soal-soal ujian fisika dasar 2 univ.ahmad dahlan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANPROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKASOAL UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP T.A. 2013/2014

MATA UJIAN (3 sks) : Fund. Physics 2 KELAS/SEM : A/2DOSEN : Drs. Ishafit, M.Si.. WAKTU : 90 MenitHARI/TANGGAL : Rabu/23-04-2014 SIFAT UJIAN Boleh membuka

catatan 1 lb double folio

1. Three point charges are located at the corners of an equilateral triangle, as shown in figure 1. Calculate the net electric force on the 7.00 µC charge. (max. score 35)

Figure 1. Problem 1

2. Two identical point charges (Q=2.0 µC) are positioned as shown in figure 2. Caculate the work an external agent must do to move a particle having a charge q=15 µC from point A to point B without changing the kinetic energy of the particle. (max. score 35)

Figure 2. Problem 2

3. The ammeter shown in figure 3 reads 2.00 A. Find I1 , I 2 , and ε . (max. score 30)

Figure 3. Problem 3

Dibuat oleh: Diverifikasi oleh:Dosen Pengampu Penanggungjawab Keilmuan Ketua Program Studi

Drs. Ishafit, M.Si. Drs. Ishafit, M.Si. Dian Artha K, M.Pd.Si.

2.0 cm

• A

B• 3.0 cm 3.0 cm

4.0 cm

Q Q

x

y

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANPROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKASOAL UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP T.A. 2013/2014

MATA UJIAN (3 sks) : Fisika Dasar 2 KELAS/SEM : A/2DOSEN : Drs. Ishafit, M.Si.. WAKTU : 90 MenitHARI/TANGGAL : Rabu/23-04-2014 SIFAT UJIAN Boleh membuka

catatan 1 lb double folio

1. Tiga muatan titik terletak di sudut-sudut segitiga sama sisi, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Hitung gaya listrik total pada muatan 7,00 µC. (skor maks. 35)

Gambar 1. Soal nomor 1

2. Dua muatan titik identik (Q=2,0 μC) diposisikan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Berapa usaha eksternal yang harus dilakukan untuk memindahkan partikel bermuatan q=15 μC dari titik A ke titik B tanpa mengubah energi kinetik partikel. (skor maks. 35)


3. Amperemeter pada gambar 3 membaca arus sebesar 2,00 A. Carilah I1 , I 2 , dan ε . (skor maks. 30)

Gambar 3. Soal nomor 3Dibuat oleh: Diverifikasi oleh:

Dosen Pengampu Penanggungjawab Keilmuan Ketua Program Studi


2.0 cm

• A

B• 3.0 cm 3.0 cm

4.0 cm

Q Q

x

y

1. Apabila pada rangkaian di bawah ini Vm=15 volt dan f=1 kHz:

Gambar 1. Soal no. 1

Tentukan: (a) reaktansi total rangkaian, (b) impedansi rangkaian, (c) arus maksimum, (d) sudut phase antara V dan I, (e) pernyataan arus sebagai fungsi waktu, (f) beda potensial maksimum pada kapasitor, dan (g) beda potensial maksimum pada induktor.

2. Prisma dengan bahan beindeks bias 1,5 berada di udara ( nu=1,0). Sinar datang pada salah satu permukaan pembias membentuk sudut 600 (Gambar 2). Tentukan besarnya sudut deviasi total dari sinar yang menembus prisma.

3. Dua celah sempit terpisah dengan jarak d. Pola interferensinya diamati pada layar berjark L dari celah. (a) Hitunglah jarak antar maksimum di layar untuk cahaya yang panjang gelombangnya 500 nm, apabila L=1 m dan d=1 cm. (b) Dapatkah anda mengamati interferensi cahaya pada layar untuk keadaan ini? (c) Seberapa dekatkah jarak celah ini seharusnya untuk memperoleh maksimum yang terpisah dengan jarak 1 mm untuk panjang gelombang dan jarak layar ini

4. (a) Berapa lama waktu yang diperlukan oleh 5 mg 22Na untuk menjadi 1 mg, jika waktu paruhnya 2,60 tahun. (b) Benda arkeologi ketika ditemukan memiliki aktivitas 2,0 Bq dan mengandung 10.0 gram carbon 14C. Berapakah umur benda arkeologi tersebut?

V=Vm sin 2πft

C=20 µF

~

L=8 mH

~


600

n=1,5

1. An ac source with ∆Vmax=150 V and f=50 Hz is connected between points a and d in figure 1. Caculate the maximum voltage between point (a) a and b, (b) b and c, (c) c and d, and (d) b and d.

Figure 1. Problem 1

2. As shown in figure 2, a light ray is incident normal to on one face of a 30°– 60°–90° block of dense flint glass (a prism) that is immersed in water. (a) Determine the exit angle θ4 of the ray. (b) A substance is dissolved in the water to increase the index of refraction. At what value of

n2 does total internal reflection cease at point P ? Figure 2. Problem 2

3. Light of wavelength 460 nm falls on two slits spaced 0.300 mm apart. What is the required distance from the slit to a screen if the spacing between the first and second dark fringes is to be 4.00 mm?

4. After a plant or animal dies, its 14C content decreases with a half-life of 5 730 yr. If an archaeologist finds an ancient firepit containing partially consumed firewood, and the 14C content of the wood is only 12.5% that of an equal carbon sample from a present-day tree, what is the age of the ancient site?

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GENAP TA 2012/2013

1. Sumber tegangan ac dengan ∆Vmaks=150 V dan f=50 Hz terhubung dengan rangkaian pada titik a dan b (gambar 1. Hitunglah tegangan maksimum antara titik (a) a dan b, (b) b dan c, (c) c dan d, and (d) b dan d.


2. Sebagaimana diperlihatkan dalam gambar 2, seberkas sinar datang memasuki prisma yang berada di dalam air (Catatan: indeks bias bahan prisma n1=1,66, dan indeks bias air n2=1,33. (a) tentukan sudut keluar θ4 dari berkas sinar. (b) Sejumlah bahan dilarutkan ke dalam air untuk mening-katkan indeks bias cairan (n2). Pada nilai indeks bias n2

berapakah pemantulan internal total masih terjadi di titik P.


3. Cahaya dengan panjang gelombang 460 nm melewati dua celah sempit yang terpisah 0,30 mm. Berapakah jarak yang diperlukan dari celah ke sebuah layar jika posisi pola gelap pertama dan kedua pada layar terpisah sejauh 4,0 mm.

4. Setelah tumbuhan atau tanaman mati, unsur 14C yang dikandungnya meluruh dengan waktu paroh peluruhan sebesar 5730 tahun. Seorang ahli arkeologi mendapatkan benda purbakala terbuat dari kayu dan hanya mengadung 12,5 % atom 14C dibandingkan sampel carbon dari pohon yang masih hidup. Berapakah umur benda purbakala tersebut?

4. Charges (q1=8.0 µC and q2=2.0 µC) are located on the x axis at x1= 0 m and x2=3.0 m. A third charge q3 is positioned so that the net force on each of the three charges is zero. Determine q3 and its location. (max. score 25)

5. In Figure 1, determine the point (other than infinity) at which the total electric field is zero. (max. score 25)

Figure 1. Problem 2

6. Two identical point charges (Q=2.0 µC) are positioned as shown in figure 2. Caculate the work an external agent must do to move a particle having a charge q=15 µC from point A to point B without changing the kinetic energy of the particle. (max. score 25)

Figure 2. Problem 3

7. If i=2.0 A in the network (figure 3), calculate the potential difference (VB-VA). (max. score 25)

Figure 3. Problem 4

2.0 cm

• A

B• 3.0 cm 3.0 cm

4.0 cmQ Q

A • • Bi

R1=15 Ω

R2=10 Ω

R3=30 Ω

i

V=5,0 V

1. Muatan (q1=8.0 µC dan q2=2.0 µC) terletak di sumbu x pada x1= 0 m dan x2=3.0 m. Muatan ketiga q3 diletakkan di posisi tertentu sehingga gaya netto pada setiap muatan tersebut sama dengan nol. Tentukan letak/posisi dan nilai q3. (skor maksimum 25)

2. Untuk sistem muatan sebagaimana gambar 1, tentukan posisi/titik di mana medan listrik total sama dengan nol. (skor maksimum 25)


3. Dua muatan titik identik (Q = 2,0 µC) dalam posisi seperti dalam gambar 2. Hitunglah usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel bermuatan q=15 µC dari titik A ke B tanpa ada perubahan energi kinetik partikel. (skor maksimum 25)


4. Jika arus listrik i yang mengalir dalam rangkaian (gambar 3) adalah 2,0 A, hitunglah beda potensial (VB-VA). (skor maksimum 25)



2.0 cm

• A

B• 3.0 cm 3.0 cm

4.0 cmQ Q

A • • Bi

R1=15 Ω

R2=10 Ω

R3=30 Ω

i

V=5,0 V

5. Untuk Vm=50 volt dan f=1 kHz dalam rangkaian di bawah ini (gambar 1), tentukan:a. reaktansi dan impedansi rangkaianb. arus maksimum dalam rangkaian c. sudut fase antara V dan Id. beda potensial maksimum pada resistor dan induktor

6. Rangkaian LCR dalam radio penerima ditala oleh kapasitor variabel agar radio tersebut dapat beresonansi pada rentang frekuensi dari 500 kHz hingga 1600 kHz. Jika L=1,0 µH, carilah rentang kapasitansi yang diperlukan untuk mencakup rentang frekuensi tersebut.

7. Prisma dengan bahan beindeks bias 1,5 berada di udara ( nu=1,0). Sinar datang pada salah satu permukaan pembias membentuk sudut 600 (Gambar 3). Tentukan besarnya sudut deviasi total dari sinar yang menembus prisma. (bobot nilai 30)

8. Dua celah sempit terpisah dengan jarak d. Pola interferensinya diamati pada layar berjark L dari celah. (a) Hitunglah jarak antar maksimum di layar untuk cahaya yang panjang gelombangnya 500 nm, apabila L=1 m dan d=1 cm. (b) Dapatkah anda mengamati interferensi cahaya pada layar untuk keadaan ini? (c) Seberapa dekatkah jarak celah ini seharusnya untuk memperoleh maksimum yang terpisah dengan jarak 1 mm untuk panjang gelombang dan jarak layar ini


600

n=1,5

)2sin( ftVV m π=Gambar 1

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GENAP TA 2011/20129. Perhatikan susunan batang konduktor dan

resistor sebagaimana gambar 1. Diketahui bahwa R = 6,0 ohm, l = 1,20 m, dan medan magnet uniform 2,50 T dengan arah menembus (masuk) bidang gambar. Dengan kelajuan berapakah seharusnya batang digerakkan agar arus yang mengalir di resistor sebesar 0,50 A? (bobot nilai 25)


10. GGL bolak-balik ( V=50 V, f=1,0 kHz) menggerakkan rangkaian RLC ( L=2,0 mH, R=10 ohm, C=80 µF). Tentukan beda potensial antara ujung-ujung komponen pada saat beda potensial antara ujung ggl sama dengan 30 V dan keadaan menurun. (bobot nilai 25)


11. Silinder transparan dengan radius R=2,0 m memiliki permukaan mengkilap di setengah permukaan bagaian kanan dalam (berfungsi sebagai cermin). Sinar cahaya (light ray) merambat di udara masuk ke dalam silinder malalui dari sisi sebelah kiri. Sinar masuk (incident ray) dan sinar ke luar (exiting ray) paralel dengan jarak d=2,0 m. Tentukan indeks bias bahan silinder. (Bobot nilai 25)

12. Posisi layar berjarak 1,20 m dari celah ganda. Jarak antara dua celah adalah 0,030 mm. Posisi pola terang orde kedua (m=2) terukur 4,50 cm dari garis sumbu/pusat. Tentukan (a) panjang gelombang cahaya yang digunakan, dan (b) jarak antara pola terang yang berdekatan. (Bobot nilai 25)

Dibuat oleh: Diverifikasi oleh:Dosen Pengampu Penanggungjawab Keilmuan Ketua Program Studi


vl

Gambar 3. Soal nomor. 3

13. Tiga muatan ditempatkan seperti yang diperlihatkan pada gambar 1. Besarnya q1=-2,00 µC, tetapi jenis dan besar q2 belum diketahui. Muatan q3=+4,00 µC, dan gaya netto F sebesar 56 N pada q3 keseluruhannya berada dalam arah x negatif. Tentukan besar dan jenis muatan q2. (skor maksimum 25)

Gambar 1. Soal nomor 114. Partikel alpha dengan muatan q = +2e dan massa m = 6,6×10-27 kg dipancarkan dari

sumber radioaktif dengan laju 1,6×107 m/s. Berapakah besar medan magnet yang diperlukan untuk membelokkan lintasan gerak partikel-partikel alpha tersebut menjadi lintasan lingkaran dengan radius r = 0,25 m? (skor maksimum 25)

15. Empat konduktor panjang parallel dialiri arus sama besar yaitu I = 5,0 A. Arah arus dari masing-masing konduktor sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3. Hitunglah besar dan arah medan magnet di titik P, yang terletak di pusat segi empat dengan panjang sisi 0,20 m! (skor maksimum 25)


16. Apabila pada rangkaian di bawah ini Vm=15 volt dan f=1 kHz:


Tentukan: (a) reaktansi total rangkaian, (b) impedansi rangkaian, (c) arus maksimum, (d) sudut phase antara V dan I, (e) pernyataan arus sebagai fungsi waktu, (f) beda potensial maksimum pada kapasitor, dan (g) beda potensial maksimum pada induktor.

17. Ketika cahaya memasuki balok kaca setebal 2,0 cm (gambar 2), maka cahaya akan menga-lami pergeseran lateral (menyamping) dengan jarak d. Jika kaca memiliki indeks bias n =1,50, berapakah nilai dari d ?


V=Vm sin 2πft

C=20 µF

~

L=8 mH

~

q1

q2

q3

3 cm4 cm

5 cm

F

18. (a) Berapa lama waktu yang diperlukan oleh 5 mg 22Na untuk menjadi 1 mg, jika waktu paruhnya 2,60 tahun. (b) Benda arkeologi ketika ditemukan memiliki aktivitas 2,0 Bq dan mengandung 10.0 gram carbon 14C. Berapakah umur benda arkeologi tersebut?

19. Sejumlah 50 gram sampel carbon diambil dari tulang pinggul kerangka binatang dan didapatkan laju peluruhan carbon-14 sebesar 200,0 peluruhan/menit. Diketahui bahwa carbon dari makhluk hidup memiliki laju peluruhan 15 peluruhan/(menit∙gram). Carbon 14C memiliki waktu paroh 5730 tahun atau 3,01×109 menit. Tentukan umur dari kerangka tersebut. (Bobot nilai 25)

SOAL UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2010/2011

20. Dua muatan titik Q1=7,0 nC dan Q2=-4,0 nC berada pada posisi seperti terlihat di gambar 1. Hitunglah beda potensial (VA-VB) antara titik A dan B! (bobot nilai 30)

Gambar 1. Soal nomor 1.

21. Hitunglah (Gambar 2): (a) arus listrik yang melalui R1, R2, R3, dan R4, dan (b) daya yang terdisipasi oleh resistor 1 Ω ! (bobot nilai 30)


SOAL UJIAN ULANG SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2009/2010

22. Partikel alpha dengan muatan q=+2e dan massa m=6,6×10-27 kg dipancarkan dari sumber radioaktif dengan laju 1,6×107 m/s. Berapa kuat medan magnet yang diperlukan untuk membelokkan partikel alpha ini menjadi lintasan liangkaran dengan radius r=0,25 m?

B •

•A

900

900

0,8 m

0,8 m

0,6 m

Q1

Q2

V1=10 V V

2=6 V V

3=4 V

R1=6 Ω

R2=2 Ω

R3=1 Ω R

4=4 Ω

SOAL UJIAN ULANG FISIKA DASAR II

23. Tiga buah kawat panjang paralel tegak lurus terhadap bidang gambar dialiri arus dengan arah arus seperti yang ditunjukkan pada gambar. Jika i1 = 16 A, i2=15 A, dan i3=18 A, a = 0,40 cm dan b = 0,30 cm, tentukan medan magnet B di titik P (gambar 1)


3. Sebagaimana diperlihatkan dalam gambar 3, seberkas sinar datang memasuki prisma yang berada di dalam air (Catatan: indeks bias bahan prisma n1=1,66, dan indeks bias air n2=1,33. (a) tentukan sudut keluar θ4

dari berkas sinar. (b) Sejumlah bahan dilarutkan ke dalam air untuk mening-katkan indeks bias cairan (n2). Pada nilai indeks bias n2 berapakah pemantulan internal total masih terjadi di titik P.


SOAL UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2009/2010

24. Dua muatan titik Q1= -5,0 µC dan Q2 = 3,0 µC berada pada sumbu y di y1 = 2,0 m dan y2 = 8,0 m. Tentukan dan gambarkan medan listrik di titik koordinat (x=4 m, y=5 m).

25. Tiga titik muatan kolinear berada pada posisi seperti ditunjukkan oleh gambar berikut:

Buktikan bahwa potensial listrik di titik P adalah: )(

222

2

arr

kQaV

−=

a a • P

r

Q -2Q Q

×

i1 in

in

a

b

×

•

î

ĵ

P•

i2

i3

out

SOAL UJIAN MID SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2008/2009

26. Tiga muatan ditempatkan seperti yang diperlihatkan dalam gambar 1. Besarnya q1=-2,00 µC, tetapi jenis dan besar q2 belum diketahui. Muatan q3=+4,00 µC, dan gaya netto F sebesar 56 N pada q3 keseluruhannya berada dalam arah x negatif. Tentukan besar dan jenis muatan q2.


27. Dua muatan titik identik (Q = 2,0 µC) dalam posisi seperti dalam gambar 2. Hitunglah usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel bermuatan q=15 µC dari titik A ke B tanpa ada perubahan energi kinetik partikel. (skor maksimum 40)


28. Dalam rangkaian yang diperlihatkan dalam gambar 3, carilah: (a) arus listrik yang melalui R1, (b) resistor R1, (c) tegangan V2. (d) Jika rangkaian diputus di titik x, berapakah arus listrik yang melalui R1.


q1

q2

q3

3 cm4 cm

5 cm

F

2,0 m

• A

B• 3,0 m 3,0 m

4,0 m

Q Q

• x

i2=4 A

R1

R3=3 Ω

V1=28 V

R2=6 Ω

i3=6 A

V2

SOAL UJIAN ULANG SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2007/2008

1. Sebuah elektron yang bergerak pada medan magnet dengan kecepatan 1,8×106 m/s mengalami gaya terbesar ketika bergerak ke arah selatan. Gaya tersebut mempunyai arah ke atas dan besarnya 2,2×10-12 N. Berapakah besar dan arah medan magnet?

2. Dua kawat konduktor paralel lurus panjang terpisah sejauh 1,0 m (Gambar 1). Kawat 1 dialiri arus I1 sebesar 6,00A ke atas dan kawat 2 dialiri darus I2=4,0 A ke bawah. Berapakah besar dan arah medan magnet di titik P?


3. Kita ingin menentukan kedalaman kolam renang yang diisi air dengan mengukur lebar (x=5,50 m) dan kemudian melihat bahwa sisi dasar kolam tampak dari sudut 140 di atas horizontal seperti pada gambar di bawah. Hitunglah kedalaman kolam!


1405,50 m

Kedalaman ?

0,7 m

P•

I1 = 6,00 A I

2 = 4 A

0,3 m

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GENAPTAHUN AKADEMIK 2007/2008

29. Partikel alpha dengan muatan q = +2e dan massa m = 6,6×10-27 kg dipancarkan dari sumber radioaktif dengan laju 1,6×107 m/s. Berapakah besar medan magnet yang diperlukan untuk membelokkan lintasan gerak partikel-partikel alpha ini menjadi lintasan lingkaran dengan radius r = 0,25 m?

30. Dua kawat paralel lurus panjang terpisah sejauh 1,0 m (Gambar 1). Kawat 1 dialiri arus I1 sebesar 6,00 A ke atas. (a) Berapakah seharus besarnya dan kemanakah arah arus I2

supaya medan magnet netto di titik P sama dengan nol. (b) Dengan menggunakan besar arus I2 dari jawaban (a), berapakah besarnya dan kemanakah arah medan magnet netto di titik Q?


31. Dalam pencarian di dasar kolam pada malam hari, seorang penjaga malam menyinari kolam dengan seberkas sempit cahaya dari senternya, dengan posisi senter 1,3 m di atas permukaan air. Berkas cayaha mengenai permukaan air kolam pada titik yang berjarak 2,7 m dari kakinya di sisi kolam (Gamba 2). Di manakah letak jatuhnya cahaya pada dasar kolam, relatif terhadap sisi kolam, jika kedalamannya 2,1 m?


0,5 m 1,0 m 0,5 mQ • • P

I1 = 6,00 A I

2 = ?

SOAL UJIAN MID SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2007/2008

32. Dua muatan titik Q1=-5,0 µC dan Q2=3,0 µC berada pada sumbu y di y1=2,0 m dan y2=8,0 m. Tentukan dan gambarkan medan listrik di titik koordinat (x=4 m, y=5 m).

33. Dua muatan titik Q1=7,0 nC dan Q2=-4,0 nC berada pada posisi seperti terlihat di gambar 1. Hitunglah beda potensial (VA-VB) untuk titik A dan B.

Gambar 1. Soal nomor 2.

34. Jika i = 2,0 A dalam rangkaian sebagaimana gambar 2, hitunglah beda potensial (VB-VA).

Soal Ujian Akhir Semester Genap 2006/20071. Elektron di titik A (Gambar 1) mempunyai kecepatan vo=107 m/s. Hitunglah (a) besar

dan arah medan magnetik yang menyebabkan elektron tersebut bergerak mengikuti setengah lingkaran dari A ke B, dan (b) waktu yang diperlukan elektron untuk melintas dari A ke B.

Gambar 1

1. Dua buah kawat panjang yang berjarak d terhadap satu sama lain dialiri arus-arus i yang sama besar dan berlawanan arahnya (gambar 2). Tunjukkan bahwa B di titik P, yang berjarak sama dari kawat-kawat tersebut diberikan oleh persamaan:

)4(

222 dR

idB o

+=

πµ

0,10 m • B

vo

A

•

d • PR

B •

•A

900

900

0,8 m

0,8 m

0,6 m

Q1

Q2

A • • Bi

R1=15 Ω

R2=10 Ω

R3=30 Ω

i

V=5,0 V

.

Soal Ujian Mid Semester Genap 2006/20071. Dua partikel, masing-masing memiliki muatan 5,0×10-9 C, berada pada sumbu x di titik

x = -3,0 m dan x = 3,0 m. Hitunglah medan listrik di titik : (a) r = 4,0 j m, dan (b) r = 2,0 i m. (skor maksimum 40)

2. Dua muatan titik identik (Q = 2,0 µC) dalam posisi seperti pada gambar 1. Hitunglah usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel bermuatan q=15 µC dari titik A ke B tanpa ada perubahan energi kinetik partikel. (skor maksimum 40)

Gambar 1. Sistem muatan untuk soal no. 2

3. Jika pada rangkaian listrik gambar 2, VB-VA = 8,0 V, hitunglah arus yang mengalir dalam cabang ini!. (skor maksimum 20)

Gambar 2. Rangkaian listrik untuk soal no. 3

• A

B• 3,0 m 3,0 m 2,0 m

4,0 m

Q Q

Gambar 2

10 V 16 V5,0 Ω

A•

B•

soal-soal ujian fisika dasar 2 univ.ahmad dahlan

Education

two identical point

dua muatan titik identik

hitung gaya listrik

f beda potensial maksimum

g beda potensial maksimum

tiga muatan titik terletak

as shown in figure 1

dua celah sempit terpisah