I KISI-KISI UJIAN AKHIR SEMESTER FISIKA SEKOLAH 2 (SEMUA ROMBEL) TAHUN2019/2020 No 1 Menentukan waktu yang diperlukan untuk Listrik Arus mengisi muatan pada sebuah “powerbank” Searah yang masih “terisi” sebagian sampai “penuh”, apabila besaran-besaran fisis terkait diketahui. Catatan: Biasanya muatan maksimum yang dapat tersimpan di baterei HP atau powerbank dalam satuan: mAh atau milliampere hour. Misal: Q = 9600 mAh = 9,6 Ah 1 Q It 2 3 4 I : kuat arus listrik (A) t : selang waktu (h) Q : banyaknya muatan (Ah) Menentukan perubahan terangnya nyala lampu pada susunan kombinasi seri-paralel tiga lampu identik yang dihubungkan sumber tegangan dilengkapi dengan tiga saklar, bila posisi saklar ada yang diubah dari “on” ke “off” atau sebaliknya. Catatan: Terangnya lampu dinyatakan dengan daya. 2 Daya dapat dinyatakan sebagai: P I R I : kuat arus yang melalui resistor tersebut R : hambatan resistor tersebut Membandingkan daya dari dua buah resistor pada susunan kombinasi seri-paralel tiga buah resistor (tidak identik) dengan sumber tegangan. Menentukan nilai hambatan yang harus dipasang serta cara memasangnya jika sebuah “basicmeter” akan digunakan sebagai voltmeter atau sebagai ammeter. Catatan: Sebagai ammeter dipasang hambatan Shunt, paralel terhadap basicmeter dengan RShunt n 1Rm Sebagai voltmeter dipasang hambatan depan, seri terhadap basicmeter dengan RShunt 5 2 3 4 Rm n 1 Menentukan potensial listrik pada suatu titik dan muatan pada kapasitor dalam rangkaian 5 II Elektrostatika 1 2 3 4 5 6 III Medan magnet 1 P 2 O θ r a I dua loop terdiri dari dua baterei dan beberapa resistor serta satu kapasitor, jika ada salah satu titik pada rangkaian yang dihubungkan dengan tanah (“arde”). Catatan: kapasitor tidak dapat dilalui oleh arus DC, namun dapat menyimpan muatan listrik. Besaran-besaran fisis pada bola konduktor bermuatan listrik: distribusi muatan, medan listrik, potensial listrik, kapasitansi, usaha untuk memindahkan muatan Membandingkan gaya elektrostatik antara dua bola bermuatan listrik pada jarak tertentu, sebelum disentuhkan dengan sesudah disentuhkan Menentukan arah medan listrik secara kualitatif pada salah satu titik sudut sebuah persegi, bila besar dan jenis muatan di tiga titik sudut lainnya diketahui. Menentukan waktu tempuh maksimum yang dialami oleh partikel bermuatan listrik sebelum berhenti sesaat, jika diberi kecepatan awal tertentu sejajar dengan arah medan listriknya. Menentukan sifat besaran-besaran fisis pada kapasitor (kapasitansi, muatan maksimum yang dapat tersimpan, beda potensial listrik, kuat medan listrik, energi tersimpan) bila kapaitor disisipi bahan dielektrik Menentukan muatan tersimpan dalam suatu susunan kapasitor (kombinasi seri-paralel) bila susunan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan listrik Dua kawat paralel panjang berarus listrik (arah arus bisa sama arah atau berlawanan arah): diminta untuk menentukan letak titik yang kuat medan magnetnya nol. Membandingkan besar induksi magnetik pada titik di sumbu kumparan (P), dengan titik di pusat kumparan (O), dari kumparan tipis berarus listrik (lihat gambar kiri). Catatan: Induksi magnetik di titik P: B( P ) dengan sin 7 8 9 10 11 12 13 o Ia sin 2r 2 a o Ia 2 B atau: ( P ) r 2r 3 Induksi magnetik di titik O: B( O ) 3 6 o I 2a Gerak partikel bermuatan listrik di dalam 14 4 5 IV GGL Induksi 1 2 3 4 5 medan litrik E dan medan magnet B (kasus akselerator lurus): diminta menentukan besar dan arah medan magnet B agar lintasan partikel berupa garis lurus, jika jenis muatan, arah kecepatan, arah medan listrik diketahui. Menentukan arah gaya magnetik pada kawat berarus listrik di dalam medan magnet homogen, jika arah arus dan arah medan magnet diketahui. Gaya magnetik pada partikel bermuatan listrik yang bergerak di dalam medan magnet: disajikan gambar lintasan partikel berupa lingkaran di dalam sistem koordinat kartesian, diminta untuk menentukan jenis muatan partikel dan arah medan magnet yang sesuai dengan gambar tersebut. Menentukan besar GGL induksi pada kumparan jika jumlah lilitan, jejari kumparan dan perubahan medan magnet untuk selang waktu tertentu diketahui. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya induktansi diri (L) suatu induktor. Menentukan arah arus listrik induksi pada loop kawat konduktor (searah jarum jam atau melawan arah jarum jam) jika loop berada di sekitar kawat lurus panjang berarus listrik dengan arus listrik yang berubah (bisa bertambah atau berkurang). Magnet batang digerakkan masuk atau keluar dari kumparan yang dihubungkan dengan galvanometer dengan polaritas galvanometer diketahui, diminta untuk menentukan arah arus yang melalui galvanometer serta arah simpangan galvanometer tersebut. Catatan: Pada umumnya terminal negatif galvanometer berada di sebelah kiri dan terminal positif di sebelah kanan. Simpangan galvanometer memiliki sifat: jika arus listrik masuk melalui terminal positif dan keluar dari terminal negatif, maka jarum galvanometer menyimpang ke kanan jika arus listrik masuk melalui terminal negatif dan keluar dari terminal positif, maka jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Transformator dengan efisiensi. Lampu dengan spesifikasi (daya dan tegangan) 15 16 17 18 19 20 21 V Arus Bolak Balik 1 2 3 4 5 VI Radiasi medan Elektromagnetik 1 2 VII Gelombang Cahaya 1 2 VIII Optika Geo dan Alat-alat Optik 1 tertentu (diketahui) dihubungkan dengan output transformator, namun tegangan output transformator berbeda dengan spesifikasi tegangan lampu. Jika tegangan primer dan sekunder serta kuat arus primer diketahui, diminta untuk menentukan efisiensi dari transformator tersebut. Menentukan besar arus efektif yang mengalir pada rangkaian seri R-L-C dihubungkan dengan sumber arus listrik bolak balik jika persamaan tegangan sesaat sumber, resistansi resistor, induktansi induktor, dan kapasitansi kapasitor diketahui. Menentukan faktor-faktor yang dapat mengubah sifat rangkaian dari induktif menjadi kapasitif (atau sebaliknya). Menentukan nilai kapasitansi suatu kapasitor pada rangkaian seri R-L-C agar terjadi resonansi jika persamaan tegangan sesaat sumber dan induktansi diri induktor diketahui. Menentukan perubahan sifat rangkaian yang semula dalam keadaan resonansi (bersifat resistif), jika ada besaran-besaran fisis lainnya yang diubah. Upaya yang dapat dilakukan untuk memperbesar faktor daya pada suatu rangkaian listrik. Menentukan urutan (frekuensi, panjang gelombang, energi) dari spektrum gelombang elektromagnetik. Alat atau kegiatan yang memanfaatkan gelombang elektromagnetik tertentu (misal: sinar gamma, sinar X, ultra violet, infra merah dan sebagainya) Gejala-gejala fisika yang membuktikan bahwa cahaya bersifat sebagai gelombang. Perubahan besaran-besaran fisis gelombang (frekuensi, laju rambat, panjang gelombang, arah rambat) jika gelombang cahaya merambat dari medium satu ke medium lain yang kerapatan optiknya (indeks biasnya) berbeda. Pembentukan bayangan oleh cermin cekung. Menentukan panjang fokus cermin cekung apabila diketahui nilai perbesaran bayangan dan jarak antara benda ke layar. Catatan: ada kata “layar”, maka bayangan bersifat nyata 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 bila bayangan bersifat nyata pasti bersifat terbalik bila bayangan terbalik maka perbesaran bayangan negatif (m = - ……) perbesaran bayangan m m 2 3 4 IX Optika Fisik 1 2 3 4 si atau so hi ho Jarak benda ke layar = si – so jika bayangan diperbesar, atau Jarak benda ke layar = so – si jika bayangan diperkecil (“subscript” o = object, dan i = image) Pembiasan dan pemantulan sempurna. Menganalisis sinar yang merambat dari medium satu ke medium lainnya dikaitkan dengan indeks bias masing-masing medium, sudut kritis, kemungkinan sinar dibiaskan dan kemungkinan sinar dipantulkan sempurna. Susunan cermin dan lensa. Menentukan letak bayangan akhir jika sebuah benda diletakkan di antara cermin konvergen (cekung) dan lensa konvergen yang dipasang saling berhadapan dengan sumbu utama berimpit, dimana sinar datang dari benda menuju ke cermin, dipantulkan cermin menuju ke lensa dan terakhir dibiaskan oleh lensa membentuk bayangan akhir. Mikroskop. Menentukan perbesaran mikroskop untuk pengamat rabun dekat (tanpa kacamata) dengan akomodasi maksimum. Interferensi cahaya. Menentukan selisih lintasan optik antara dua sinar yang dapat menghasilkan interferensi konstruktif (maksimum) pada layar. Percobaan Young. Menentukan panjang gelombang sinar pada percobaan Young untuk celah ganda jika jarak antar celah, jarak celah ke layar serta jarak garis terang pusat ke garis terang yang ke n diketahui. Difraksi pada kisi. Menentukan upaya yang harus dilakukan agar jarak antara dua garis terang berdekatan pada layar semakin jauh. Polarisasi cahaya karena pemantulan 32 33 34 35 36 36 38 X Gejala Kuantum 1 2 3 (hukum Brewster): Menentukan hubungan sinar bias dan sinar pantul serta hubungan antara indeks bias dengan sudut polarisasi. Radiasi benda hitam. 39 Hubungan antara temperatur dengan (panjang gelombang atau frekuensi) pada saat intensitas energinya maksimum. Efek Fotolistrik. 40 Upaya untuk memperbesar energi kinetik maksimum elektron foto pada peristiwa efek fotolistrik Efek Compton. 41 Membandingkan perubahan panjang gelombang serta perubahan energi jika terdapat dua sinar dengan dengan panjang gelombang berbeda menumbuk target diam yang sama dan menghasilkan sudut hamburan yang sama. Catatan: h 1 cos mo c Energi foton: E hf atau E 4 hc Sifat gelombang dari materi (panjang gelombang de Broglie): Menentukan hubungan antara panjang gelombang de Broglie dengan beda potensial listrik. Catatan: deBroglie 42 h , kecepatan partikel v diperoleh mv dari perubahan energi potensial listrik menjadi energi kinetik atau eV XI Relativitas 1 2 3 4 XII Atom dan Radioaktivitas 1 1 2 mv , dengan h 2 tetapan Planck, m massa partikel, e muatan partikel, v kelajuan partikel, dan V beda potensial listrik untuk mempercepat partikel. Dilatasi waktu (cukup jelas) Kontraksi panjang (cukup jelas) Menentukan kelajuan partikel (mendekati laju cahaya) jika prosentase perubahan massanya diketahui. Menentukan perbandingan energi kinetik dengan energi diamnya jika kelajuan partikel (mendekati laju cahaya) diketahui. Menentukan perubahan: energi kinetik, energi potensial, dan energi mekanik (total), jika elektron pada atom hidrogen mengalami 43 44 45 46 47 transisi dari orbit satu ke orbit lain (bisa dari orbit lebih dalam ke orbit lebih luar, atau sebaliknya). Catatan: Energi potensial listrik dari elektron pada atom hidrogen dirumuskan: E p k e2 r (ada tanda negatif) dengan r : jejari orbit. Bila elektron pindah dari orbit yang lebih dalam ke orbit yang lebih luar, maka r membesar, Ep mengecil tetapi negatif, berarti Ep menjadi besar. Sebaliknya bila elektron pindah dari orbit yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam, maka r mengecil, Ep membesar tetapi negatif, berarti Ep menjadi kecil Energi kinetik Ek = ½ mv2, dapat dirumuskan juga sebagai Ek k e2 2r (positif) Bila elektron pindah dari orbit yang lebih dalam ke orbit yang lebih luar, maka r membesar, Ek mengecil Sebaliknya bila elektron pindah dari orbit yang lebih luar ke orbit yang lebih dalam, maka r mengecil, Ek membesar. Energi mekanik (total) elektron e2 dirumuskan: Etotal k (ada tanda 2r negatif) Dari persamaan ini: bila elektron pindah ke orbit lebih luar, r membesar, Etotal mengecil tetapi negatif berarti Etotal membesar. Bila elektron pindah orbit maka harus ada penyerapan atau pelepasan energi. bila elektron pindah ke orbit lebih dalam, r mengecil, Etotal membesar tetapi negatif berarti Etotal mengecil. Sudah barang tentu elektron pindah orbit jika ada ada penyerapan atau pelepasan energi. Bila atom menyerap energi, elektron akan tereksitasi ke orbit yang lebih luar, sudah barang tentu 2 energi mekanik (total) bertambah. Sebaliknya bila elektron kembali ke tingkat semula (ke orbit lebih dalam), atom akan melepas energi berupa foton. Sudah barang tentu energi mekalik (total) berkurang. Menentukan tingkat eksitasi elektron pada 48 atom hidrogen jika atom tersebut menyerap sejumlah energi. Catatan: Energi elektron pada kulit dengan bilangan kuantum utama n adalah: En 3 4 13,6 n2 elektronvolt Tingkat energi elektron bersifat diskrit. Menentukan panjang gelombang terpendek dari foton yang dipancarkan jika elektron mengalami transisi dari kulit (orbit) yang lebih luar ke kulit (orbit) yang lebih dalam. Menentukan konstanta peluruhan jika diketahui aktivitas radiasi mula-mula dan aktivitas radiasi setelah selang waktu tertentu. t Catatan: At Ao e At : aktivitas radiasi setelah selang waktu t Ao : aktivitas radiasi mula-mula t : selang waktu λ : konstanta disintegrasi e = bilangan natural, dimana ln e = 1 49 50
