LATIHAN PAT FISIKA KELAS XI TAHUN 2022

LATIHAN SOAL PAT FISIKA KELAS 11 SMA
TAHUN 2022

TERMODINAMIKA

Grafik P-V berikut ini menunjukkan proses pemanasan suatu gas ideal.

Besar usaha yang dilakukan siklus ABCA adalah ....  
A.  50 kJ  
B. 500 kJ  
C. 200 kJ  
D. 500 kJ  
E. 600 kJ

Jawaban : A

Pembahasan :
Besar usaha sama dengan besar luasan grafik dari siklus ABCA, yaitu luas segitiga
$$\begin{aligned} W &= luas \ segitiga \\ &= \frac{1}{2} \cdot a \cdot t \\ &= \frac{1}{2} \cdot (600-100) \cdot (400-200) \\ &= \frac{1}{2} \cdot 500 \cdot 200 \\ &= 50.000 \ Joule \\ &= 50 \ kJ  \end{aligned}$$

Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini!

Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah ....
A. 10 %
B. 20 %
C. 25 %
D. 30 %
E. 35 %

Jawaban : D. 30 %

Pembahasan :
Diketahui :
$T_1 = 350 \ K$
$T_2 = 500 \ K$

Ditanya :
$\eta$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \eta &= \left( 1- \frac{T_1}{T_2} \right) \times 100 \% \\ &= \left( 1- \frac{350}{500} \right) \times 100 \% \\ &=\left( 1- \frac{7}{10} \right) \times 100 \% \\ &=\frac{3}{10}  \times 100 \% \\ &= 30\% \end{aligned}$$

Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut.

Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah ....
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J

Jawaban : C. 4.800 J

Pembahasan :
Diketahui :
$T_1 = 500 \ K$
$T_2 = 800 \ K$
$Q_2 = 3000 \ J$

Ditanya :
$Q_1$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \frac{W}{Q_1} &= 1 - \frac{T_1}{T_2} \\ \frac{Q_1-Q_2}{Q_1} &= 1 - \frac{T_1}{T_2} \\ \frac{Q_1 - 3000}{Q_1} &= 1 - \frac{500}{800} \\ \frac{Q_1 - 3000}{Q_1} &= \frac{3}{8} \\ 8 \ Q_1 - (8 \times 3000) &= 3 \ Q_1 \\ 8 \ Q_1 - 3 \ Q_1 &= 24000 \\ 5 \ Q_1 &= 24000 \\ Q_1 &= \frac{24000}{5} \\ &= 4800 \ J \end{aligned}$$

GELOMBANG MEKANIK

Dua gabus berjarak 3 m terapung di puncak gelombang air laut. Terdapat dua lembah antara keduanya dan energi gelombang membutuhkan waktu 6 sekon untuk berpindah dari gabus satu ke yang kedua. Kecepatan rambat dan panjang gelombangnya berturut-turut adalah ....
A. 1 m/s dan 6 m
B. 1 m/s dan 3 m
C. 0,5 m/s dan 6 m
D. 0,5 m/s dan 3 m
E. 0,5 m/s dan 1,5 m

Jawab : E. 0,5 m/s dan 1,5 m

Pembahasan :
Menghitung cepat rambat gelombang
$$\begin{aligned} v &= \frac{s}{t} \\ &= \frac{3 \ m }{6 \ s} \\ &= 0,5 \ m/s  \end{aligned}$$

Menghitung panjang gelombang
$$\begin{aligned} \lambda &= \frac{s}{n} \\ &= \frac{3 \ m}{2} \\ &= 1,5 m \end{aligned}$$

 

Pada percobaan Melde digunakan dawai yang panjangnya 2 m dan massanya 20 gram. Dawai diberi tegangan 16 N, cepat rambat gelombang sepanjang dawai adalah...
A. 4 m/s
B. 12,5 m/s
C. 40 m/s
D. $40 \sqrt{10}$ m/s
E. 400 m/s

Jawaban : C. 40 m/s

Pembahasan :
Diketahui :
$\ell = 2 \ m$
$m = 20 \ gram = 2 \times 10^{-2} \ kg$
$F = 16 \ N$

Ditanya :
$v$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} v &= \sqrt{\frac{F \cdot \ell}{m}} \\ &= \sqrt{\frac{16 \cdot 2}{2 \times 10^{-2}}} \\ &= \sqrt{1600} \\ &= 40 \ m/s  \end{aligned}$$

PERSAMAAN GELOMBANG

seorang anak menjatuhkan sebuah kayu dipermukaan air sehingga pada permukaan air terbentuk gelombang. Jika menganggap persamaan simpangan gelombang yang dihasilkan $y = 6 \ sin (0,2 \pi t + 0,5 \pi x)$  dimana y dan x dalam cm dan t dalam sekon, dapat disimpulkan :
(1) Amplitudo gelombang 6 cm
(2) Frekuensi gelombang 0,4 Hz
(3) Panjang gelombang 4 cm
(4) Cepat rambat gelombang 1,6 cm/s

Kesimpulan yang benar adalah....
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. (3) dan (4)

Jawaban : B. (1) dan (3)

Pembahasan :
Persamaan umum gelombang : $y = A \ sin(\omega t + k x)$
Persamaaan gelombang $y = 6 \ sin (0,2 \pi t + 0,5 \pi x)$
Amplitudo = 6 cm (benar)

Menghitung frekuensi (salah)
$$\begin{aligned} \omega &= 2 \pi \cdot f \\ 0,2 \pi &= 2 \pi \cdot f \\ f &= \frac{0,2 \pi}{2 \pi} \\ &= 0,1 \ Hz \end{aligned}$$

Menghitung panjang gelombang (benar)
$$\begin{aligned} \lambda &= \frac{2 \pi}{k} \\ &= \frac{2 \pi}{0,5 \pi} \\ &= 4 \ cm \end{aligned}$$

Menghitung cepat rambat gelombang (salah)
$$\begin{aligned} v &= \frac{\omega}{k} \\ &= \frac{0,2 \pi}{0,5 \pi} \\ &= 0,4 \ cm/s \end{aligned}$$

Rambatan gelombang berjalan pada tali seperti pada diagram:

Jika AB ditempuh dalam waktu 0,4 sekon, maka persamaan gelombang berjalan adalah ....
A. $y_p = 4 \ sin \ \pi (10t - 8x) \ cm$
B. $y_p = 4 \ sin \ \pi (10t + 8x) \ cm$
C. $y_p = 4 \ sin \ \pi (10t - 2x) \ cm$
D. $y_p = 4 \ sin \ \pi (5t - 8x) \ cm$
E. $y_p = 4 \ sin \ \pi (5t - 2x) \ cm$

Jawaban : C. $y_p = 4 \ sin \ \pi (10t - 2x) \ cm$

Pembahasan :
Amplitudo : 4 cm

Menghitung panjang gelombang
$$\begin{aligned} \lambda &= \frac{s}{n} \\ &= \frac{2 \ cm}{2} \\ &= 1 \ cm \end{aligned}$$

Menghitung bilangan gelombang (k)
$$\begin{aligned} k &= \frac{2 \pi}{\lambda} \\ &= \frac{2 \pi}{1} \\ &= 2 \pi  \end{aligned}$$

Menghitung frekuensi
$$\begin{aligned} f &= \frac{n}{t} \\ &= \frac{2}{0,4 \ s} \\ &= 5 \ Hz \end{aligned}$$

Menghitung kecepatan anguler
$$\begin{aligned} \omega &= 2 \pi \cdot f \\ &= 2 \pi \cdot 5 \\ &= 10 \pi  \end{aligned}$$

Persamaan gelombang (arah rambat ke kanan berarti tandanya minus)
$$\begin{aligned} y &= A \ sin \ (\omega t - kx) \\ y &= 4 \ sin \ (10 \pi t - 2 \pi x) \\ y &= 4 \ sin \ \pi (10 t - 2x) \ cm \\ \end{aligned}$$

     

Persamaan gelombang stasioner pada dawai gitar $y = 40 \ sin (20 \pi x) cos (60 \pi t)$, dengan x dan y dalam meter dan t dalam sekon. Dari persamaan tersebut letak perut kesatu, kedua, dan ketiga dari titik pantul berjarak..
A. 2 cm ; 6 cm ; dan 10 cm
B. 2,5cm ; 7,5cm ; dan 12,5 cm
C. 3 cm ; 9 cm ; dan 15 cm
D. 7 cm ; 21 cm ; dan 35 cm
E. 10 cm ; 30 cm ; dan 50 cm

Jawaban : . 2,5cm ; 7,5cm ; dan 12,5 cm

Pembahasan :
Menghitung panjang gelombang
$$\begin{aligned} \lambda &= \frac{2 \pi}{k} \\ &= \frac{2 \pi}{20 \pi} \\ &= 0,1 \ m\\ &= 10 \ cm \end{aligned}$$

Letak perut kesatu dari titik pantul
$$\begin{aligned} X_{p1} &= \frac{1}{4} \cdot \lambda \\ &= \frac{1}{4} \cdot 10 \\ &= 2,5 \ cm \end{aligned}$$

Letak perut kedua dari titik pantul
$$\begin{aligned} X_{p2} &= \frac{3}{4} \cdot \lambda \\ &= \frac{3}{4} \cdot 10 \\ &= 7,5 \ cm \end{aligned}$$

Letak perut kesatu dari titik pantul
$$\begin{aligned} X_{p3} &= \frac{5}{4} \cdot \lambda \\ &= \frac{5}{4} \cdot 10 \\ &= 12,5 \ cm \end{aligned}$$

GELOMBANG BUNYI

Suatu pipa organa terbuka menghasilkan nada atas kedua dengan frekuensi 1700 Hz. Cepat rambat bunyi di udara 340 m/s. Berapakah panjang pipa organa tersebut?
A. 20 cm
B. 25 cm
C. 30 cm
D. 40 cm
E. 50 cm

Jawaban : C. 30 cm

Pembahasan :
Diketahui :
Pipa organa terbuka
$n = 2$
$f_2 = 1700 \ Hz$
$v = 340 \ m/s$

Ditanya :
$L$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} f_n &= (n+1) \cdot \frac{v}{2L} \\ 1700 &= (2+1) \cdot \frac{340}{2 L} \\ L &= \frac{3 \times 340}{2 \times 1700} \\ &= \frac{1020}{3400} \\ &= 0,3 \ m \\ &= 30 \ cm \end{aligned}$$

Intensitas bunyi sebuah mesin jahit yang sedang bekerja adalah $10^{-9} \  W/m^2$. Jika intensitas ambang bunyi adalah $10^{-12} W/m^2$, maka taraf intensitas bunyi dari 10 mesin jahit yang sedang bekerja bersama-sama adalah......
A. 400 dB
B. 300 dB
C. 40 dB
D. 30 dB
E. 20 dB

Jawaban : C. 40 dB

Pembahasan :
Diketahui :
$I = 10^{-9} \  W/m^2$
$I_0 = 10^{-12} \ W/m^2$
$n = 10 \ buah$

Ditanya :
$TI_{(n)}$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} TI_{n} &= TI_1 + 10 \  log \ n \\ TI_{10} &= 10 \ log \ \frac{I}{I_0} + 10 \ log \ 10 \\ &= 10 \ log \ \frac{10^{-9}}{10^{-12}} + 10 \ log \  10^1 \\ &= 10 \ log \ 10^3 + 10 \ log \ 10^1 \\ &= 30 + 10 \\ &= 40 \ dB \end{aligned}$$

Seorang pemuda mengendarai motornya bergerak dengan 36 km/jam saling mendekat dengan sebuah ambulance yang membunyikan sirine berfrekuensi 600 Hz. Bila cepat rambat bunyi di udara 340 m/s, frekuensi yang di dengar pengendara motor 700 Hz maka kecepatan mobil ambulans adalah ....
A. 40 m/s
B. 45 m/s
C. 50 m/s
D. 60 m/s
E. 80 m/s

Jawaban : A. 40 m/s

Pembahasan :
Diketahui :
$v_p = 36 \ km/jam = 10 \ m/s$
sumber dan pendengar saling mendekat
$f_s = 600 \ Hz$
$v = 340 \ m/s$
$f_p = 700 \ Hz$

Ditanya :
$v_s$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} f_p &= \frac{v+v_p}{v-v_s} \cdot f_s \\ 700 &= \frac{340+10}{340-v_s} \cdot 600 \\ 7 &= \frac{350}{340-v_s} \cdot 6 \\ 350 \times 6 &= (340 \times 7) - 7 \ v_s \\ 7 \ v_s &= 2380 - 2100 \\ &= 280 \\ v_s &= \frac{280}{7} \\ &= 40 \ m/s \end{aligned}$$

GELOMBANG CAHAYA

Kisi difraksi mempunyai 4.000 goresan tiap cm. Pada kisi tersebut didatangkan cahaya monokromatik dan menghasilkan terang orde ke-2. Apabila sudut deviasinya $30^{\circ}$, maka Panjang gelombang cahaya adalah ... Angstrom $(1 Å = 10^{-10} m)$
A. 8.000

B. 6.250
C. 5.000
D. 4.500
E. 4.000

Jawaban : B. 6.250

Pembahasan :
Diketahui :
$N = 4000 \ goresan/cm$
$n = 2$ (terang)
$\theta = 30^{\circ}$

Ditanya :
$\lambda$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \frac{sin \ \theta}{N} &= n \cdot \lambda \\ \frac{sin \ 30^{\circ} }{4000} &= 2 \cdot \lambda \\ \frac{0,5}{4000} &= 2 \cdot \lambda \\ \lambda &= \frac{0,5}{2 \times 4000} \\ &= 6,25 \times 10^{-5} \ cm \\ &= 6250 Å \end{aligned}$$

Gambar dibawah ini merupakan sketsa lintasan sinar oleh difraksi dari celah ganda.

Jika A adalah titik terang orde ketiga dan panjang gelombang cahaya yang digunakan adalah 500 nm, maka jarak A dari terang pusat adalah...
A. 4,2 cm
B. 5,0 cm
C. 6,5 cm
D. 7,0 cm
E. 8,5 cm

Jawaban : B. 5,0 cm

Pembahasan :
Diketahui :
$d = 0,06 \ mm = 6 \times 10^{-3} \ cm$
$L = 2 \ m = 200 \ cm$
$n = 3$ (terang)
$\lambda = 500 \ nm = 5 \times 10^{-5} \ cm$

Ditanya :
$p$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \frac{p \cdot d}{L} &= n \cdot \lambda \\ \frac{p \cdot 6 \times 10^{-3}}{200} &= 3 \cdot 5 \times 10^{-5} \\ 3 \times 10^{-5} \cdot p &= 15 \times 10^{-5}  \\ p &= \frac{15 \times 10^{-5}}{3 \times 10^{-5}} \\ &= 5 \ cm \end{aligned}$$

ALAT-ALAT OPTIK

Seorang nenek mempunyai titik dekat 60 cm agar dia dapat membaca dengan jarak baca normal harus menggunakan kaca mata dengan ukuran...
A. + 2,5 D
B. + 2,3 D
C. +1,5 D
D. -2,3 D
E. -2,5 D

Jawaban : B. + 2,3 D

Pembahasan :
Diketahui :
$PP = 60 \ cm$
$Sn = 25 \ cm$

Ditanya :
$P$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} P &= \frac{100}{Sn} - \frac{100}{PP} \\ &= \frac{100}{25} - \frac{100}{60} \\ &= 4 - \frac{5}{3} \\ &= \frac{7}{3} \\ &= + 2,33 \ D \end{aligned}$$

Download soal PAT Fisika kelas 11 semester 2 doc di sini

Sebuah lensa berjarak fokus 5 cm digunakan sebagai lup. Jika mata normal menggunakan lup tersebut dengan berakomodasi maksimum, maka perbesaran anguler lup adalah ...
A. 3 kali
B. 4 kali
C. 5 kali
D. 6 kali
E. 8 kali

Jawaban : D. 6 kali

Pembahasan :
Diketahui :
$f = 5 \ cm$
berakomodasi maksimum

Ditanya :
$\gamma$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} \gamma &= \frac{Sn}{f} + 1 \\ &= \frac{25}{5} + 1 \\ &= 5 + 1 \\ &= 6 \ kali \end{aligned}$$

Jarak titik api objektif dan okuler sebuah mikroskop berturut-turut adalah 1,8 cm dan 6 cm. Pada pengamatan mikroorganisme dengan menggunakan mikroskop ini oleh mata normal tidak berakomodasi, jarak antara objektif dengan okuler 24 cm. Dalam hal ini mikroorganisme terletak di depan objektif sejauh ....undefined
A. 1,9 cm
B. 2,0 cm
C. 2,2 cm
D. 2,4 cm
E. 2,5 cm

Jawaban : B. 2,0 cm

Pembahasan :
Diketahui :
$f_{ob} = 1,8 \ cm$
$f_{ok} = 6 \ cm$
mata tidak berakomodasi
$d = 24 \ cm$

Ditanya :
$s_{ob}$ = ...?

Jawab :
Mata tidak berakomodasi berlaku :
$$\begin{aligned} d &= s'_{ob} + f_{ok} \\ 24 &= s'_{ob} + 6 \\ s'_{ob} &= 24 - 6 \\ &= 18 \ cm \\ \\ \frac{1}{s_{ob}} &= \frac{1}{f_{ob}} - \frac{1}{s'_{ob}} \\ &= \frac{1}{1,8}-\frac{1}{18} \\ &= \frac{10-1}{18} \\ &= \frac{9}{18}\\ s_{ob} &= \frac{18}{9} \\ &= 2 \ cm \end{aligned}$$