Soal 1
Diketahui bahwa arus listrik searah (DC) sebesar 3 Ampere yang mengalir melewati suatu filamen pemanas bisa menghasilkan daya listrik padanya sebesar W. Jika digunaan arus bolak-balik (AC) dengan nilai puncak sebesar 3 Ampere juga, maka besar daya listrik yang sanggup diabngkitkan pada filamen tersebut yaitu ....
A. W/4
B. W/2
C. 2W
D. 4W
E. W
Pembahasan :
Dik : I = 3A, P = W
Daya pada rangkaian DC
⇒ P = I2.R
⇒ P = W
Daya pada rangakain AC
⇒ P = ½ Imax2.R
Perbandingan daya
| ⇒ | PAC | = | ½ Imax2.R |
| PDC | I2.R |
| ⇒ | PAC | = | ½. 32 |
| PDC | 32 |
⇒ PAC = ½W
Jawaban : B
Soal 2
Sebuah pemanas listrik yang hambatannya 5 ohm memakai sumber tegangan 50 V. Pemanas digunakan untuk memanaskan 1 liter air dari 0oC sampai 50oC. Jika 70% kalor yang dihasilkan pemanas diambil air, maka waktu yang dibutuhkan yaitu ...
A. 5 menit
B. 10 menit
C. 15 menit
D. 20 menit
E. 25 menit
Pembahasan :
Dik : R = 5 ohm, V = 50 V, Volume = 1 L → m = 1000 g, ΔT = 50 - 0 = 50oC
Karena kalor dihasilkan dari pemanas yang efisiensinya 70%, maka berlaku :
⇒ Q = 70% W
⇒ Q = 0,7 V.i.t
Waktu yang dibutuhkan:
⇒ Q = 0,7 V.i.t
⇒ m.c.ΔT = 0,7 (V2/R) t
⇒ 1000 (4,2)(50) = 0,7 (502/5) t
⇒ 210.000 = 350t
⇒ t = 600 detik
⇒ t = 10 menit
Jawaban : B
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.
Soal 3
Ketel listrik bisa mendidihkan 3 liter air dengan suhu awal 20oC selama 10 menit. Jika tegangan yang didiberikan 220 V, maka daya yang dikonsumsi yaitu (c air = 4,18 J/goC) ...
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt
Pembahasan :
Dik : V = 3 L → m = 3000 g, To = 20oC, t = 10 menit = 600 s
Hubungan perubahan suhu dengan daya listrik
⇒ P.t = m.c.ΔT
⇒ P.t = m.c. (Tdidih - To)
⇒ P(600) = 3000 (4,18) (100 - 20)
⇒ P = 5 (4,18) (80)
⇒ P = 1672 Watt.
Jawaban : B
Soal 4
Jika sebuah generator dengan daya keluaran P dan tegangan keluaran V dihubungkan ke sebuah pabrik memakai kabel yang kendala totalnya R, daya masukan yang dikirim ke pabrik yaitu ...
A. P
B. P - ½(P/V)R
C. P - (P/V)R
D. P - ½(P/V)2R
E. P - (P/V)2R
Pembahasan :
Hambatan total kabel akan menjadikan disipasi daya yang besarnya sebagai diberikut:
⇒ P disipasi = I2R
⇒ P disipasi = (P/V)2R
Besarnya daya masukan (Pin) yaitu :
⇒ Pin = Pout - P disipasi
⇒ Pin = P - P disipasi
⇒ Pin = P - (P/V)2R
Jawaban : E
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.
Soal 5
Sebuah kalkulator yang memakai pgual surya 4 cm x 1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika pgual surya mengubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik, maka intensitas cahaya minimal yang harus diterima pgual surya yaitu ...
A. 2,5 W/m2
B. 4,0 W/m2
C. 5,0 W/m2
D. 7,5 W/m2
E. 12,5 W/m2
Pembahasan :
Dik : A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2, V = 3V, I = 2 x 10-4 A, η = 20%
Dari rumus efisiensi
| ⇒ η = | Pout | x 100% |
| Pin |
| ⇒ 20% = | VI | x 100% |
| Pin |
| ⇒ 0,2 = | 3 (2 x 10-4) |
| Pin |
Intensitas cahaya:
| ⇒ I = | Pin |
| A |
| ⇒ I = | 3 x 10-3 |
| 4 x 10-4 |
Jawaban : D
Soal 6
Dua alat pemanas listrik apabila digunakan secara sendiri-sendiri akan membutuhkan waktu masing-masing 15 menit dan 10 menit untuk mendidihkan air satu panci. Jika kedua alat tersebut dihubungkan secara seri, dengan sumber ggl yang tetap sama menyerupai tiruanla, maka waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan 1 panci air yaitu ...
A. 15 menit
B. 20 menit
C. 25 menit
D. 30 menit
E. 45 menit
Pembahasan :
Karena mendidihkan jumlah air yang sama maka perjuangan yang dibutuhkan juga sama. melaluiataubersamaini demikian berlaku: W1 = W2 = Wseri.
Dari W1 = W2 :
| ⇒ | V2.t1 | = | V2.t2 |
| R1 | R2 |
| ⇒ | t1 | = | t2 |
| R1 | R2 |
⇒ R1 = (15/10) R2
⇒ R1 = 1,5 R2
Dari W2 = Wseri
| ⇒ | V2.t2 | = | V2.tseri |
| R2 | R1 + R2 |
| ⇒ | t2 | = | tseri |
| R2 | 1,5R2 + R2 |
⇒ tseri = (10 x 2,5R2)/ R2
⇒ tseri = 25R2/ R2
⇒ tseri = 25 detik.
Jawaban : C
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Inti dan Radioaktivitas.
Soal 7
Jika energi listrik yang didiberikan pada elemen dengan kendala 25 ohm dalam waktu 1 menit sama besarnya dengan energi mekanik yang dilakukan gaya 500 N sepanjang lintasan 10 m, maka besar arus pada elemen tersebut yaitu ...
A. 1,3 A
B. 1,8 A
C. 3,3 A
D. 4,3 A
E. 5 A
Pembahasan :
Dik : R = 25 ohm, t = 1 menit = 60 s, F = 500 N, s = 10 m
Konversi energi listrik menjadi energi mekanik:
⇒ E listrik = W
⇒ I2.R.t = F.s
⇒ I2.(25)(60) = 500 (10)
⇒ I2 = 20/6
⇒ I = √3,3
⇒ I = 1,8 A
Jawaban : B
Soal 8
Sebuah rumah tangga memakai 10 lampu 20 watt rata-rata dinyalakan 12 jam dalam satu hari, 1 televisi 60 watt dinyalakan 10 jam per hari dan setrika listrik 300 watt per hari rata-rata 2 jam. Jika 1 kwh berharga Rp 400,- maka besar tagihan yang harus dibayar setiap bulannya yaitu ...
A. Rp 23.400,-
B. Rp 36.600,-
C. Rp 43.200,-
D. Rp 52.000,-
E. Rp 64.000,-
Pembahasan :
Langkah pertama kita hitung energi listrik yang digunakan dari masing-masing alat.
Energi pada lampu :
⇒ EL = P.t
⇒ EL = 20 Watt x 12
⇒ EL = 0,02 kW x 12
⇒ EL = 0,24 kWh
Karena ada 10 lampu maka
⇒ EL = 2,4 kWh
Energi pada televisi:
⇒ Et = P.t
⇒ Et = 60 Watt x 10
⇒ Et = 0,06 kW x 10
⇒ Et = 0,6 kWh
Energi pada setrika:
⇒ ES = P.t
⇒ ES = 300 Watt x 2
⇒ ES = 0,3 kW x 2
⇒ ES = 0,6 kWh
Total energi listrik yang digunakan per hari
⇒ E = 2,4 + 0,6 + 0,6
⇒ E = 3,6 kWh
Total energi listrik yang digunakan per bulan
⇒ E = 3,6 kWh x 30
⇒ E = 108 kWh
Biaya yang harus dibayar:
⇒ Tagihan = 108 x Rp 400,-
⇒ Tagihan = Rp 43.200,-
Jadi, biaya yang harus dikeluarkan untuk 1 bulan pemakaian yaitu Rp 43.200,-
Jawaban : C
Emoticon