Pilihan Ganda ng tepat!

A. Pilihan Ganda ng tepat!

Ditanyakan: a. E 0 1. Jawaban: c

b. v

Diketahui: v A = –0,4c

c. p

B = 0,3c

Jawab:

a. BA E 2 Ditanyakan: v

0 =m 0 c Jawab:

= (1,672 × 10 –27 kg)(3 × 10 8 m/s) 2 v A = –v A = –(–0,4c) = 0,4c

0,3 v c = B A = + (0,4 ) c = 1,5048 × 10 J

= (1,672 × 10 –27 kg)(9 × 10 16 m 2 /s 2 )

1 (0,3 )(0,4 ) + BA c

E 1,5048 10 × − 0 J = −

9 c = 0,9405 × 10 2 eV

= 0,7 c = 0,625c

= 940,5 MeV

Jadi, kelajuan pesawat B menurut pilot pesawat

b. E T = 3E 0 A adalah 0,625c.

= 3(1,5048 × 10 –10 J = 4,5144 × 10 –10

2. Jawaban: e

Diketahui: v = 0,6c

E = mc T 2

u x ′ = 0,4c

2 Ditanyakan: u x

E mc 0 T E = = 0 Jawab:

= 0,4c + 0,6c

1 − c 2 =c Jadi, kelajuan partikel menurut pengamat di bumi

− sebesar c.

4,5144 10 × − 10 J

3. Jawaban: b

v 2 Diketahui: v polisi = 72 km/jam = 20 m/s ( 1 −

Ditanyakan: x ′, y′, z′, t′ v 2 Jawab:

c 2 = 0,8911 Koordinat mobil menurut Dewi (5, 0, 0, 1). v

= 2 0,8911c Koordinat mobil menurut polisi adalah x ′, y′, z′, t′. Menurut polisi yang bergerak tersebut, mobil

v ≈ 0,94c mengalami perubahan posisi hanya pada sumbu Kelajuan proton berkisar 0,94c.

x ′.

c. p = mv

x ′=x–v t

y ′=y z

′=z = 0

= 5 m – (20 m/s)(1 s)

1 − c 2 Jadi, koordinat mobil menurut polisi (–15, 0, 0, 1).

(1,672 10 × − 27 kg)(0,94)(3 10 m/s) × 8

4. Jawaban: a

(0,94 ) c 1 2 −

= 5 × 10 m v = 0,6c 4,7 10 × − 19 × − 19 4,7 10 t =2s

c 2 Diketahui:

Ditanyakan: (x ′, y′, x′, t′) Jawab:

≈ 1,38 × 10 –18 kg m/s Menurut pengamat di pesawat, benda B Momentum relativistik proton berkisar

mengalami perubahan hanya pada sumbu x ′. 1,38 × 10 –18 kg m/s.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

1 9 8 v = 2 (5 × 10 m – (0,6)(3 × 10 m/s)(2

(0,6 ) c 2 0,6 L 0 =L 0 1 −

v 2 = 0,64c 2

Jadi, koordinat benda B setelah 2 s menurut

v = 0,8c

pengamat di pesawat adalah (5,8 × 10 9 , 0, 0, 2).

Jadi, penggaris harus bergerak dengan kelajuan

5. Jawaban: c

0,8c.

Postulat Einstein tentang teori relativitas khusus

8. Jawaban: c

adalah: Diketahui: V 0 3 = 216 cm

1) Hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka acuan inersial.

2) Cahaya merambat melalui ruang hampa

Ditanyakan: V

dengan cepat rambat c = 3 × 10 8 m/s dan

Jawab:

tidak bergantung dari kelajuan sumber = 216 cm cahaya maupun pengamatnya. 3 V 0 →r = 3 216 cm 0 3 = 6 cm

6. Jawaban: e

L =L 0 1 −

Diketahui: v = 0,8c

L = 1,2 m Ditanyakan: L

1 − (0,8 ) c c 2 2

V =r×r 0 ×r 0

Jadi, volume kubus menjadi 108 cm Jadi, panjang awak pesawat sebenarnya 2 m. 3 .

7. Jawaban: e

9. Jawaban: e

Diketahui: panjang berkurang 40%

Diketahui: v 1 = 1 3 c

Ditanyakan: v

2 = 0,6c

Jawab:

Ditanyakan: ∆t

0 1 : ∆t 2

%= L 0 × 100%

Jawab: Kedua sistem meiliki selang waktu sama yang

40% = dinyatakan oleh jam yang diam terhadap L 0 × 100% pengamat ( ∆t 0 = ∆t 0 = ∆t 0 )

0,4 L =L –L

Fisika Kelas XII

 0,4 10 × − 28 kg c 2  

2  =m total c ∆ 2 1 c (0,6 ) c

0,8 10 × − 28 kg c 2

total 1 c −

=m

10 –28 kg c 2 =m total c 2

total c 2 = 10 kg

2 Jadi, massa gabungan benda sebesar 10 c –28 kg. =

− 2 c 2 1 12. Jawaban: c c 2

Diketahui: E t =3E 0 Ditanyakan: p

Jadi, ∆t 1 : ∆t 2 = 8 : 5.

8E 2 =p 2 c 0 2

10. Jawaban: e

pc = 8E 2 0

Diketahui: m

0 = 1,2 × 10 kg v = 0,8c

pc = 22 E 0

Ditanyakan: m

pc = 22 m 0 c 2

Jawab: m 0 p = 22 m 0 m c

Jadi, momentum benda sebesar 22 m 0 c.

1,2 10 × − 15 kg

13. Jawaban: e

1 − (0,8 ) c c 2 Diketahui: v = 0,5 3 c

∆t 0 = (50 – 15) tahun = 35 tahun

= kg Ditanyakan: lama perjalanan A menurut B = ∆t

Jadi, massa partikel sebesar 2 × 10 kg.

( 1 2 3) c 2

11. Jawaban: a

Diketahui: m 0 =m =m = 0,4 × 10 –28 kg

35 tahun

v 1 =v 2 =v= c = 0,6c

Ditanyakan: m total

35 tahun

Jawab:

Energi total sebelum tumbukan = energi total 2 = 70 tahun sesudah tumbukan.

mc 0 1 2 mc 2 0

2 =m c 2 Menurut B, A telah melakukan perjalanan selama

v 1 2 v 2 total

70 tahun.

 mc 2 

14. Jawaban: d

c 2 Diketahui: ∆t  = 6 menit

2 =m

total

v = 0,8c

Ditanyakan: ∆t

Kunci Jawaban dan Pembahasan

∆ t 0 ∆t = Teori atom yang dikemukakan oleh Rutherford

sebagai berikut.

1) Pada reaksi kimia, inti atom tidak mengalami = 6 menit

perubahan, hanya elektron-elektron pada

(0,8 ) c 2

kulit terluar yang saling memengaruhi.

c 2 2) Elektron-elektron mengelilingi inti atom =

seperti planet-planet dalam tata surya.

6 menit

3) Sebagian besar dari atom berupa ruang

6 menit = 10 menit

4) Inti atom terdiri atas muatan positif yang

berkumpul di tengah-tengah atom. ∆t = 600 sekon

5) Inti atom dan elektron tarik-menarik yang Jadi, selang waktu pulsa cahaya saat diterima

menimbulkan gaya sentripetal pada elektron, pengamat B adalah 600 detik.

akibatnya elektron tetap berada di lintasannya.

15. Jawaban: d Diketahui:

E k = 3,6 × 10 –4 J

17. Jawaban: c

m = 2,5 × 10 –20 0 kg

Pada atom hidrogen, energi tiap lintasan adalah

c = 3 × 10 8 m/s

Ditanyakan: v

n 2 eV. Jadi, semakin kecil n (bilangan Jawab:

kuantum/kulit) yang berarti semakin ke dalam

E k =( γ – 1) m 0 c 2 mendekati inti, energi elektron semakin besar.

Energi di kulit L = –E maka energi di kulit N adalah

( γ – 1) = mc 2 − 0 13,6 E

3,6 10 × − 4 J

(2,5 10 × − 20 kg)(3 10 m/s) × 8 2 n N

3,6 10 × γ–1= J

22,5 10 × kg m /s

Pada lintasan elektron tidak membebaskan

energi. Apabila elektron berpindah ke lintasan/kulit  1,16 =

lebih luar, elektron akan menyerap energi. Ketika

elektron berpindah ke lintasan yang lebih dalam,

elektron tersebut akan memancarkan energi.

1 1,3456 = 18. Jawaban: d

2 Diketahui: n =2

Ditanyakan: , m, s

Jawab: v 2 n

=0 →m=0 v 0,3456 2 = 2 =1 → m = –1, 0, +1

1,3456 c Jadi, bilangan kuantum yang tidak diizinkan v 0,3456 2 = c

≈ 0,51 c

2 . Jadi, kelajuan partikel berkisar 0,51 c.

adalah n = 2, = 2, m = 2, s = – 1

Fisika Kelas XII

Diketahui:

ion co 2+ → [Ar] 3d 7 A =s 2

Ditanyakan: n, , m, s Karena pelat baja memiliki dua permukaan, maka Jawab:

A = 2(s 2 ) = 2(5 cm) 2 = 50 cm 2 = 5 × 10 –3 m 2 n =3

P Q = = σeAT 4

= (5,67 × 10 –8 W/m 2 K 4 (1)(5 × 10 –3 m 2 )(700K) 4

≈ 68,07 watt

Jadi, laju rata-rata energi kalor yang diradiasikan m = –1

berkisar 68,07 watt.

s 1 =–

24. Jawaban: a

Diketahui: A = 50 mm 2 = 5 × 10 –5 m 2 Jadi, banyaknya elektron yang tidak berpasangan

T = 1.127°C = 1.400 K sebanyak 3 elektron.

V = 220 volt

20. Jawaban: d e =1 σ = 5,67 × 10 –8 W/m Transisi elektron yang memancarkan energi 2 K 4

adalah transisi elektron dari kulit luar ke kulit yang

Ditanyakan: I

adalah d, p, s. P =e σAT 4 = (1)(5,67 × 10 –8 W/m 2 K 4 m 2 )(1.400 K) Jadi, transisi elektron yang memancarkan energi 4 )(5 × 10 –5

lebih dalam. Urutan kulit dari luar hingga dalam

Jawab:

≈ 10,89 watt

adalah transisi nomor (3) dan (4).

Pada transisi elektron nomor (1), (2), dan (5) Energi yang diradiasikan sebesar 50% maka daya elektron akan menyerap energi.

listrik sebesar

P = 50%(P listrik )

21. Jawaban: b

Diketahui: 10,89 watt λ maks = 5.796 Å = 5,796 × 10 –7 m

= 21,78 W λ = 8.000 Å = 8 × 10 –7

P listrik = 50% =

C = 2,898 × 10 –3 mK

=VI

Ditanyakan: T → λ maks

= 0,099 A Jawab:

21,78 W

V 220 V

λ maks T=C Jadi, arus yang mengalir pada lampu sebesar 0,099 A. T C =

25. Jawaban: e

λ maks

− 3 Diketahui: mK R A 2,898 10 = 2 × R B =

5,796 10 × − 7 m

T A = 127°C = 400 K

= 0,5 × 10 4 K

T B = 27°C = 300 K

Jadi, suhu permukaan benda sebesar 0,5 × 10 4 K.

Ditanyakan: P A :P B

22. Jawaban: e

Jawab:

Berdasarkan hukum Stefan-Boltzman tentang

P A e σ AT 4

radiasi benda hitam yang dirumuskan sebagai

Jadi, jumlah energi yang dipancarkan tiap satuan

waktu sebanding dengan pangkat empat suhu

π RT 2 B 4 B

mutlak permukaan benda tersebut dan sebanding

( 3 2 2 4 R B ) (400 K)

dengan luas permukaan benda.

= R 2 (300 K) 4

23. Jawaban: c

Diketahui: = 5 cm

× 81 10 T 8 = 427° C = (427+ 273) K

σ = 5,67 × 10 –8 W/m 2 K 5 81

Ditanyakan: P Jadi, perbandingan energi yang dipancarkan setiap satuan waktu antara A dan B adalah 64 : 9.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Diketahui: λ maks 1 = 30 µm = 3 × 10 –5 m

Diketahui: P = 90 W

λ maks 2 = 10 µm = 10 –5 m λ = 596,7 nm = 5,967 × 10 –7 m Ditanyakan: E 1 :E 2 Ditanyakan: banyak foton Jawab:

Jawab:

λ maks · T= C

E 1  T 4 1   λ maks 1  

m)(90 W)

J.s)(3 10 m/s) ×

1 = 2,7 × 10 foton/s

3 10 − 5 × = m 3 Jadi, foton yang dipancarkan sebanyak

2,7 × 10 20 foton/sekon Jadi, perbandingan energi teradiasi saat T 1 dan

T 2 sebesar 1 : 3.

30. Jawaban: a

Pada peristiwa efek fotolistrik berlaku:

27. Jawaban: b Teori kuantum yang dikemukakan oleh Planck

E 1 k maks =h υ – hυ 0 dan E k = mv 2 adalah sebagai berikut.

1) Molekul-molekul (di dalamnya termasuk

foton) memancarkan radiasi dan memiliki E k maks = energi maksimum elektron terlepas energi dengan satuan diskrit. Besarnya

υ = frekuensi foton

energi yang dipancarkan sebesar υ 0 = frekuensi ambang logam

E n =nh υ Jadi, kecepatan maksimum foto elektron dapat terlepas pada peristiwa efek fotolistrik hanya

=n hc λ dipengaruhi oleh frekuensi cahaya yang jatuh di

permukaan logam.

2) Foton memancarkan atau menyerap energi dalam satuan diskrit (paket-paket) dari energi

31. Jawaban: a

cahaya dengan berpindah tempat dari tingkat Diketahui: h υ = 2,7 × 10 –19 J energi satu ke tingkat energi lain.

potensial pemberhenti = eV = 0,16 V Berdasarkan teori kuantum tersebut dapat di-

Ditanyakan: W 0

simpulkan bahwa foton bergerak dengan kelajuan

Jawab:

W 0 =h υ – eV = 2,7 × 10 –19 J – ( 1,6 × 10 –19 J/eV)(0,16 V)

cahaya, memiliki energi dalam bentuk paket-paket

energi di mana energi satu foton sebesar –19 J – 0,256 × 10 J

hc = 2,7 × 10 –19

= 2,444 × 10 –19 J

Semua foton adalah gelombang elektromagnetik. Jadi, fungsi kerja katode sebesar 2,444 × 10 –19 J.

28. Jawaban: e

Diketahui: λ = 397,8 nm = 3,978 × 10 –7 m

32. Jawaban: d

Elektron foto dapat terlepas dari permukaan suatu = 6,63 × 10 J.s

h –34

logam jika energi foton/cahaya yang jatuh di

c = 3 × 10 8 m/s

permukaan logam lebih besar dari fungsi kerja Ditanyakan: E

logam. Dengan menggunakan persamaan Jawab:

hc (6,63 10 × − 34 J.s)(3 10 m/s) × 8 E k maks =E–W 0 dan E 1,24 10 × = eV m

3,978 10 × − 7 m

– (1 eV) seberkas cahaya tersebut adalah 5 × 10 –19 J.

= 5 × 10 J

1,24 10 × eV m

a. E k =

× 2 10 − 6 m

Jadi, kuanta energi yang terkandung dalam

= 0,62 eV – 1 eV = –0,38 eV (elektron tidak dapat terlepas)

Fisika Kelas XII

1,24 10 × − 6 eV m

b. E k = 6,5 10 × − 7 m – (2 eV)

λ′ – λ = h mc (1 – cos θ) ≈ 1,9 eV – 2 eV 0

6,63 10 = –0,1 eV 34 λ′ – 2 × 10 –10 × − m= J.s (9,1 10 × − 31 (elektron tidak dapat terlepas) (1 – cos 60°) kg)(3 10 m/s) × 8

J.s)(1 − eV m

(2,73 10 × − 22 kg m/s) × 5 10 m

= 2,48 eV – 2,5 eV 34 −

3,315 10 × J.s

m=

= –0,02 eV

2,73 10 × − 22 kg m/s

(elektron tidak dapat terlepas) λ = (1,21 × 10 –12 m) + (2 × 10 –10 m)

λ = 2,0121 × 10 × –10 eV m m

λ = 20,121 nm = 3,3 eV – 3 eV

d. E k = 3,8 10 × − 7 m – (3 eV)

Panjang gelombang foton setelah tumbukan = 0,3 eV

20,121 nm.

(elektron dapat terlepas)

36. Jawaban: c

1,24 10 × − 6 eV m

e. E =

– (3,5 eV)

Diketahui: h = tetapan Planck

k × 5 10 − 7 m

c = kecepatan cahaya = 2,48 eV – 3,5 eV

m 0 positron =m 0 elektron =m 0 = –1,02 eV

Ditanyakan: E k total

(elektron tidak dapat terlepas)

Jawab:

foton =2m c 2 +E +

0 k +E k

33. Jawaban: b

Pada percobaan efek fotolistrik, dapat diketahui

E foton =2m 0 c 2 +E k tot

–2m c bahwa arus foto elektron sebanding dengan 2 k tot foton 0 intensitas cahaya dan energi kinetik foto elektron

E =E

=h υ–2m c 0 2

bergantung pada frekuensi cahaya/foton yang Jadi, energi kinetik total partikel sebesar jatuh di permukaan logam (tidak tergantung pada

h υ–2m c 2 .

intensitas cahaya yang digunakan). Jadi, ketika

frekuensi cahaya dibuat konstan dan intensitas

37. Jawaban: d

Diketahui: v = 0,5 × 10 cahaya dinaikkan, besaran yang akan mengalami 2 m/s kenaikan hanya banyaknya foto elektron yang

ketelitian kecepatan = 0,2% dipancarkan.

Ditanyakan: ∆x Jawab:

34. Jawaban: d

p =mv

h = (9,1 × 10 –31 kg)(0,5 × 10 2 λ m/s)

de Broglie = p

= 4,55 × 10 –29 kg m/s

h ∆p = ketelitian kecepatan × p λ de Broglie = mv

kg m/s) λ ≈

Jadi, grafik yang menunjukkan hubungan panjang gelombang de Broglie dengan kecepatan elektron

∆x ≥ 2p

adalah grafik pada pilihan d.

1,054 10 × − 34 ∆x = J.s

35. Jawaban: a

2(9,1 10 × − 32 ) kg m/s

Diketahui: θ = 60° λ = 0,2 nm = 2 × 10 –10 m

1,054 10 × − 34 J.s

− h 27 = 6,63 × 10 –34 J.s 1,82 10 × kg m/s m = 9,1 × 10 –31 kg

∆x ≈ 5,8 × 10 0 –4 m

Jadi, ketidakpastian posisi elektron berkisar Ditanyakan: λ′

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Diketahui: v K =v

Ditanyakan: v

E = (1,3 eV)(1,6 × 10 M –19 foton J/eV)

hc (6,63 10 × − 34 J.s)(3 10 m/s) 2 8 π mr ×

≈ 9,56 × 10 –7 mr m

λ ≈ 956 nm

= nr KM

Jadi, panjang gelombang foton yang dipancarkan

nr MK

2 nn sebesar 956 nm.

r = ) M1

nnr ( 2 M K1 )

B. Uraian

(1)(3 ) 2 r

1. Diketahui: x ′=3m

1 v 1 Ditanyakan: a. koordinat menurut S ′ M = v 3 K = 3 v

b. koordinat menurut S Jadi, kelajuan elektron atom H di kulit M adalah 1 v.

Jawab:

3 a. Koordinat menurut S ′ adalah (x′, y′, z′, t′).

39. Jawaban: c Karena pengamat S ′ berada di dalam bus Diketahui:

n B =4 dan arah gerak kejadian dalam waktu n A =1

bersamaan maka koordinat kejadian adalah

R = 1,097 × 10 7 /m

b. Koordinat menurut S adalah (x, y, z, t). Ditanyakan: υ

c = 3 × 10 8 m/s

x =x ′ + vt

Jawab: x = 3 m + (25 m/s)(5 s)

= 3 m + 125 m = 128 m λ = R( n 2 –

Kejadian hanya berlangsung pada arah

1 1 1 sumbu x saja, oleh karena itu y dan z tetap. λ = (1,097 × 10 7 /m)( –

1 2 4 2 (x, y, z, t) = (128, 0, 0, 5) = 1,097 × 10 1 7 /m (1 –

2. Diketahui: m 0 =m

Ditanyakan: v ′

Jawab:

υ= 1 (c) Tumbukan tidak elastis, sehingga v 1 ′=v 2 ′ = v′

7 8 1 v 1 +m 2 v = (1,03 × 10 2 m)(3 × 10 m/s)

Jadi, foton yang dipancarkan berfrekuensi = γ (m 0 )( 0,6 c) + γ (2 m 0 )(0)

40. Jawaban: e

1 − 2 c − 1 (0,6)

Diketahui:

E 3 = –11,5 eV

E 2 = –10,2 eV

Fisika Kelas XII

4 mc 2 0 Jadi, kelajuan elektron sebesar c 5 . v

Kecepatan partikel setelah tumbukan 13 c .

3. Diketahui: p = ∆t 0

0 = 1,2 × 10 –9 s

v = 0,8c = 2,4 × 10 8 m/s

E c 2 − E 0 2 Jawab:

Ditanyakan: s

5 2 c 2 − 4 ∆ ∆t = t γ ∆t 0

Jadi, momentum elektron sebesar c . =

m/s)(2 × 10 –4 –9 s) m = 10 m

= 0,48 m

E M = 90% E = 48 cm 1

h = 200 m Jarak yang ditempuh partikel 48 cm.

Ditanyakan: volume air laut yang terangkat

Ditanyakan: a. v

= 10 –4 m c 0 2

b. p (nyatakan dalam c) = (10 –4 )(40 kg)(3 × 10 8 m/s) 2 = 3,6 × 10 14 J

0 = (0,9)(3,6 × 10 J) = 3,24 × 10 14 a. J E =

E =E

3,24 × 10 14 J= E +E

= mgh +

mv 2

= (m)(10 m/s E 2 )(200 m) + 0 1– 0

c 2 = E 2 m 3,24 10 × 14 J

= 2.000 m /s 2 2

Kunci Jawaban dan Pembahasan

1,62 10 kg × 11 E k =E cahaya –W 0

1.030 kg/m 3 = 2,49 eV – 2,21 eV ≈ 1,6 × 10 8 m 3 = 0,28 eV

Volume air laut yang terangkat 1,6 × 10 8 m 3 .

Jadi, energi kinetik elektron yang terlepas sebesar 0,28 eV.

6. a. Diketahui: λ = 600 nm = 6 × 10 –7 m

9. Diketahui: λ = 550 nm = 5,5 × 10 m

n = 3 foton

h –34 Ditanyakan: E

= 6,63 × 10 J.s

c = 3 × 10 8 Jawab:

m/s q = 1,6 × 10 –19 C

E = nhc m 0 = 9,1 × 10 –31 kg

Ditanyakan: V

(3)(6,63 10 − 34 J.s)(3 10 m/s)

× 8 Jawab:

× 6 10 − 7 m

Energi potensial listrik = energi kinetik = 9,945 × 10

joule

Jadi, energi cahaya sebesar 9,945 × 10 –19

qV 1 =

joule.

b. Diketahui: P = 60 watt

2 qV

λ = 589 nm = 5,89 × 10 m 0 t =1s

λ= mv

Ditanyakan: n

Jawab:

E h cahaya =E listrik

− 7 5,5 × 10 –7 (60 W)(1s)(5,89 10 m= × m)

n = (6,63 10 × − 34 J.s)(3 10 m/s) × 8

6,63 10 × − 34 J.s

5,5 10 × − 7 m 1,989 10 ×

3,534 10 × − 6 2 qV m 0 =

foton 2

2 ( qV m 0 = 1,2 10 × − 27

) volt

Jadi, foton yang dipancarkan sebanyak

7. Emisivitas (e) adalah konstanta karakteristik bahan. Jenis-jenisnya yaitu:

a. e = 0; benda pemantul sempurna sehingga

tidak teradiasi. = 0,49 × 10 –5 volt

b. e = 0–1; benda tidak mempunyai ciri Jadi, beda potensial yang digunakan sebesar khusus.

0,49 × 10 –5 volt.

c. e = 1; benda bersifat menyerap kalor yang baik sekaligus pemancar.

10. Diketahui: n B =4

A =2

8. Diketahui:

0 = 2,21 eV R = 1,097 × 10 7 /m λ = 5.000 Å = 5 × 10 –7 m

Ditanyakan E k Jawab:

1 1 =R( 1

hc

A E B cahaya = λ

λ = 1,097 × 10 /m ( 2 – 2 = )

− 34 8 1 7 1 (6,63 10 1 × J.s)(3 10 m/s) ×

× 5 10 m − 7

1 = 3,978 × 10 1 J = 1,097 × 10 7 /m ( –

1,6 10 × − 19 J/eV ≈ 2,49 eV 7 = 1,097 × 10 3 /m (

Fisika Kelas XII

1 λ ≈ 2 × 10 6 /m

1) Vulkanisasi lateks.

2) Peningkatan mutu kayu. υ= c

3) Pembangkit tenaga listrik.

4) Penentuan sumber minyak bumi. = 6 × 10 14 Hz

υ = (3 × 10 8 m/s)(2 × 10 6 m)

e. Bidang Hidrologi

Jadi, frekuensi foton yang dipancarkan sebesar

1) Mengetahui letak sumbatan dalam pipa

6 × 10 14 Hz. minyak, air, dan lain-lain.

2) Mencari rembesan atau bocoran suatu

bendungan.

Bab VII Inti Atom dan Radioaktivitas

3) Mendeteksi kebocoran pipa penyalur

dalam tanah.

4) Mendeteksi pendangkalan pelabuhan, danau, waduk, dan sungai.

6. Jawaban: c

A. Pilihan Ganda

Moderator berfungsi menyerap energi neutron

1. Jawaban: d agar tidak terlalu tinggi. Tempat berlangsungnya Nomor massa (A) menyatakan jumlah proton dan

reaksi berantai di teras reaktor. Bagian yang neutron dalam inti. Jumlah proton dan elektron

berfungsi mengendalikan jumlah neutron adalah dinyatakan oleh nomor atom (Z).

batang kendali. Reflektor berfungsi memantulkan

2. Jawaban: d neutron yang bocor. Perisai berfungsi menahan

X dibandingkan Z 207 Z X radiasi yang dihasilkan pada proses pembelahan Nomor massa menunjukkan nilai Z + N. Nilai Z

inti.

sama sehingga nilai N yang berbeda. Oleh karena itu 206

7. Jawaban: b

X memiliki nilai N yang lebih sedikit dari Z X. 208 82 Pb

Dengan demikian, inti atom X yang memiliki

jumlah proton = 82

nomor massa 206 akan memiliki jumlah neutron

jumlah neutron = A – Z

yang lebih sedikit. = 208 – 82

3. Jawaban: a

Isotop merupakan unsur-unsur yang memiliki

nomor atom sama, tetapi nomor massa berbeda. 126 Perbandingan = P = 82 = 1,536 ≈ 1,5. Nomor atom = jumlah proton.

8. Jawaban: a

4. Jawaban: d Isobar merupakan unsur-unsur yang memiliki Reaktor nuklir yaitu suatu sistem untuk meng- nomor massa sama, tetapi nomor atomnya hasilkan reaksi inti berupa fisi dan fusi berantai

berbeda.

→ A sama, Z berbeda menghasilkan energi nuklir dari reaksi nuklir.

yang terkendali. Reaktor nuklir dapat digunakan

untuk memproduksi radio isotop dan

9. Jawaban: c

14 4 5. Jawaban: c 1

7 N + 2 α →X+ 1 p

Zat radioaktif (radioisotop) dapat dimanfaatkan

9–1 X 18 – 1 = 8 X = 8 O

dalam beberapa bidang berikut. Jadi, inti yang dihasilkan adalah O 17 .

a. Bidang Pertanian

1) Pencarian bibit unggul.

10. Jawaban: b

2) Pemuliaan pada kacang-kacangan. Nomor atom = Z = jumlah proton.

3) Memberantas hama serangga. Untuk atom netral, jumlah elektron = jumlah

b. Bidang Peternakan

proton.

1) Pembuatan makanan tambahan ternak Nomor massa = A = jumlah proton + jumlah yang bergizi.

neutron.

2) Pembuatan vaksin. Z = 92 sehingga proton = elektron = 92

c. Bidang Kedokteran

A = 235 sehingga neutron = A – Z

1) Mendiagnosis penyakit. = 235 – 92

2) Terapi mematikan sel kanker. = 143

3) Sterilisasi alat.

4) Menyelidiki sirkulasi darah.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Nomor atom = jumlah proton = 7.

14 N+ 4 17

7 2 α→ 8 O+ 1 1 P

Nomor massa = 14. Jumlah neutron = 14 – 7 = 7.

E = {(m 14 +m 4 ) – (m 17 +m 1 )} 931,5 MeV/sma

Jumlah elektron = 7 + 3 = 10. 1P = {(14,00307 sma + 4,00260 sma) – (16,99913

12. Jawaban: a sma + 1,00783 sma)} 931,5 meV/sma Diketahui:

m inti = 36,9668 sma = (18,00567 sma – 18,00696 sma)(931,5 MeV/ m p = 1,0078 sma

sma)

m = (–0,00129 sma)(931,5 MeV/sma) n = 1,0086 Z = 18

= –1,201635 MeV

N = 37 – 18 = 19 Tanda negatif artinya reaksi memerlukan energi Ditanyakan: ∆m

sebesar –1,201635 MeV.

Jawab:

B. Uraian

∆m = (Z m p +Nm n )–m inti = ((18)(1,0078 sma) + (19)(1,0086 sma)) –

1. a. Isotop merupakan unsur-unsur yang memiliki 36,9668 sma

nomor atom sama, tetapi nomor massanya = (18,1404 sma + 19,1634 sma) – 36,9668 sma

berbeda.

Contoh: C 12 , C = (37,3038 – 36,9668) sma 13 , dan 14 6 6 6 C = 0,3370 sma

b. Isoton merupakan unsur-unsur yang memiliki Defek massa argon sebesar 0,3370 sma.

jumlah neutron (A – Z) sama, tetapi nomor

13. Jawaban: c

atomnya berbeda.

1 Contoh: C 13 dan 14 88 89 Diketahui: 3 m [ P ] = 1,0078 sma 6 7 N , 38 Sr dan 39 Y , 1 H

1 dan He 4 , Li 7 dan B 9 . m [ 2 1 d ] = 2,01410 sma

0 c. m Isobar merupakan unsur-unsur yang memiliki [

1 e ] = 0,00055 sma nomor massa sama, tetapi nomor atomnya

1 sma = 931 MeV

Ditanyakan: ∆m Contoh: Re 288 88 dan Th 288 90 , C 6 14 dan N 14 , Jawab:

E = ∆m (931 MeV/sma)

2. Reaksi inti terdiri dari dua jenis yaitu reaksi fisi = (2(1,0078 sma) – (2,01410 sma + 0,00055

dan reaksi fusi.

sma)) (931 MeV/sma)

a. Reaksi fisi

= 0,88 MeV Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti Energi yang dibebaskan pada reaksi fusi tersebut

atom berat menjadi inti atom baru yang lebih sebesar 0,88 MeV.

ringan. Contoh 92 U 235 yang ditembak dengan

14. Jawaban: d sebuah neutron menghasilkan Ba 144 , Kr 89 Diketahui: 56 m inti = 7,0178 sma 36 , dan 3 buah neutron.

m p = 1,0078 sma

b. Reaksi fusi

m n = 1,0086 sma Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan Z =3

beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih N =7–3=4

berat. Contoh penggabungan inti 1 H 2 dengan Ditanyakan: E i

1 H 2 menghasilkan He 2 3 dan neutron. Jawab:

∆m = (Z m 3. Iradiasi pada hama jantan dapat mengakibatkan p +Nm n )–m inti

hama menjadi mandul. Perkawinan antara hama = ((3)(1,0078 sma) + (4)(1,0086 sma)) – 7,0178

betina dengan hama jantan mandul tidak meng- sma)

hasilkan keturunan. Dengan demikian, hama = (3,0234 sma + 4,0344 sma) – 7,0178 sma

tanaman dapat dikendalikan dan populasinya = (7,0578 – 7,0178) sma

menjadi berkurang.

= 0,04 sma

4. a. 13 2 14 E 1

i = ∆m(931,5 MeV/sma)

6 C+ 1 H → 6 C + 1 P

= (0,04 sma)(931,5 MeV/sma)

P= 1 1 H = proton

= 37,26 MeV

b. 10 5 B + 2 1 Q → 11 5 1 B+ 1 H

Energi ikat inti litium 37,26 MeV.

Q= 2 1 H = deutron

Fisika Kelas XII

R= 1 = (0,5528 sma) (931,5 MeV)

1 H = proton

Energi ikat inti sebesar 514,9332 MeV. P= 2 1 H = deutron

8. Diketahui: m inti = 23,985045 sma

5. U 92 235 + 1 90 136

0 n → 38 Sr + 54 Xe +X 0 n

m p = 1,007825 sma m n = 1,008665 sma

N = 24 – 12 = 12 Oleh karena reaksi kanan dan kiri harus sama

A = 235 + 1 = 236 A = 90 + 136 + X = 236

Ditanyakan: ∆m

maka

Jawab:

90 + 136 + X = 236 ∆m = (Z m p +Nm n – m inti )

X = 236 – 226 = ((12)(1,007825 sma) + (12)( 1,008665 sma)) = 10

– 23,985045 sma

Jadi, jumlah neutron yang dihasilkan 10 buah. = (12,0939 + 12,10398 – 23,985045) sma

6. Diketahui:

1 H = 2,009 sma = (24,19788 – 23,985045) sma

1 H = 3,016 sma

= 0,212835 sma

2 He = 4,003 sma ∆m = (0,212835 sma)(1,6605402 × 10 –27 kg)

1 n = 1,009 sma = 3,5342107 × 10 –28 kg

1 sma = 931,5 MeV Jadi, defek massa inti magnesium Ditanyakan: E –28 3,5342107 × 10 kg.

Jawab:

9. Diketahui: m inti = 9,0121 sma Energi hasil reaksi = (4,003 + 1,009)(931,5 MeV)

m p = 1,0078 sma

m n = 1,0086 sma Energi pereaksi

Energi yang dibebaskan N =9–4=5 = 4.680,7875 MeV – 4.668,678 MeV

Ditanyakan: ∆m

= 12,1095 MeV

Jawab:

60 a. ∆m = (Z m p +Nm n – 7. Diketahui: m m inti )

28 Ni = 59,930 sma = ((4)(1,0078 sma) + (5)(1,0086 sma))

= (4,0312 + 5,043 – 9,0121) sma Ditanyakan: a. m pembentuk inti

= 0,0621 sma

b. E i Jawab:

b. E i = ∆m(931,5 MeV/sma)

a. 60 28 Ni → Z = 28 = (0,0621 sma)(931,5 MeV/sma)

c. E i i per nukleon =

28 m A p + 32 m n = 28 (1,0073 sma) +

57,84615 MeV

32 (1,0087 sma)

= 6,42735 MeV Massa pembentukan inti atom sebesar 60,4828 sma.

= 60,4828 sma

0 n ) – (m 54 Xe +m 38 Sr +2m 1 0 n )} (931,5 MeV/sma)

10. Q = {(m U 235 92 +m 1 140

b. Reaksi pembentukan inti atom dapat ditulis: = {(235,054 sma + 1,01 sma) – (140,001 sma

+ 94,003 sma + 2(1,01 sma)} (931,5 MeV/sma) ∆m = (28 m = (236,064 sma – 236,024 sma)(931,5 MeV/sma) 60

28 1 1 p + 32 1 0 n → 60 28 Ni

p + 32 m n )–m 28 Ni

= (0,04 sma)(931,5 MeV/sma) = 60,4828 sma – 59,930 sma

= 37,26 MeV

= –0,5528 sma Energi yang dibebaskan sebesar 37,26 MeV.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Persamaan reaksi yang memancarkan radiasi α dituliskan sebagai berikut.

A. 4 Pilihan Ganda

A X → A–4

Z–2 X+ 2 α

1. Jawaban: b Z = menunjukkan jumlah proton Aktivitas yaitu laju perubahan inti atom

A = menunjukkan jumlah Z + N pembentuknya atau peluruhan yang terjadi setiap

Z ′=Z–2

sekon. Radioaktivitas yaitu peristiwa inti atom

A ′=A–4

suatu unsur menjadi inti atom baru dan terjadinya

N ′= A′ – Z′

secara spontan disertai pancaran atau sinar

= (A – 4) – (Z – 2)

tertentu. Peluruhan merupakan perubahan

=A–Z–2

spontan dari satu nuklida induk menjadi satu

=N–2

nuklida anak yang mungkin bersifat radioaktif atau Dengan demikian, zat radioaktif yang memancar- tidak dengan memancarkan satu atau lebih

kan partikel alfa akan kehilangan 2 proton dan partikel atau foton. Ci dan Bq adalah satuan

2 neutron.

peluruhan.

6. Jawaban: d

2. Jawaban: d Diketahui: N t = 25% N 0 Sifat-sifat sinar α sebagai berikut.

1) Sinar α merupakan inti atom helium ( 4 2 He)

yang bermuatan positif. Besar muatannya dua kali muatan elektron = 2 × 1,6 × 10 –19 C T 1 = 5.760 tahun dan massanya ± 4 sma. Sinar α memiliki

4 nukleon, 2 proton, dan 2 neutron.

Ditanyakan: t

2) Dapat menghitamkan film yang dilewatinya.

Jawab:

3) t Memiliki daya tembus paling lemah di antara N

 1 T 1

sinar radioaktif lainnya.

N 2 0  

4) Memiliki daya ionisasi paling kuat dibanding

sinar radioaktif lainnya. t

4 0  1 5.760 tahun

5) Dapat membelok di dalam medan listrik dan

medan magnet.

6) Berjangkauan beberapa cm di udara dan

10 mm di dalam logam.

7) Di udara lajunya ± 0,054c sampai dengan

0,07c.

2= 5.760 tahun

3. Jawaban: b t = 11.520 tahun Sinar 1 = sinar β (beta)

Umur fosil 11.520 tahun

Sinar 2 = sinar γ (gamma)

Sinar 3 = sinar α (alfa) Diketahui: m 0 = 12,8 mg

7. Jawaban: c

4. Jawaban: b m t = 3,2 mg

1) 10 6 C → 10 5 B+W

t = 48 hari

A Z W → A = 10 – 10 = 0 → partikel Z= 6– 5=1

1 0 W= β + (positron)

Ditanyakan: T 1

2) 136 53 I → 136 54 Xe + W

Jawab:

Z W → A = 136 – 136 = 0 → partikel –1 0 W= β – (elektron)

 1 T → A = 40 – 40 = 0 → partikel 1

72 W = 72 β (positron)

3,2 mg = 12,8 mg

12,8 W =  Z 2

→ A = 238 – 234 = 4 → partikel 4 W= 4  Z = 92 – 90 = 2 2 2 2 α(alfa)

1  1 T 48 hari

A Z W → A = 14 – 14 = 0 → partikel 4 Z = 6 – 7 = –1

–1 W= β – (elektron)

Fisika Kelas XII

4,72 10 Bq × 14

λ= N = 1,204 10 × 24 inti

T 1 = 24 hari

≈ 1,8 × 10 9 s

Waktu paruh torium selama 24 hari.

1,8 10 s × 9

8. Jawaban: b

(3.600 s/jam)(24 jam/hari)(365 hari/tahun)

2 ≈ 57,08 tahun

Diketahui: T 1 P = 6 hari Umur paruh inti stronsium 57,08 tahun.

1 Q = 10 hari

11. Jawaban: b

= 9 hari t = 30 hari

2 Diketahui: t

∆m = 7

Ditanyakan: λ

Ditanyakan: NQ

Jadi, N t P:N t Q = 1 : 4.

1  1 m T =m

9 hari

0 9. Jawaban: d 1 8 0   2 2

Diketahui:

I 1 = 50% I 0 3 9 hari

Ditanyakan: I 2

2 50% I =I – µ1 0 0 e T 1 = 3 hari In 0,5 = – µ 2

T 1 3 hari

2 =I 0 (0,125) Konstanta peluruhannya 0,231/hari.

I 2 = 12,5% Intensitas yang dilewatkan menjadi 12,5%.

12. Jawaban: c

10. Jawaban: a

T 1 = 15 menit = 4 jam Diketahui:

Diketahui:

Ar = 84 g/mol

m = 168 g

t = 2 jam

R = 4,72 × 10 14 Bq

m t = 2,5 mg

Ditanyakan: m

Ditanyakan: T

1 Jawab:

Jawab: t m

1 = 640 mg = 0,64 g =

(6,02 × 10 23 inti/mol)

2 jam

2 84 g/mol 256

1 1 jam

= 1,204 x 10 24 inti Massa awal unsur tersebut 0,64 g.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Diketahui:

E k = 5,3 MeV

X Z A → Z –2 Y A –4 + 2 α 4 m 84 Pa 210 = 209,9829 u

1. a.

Nomor atom berkurang 2, sedangkan nomor m α = 4,0026 u

massa berkurang 4.

1 u= 931 MeV

b. X A → Y A e 0 + υ Z Z +1 + –1 e Ditanyakan: m 82 Po 206

Nomor atom bertambah 1, sedangkan nomor Jawab:

massa tetap.

–m 2 α )(931 MeV/u)

Nomor atom berkurang 1, sedangkan nomor

massa tetap.

5,3 MeV

d. X A + e 0 → Y A + υ Z –1 Z –1 e m 82 Po 206 = (209,9829 – 4,0026 – 0,0057) u

931MeV/u = 209,9829 u – m 82 Po

– 4,0026 u

Nomor atom berkurang 1, sedangkan nomor = 205,9746 u

massa tetap.

Jadi, massa m Po 206 82 = 205,9746 u.

2. a.

Na 23 1 n → 11 24 + 12 Mg + 0 0 –1 e

14. Jawaban: e

b. C 6 12 + 2 α 4 → 9 N 15 + 0 e+ –1 1 0 n Diketahui:

c. 13 1 Al 27 + 0 n → 28 14 Si + 0 T

N 0 = 12 gram

0 W= 0 n Ditanyakan: M t

t = 25 menit

Jawab: Reaksi memancarkan partikel neutron

Z X= 4–0–6 X= 4 2 4 X= 2 α N t =  1 5 menit

Partikel X adalah alfa.

t = (12 gram)   =

12 gram

Z Y= 27 – 28 Y= –1 Y= –1 e Setelah 25 menit, tersisa zat radioaktif sebanyak

2 32 = 0,375 gram

A 60 – 60

Reaksi memancarkan elektron atau 0,375 gram.

peluruhan beta negatif.

15. Jawaban: b

d. 6 C 11 → 5 B 11 +V+ υ

Diketahui: T

1 = 56 hari Z V= 11 – 11 V= 0 V= 6–5 0 1 1 e

2 ∆N = 87,5% Reaksi memancarkan positron atau peluruhan beta positif.

Ditanyakan: t Jawab:

4. a. 231 91 Pa → 227 89 Ac + A Z W

N t =N 0 – ∆N

A = 231 – 227 = 4 → 4 2 W merupakan partikel = (100 – 87,5)% = 12,5% 4 α

Z = 91 – 89 = 2

N t =  1 T 1  2

Jadi, partikel yang dipancarkan adalah

N 0  2 t

partikel alfa.

b. Sifat-sifat partikal alfa sebagai berikut.

1) Memiliki daya ionisasi paling besar.

1  1 56 hari

2) Dapat dibelokkan oleh medan listrik atau

medan magnet.

3  t 1

3) Memiliki daya tembus paling lemah. =  1 56 hari

  2 t

4) Dapat menghitamkan film.

5. Diketahui: µ = 0,3465/m 3=

I = 10 0 –2 W/m 2 t = 168 hari

56 hari

x =4 m

Waktu yang diperlukan untuk meluruh sebanyak

Ditanyakan: I

87,5% adalah 168 hari.

Fisika Kelas XII

= (1 kg)  = 9,54 × 10 –7 kg

2 Massa yang tertinggal kira-kira 9,54 × 10 –7 kg. =  1 x 1 2m

T = 4,5 × 10 9 1 tahun

= 2,5 × 10 –3 W/m 2 Ar = 238 g/mol

Intensitas yang keluar 2,5 × 10 –3 W/m 2 .

Ditanyakan: R

6. Diketahui: R

0 = 32/s R = 4/s

Jawab:

T = (4,5 × 10 9 1 tahun)(365 hari/tahun)(24 jam/ t = 12 hari

Ditanyakan: T 1 dan λ

hari)(3.600 s/jam)

(6,02 × 10 23 inti.mol)

4/s = 32/s  2 238 g/mol  2 ≈ 2,52941 × 10 21

1,41912 10 × 3= 17 T s (2,52941 × 10 inti)

12 hari

→ 1 = 4 hari

2 2 ≈ 1,24 × 10 kejadian/s

λ= 0,693 = Aktivitas 1 gram U 238 kira-kira 1,24 × 10 4 kejadian/s. T 1 4 hari = 0,17325/hari

9. Diketahui: m 88 Ra 226 = 226,02536 u Waktu paruhnya 4 hari dan tetapan peluruhannya

m α = 4,00260 u 0,17325/hari.

E = 4,87 MeV Ditanyakan: a. unsur yang dihasilkan

7. Diketahui: T 1 = 3 menit

b. massa atom unsur yang

dihasilkan m 0 = 1 kg

Jawab:

Ditanyakan: a. λ

a. Ra 88 226 → 2 α 4 + X Z A

b. m setelah t = 1 jam

Unsur yang dihasilkan X 222 = R 0,693 222

a. λ=

86 88 n T 1

b. E = (m R a –m α –m R n )(931,5 MeV/u) = 0,693

4,87 MeV

3 menit

931,5 MeV/u = (226,02536 u – 4,00260 u – m R n )

0,00523 u= 222,02276 u – m =

R 180 s

n = 222,01753 u = 0,00385/s

Massa atom unsur yang terbentuk 222,01753 u. Tetapan peluruhan zat 0,00385/g.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

10. Diketahui: T

t = 72 menit jumlah elektron = jumlah proton = 92 Ar Br = 80 g/mol

jumlah neutron = 235 – 92 m =4g

Ditanyakan: a. N t

4. Jawaban: a

b. R Pada peluruhan α terbentuk inti baru yang Jawab:

mempunyai:

m Br

1) nomor atom berkurang 2;

a. N 0 = Ar Br N A 2) nomor massa berkurang 4;

3) jumlah neutron berkurang 2. = 4g

80 g/mol (6,02 × 10 23 inti/mol)

5. Jawaban: b

= 3,01 × 10 22 inti Inti yang meluruh dengan memancarkan β – ,

nomor massanya tetap dan nomor atomnya

 1 T 1 bertambah satu, sehingga jumlah neutron ber- N 0 =   2 2 kurang satu. Oleh karena nomor atom bertambah

maka jumlah elektron valensi bertambah satu dan

 72 menit 1 18 menit

kedudukan unsur baru di kanan unsur lama. N t =N 0   2

6. Jawaban: c

4 Peluruham γ terjadi pada inti yang dalam keadaan

22  = (3,01 × 10 1 inti)   2 eksitasi yaitu energi ikat inti lebih besar dari energi elektrostatik antarproton dalam inti.

3,01 10 × 22 inti

16 7. Jawaban: b

= 1,88125 × 10 21 inti

Sinar alfa dimanfaatkan untuk pengobatan

21 Jumlah inti 1,88125 × 10 kanker. Sinar beta untuk mendeteksi kebocoran . suatu pipa. Sinar gamma untuk mensterilkan alat

b. T 1 = (72 menit)(60 s/menit) kedokteran dan membunuh sel kanker.

8. Jawaban: d

= 4.320 s Reflektor berfungsi untuk memantulkan neutron

R 0,693 =

N yang bocor agar tetap berada di dalam teras.

Moderator berfungsi menyerap energi neutron

2 agar tidak terlalu tinggi. Perisai berfungsi

21 = menahan radiasi yang dihasilkan pada proses 4.320 s (1,88125 × 10 inti)

pembelahan inti maupun yang dipancarkan oleh

= 3,018 × 10 18 Bq

nuklida-nuklida hasil pembelahan. Pendingin

Aktivitas radioaktif 3,018 × 10 18 Bq.

sekunder berupa air yang dialirkan keluar dari sistem reaktor dan didinginkan di luar reaktor.

9. Jawaban: e

Isoton yaitu nuklida-nuklida yang mempunyai jumlah neutron (A – Z) sama.

A. Pilihan Ganda

10. Jawaban: c

1. Jawaban: e Reaksi fisi yaitu reaksi pembelahan yang meng-

64 Zn ++ 30

hasilkan inti baru yang lebih ringan disertai dengan pelepasan energi. Reaksi fisi dapat

jumlah neutron = 64 – 30 = 34 dilakukan dengan menembaki inti dengan partikel jumlah proton = 30 elementer seperti neutron, partikel nomor massa = 64

α, deutron, dan

sinar

jumlah elektron = 30 – 2 = 28

2. Jawaban: e

11. Jawaban: c

4 He Diketahui: m n = 1,008 sma

m p = 1,007 sma jumlah elektron = jumlah proton = 2

m α = 4,002 sma jumlah neutron = 2

Ditanyakan: E i

Fisika Kelas XII

E = {(2) m He 3 – (m 2 He 4 + (2) m 1 H 2 1 )} (931,5 MeV/ α= 4 2 He Z =2

A =4

sma)

N =2 = {(2)(3,016 sma) – 4,003 sma – (2)(1,008 sma)} ∆m = Z m p + (A – Z) m n –m α

(931,5 MeV/sma)

= 2 (1,007 sma) + 2 (1,008 sma) – 4,002 sma = (6,032 sma – 6,019 sma)(931,5 MeV/sma) = 0,028 sma

E i = ∆m 931 MeV/sma Energi dalam proses tersebut 12,1095 MeV. = (0,028 sma) (931,5 MeV/sma)

= 12,1095 MeV

= 26,082 MeV

16. Jawaban: c

Energi ikat inti alfa sebesar 26,082 MeV.

Diketahui:

m inti = 131,9041 sma

12. Jawaban: a m p = 1,0078 sma Diketahui:

1 H = 2,014102 sma

n = 1,0086 sma

1 sma = 1,6605 × 10 –27 kg

m 3 1 H = 3,01605 sma

Z = 54

m 4 2 He = 4,002608 sma N = 132 – 54 = 78

1 Ditanyakan: m ∆m

0 n = 1,008665 sma

Jawab:

Ditanyakan: E

= (m 2 H+ m 1 3 1 H – (m 4 He + m 2 1 0 n)) 931,5 MeV

E = (54)(1,0078 sma) + (78)(1,0086 sma) –

131,9041 sma

= ((2,014102 sma + 3,01605 sma) – = 54,4212 sma + 78,6708 sma – 131,9041

(4,002608 sma + 1,008665 sma))(931,5

sma

MeV) = (133,0920 – 131,9041) sma = (5,030152 sma – 5,011273 sma)(93,51 MeV)

= 1,1879 sma

= (0,018879 sma)(931,5 MeV) = (1,1879 sma)(1,6605 × 10 –27 kg/sma) = 17,5857885 MeV

≈ 17,59 MeV

≈ 1,9725 × 10 –27 kg

Energi yang dibebaskan sebesar 17,59 MeV Defek massa inti Xe 132 sebesar 1,9725 × 10 54 –27

13. Jawaban: c

kg.

2 H+ 3 H → 4

1 1 2 He + Z X A 17. Jawaban: b

Diketahui: m 2 He Z 4 =2–2=0 = 4,0026 sma

A =5–4=1 m 6 12 C = 12,0000 sma

X A = X 1 = n 1 m 8 O 16 = 15,9949 sma

0 0 Ditanyakan: E

Jadi, X adalah neutron.

Jawab:

E = (m He 4 + m C 12 –m O 14. Jawaban: d 16 2 6 8 )(931,5 MeV/sma) Pemancaran partikel β atau penangkapan

= (4,0026 sma + 12,0000 sma – 15,9949 sma) positron harus disertai pemancaran antineutrino.

(931,5 MeV/sma)

Pemancaran positron atau penangkapan partikel = (0,0077 sma)(931,5 MeV/sma) β selalu disertai neutrino. Pada pemancaran α

= 7,17255 MeV

tidak diikuti dengan neutrino dan antineutrino. Energi yang dilepaskan dalam reaksi fusi tersebut Kemungkinan jawaban adalah c dan d.

mendekati 7,2 MeV.

c. I. A X → A –4 Y+ α Z 4 Z–2 2

18. Jawaban: b

m U 92 235 = 235,044 sma

Z–2

m n = 1,009 sma

d. I. A Z 2 X → A Z–1 –2 Y+ 1 H

E = 200 MeV Ditanyakan: massa Ba + Kr

Jadi, reaksi yang berpeluang adalah tahap U 92 235 + 0 n 1 → Ba + Kr + 3 0 n 1 +E

pertama memancarkan satu deutron dan tahap

+m n ) – m(Ba + Kr) – 3(m n )} kedua memancarkan dua neutron.

(931,5 MeV/sma)

Kunci Jawaban dan Pembahasan

200 MeV

  1 5  T

= (235,044 sma + 1,009 sma)

931,5 MeV/sma

– m(Ba + Kr) – 3(1,009 sma) 0,215 sma = 233,026 sma – m(Ba + Kr)

5= 75 menit m (Ba + Kr) = 232,811 sma

Massa inti (Ba + Kr) sebesar 232,811 sma. 2 T 1 = 15 menit

19. Jawaban: e

Diketahui: m inti = 80,916 sma Waktu paruh sumber radioaktif 15 menit. m p = 1,008 sma

m n = 1,009 sma

22. Jawaban: b

= 36 N Diketahui: 0 =N

N = 81 – 36 = 45

∆N = 7

Ditanyakan: E i

7 Jawab: 1 N t =N– 8 N = 8 N ∆m = (Z m p +Nm n )–m inti

= ((36)(1,008 sma) + (45)(1,009 sma)) – 80,916

T 1 = 2 hari

sma

= 36,288 sma + 45,405 sma – 80,916 sma

Ditanyakan: t

= 0,777 sma

Jawab:

= (0,777 sma)(1,66 × 10 –27 kg/sma)

= (1,28982 × 10 –27 kg)(3 × 10 8 m/s) 2 8 N

 1 2 hari

N = = 1,160838 × 10  J  2 Energi ikat inti t Kr 81

36 kira-kira sebesar 1,161 × 10 –10

20. Jawaban: a

3= t

Diketahui: m Be = 9,012 sma

2 hari

m α = 4,003 sma

t = 6 hari

m C = 12,000 sma

bagian setelah 6 hari. n = 1,009 sma

Unsur tersebut meluruh

Ditanyakan: E

23. Jawaban: c

Jawab:

Diketahui: x = 1 cm

E = (m sebelum –m sesudah )(931,5 MeV/sma) µ = 0,693/cm = (9,012 + 4,003 – 12,000 – 1,009) sma (931,5

Ditanyakan: ∆I

MeV/sma)

Jawab:

= (0,006 sma)(931,5 MeV/sma)

I =I e – µx

= 5,589 MeV

–(0,693/cm)(1 cm)

Energi pada reaksi sebesar 5,589 MeV.

=I 0 e

e –0,693

21. Jawaban: b

=I 0

Diketahui: R 0 = 4.000 partikel/menit

=I 0 (0,5)

R t = 125 partikel/ menit ∆I = I 0 –I=I 0 – 0,5 I 0 = 0,5 I 0 t = 75 menit

Intensitas sinar γ yang diserap lapisan sebesar

Ditanyakan: T 1 0,5 I 0 .

Jawab:

24. Jawaban: d

R t =  1 T 1 Diketahui: R 0 R = 8 Ci 0

T 1 = 5 menit

125 partikel/menit 75 menit 

4.000 partikel/menit =

  2 2 t = 20 menit

Ditanyakan: R

Fisika Kelas XII

R = 8 Ci 5 menit  1

10 = 1,85 Koefisien pelemahan bahan 2,31/cm. × 10 Bq

Aktivitas unsur tinggal 1,85 × 10 10 Bq.

27. Jawaban: e

Diketahui: R = 12 kejadian/menit

25. Jawaban: b

m = 96 kejadian/menit

Diketahui: = 128 gram

m = 4 gram T 1 = 5.760 tahun t = 2,5 jam

Ditanyakan: T

Ditanyakan: t

2 Jawab:

Jawab: t R

 1 T 1  1  1 4 g = 128 g 5.760 tahun

t = 17.280 tahun

2,5 jam

Umur pohon purba adalah 17.280 tahun.

 2 2 28. Jawaban: c

1 2,5 jam 5 Diketahui:

T 1 = 3,05 menit

t = 6,1 menit

N t = 7,525 × 10 21 5= T

2,5 jam

Ar Po = 218 g/mol

2 Ditanyakan: m 0 Jawab:

Waktu paruh unsur selama 0,5 jam.

26. Jawaban: d =  1 N 3,05 menit Diketahui:

Jawab: N = (7,525 × 10 21 )(4) = 3,01 × 10 0 22

(3,01 10 × inti)(218 g/mol)

3,125% I 0  1 x 1 m 0 =

6,02 10 × 23 g/mol

= 10,9 g

I = 0   2 2

Massa awal inti

84 Po sebanyak 10,9 g.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Diketahui: m Bi = 6 g = ((2(m 2 H) – (m 3 2 He + m 1 1 0 n))(931,5 MeV/sma) T 1 = 5 hari

= ((2)(2,0147 sma) – (3,0169 sma + 1,0089

2 sma)) (931,5 MeV/sma) t = 20 hari Ditanyakan: m Po

= (4,0294 sma – 4,0258 sma)(931,5 MeV/sma) Jawab:

= 3,3534 MeV

 1 T 1

Energi yang dilepaskan sebesar 3,3534 MeV. m 0 =   2 2

m 20 hari

3. a. Batang kendali berfungsi mengendalikan

6g = 1  jumlah neutron di dalam teras reaktor

5 hari

sehingga reaksi berantai dapat  1 m 4

dipertahankan. Bahan yang digunakan t = (6 g)   2

antara lain kadmium dan boron.

6g

b. Moderator berfungsi menyerap energi neu- m t = 16

tron agar tidak terlalu tinggi. Bahan-bahan = 0,375 g

yang biasa digunakan adalah air ringan (H 2 O) m Po = m 0 –m t

dan air berat (D 2 O).

= 6 g – 0,375 g

c. Perisai berfungsi menahan radiasi yang = 5,625 g

dihasilkan pada proses pembelahan inti Massa P 0 yang dihasilkan 5,625 g.

maupun yang dipancarkan oleh nuklida-

30. Jawaban: c nuklida hasil pembelahan. Diketahui:

T 1 = 22 tahun

4. Diketahui: m 52 Te 126 = 125,903322 sma

= 1,007825 sma = 66 tahun

= 1,008665 sma Ditanyakan: N

Jawab:

1 sma = 931,5 MeV

=  1 N 22 tahun 0   2

Ditanyakan: E

= N 0 = 52 (1,007825 sma) + 74 (1,008665 sma)

– 125,903322 sma = 0,125 N 0 = 12,5% N 0 = 52,4069 sma + 74,64121 sma Jadi, sisa Pb–207 adalah 12,5%.

= 1,144788 sma

E i = ∆m (931,5 MeV/sma)

B. Uraian

= (1,144788 sma)(931,5 MeV/sma)

1. a. Pada atom netral, jumlah proton sama

≈ 1.066,4 MeV

dengan jumlah elektron = 26 Energi ikat Te 126 52 sebesar 1.066,4 MeV. neutron = 56 – 26 = 30

b. proton = 26

5. Diketahui: m inti = 130,9061 sma neutron = 56 – 26 = 30

m p = 1,0078 sma elektron = 26 – 3 = 23

m n = 1,0086 sma

c. proton = elektron = 8

Z = 53

neutron = 16 – 8 = 8 N = 131 – 53

d. proton = 8

Fisika Kelas XII

c. A 6,25% N 0 =N 0   2

1 a. 10 s ∆m = (Z m p +Nm n )–m inti

= ((53)(1,0078 sma) + (78)(1,0086 sma)) – 130,9061 sma

 =  1 = (53,4134 sma + 78,6708 sma) – 10 s  2

1 4  t

130,9061 sma = 1,1781 sma

4= t

b. E i = ∆m(931,5 MeV/sma)

10 s

t = 40 s

= (1,1781 sma)(931,5 MeV/sma) = 1.097,40015 MeV

Peluruhan terjadi selama 40 s.

E i 1.097,40015 MeV

9. Diketahui:

m =1g

c. A = 131 nukleon Ar U = 238 g/mol ≈

8,3771 MeV/nukleon

2 Ditanyakan: a. E N = ((2) m H–m 3 H –m 1 p)(931,5 MeV/sma) 0

1 1 1 b. R 0

4,03 MeV

1 H – 1,0078 sma

= (2)(2,041 sma) – m t 3 c.

hingga tersisa 25%

931,5 MeV/sma

Jawab:

0,0043 sma = 3,0742 sma – m 3 1 H a. N 0 =nN A

m 1 3 H = 3,0699 sma

Ar U Massa triton sebesar 3,0699 sma. N A

1g

7. Diketahui: T 1 = 30 hari = 238 g/mol (6,02 × 10 23 inti)

21 inti

= 2,592 gram N 9

b. T 1 = (4,47 × 10 tahun)(365 hari/tahun)(24 Ditanyakan: R

A =6 × 10 23 /mol

Jawab: jam/hari)(3.600 s/jam)

≈ 1,409 × 10 m s n = Mr =

2,592 gram

30 g / mol = 0,0864 mol

17 (2,53 × 10 21 inti) N =nN

R 0,693 =

1,409 10 × s

= 12.443,5 kejadian/sekon = 5,184 t × 10 22 atom N

= (0,0864 mol) (6 × 10 23 /mol)

15 P kira-kira sebesar 1,20 × 10 21 /hari.

2= 4,47 10 tahun × 9

8. Diketahui: λ = 0,0693/s t = 8,94 × 10 9 tahun N = 6,25% N 0

10. Diketahui: m =6 × 10 –6 g Ditanyakan: t R = 117,8 Ci = 4,3586 × 10 12 Bq Jawab:

Ditanyakan: a. T

T 0,693

1 = = 0,0693 / s λ = 10 s

b. t agar N t = 25% N 0

Kunci Jawaban dan Pembahasan

200 g/mol (6,02 × 10 inti/mol)

16 = (15 m) 2 = 1,806 × 10 2 + (20 m)

B A (0,693)(1,806 10 ) ×

625 m ≈ 2,871 × 10 2 3 s =

≈ 47,85 menit

= 25 m

Waktu paruh Au 200 adalah 47,85 menit. Perpindahan AD sejauh 25 m ke arah barat laut.

79 N t

4. Jawaban: b

 1 b. T 1

Diketahui: v

= 20 m/s

g = 9,8 m/s 2

25%N t

0 h  = 490 m 1 T 1

N 0 =   2 2 Ditanyakan: AB Jawab:

t = 95,7 menit

Au 200

79 tersisa 25% setelah 95,7 menit.

= (20 m/s)

2(490 m)

9,8 m/s

= (20 m/s)(10 s)

Latihan Ujian Sekolah

= 200 m Jarak AB 200 m.

1. Jawaban: b Diketahui:

skala utama = 1,3 cm

5. Jawaban: b

skala nonius = 6 × 0,01 cm

Diketahui: m = 5 kg

= 0,06 cm

v 0 = 7 m/s

Ditanyakan: hasil pengukuran

µ k = 0,5

Jawab:

g = 9,8 m/s 2 Hasil pengukuran

v t = 0 m/s

= skala utama + skala nonius

Ditanyakan: s

= 1,3 cm + 0,06 cm

Jadi, panjang balok 1,36 cm.

2. Jawaban: a

a = –g µ k

Diketahui: p = 1,62 cm (3 angka penting)

= –(9,8 m/s 2 )(0,5)

= 1,2 cm (2 angka penting

= –4,9 m/s 2

Ditanyakan: luas

v 2 t =v 2 + 2as

Jawab:

0 = (7 m/s) 2 + (2)(–4,9 m/s 2 )s Luas = p ×

0 = 49 m 2 /s 2 – (9,8 m/s 2 )s = 1,62 cm × 1,2 cm

= 1,944 cm 2 − 49 m /s 2 2 Penulisan hasil perkalian sesuai dengan angka s = − 9,8 m/s 2 =5m

penting terkecil yaitu 1,9 cm 2 .

Benda akan berhenti setelah menempuh jarak 5 m.

Fisika Kelas XII

Diketahui: m 1 = 5 kg

Diketahui: ω 1 = 2 rad/s

m 2 = 10 kg

I 1 = 8 kg/m 2

I 2 = 5 kg/m µ= 2

2 Ditanyakan: ω g 2 = 9,8 m/s

Jawab:

Ditanyakan: T

= 8 kg/m

(2 rad/s)

5 kg/m 2

m/s 2 = 3,2 rad/s Kecepatan sudut penari balet menjadi 3,2 rad/s.

m/s 15 2 10. Jawaban: a

= 5,88 m/s 3 cm

2 (10)(9,8) N − 5,88 m/s T =

10 kg

2 cm

58,8 N = 98 N – T

A = (2 cm)(6 cm) = 12 cm 1 2 T = (98 – 58,8) N = 39,2 N

A = (2 cm)(8 cm) = 16 cm 2 2 Tegangan tali sebesar 39,2 N.

7. Jawaban: d

y 1 = 2 (6 cm) = 3 cm

Diketahui: m = 4 kg R 1 = 50 cm = 0,5 m y

2 = 6 cm + ( 2 )(2 cm) = 7 cm α = 8 rad/s 2

Ditanyakan: F

y Ay 11 + Ay 22

Jawab:

I α=FR

2 + = (4 kg)(0,5 m)(8 rad/s 36 112 ) = 16 N =

28 cm

Gaya F untuk menarik katrol sebesar 16 N.

8. Jawaban: d

= 28 cm

Diketahui: m 1 =m

Ditanyakan: I

Jawab: Letak titik berat bidang dari garis AB berjarak Oleh karena diputar terhadap sumbu Y maka

momen inersia di Y sama dengan nol.

5 7 cm.

I =m 1 r 2 1 +m r 2 3 3

= ma 2 + 4m(2a) 2

11. Jawaban: d

2 2 Diketahui: m = ma = 2 kg + 4m(4a )

a = 0,8 m/s 2 = ma 2 + 16ma 2 = 17ma 2

2 t Momen inersia sistem 17ma =5s .

Ditanyakan: W

Kunci Jawaban dan Pembahasan Kunci Jawaban dan Pembahasan

searah gerak benda A.

= 4 m/s

W = ∆E K

15. Jawaban: b

p = tekanan hidrostatik (N/m 2 )

= (2 kg)((4 m/s) 2 – (0 m/s) 2 2 )

ρ = massa jenis fluida (kg/m 3 )

g = percepatan gravitasi (m/s 2 = 16 J )

h = kedalaman ikan dari permukaan zat cair (m)

Usaha yang dilakukan benda 16 J. Berdasarkan persamaan di atas, faktor-faktor

12. Jawaban: b yang memengaruhi besar tekanan yang dirasakan Diketahui:

F =8N ikan yaitu massa jenis air dan kedalaman ikan

E p = 0,16 J dari permukaan air. Pernyataan yang benar Ditanyakan: k

adalah 1) dan 3).

Jawab:

16. Jawaban: e

E p = 2 Fx

Diketahui: r 1 =r

r 2 = 2r

0,16 J = 2 (8 N)x

Ditanyakan: v 1 Jawab:

x 0,32 =

8 m = 0,04 m

Konstanta pegas sebesar 200 N/m.

(2 ) r 2

13. Jawaban: c Diketahui:

m = 200 g = 0,2 kg

= 4v 2

h 1 = 10 m Jadi, v 1 empat kali dari v 2 .

h 2 =2m

17. Jawaban: a

g = 9,8 m/s 2 Diketahui: m

1 = 125 g

Ditanyakan: E K 2

T 2 = 80°C

1 +E p 1 =E K 2 +E p 2 L = 80 kal/g

0 + mgh 1 =E K 2 + mgh 2

c air = 1 kal/g°C

E K 2 = m g(h 1 –h 2 )

Ditanyakan: T c

= (0,2)(9,8)(10 – 2) J

Jawab:

Q serap =Q lepas = 15,68 J

m 1 L +m 1 c air (T c –T 1 )=m c (T –T ) Energi kinetik bola saat berada pada ketinggian

2 air 2 c

(125)(80) + (125)(1)(T – 0) = (275)(1)(80 – T

c c ) 10.000 + 125T c = 22.000 – 275T c

2 m sebesar 15,68 J.

14. Jawaban: c 400T c = 12.000 Diketahui:

v Suhu akhir campuran 30°C.

A = 4 m/s v B = –2 m/s

18. Jawaban: b

Ditanyakan: v ′

Diketahui: k P = 2k Q

Jawab:

T P = 12°C

m A v A +m B v B = (m B +m B )v ′

T Q = 81°C L P =L

Ditanyakan: T

v ′= 0,5 = 0,4

Fisika Kelas XII

Jawab:

H P =H Q

Diketahui: f ob = 2 cm

Ditanyakan: M

2k Q (T s –T P )=k Q (T Q –T s )

Jawab:

2(T s – 12°C) = 81°C – T s

s ob ob f

2T s – 24°C = 81°C – T s

s ′ ob = s

ob − f ob

3T s = 105°C T (2,8 cm)(2 cm)

s = 35°C

Suhu sambungan setelah terjadi kesetimbangan 2) cm adalah 35°C.

0,8 cm = 7 cm

19. Jawaban: e

s ob ′

Persamaan gas ideal dituliskan pV = nRT atau

s ob

f ok

pV = NkT. Persamaan tersebut dapat diubah

menjadi T = nR = Nk = C.

pV

n = jumlah mol zat N = jumlah partikel zat

Perbesaran mikroskop 15 kali.

R = 8,314 J/mol K k = 1,38 × 10 –23

24. Jawaban: c

Diketahui: λ = 600 nm = 6 × 10 –5 cm Jadi, tetapan C tergantung pada jumlah mol gas

J/k

L = 80 cm

atau jumlah partikel gas.

n =1

20. Jawaban: d

y = 3 cm

Diketahui: T 1 = 927°C = 1.200 K

Ditanyakan: gr

Jawab:

2 = 177°C = 450 K Q = 3.000 J

dy

1 L =n λ

Ditanyakan: W Jawab:

3 W cm = 0,0016 cm T

2 Q 1 =1– T 1

= d = 0,0016 cm = 625 goresan/cm 3.000 J =1– 1.200 K

gr

450 K

Kisi difraksi memiliki 625 goresan/cm.

3.000 J = 1 – 0,375

25. Jawaban: c

W = (3.000 J)(0,625) Diketahui: f s = 1.650 Hz = 1.875 J v p = 5 m/s Usaha yang dilakukan mesin sebesar 1.875 J. v = 330 m/s

Ditanyakan: f p

21. Jawaban: c

Jawab:

Diketahui: y = 0,2 cos 8 πx sin 10πt

f Ditanyakan: v p p = v f s

Jawab: Simpangan pada ujung bebas

= 5) m/s (1.650 Hz) y = 2A cos kx sin ωt

330 m/s

y = 0,2 cos 8 πx sin 10πt

= k = 8 π m/s = 1,25 m/s

= 1.625 Hz

Cepat rambat gelombang tersebut 1,25 m/s. Frekuensi bunyi yang didengar Abdul 1.625 Hz.

22. Jawaban: d

26. Jawaban: d

Gelombang mikro yang diserap oleh sebuah Diketahui: TI 100 = 80 dB benda akan memunculkan efek pemanasan pada

benda tersebut. Efek ini dimanfaatkan pada mi-

I 0 = 10 –12 W/m 2 crowave oven untuk memasak makanan dengan

Ditanyakan: I

cepat.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

80 = TI + 20 = (9 × 10 9 )(0,005 – 0,06) N/C TI 8 = 60 = –4,95 × 10 N/C

I Tanda negatif menunjukkan medan di P searah TI = 10 log I dengan E .

29. Jawaban: d

60 = 10 log I

µC = +4,8 × 10 10 –6 12 Diketahui: q 1 = +4,8 C q 2 = –1,4 µC = –1,4 × 10 –6 C

Ditanyakan: V

2 Intensitas bunyi sebuah mesin 10 2 –6 W/m 2 . r

27. Jawaban: b

Diketahui: q

A = 81 µC

q = 144 µC × 2 10 − 3 (+4,8 × 10 – 1,4 × 10 B ) volt q

P = 30 µC = (4,5 × 10 )(+3,4 × 10 ) volt = +1,53 × 10 r 7

F P Potensial listrik di tengah-tengah kedua muatan =0 Ditanyakan: r

sebesar +1,53 × 10 7 volt.

AP

F P =0

30. Jawaban: a

F AP =F PB

Diketahui: C 1 =4 µF

x 2 = (21 − x ) 2 Ditanyakan: q 2

Jawab:

x 2 = (21 − x ) 2 q total =q 1 =q 2 =q 3

C C 1 C = C total 2 3

µ Jarak AP 9 cm. 12 F

C total = 6 =2 µF

28. Jawaban: b

total =C total V

Diketahui:

q 1 =8 µC = +8 × 10 C = (2 µF)(1,5 V) q 2 = –6 µC = –6 × 10 –6 C =3 µC

1 = 4 cm = 4 × 10 m Jadi, muatan yang tersimpan di C sebesar 3 µC. = 1 cm = 1 × 10 –2

K = 9 × 10 9 Nm 2 /C 2 31. Jawaban: e

Diketahui: R 1 =2 Ω

Ditanyakan: besar dan arah E

Ditanyakan: I

q 1 =k q 2

2 r –k 2

Fisika Kelas XII

F =Bqv

= (0,2 T)(1,6 × 10 –19 C)(2 m/s)

1 1 E 2 , r 2 = 6,4 × 10

R 3 Elektron mengalir dari P ke Q sehingga arus

Loop 1

Loop 2

mengalir dari Q ke P. Dengan menggunakan kaidah tangan kanan dapat ditentukan arah gaya

3 I =I 1 +I 2 Lorentz. Ibu jari ke atas (arah arus), jari telunjuk Loop 1

keluar bidang gambar (arah medan magnetik),

I 1 (R 1 +r 1 )+I 3 R 3 –E 1 =0

sehingga arah gaya Lorentz ke kanan. Jadi, besar

I 1 (2 + 1) + (I 1 +I 2 )(3) = 6 dan arah gaya Lorentz 6,4 × 10 –20 N ke kanan.

3I 1 + 3I 1 + 3I 2 =6

34. Jawaban: c 6I 1 + 3I 2 =6

Persamaan GGL induksi yaitu: Loop 2

N = jumlah lilitan

6I

2 + 3I 1 + 3I 2 =6

B = medan magnetik

A 3I = diameter kawat (luas penampang)

1 + 9I 2 =6

ω = kecepatan perubahan fluks

α = sudut fluks terhadap kumparan

6I 1 + 3I 2 =6 ×1 6I 1 + 3I 2 =6

3I 1 + 9I 2 =6 ×2 6I 1 + 18I 2 = 12

35. Jawaban: b

Rangkaian R – L – C dalam keadaan beresonansi

–15I 2 = –6

jika memenuhi hal-hal berikut.

1) Reaktansi induktif bernilai sama dengan 6I 1 + 3I 2 =6

I 2 = 0,4

reaktansi kapasitif (X L =X C ). 6I 1 + 3(0,4) = 6

2) Beda fase arus dan tegangan bernilai nol. 6I 1 = 6 – 1,2

3) Impedansi rangkaian sama dengan

I 1 = 0,8 hambatan rangkaian Z = R sehingga bernilai

I 3 =I 1 +I 2

minimum.

4) Arus bernilai maksimum. = 1,2 A Arus yang mengalir pada hambatan 3 Ω sebesar

= (0,8 + 0,4) A

36. Jawaban: e

1,2 A. Pada model atom Bohr, elektron mengelilingi inti mempunyai lintasan tertentu dan tidak

32. Jawaban: c memancarkan atau menyerap energi. Dalam Diketahui:

I 1 =I 2 = 0,6 A

setiap lintasannya, elektron mempunyai tingkat

a 1 = 3 mm = 3 × 10 –3 m

energi tertentu. Elektron akan menyerap energi

a = 1 mm = 1 × 10 –3

foton jika berpindah ke tingkat energi yang lebih Ditanyakan: B P

tinggi. Sebaliknya, elektron akan memancarkan Jawab:

energi foton jika berpindah ke tingkat energi yang Oleh karena arus berlawanan maka B P =B 1 +B 2 lebih rendah.

µ 01 I 02 B I P =

+ 2 µ π a 1 2 π a 2 37. Jawaban: b Efek fotolistrik terjadi saat sebuah gelombang

elektromagnetik (dalam hal ini foton) berfrekuensi =

sama atau lebih besar daripada frekuensi ambang = (4 × 10 –5 + 1,2 × 10 –4 )T

π T+ 2 (3 10 ) × − 3 π 2 (1 10 ) × − 3 T

suatu logam yang jatuh mengenai permukaan = 1,6 × 10 –4 T

logam tersebut. Apabila gelombang Induksi magnet di titik P sebesar 1,6 × 10 –4 T.

elektromagnetik berfrekuensi setengah dari frekuensi ambang suatu logam tidak dapat

33. Jawaban: d mengakibatkan elektron dari logam tersebut Diketahui:

v = 2 m/s terlepas sehingga tidak terjadi efek fotolistrik.

B = 0,2 T

q = 1,6 × 10 –19 C 38. Jawaban: a

Ditanyakan: F

Diketahui: 1 v

v 2 =– 4 c

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Jawab:

1. Jawaban: c

12 = 1 vv v 2

Skala utama = 8,0 mm

1 + 12 c 2

skala nonius = 0,16 mm

Diameter bola kecil adalah 8,16 mm.

2 c + 3 4 c v 2. Jawaban: d

Perpindahan= (15 m) 2 + (8 m) 2 = 11

Perpindahan yang dialami benda sepanjang 17 m. Kecepatan benda pertama terhadap benda kedua

3. Jawaban: a

10 c .

Diketahui: v 0 = 6 m/s

39. Jawaban: d

Diketahui: m H 2 Ditanyakan: v saat 5 sekon (v 1 ′) = 2,0141 sma t

m 1 H 3 = 3,0160 sma

Jawab:

m He 2 4 = 4,0026 sma

m 1 ∆ 0 t n = 1,0087 sma

1 sma = 931,5 MeV

( − 0 6 m/s )

Ditanyakan: Q

2 3 4 1 Benda bergerak 5 sekon berarti = {(m ∆t′= 3 s.

1 H +m 1 H ) – (m 2 He +m 0 n)}

v t ′=v t +a ∆t′

t ′ = 0 m/s + (–3 m/s )(3 s) = {(2,0141 sma + 3,0160 sma) – (4,0026 sma

(931,5 MeV/sma)

= –9 m/s

+ 1,0087 sma)}(931,5 MeV/sma) Kecepatan benda –9 m/s. = {(5,030 sma) – (5,0113 sma)} (931,5 MeV/

sma)

4. Jawaban: a

= (0,0188 sma)(931,5 MeV/sma)

Diketahui: m = 10 kg

≈ 17,51 MeV

v = 4 ms –1

Nilai Q kira-kira 17,51 MeV.

R = 0,5 m

Ditanyakan: f, a s ,F s ,T

40. Jawaban: d

Jawab:

Zat radioaktif I-131 dimanfaatkan sebagai isotop

1) v = ω R = 2πfR

alat renograf yang berfungsi untuk pemeriksaan

fungsi ginjal. Zat radioaktif Co-60 bermanfaat

untuk radioterapi. H-2 sering dimanfaatkan

4 ms − 1

sebagai moderator neutron dalam reaktor nuklir.

= π 2 (0,5 m)

C-14 bermanfaat untuk menentukan umur fosil.

π s –1

Jadi, radioaktif yang bermanfaat dalam bidang

kedokteran adalah I-131 dan Co-60. Frekuensi putaran sebesar 4 π Hz.

Fisika Kelas XII

2) a s = R

A :M B =2:3 →M A = M B =

Diketahui: 2 M

(4 ms ) − 12

3 0,5 m 1 –2

R A :R B =1:2 →R A = 2 R = 32 ms

Percepatan sentripetal adalah 32 ms –2 .

w A =w

Ditanyakan: w

s =ma s = (10 kg)(32 ms ) = 320 N

F –2

Jawab:

Gaya sentripetal benda sebesar 320 N.

Periode benda sebesar 2 s.

3 MR 2 4 BB =

Pernyataan yang benar yaitu 1), 2), dan 3).

5. Jawaban: e

( )R 2 B 2

Diketahui: m = 500 gram = 0,5 kg

Ditanyakan: F

Jawab:

t =v +at

0 m/s = 10 m/s + a(0,2 s) Berat benda di planet B 3 –10 m/s = (0,2 s)a

8 w.

a = –50 m/s 2 8. Jawaban: c

F =ma Diketahui: AB = GC = 20 cm

CD = FG = 10 cm = –25 kg m/s 2

= (0,5 kg)(–50 m/s 2 )

DE = 25 cm = –25 N

BC = AG = 10 cm (tanda negatif artinya gaya penahan berlawanan

FD = 40 cm arah dengan gerak bola)

Ditanyakan: titik berat

Besar gaya penahan yang bekerja 25 N.

Jawab:

6. Jawaban: b

A I = AB × BC

Diketahui: m

II = 2 Ditanyakan: T FD t

1 10 cm

0 cm A 20 cm 1 B

Jawab: t = (25 cm) 2 − (20 cm) 2

ΣF = m 2 a 1 w 2 –T=m 2 a = 2 (40 cm)(15 cm)

= 300 cm

m 2 g –T=m 2 a 2

(3 kg)(10 ms –2

)–T

= (3 kg)(2 ms )

Tegangan tali T sebesar 24 N.

Kunci Jawaban dan Pembahasan Kunci Jawaban dan Pembahasan

3 total

k paralel

0 = A I + A II w =F=k ∆x

= 1.200 N/m

(5 cm)(200 cm ) + (15 cm)(300 cm ) 2 2 = (1.200 N/m)(5 × 10 –2 m) =

(200 + 300) cm 2 = 60 N 5.500 cm 3 Berat beban w 60 N.

= = 11 cm

500 cm 2 12. Jawaban: b

Jadi, letak titik berat bidang terhadap AB adalah

Diketahui: m = 0,1 kg

11 cm.

v 0 = 6 m/s

9. Jawaban: d

h =5m

Diketahui: 2 F =8N =3m+x g

Ditanyakan: E k di h ′

Ditanyakan: x

Jawab:

Jawab:

Di titik tertinggi

Σ τ = ΣF = F –F

22 11 m =E p +E 1 k 1

9,6 Nm = (8 N)(3 m + x) – 8 N(3 m)

2 mv 9,6 Nm = 24 Nm + 8x N – 24 Nm 2 0 9,6 Nm = 8x N

=mgh+ 1

2 (0, 1kg)(6 m/s) 9,6 Nm 2 x = 8N

2 = (0,1 kg)(10 m/s 1 )(5 m) +

= 5 J + 1,8 J = 6,8 J Di ketinggian 2 m

= 1,2 m

E m =E p +E

Jadi, panjang x 1,2 m.

E k =E

2 m –E p 2

10. Jawaban: e

= 6,8 J – m g h ′

Diketahui: m = 4.000 kg = 6,8 J – (0,1 kg)(10 m/s 2 )(2 m) v 0 = 25 m/s

= 6,8 J – 2 J = 4,8 J

v t = 15 m/s Energi kinetik bola pada ketinggian 2 m sebesar Ditanyakan: W

4,8 joule.

Jawab: v 2

t =v 2 0 + 2as

13. Jawaban: d

Diketahui: m A = 1,5 kg

W = F s = m a s = (4.000)a   2 a   

v B = –5 m/s

Ditanyakan: v ′

Jawab:

= (2.000 J)(–400 J) m A v A +m B v B =m A v A ′+m B v B ′ = –800.000 J

Oleh karena bertumbukan tidak lenting sama = –800 kJ

sekali maka v A ′ =v B ′ = v′ (tanda negatif menunjukkan adanya pengereman)

m A v A +m B v B = (m A +m B )v ′ Besar usaha pengereman 800 kJ.

(1,5 kg)(4 m/s) + (1,5 kg)(–5 m/s) = (1,5 + 1,5) kg v ′

11. Jawaban: a k

6 kg m/s – 7,5 kg m/s = (3 kg)v ′ Diketahui:

= 1.600 N/m ∆x = 5 cm = 5 × 10 –2 m

=v ′ Ditanyakan: w

− 1,5 kg m/s

3 kg

Jawab: v ′ = –0,5 m/s k paralel = 3k = 3(1.600 N/m)

Kecepatan kedua troli setelah bertumbukan 0,5 m/s = 4.800 N/m

ke kiri (searah dengan troli B).

Fisika Kelas XII

Diketahui: T P = 200°C

kT

Q = 120°C

k = 3k

Keterangan:

E Ditanyakan: T = energi kinetik (J) k

s K = tetapan Boltzman = 1,38 × 10 –23 J/K

Jawab:

T = suhu mutlak gas ideal (K)

H P =H Q Jadi, energi kinetik gas dipengaruhi oleh suhu

kA P P ∆ T P kA Q Q ∆ T Q

mutlak gas ideal.

19. Jawaban: a

k P (T P –T s )=k Q (T s –T Q ) Diketahui: T 1 = 1.000 K 3k Q (200 – T s )

=k Q (T s – 120)

T 2 = 600 K

600 – 3T s =T s – 120 Q 1 = 1.000 J 4T

s = 720

Ditanyakan: W

Jawab:

T s = 180 η = (1 – T 2 Suhu di persambungan kedua logam 180°C. W

T ) × 100% = Q × 100% 1 1

15. Jawaban: c

m 1– Diketahui: 2 =

1 = 200 g

T 1 = 30°C

1– W

1.000 K = 1.000 J

W = 400 J Ditanyakan: T c Panas yang diubah menjadi usaha sebesar 400 J. Jawab: Q

c =c = c = 1 kal.gram –1 1 –1 2 .°C

s erap =Q lepas

20. Jawaban: e

Diketahui: s ob = 2,2 cm

(200)(T c – 30)

= 100(90 – T )

ok

c Ditanyakan: M 2T c – 60 = 90 – T c Jawab:

3T

ob − f ob = (2,2 2) cm − T c = 50

(2,2 cm)(2 cm)

4,4 cm 2

Suhu air campuran 50°C.

= 0,2 cm = 22 cm

16. Jawaban: b

s ob f ok = 2,2 cm Pesawat dapat terangkat jika kecepatan udara di × 5 cm bawah sayap (v B ) lebih kecil dibanding kecepatan

= 50 kali

udara di atas sayap (v A ). Hal tersebut mengakibat-

Perbesaran mikroskop 50 kali.

kan tekanan udara di bawah sayap (p B ) lebih

21. Jawaban: c

besar dibanding kecepatan udara di atas sayap Energi sebanding dengan frekuensi. Frekuensi (p A ) sehingga pesawat menjadi terangkat.

terbesar dimiliki oleh sinar gamma. Jadi,

17. Jawaban: d gelombang elektromagnetik yang memiliki energi Diketahui:

T 1 = 27°C = 300 K paling besar adalah sinar gamma. p 2 = 4p 1 22. Jawaban: c

A = 0,05 m Jawab:

Ditanyakan: T 2 Diketahui:

p   T = 2 T 4p =  1  (300 K) = 1.200 K = 927°C Ditanyakan: persamaan gelombang

Suhu ruangan tersebut 927°C.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

π rad/s

(60 + 10 log 100) dB

80 dB π/m = 4 Oleh karena gelombang merambat ke kanan

60 dB

Jadi, TI 0 : TI 100 = 3 : 4.

maka persamaan gelombangnya

y = A sin ( ωt – kx)

26. Jawaban: e

= 0,05 sin (20 πt – 0,5πx)

Diketahui: v = 25 m/s

f = 420 Hz = 0,05 sin π(20t – 0,5x)

v = 325 m/s

23. Jawaban: c

v p = 0 m/s

Diketahui: y = 0,03 sin 2 π (60t – 2x) Ditanyakan: f p saat mobil mendekat Ditanyakan: v

y = 0,03 sin 2 π (60t – 2x) Oleh karena mobil mendekat dan pengamat diam, = 0,03 sin(120 π t – 4πx)

persamaannya menjadi:

Jadi, cepat rambat gelombang 30 m/s. = 325 (420 Hz)

24. Jawaban: c

Diketahui: N = 500 garis/cm

= 455 Hz

y = 2,4 cm = 2,4 × 10 –2 m Frekuensi yang didengar pengamat 455 Hz. L =1m

27. Jawaban: b

Ditanyakan: λ

Diketahui: q

1 d 1 = = 500 garis/cm = 0,002 cm

d = 30 cm = 0,3 m

k = 9 × 10 9 Nm 2 C –2 = 2 × 10 –3 cm

Ditanyakan: F

(3 × 10 − 5 C)(5 × 10 − 6 λ=d C)

nL

= (9 × 10 9 Nm 2 C –2 )

(0,3 m) 2 (2 4 10 , × − –5 2 m)

= 15 N (ke arah q )

Panjang gelombang yang digunakan 480 nm. = (9 × 10 9 –2 (6 × 10 C)(5 × 10 Nm C) 2 C ) (0,6 m) 2

25. Jawaban: e 2.700 × 10 − Diketahui: 3 n = 100

= (0,6 × 0,6) N

TI 0 = 60 dB

I = 10 0 –12 W/m 2 = 7,5 N (ke arah q 1 )

Ditanyakan: TI 0 : TI 100

F q =F q

1 q –F q 2 q

= 15 N – 7,5 N = 7,5 N (ke arah q 2 )

Fisika Kelas XII

Diketahui: q A =1 µC = 10 –6 C Penentuan arah induksi magnetik menggunakan q B =4 µC = 4 × 10 –6 C kaidah genggaman tangan kanan. Di kawat

1 1 melingkar, genggaman tangan kanan menunjuk

r A =r B = 2 r AB = 2 (4 cm) = 2 cm

arah arus dan ibu jari menunjuk arah induksi

= 2 × 10 –2 m

magnetik. Berdasarkan kaidah ini, arah induksi k = 9 × 10 9 Nm 2 /C 2 magnetik di titik P memasuki bidang gambar.

P =  2 r     Jawab:   2

Ditanyakan: E di tengah q A dan q B B   µ 0 I 1

= 2,25 × 10 7 N/C

Induksi magnetik di titik P adalah 1 × 10 –5 T Oleh karena kedua muatan sejenis maka:

= 9 × 10 7 N/C

memasuki bidang gambar.

E =E B –E A 32. Jawaban: a

Menurut kaidah tangah kanan, ibu jari menunjuk- = 6,75 × 10 7 N/C

= (9 × 10 7 – 2,25 × 10 7 ) N/C

kan arah arus, jari telunjuk menunjukkan arah

medan magnet, dan jari tengah menunjukkan arah 6,75 × 10 7 N/C.

Medan listrik di tengah-tengah q A dan q B sebesar

gaya Lorentz. Arus dari Q ke P ibu jari ke arah kiri, jari telunjuk masuk bidang gambar, sehingga

29. Jawaban: e R

arah gaya Lorentz ke bawah. Jadi, gaya Lorentz Diketahui:

= 20 Ω akan memengaruhi kawat melengkung ke bawah. Ditanyakan: V

Jawab:

33. Jawaban: a

Arus induksi di R dapat mengalir dari A ke B jika

I = 50 × 1 A = 0,6 A kutub utara magnet mendekati kumparan.

V = IR = (0,6 A)(20 Ω) = 12 volt. Beda potensial di ujung-ujung hambatan sebesar

34. Jawaban: b

Diketahui: R = 60 Ω

12 volt.

X L = 120 Ω

30. Jawaban: b

Ditanyakan: I m

R 2 =3 Ω Ditanyakan: I

= (60 ) Ω+ 2 (120 Ω− Ω 40 ) 2 Jawab: ΣE + ΣI(R + r) = 0

(9 V – 18 V) + I(0,5

Kuat arus yang melalui rangkaian 1,5 A. Arus maksimum yang mengalir pada rangkaian 2 A.

31. Jawaban: e

35. Jawaban: c

Diketahui:

X L >X C artinya rangkaian bersifat induktif. Pada r =2 π cm

I =2A

rangkaian ini tegangan V mendahului =2 π × 10 –2 m

90° terhadap arus I. Gambar yang sesuai yatu Ditanyakan: B

pilihan c.

Kunci Jawaban dan Pembahasan

Model atom Rutherford menjelaskan bahwa Pengukuran spektrum benda hitam menurut Wien elektron bergerak mengelilingi inti seperti gerak

dirumuskan sebagai berikut. planet mengelilingi matahari. Elektron yang ber-

λ m T =C

gerak mengeliling inti akan memancarkan energi

Keterangan:

gelombang elektromagnetik.

T = suhu mutlak benda (K)

Model atom Bohr menjelaskan bahwa atom

C = tetapan pergeseran Wiens (2,90 × 10 –3 mK)

mengelilingi inti dengan lintasan tertentu (tetap)

λ m = panjang gelombang maksimum (m)

dan tidak membebaskan enegi. Elektron dapat Berdasarkan persamaan tersebut panjang berpindah dari satu lintasan ke lintasan lain

gelombang berbanding terbalik dengan suhu. dengan memancarkan atau menyerap energi

Jadi, saat suhu benda dinaikkan, panjang foton.

gelombang berkurang.

37. Jawaban: c

39. Jawaban: b

3 Diketahui: m[ H 1 ] = 1,0078 sma Diketahui:

v A =v B = c

m[ 2 1 d ] = 2,01410 sma Ditanyakan: v AB m[ Jawab: 0 1 e] = 0,00055 sma

1 sma = 931 MeV v

B 1 AB

Ditanyakan: E

E = ∆m(931 MeV/sma)

= {2(1,0078 sma) – (2,01410 sma = 4

+ 0,00055 sma)}(931 MeV/sma)

1 + 9 16

= 0,88 MeV

Energi yang dihasilkan pada reaksi fusi tersebut = 4 25

0,88 MeV.

16

40. Jawaban: e

=   Di bidang industri, radioisotop digunakan untuk   4 25   c memeriksa material tanpa merusaknya dan mengukur tebal lapisan logam. Pemanfaatan

  6 16 

= 24 c radioisotop di bidang hidrologi untuk mengukur

25

kandungan air tanah dan endapan lumpur di Jadi, kelajuan A menurut pilot pesawat B adalah

Fisika Kelas XII

195