan garis-garis gaya magnet yang menembus suatu kumparan akan menimbulkan GGL induksi, ini adalah prinsip dari hukum…

III. Soal Uraian (5 Soal)

1. Jelaskan perbedaan antara gelombang transversal dan gelombang longitudinal, berikan masing-masing satu contohnya!
2. Sebuah benda diletakkan 20 cm di depan lensa cembung dengan fokus 15 cm. Tentukan jarak bayangan, perbesaran, dan sifat bayangan yang terbentuk!
3. Tiga buah hambatan masing-masing 4 Ω, 6 Ω, dan 12 Ω disusun secara paralel. Jika rangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V, hitunglah:
   1. Hambatan total rangkaian.
   2. Kuat arus total yang mengalir dalam rangkaian.
4. Sebutkan dan jelaskan tiga faktor yang mempengaruhi besar gaya Lorentz pada kawat berarus dalam medan magnet!
5. Jelaskan prinsip kerja generator listrik sederhana!

IV. Soal Menjodohkan (2 Soal)

Jodohkanlah pernyataan di kolom kiri dengan istilah yang tepat di kolom kanan!

Soal Menjodohkan 1

Kolom Kiri

1. Perambatan energi tanpa perpindahan materi.
2. Titik terendah pada gelombang transversal.
3. Peristiwa pemantulan sempurna cahaya.
4. Garis khayal tempat kedudukan muatan uji tidak mengalami gaya listrik.
5. Satuan daya listrik.

Kolom Kanan

1. Gelombang
2. Lembah
3. Medan listrik
4. Watt
5. Sudut kritis
6. Pembiasan
7. Pantulan dalam total

Soal Menjodohkan 2

Kolom Kiri

1. Arus listrik yang arahnya selalu berubah-ubah secara periodik.
2. Kemampuan lensa atau cermin untuk mengumpulkan atau menyebarkan cahaya.
3. Peristiwa terbentuknya beda potensial pada ujung-ujung penghantar akibat perubahan fluks magnetik.
4. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak.
5. Bahan yang mudah ditarik magnet.

Kolom Kanan

1. Motor listrik
2. Feromagnetik
3. Induksi elektromagnetik
4. Arus AC
5. Daya optik
6. Amperemeter
7. Diamagnetik

Kunci Jawaban dan Pembahasan

I. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

1. C
   Pembahasan: Persamaan gelombang y = A sin (ωt – kx). Dari persamaan y = 0,02 sin (πt – πx/2), didapat ω = π rad/s dan k = π/2 rad/m. Cepat rambat gelombang v = ω/k = π / (π/2) = 2 m/s.
2. C
   Pembahasan: Cepat rambat gelombang (v) = frekuensi (f) × panjang gelombang (λ). v = 50 Hz × 2 m = 100 m/s.
3. C
   Pembahasan: Pembiasan terjadi ketika cahaya melewati batas dua medium dengan kerapatan optik yang berbeda, menyebabkan perubahan arah rambat cahaya.
4. D
   Pembahasan: Cermin cekung, R = 30 cm, maka f = R/2 = 15 cm. Benda di s = 10 cm. 1/f = 1/s + 1/s’. 1/15 = 1/10 + 1/s’. 1/s’ = 1/15 – 1/10 = (2-3)/30 = -1/30. s’ = -30 cm (maya). Karena maya, bayangan tegak. Perbesaran M = |s’/s| = |-30/10| = 3 (diperbesar). Jadi, Maya, tegak, diperbesar.
5. A
   Pembahasan: Lensa cekung, f = -15 cm (fokus maya). Benda di s = 30 cm. 1/f = 1/s + 1/s’. 1/(-15) = 1/30 + 1/s’. 1/s’ = -1/15 – 1/30 = (-2-1)/30 = -3/30 = -1/10. s’ = -10 cm.
6. A
   Pembahasan: F = k |q₁q₂| / r². q₁ = 2 × 10⁻⁶ C, q₂ = 3 × 10⁻⁶ C, r = 3 cm = 0,03 m. F = (9 × 10⁹) × (2 × 10⁻⁶) × (3 × 10⁻⁶) / (0,03)² = (54 × 10⁻³) / (9 × 10⁻⁴) = 60 N.
7. A
   Pembahasan: V = k q / r. q = 4 × 10⁻⁶ C, r = 3 cm = 0,03 m. V = (9 × 10⁹) × (4 × 10⁻⁶) / 0,03 = (36 × 10³) / 0,03 = 1200 × 10³ = 1,2 × 10⁶ V.
8. D
   Pembahasan: Hukum Ohm menyatakan bahwa beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian berbanding lurus dengan kuat arus yang mengalir, asalkan hambatan konstan (V = I × R).
9. D
   Pembahasan: Menggunakan Hukum Ohm, V = I × R = 2 A × 10 Ω = 20 V.
10. D
    Pembahasan: Untuk hambatan seri, R_total = R₁ + R₂ + R₃ = 2 Ω + 3 Ω + 5 Ω = 10 Ω.
11. E
    Pembahasan: Hambatan kawat dipengaruhi oleh panjang kawat (L), luas penampang kawat (A), jenis bahan (ρ), dan suhu. Arus yang mengalir adalah akibat dari hambatan, bukan penyebab besar hambatan.
12. D
    Pembahasan: Energi listrik (W) = Daya (P) × waktu (t). P = 300 W. t = 10 menit = 10 × 60 s = 600 s. W = 300 W × 600 s = 180000 J.
13. A
    Pembahasan: Arah gaya Lorentz ditentukan dengan kaidah tangan kanan (untuk muatan positif atau arus listrik). Jari-jari menunjukkan arah medan magnet, ibu jari arah arus, dan telapak tangan arah gaya Lorentz.
14. B
    Pembahasan: Medan magnet di sekitar kawat lurus panjang B = (μ₀ I) / (2πa). I = 2 A, a = 0,5 cm = 0,005 m. B = (4π × 10⁻⁷ × 2) / (2π × 0,005) = (8π × 10⁻⁷) / (0,01π) = 800 × 10⁻⁷ = 8 × 10⁻⁵ T.
15. B
    Pembahasan: Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu perubahan fluks magnetik pada kumparan primer yang menginduksi GGL pada kumparan sekunder.
16. E
    Pembahasan: Transformator step-up berfungsi untuk menaikkan tegangan. Oleh karena itu, tegangan sekunder (output) lebih besar dari tegangan primer (input), dan jumlah lilitan sekunder lebih banyak dari primer, serta arus sekunder lebih kecil dari primer.
17. C
    Pembahasan: Resonansi bunyi adalah peristiwa ikut bergetarnya suatu benda karena adanya benda lain yang bergetar dengan frekuensi alami yang sama.
18. C
    Pembahasan: Sudut kritis adalah sudut datang pada medium optik rapat yang menyebabkan sinar dibiaskan tepat sejajar bidang batas (sudut bias 90°). Jika sudut datang lebih besar dari sudut kritis, akan terjadi pantulan dalam total.
19. C
    Pembahasan: Bayangan yang dibentuk oleh cermin datar selalu bersifat maya (tidak dapat ditangkap layar), tegak (arahnya sama dengan benda), dan sama besar dengan benda.
20. B
    Pembahasan: Menggunakan Hukum Ohm, I = V / R = 24 V / 6 Ω = 4 A.

II. Kunci Jawaban Isian Singkat

1. Transversal
2. Mikroskop
3. Ampere
4. Gaya Lorentz
5. Faraday

III. Kunci Jawaban Uraian

1. Perbedaan Gelombang Transversal dan Longitudinal:

   • Gelombang Transversal: Arah getaran mediumnya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
   • Contoh: Gelombang pada tali, gelombang cahaya.
   • Gelombang Longitudinal: Arah getaran mediumnya sejajar dengan arah rambat gelombang.
   • Contoh: Gelombang bunyi, gelombang pada pegas (slingshot).

2. Perhitungan Lensa Cembung:

   • f = +15 cm (lensa cembung)
   • s = 20 cm
   • Jarak Bayangan (s’):
     1/f = 1/s + 1/s’
     1/15 = 1/20 + 1/s’
     1/s’ = 1/15 – 1/20 = (4 – 3) / 60 = 1/60
     s’ = 60 cm (bayangan nyata)
   • Perbesaran (M):
     M = |s’/s| = |60/20| = 3 kali (diperbesar)
   • Sifat Bayangan: Nyata, terbalik, diperbesar.

3. Rangkaian Paralel:

   • R₁ = 4 Ω, R₂ = 6 Ω, R₃ = 12 Ω, V = 12 V
   • a. Hambatan Total (R_p):
     1/R_p = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃
     1/R_p = 1/4 + 1/6 + 1/12 = (3 + 2 + 1) / 12 = 6 / 12 = 1/2
     R_p = 2 Ω
   • b. Kuat Arus Total (I_total):
     I_total = V / R_p = 12 V / 2 Ω = 6 A

4. Faktor yang Mempengaruhi Gaya Lorentz:

   1. Kuat Medan Magnet (B): Semakin besar kuat medan magnet, semakin besar gaya Lorentz.
   2. Kuat Arus Listrik (I): Semakin besar kuat arus yang mengalir pada kawat, semakin besar gaya Lorentz.
   3. Panjang Kawat (L): Semakin panjang kawat yang berada dalam medan magnet, semakin besar gaya Lorentz.
   4. Sudut antara Arus dan Medan Magnet (θ): Gaya Lorentz akan maksimum jika arus tegak lurus dengan medan magnet (sin 90° = 1) dan nol jika sejajar (sin 0° = 0).

5. Prinsip Kerja Generator Listrik Sederhana:

   Generator listrik sederhana bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu timbulnya GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi akibat perubahan fluks magnetik. Pada generator, sebuah kumparan kawat diputar dalam medan magnet. Saat kumparan berputar, jumlah garis gaya magnet (fluks magnetik) yang menembus kumparan terus berubah. Perubahan fluks magnetik inilah yang menginduksi arus listrik (GGL induksi) pada kumparan, yang kemudian dapat dialirkan ke rangkaian luar melalui cincin dan sikat. Energi mekanik (putaran) diubah menjadi energi listrik.

IV. Kunci Jawaban Menjodohkan

Soal Menjodohkan 1

1. 1 -> A (Gelombang)
2. 2 -> B (Lembah)
3. 3 -> G (Pantulan dalam total)
4. 4 -> C (Medan listrik)
5. 5 -> D (Watt)

Soal Menjodohkan 2

1. 1 -> D (Arus AC)
2. 2 -> E (Daya optik)
3. 3 -> C (Induksi elektromagnetik)
4. 4 -> A (Motor listrik)
5. 5 -> B (Feromagnetik)