DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN PROVINSI JAWA TENGAH PENILAIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN PELAJARAN 2017/2018 SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA)

Transkripsi

1 DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN PROVINSI JAWA TENGAH PENILAIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN PELAJARAN 2017/2018 SEKOLAH MENENGAH ATAS (SMA) KURIKULUM 2013 LEMBARAN SOAL Mata Uji : Fisika Kelas : XI (Sebelas) / IPA Hari/Tanggal : Senin, 11 Desember2017 Waktu : WIB ( 120 Menit ) PETUNJUK UMUM 1. Sebelum mengerjakan soal, tulislah terlebih dahulu Nama, Nomor Ulangan Akhir Semester Gasal pada lembar jawaban yang tersedia. 2. Kerjakan soal-soal dengan bulpen/bupoint, dan tidak boleh mengerjakan soal dengan pensil/spidol. 3. Periksa dan bacalah soal-soal dengan teliti sebelum Anda menjawab. 4. Jumlah soal: 35 soal obyektif dan 5 soal essai semua harus dikerjakan. 5. Laporkan kepada pengawas kalau terdapat tulisan yang kurang jelas atau ada yang rusak. 6. Dahulukan menjawab soal-soal Anda anggap mudah. 7. Kerjakan pada lembar jawaban yang disediakan dengan cara memberikan tanda silang (X) pada jawaban yang paling benar. 8. Apabila ada jawaban yang anggap salah, dan Annda ingin memperbaiknya, tidak diperbolehkan memakai tipe exatau penghapus, melainkan dengan cara seperti di bawah ini: Semula : A B C D E Dibetulkan : A B C D E 9. Untuk menjawab soal essai (uraian) peraikan dengan cara mencoret jawaban yang salah dengan dua garis dan menuliskan di atas jawabn yang diperbaiki. 10. Tidak diperkenankan menggunakan tabel, kalkulator atau alat bantu hitung lainnya PETUNJUK KHUSUS Pedoman Penilaian tiap KD 1. KD 3.1 : Menerapkan konsep torsi, momen inersia, titik berat, dan momentum sudut pada benda tegar (statis dan dinamis) dalam kehidupan sehari-hari adalah soal no 1 6 dan KD 3.2. : Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari adalah soal no KD 3.3 : Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam kehidupan sehari-hari adalah soal no KD 3.4 : Menerapkan prinsip fluida dinamik dalam teknologi adalah soal no dan KD 3.5 : Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari adalah soal no dan KD 3.6 : Memahami teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup adalah soal no dan KD 3.7. : Menganalisis perubahan keadaan gas ideal dengan menerapkan Hukum Termodinamika adalah soal n dan 40

2 I. Pilihlah salah satu jawaban yang tepat dengan memberi tanda silang ( X ) pada salah satu huruf jawaban A, B, C, D, dan E pada lembar jawaban. A. PILIHAN GANDA 1. Momen inersia (momen kelembaman) suatu benda yang berputar bergantung pada: (1) momen gaya yang bekerja pada benda (2) letak sumbu putar (3) percepatan sudut benda (4) massa benda Pernyataan yang benar adalah... A. (1), (2) dan (3) D. (4) B. (1) dan (3) E. (1), (2),(3), (4) C. (2) dan (4) 2. Sebuah batang yang sangat ringan, panjangnya 140 cm. Pada batang bekerja tiga gaya masingmasing F 1 = 20 N, F 2 = 10 N, dan F 3 = 40 N dengan arah dan posisi seperti gambar. Besar momen gaya yang menyebabkan batang berotasi pada pusat massa Z adalah... A. 40 N.m searah jarum jam B. 40 N.m berlawanan jarum jam C. 39 N.m berlawanan jarum jam F cm D. 39 N.m searah jarum jam F 2 Z F 3 E. 28 N.m searah jarum jam 3. Pada gambar di bawah ini, C adalah roda katrol dan bermassa 4 kg. Massa beban A dan B masing masing 4 kg dan 2 kg. Jika percepatan gravitasi = 10 m/s 2 dan jari-jari roda katrol 10 cm, maka percepatan system adalah A. 20 N m C= 4 kg B. 22 N C. 24 N D. 28 N E. 30 N T 1 T 2 B A 4Kg 4. Seorang penari balet memiliki momen inersia 8 kg m 2 ketika kedua lengannya terentang dan 2,4 kg m 2 ketika kedua lengannya merapat ke tubuhnya. Penari berputar pada kelajuan 3,6 putaran/sekon ketika kedua lengannya terentang. Berapakah laju putaran saat kedua lengan merapat ke tubuhnya. A. 3 putaran/sekon B. 5 putaran/sekon C. 6 putaran/sekon D. 8 putaran/sekon E. 12 putaran/sekon 5. Sebuah bola pejal (I = 2/5 MR 2 ) bermassa 2 kg menggelinding pada sebuah bidang datar dengan kecepatan linier v = 10 m.s -1 seperti gambar. Besarnya energi kinetik total bola pejal tersebut adalah. A. 28 J B. 70 J C. 140 J D. 280 J E J 2Kg

3 6. Perhatikan gambar disamping! Sistem kesetimbangan benda yang dihubungkan tali. Besar tegangan tali T adalah. A. 50 N B N C N D N E N 30 o N T 7. Sepotong kawat tembaga dengan luas penampang 2 x 10 4 m 2 dan modulus elastisitas 12 x 10 6 N/m 2. Kawat tersebut diregangkan oleh gaya 96 x 10 6 N. Jika panjang mula-mula 30 cm, maka pertambahan panjang kawat adalah. A. 12 x 10 3 m D. 2 x 10 2 m B. 2 x 10 3 m E. 2 x 10-2 cm C. 1,2 x 10 3 m 8. Pada percobaan pegas, beban yang massanya berbeda-beda digantung pada ujung pegas kemudian diukur pertambahan panjang pegas. Data hasil percobaan tampak sebagai berikut : Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa A. semakin besar beban, semakin kecil pertamabahan panjang B. semakin besar gaya, semakin besar pertamabahan panjang C. semakin besar gaya, semakin kecil pertambahan panjang D. konstanta pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang E. konstanta pegas berbanding terbalik dengan gaya No Berat Beban (gram) Pertambahan Panjang ( cm ) Sebuah pegas mula-mula panjangnya 10 cm dan akan bertambah panjang menjadi 22 cm jika ditarik dengan gaya 8 N. Jika pegas mematuhi hukum Hooke, maka panjang totalnya ketika gaya 16 N diberikan pada pegas adalah cm A. 24 D. 68 B. 34 E. 100 C Tiga buah pegas identik disusun seperti pada gambar. Jika diberi beban 2 N, maka sistem pegas bertambah panjang 1 cm. Besar konstanta tiap pegas tersebut adalah A. 100 Nm -1 B. 200 Nm -1 C. 300 Nm -1 D. 400 Nm -1 E. 500 Nm -1

4 11. Seekor ikan pada kedalaman 20 meter di bawah permukaan air laut jika diketahui massa jenis air laut adalah 1000 kg/m 3 dan tekanan udara luar Po = 10 5 N/m 2, g = 10 m/s 2 maka tekanan mutlak yang dialami ikan adalah A. 1 x 10 5 N m 2 D. 5 x 10 5 N m 2 B. 2 x 10 5 N m 2 E. 20 x 10 5 N m 2 C. 3 x 10 5 N m Pengisap masukan dari sebuah mesin pengepres hidrolik memiliki diameter 20 mm dan menghasilkan gaya keluaran 250 N pada pengisap keluaran yang berdiameter 100 mm. Gaya pengisap masukan itu adalah... A. 2,5 N D. 10 N B. 5 N E. 12,5 N C. 7,5 N 13. Perhatikan gambar. Air yang diisikan pada sebuah pipa U mempunyai selisih antara kaki kiri dengan kaki kanan pipa sebesar 2 cm (massa jenis air 1000 kg/m 3 ). Kaki sebelah kiri diisi dengan zat cair setinggi 2,5 cm. Jika sistem dalam keadaan setimbang. Massa jenis zat cair dalam kaki kiri pipa adalah... A. 800 kg/m 3 D kg/m 3 B kg/m 3 E kg/m 3 C kg/m 3 2,5 cm 2 cm 14. Sebuah benda berbentuk balok dicelupkan dalam cairan A yang massa jenisnya 900 kg/m 3, ternyata 1 bagiannya muncul di atas permukaan. Berapa bagian dari balok tersebut yang muncul jika cairan 3 diganti dengan cairan B yang massa jenisnya kg/m 3? A 4 1 bagian B 9 4 bagian C. 2 1 bagian 1 3 Cairan A Cairan B D. 9 5 bagian E. 4 3 bagian 15. Sebuah pipa silindris yang lurus mempunyai dua macam penampang, masing- masing dengan luas 200 mm 2 dan 100 mm 2. pipa tersebut diletakkan secara horisontal, sedangkan air di dalamnya mengalir dari penampang besar ke penampang kecil. Apabila kecepatan arus di penampang besar adalah 2 m/det, maka kecepatan arus di penampang kecil adalah... A. ¼ m.s -1 B. ½ m.s -1 C. 1 m.s -1 D. 2 m.s -1 E. 4 m.s -1

5 16. Pipa Venturi dengan luas penampang pipa kecil dan pipa besar masing-masing 3 cm 2 dan 5 cm 2 dipergunakan untuk mengukur kelajuan air. Jika massa jenis air 1000 kg/m 3, laju aliran air tersebut adalah... A. 3 m/s B. 4 m/s C. 5 m/s D. 9 m/s E. 25 m/s 80cm 17. Sebuah bak berisi zat cair seperti gambar berikut, bila g = 10 m/s 2 maka perbandingan antara X 1 dan X 2 adalah. A. 2 : 3 B. 3 : 5 C. 2 : 5 D. 4 : 5 E. 3 : cm 20 cm 50 cm X1 X2 18. Perhatikan gambar botol parfum berikut! Pada saat batang pengisap ditekan, udara dipaksa keluar dari tabung pompa melalui lubang pada ujungnya. Pernyataan yang benar dari prinsip kerja penyemprot parfum tersebut.( P = tekanan cairan, v = kecepatan cairan) Botol parfum A. P A > P B, maka v A < v B B. P A < P B, maka v A > v B C. P A < P B, maka v A < v B D. P A > P B, maka v A > v B E. P A = P B, maka v A = v B 19. Di bawah ini adalah penerapan hukum Bernoulli dalam kehidupan sehari-hari : 1. Penyemprot obat nyamuk 2. Gaya angkat pesawat terbang 3. Dongkrak hidrolik 4. Naiknya balon ke udara Penyataan yang benar adalah... A. 1, 2 dan 3 saja B. 1 dan 3 saja C. 2 dan 3 saja D. 1 dan 2 saja E. 3 dan 4 saja v A P A P B v B 20. Karena suhunya ditingkatkan dari 0 C menjadi 100 C suatu batang baja yang panjangnya 1 meter bertambah panjangnya dengan 1 milimeter. Berapakah pertambahan panjang suatu batang baja yang panjangnya 60 cm, bila dipanaskan dari 0 C sampai 120 C? A. 0,50 mm B. 0,60 mm C. 0,72 mm D. 1,20 mm E. 2,40 mm

6 21. Sebuah bejana logam bervolume 400 cm 3 dengan koefisien muai panjang (α =6 x10-4 C -1 ) berisi penuh cairan (γ =2,18x10-4 C - 1). Jika system dipanaskan dari suhu 20 C menjadi 70 C, maka volume cairan yang tumpah adalah... A. 1 cm 3 B. 2 cm 3 C. 3 cm 3 D. 4 cm 3 E. 5 cm Grafik di bawah ini merupakan data yang diperoleh dari pemanasan bubuk sampel tertentu bermassa 0,1 kg. Kalor jenis sampel zat adalah. Q(joule) A. 240 J kg -1o K -1 B. 420 J kg -1o K -1 C. 840 J kg -1o K -1 D J kg -1o K -1 E J kg -1o K T( o K) 23. Seratus gram es bersuhu -5 o C dicampur dengan 200 gram air bersuhu 30 o C pada tekanan 1 atm. Kalor jenis es 0,5 kal/g o C, kalor lebur es 80 kal/g, dan kalor jenis air 1 kal/g o C. Jika hanya terjadi pertukaran kalor antara es dan air maka keadaan akhir campuran tersebut adalah... A. suhu seluruhnya di atas 0 o C B. suhu seluruhnya di bawah 0 o C C. suhu seluruhnya 0 o C dan semua es melebur D. suhu seluruhnya 0 o C dan semua air membeku E. suhu seluruhnya 0 o C dan sebagian es melebur 24. Tiga buah batang A, B dan C berukuran sama dengan konduktivitas termal masing-masing ka = 400 W/mK ; kb = 200 W/mK dan kc = 100 W/mK. Pada Ujung A dan C diberikan suhu 100 C dan 20 C seperti gambar! 100 C A B C 20 C T1 Maka besar suhu sambungan antara A dan B serta suhu sambungan B dan C adalah... a. T1 = 89 c dan T2 = 67 C b. T1 = 75 c dan T2 = 55 C c. T1 = 65 c dan T2 = 55 C d. T1 = 60 c dan T2 = 50 C e. T1 = 55 c dan T2 = 45 C T2 25. Berikut ini adalah contoh dalam kehidupan sehari-hari perpindahan kalor secara konveksi, yaitu. a. perpindahan kalor pada seterika listrik D. perpindahan kalor dari lampu listrik b. perpindahan kalor dari api unggun E. perpindahan kalor melalui solder c. aliran udara melalui ventilasi jendela rumah

7 26. Asumsi asumsi yang digunakan untuk pembahasan Gas Ideal antara lain : 1) Jumlah partikel sangat banyak dan tidak ada gaya tarik-menarik antar partikel gas 2) Ukuran partikel gas sangat kecil sehingga diabaikan terhadap ukuran wadah 3) Tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna 4) Partikel gas memenuhi hukum-hukum Newton tentang gerak Pernyataan yang benar adalah. A. 1), 2) dan 3) B. 1) dan 3) C. 2) dan 4) D. hanya 4) E. 1), 2), 3) dan 4) 27. Sebuah tangki tertutup bervolume 3 L dan bertekanan 82 atm terisi penuh oksigen pada suhu 27 o C. Jika massa molekul relatif oksigen 32 gr/mol, maka massa oksigen dalam tangki adalah. (R = 0,082 atm L/mol K). A. 320 gram B. 350 gram C. 400 gram D. 640 gram E. 720 gram 28. Menurut teori kinetik gas, tekanan gas dalam ruangan tertutup: 1) Berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata partikel. 2) Berbanding terbalik dengan volum gas dalam ruang. 3) Berbanding lurus dengan jumlah partikel gas. 4) Berbanding terbalik dengan kuadrat kecepatan partikel gas. Pernyataan-pernyataan yang benar adalah... A. 1) dan 2) D. 2), 3) dan 4) B. 1) dan 3) E. 2) dan 4) C. 1), 2) dan 3) 29. Jika dalam ruangan tertutup yang volumenya 4 liter, tekanan 2 atmosfer, suhunya 127 C. Bila tekanan gas dijadikan setengah kali semula dan suhunya dijadikan 27 C, maka volume gas sekarang adalah... A. 2 liter B. 4 liter C. 6 liter D. 8 liter E. 10 liter 30. Suhu awal suatu gas adalah 27 C dan memiliki energi kinetik sebesar Ek 1, bila suhu gas tersebut dinaikkan menjadi 227 C, energi kinetik gas menjadi Ek 2. Maka nilai perbandingan Ek 1 dan Ek 2 adalah. A. 3 : 5 B. 5 :3 C. 3 : 7 D. 7 : 3 E. 3 : 8

8 31. Molekul oksigen yang suhunya 27 C akan memiliki kelajuan efektif (v rms) dua kali semula jika suhunya dinaikan menjadi... A. 254 C B. 508 C C. 600 C D. 927 C E C 32. Berikut adalah grafik tekanan (P) terhadap volum (V) sejumlah gas ideal selama proses dari A ke B. usaha gas selama proses AB adalah A. 1,5 J B. 2,25 J C. 4,5 J D. 6,0 J E. 6,75 J 33. Grafik P-V dari sebuah mesin karnot terlihat seperti gambar di bawah. Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan adalah A. 100 J B. 200 J C. 300 J D. 400 J E. 600 J P 34. Suatu gas ideal monoatomik di dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1, Pa dan volume 0,04 m 3. Bila gas memuai secara isobarik sehingga volumenya menjadi 0,05 m 3, maka gas akan menyerap kalor dari lingkungan sebesar 2, J. Gas mengalami perubahan energi dalam... A J B J C J D J E J 35. Koefisien performansi sebuah kulkas adalah 6,5. Jika reservoir tingginya adalah 27 o C, maka suhu reservoir rendahnya adalah A. -10 o C D. -13 o C B. -11 o C E. -14 o C C. -12 o C a d T 1 =600 K Q1 4,5 b P 9,0 Q 2 T 2 = 300 K c A 0,5 1,0 V B V (m 3 )

9 II. Jawablah pertanyaan pertanyaan di bawah ini dengan jelas dan tepat pada lembar jawaban yang telah tersedia.! 36. Perhatikan bangun datar 2 dimensi di bawah ini! Letak titik berat bangun tersebut terhadap pusat koordinat (0,0) adalah... Y 9 cm 18 cm 18 cm X 37. Sebuah pipa berbentuk seperti gambar, dialiri air. Luas penampang besar 10 cm 2 dan penampang kecil 5 cm 2. Apabila kecepatan aliran air pada pipa besar 2 m/s dengan tekanan 40 kpa, maka tentukan tekanan pada pipa kecil. ( air = 1000 kg/m 3 dan g = 10 m/s 2 ) 38. Suhu kulit seseorang kira-kira 36 o C. Jika orang luas permukaan tubuhnya kira-kira 2 m 2 berada dalam ruang yang suhunya 26 o C, maka berapakah kalor yang dilepaskan tubuh orang tersebut melalui konveksi selama 5 menit bila koefisien konveksinya 5 watt m -2 K -1? 39. Suatu gas diatomik terdiri partikel bersuhu 627 C. Jika konstanta Boltzman (k = 1,38 x J/K), tentukan : a. Energi kinetik rata-rata partikel gas b. Energi dalam gas 40. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K, maka efisiensi maksimum mesin 40%. Berapa suhu tinggi reservoir Agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, (Dalam kelvin)