Potensial dan energi potensial listrik SBMPTN, pembahasan contoh soal
Nomor 1
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut:
Manakah pernyataan yang benar?
A. Potensial listrik di P = 2 kali potensial listrik di R.
B. Potensial listrik di Q sama dengan potensial listrik di T.
C. Potensial listrik di T = 2 kali potensial listrik di Q.
D. Potensial listrik dititik P sama dengan dititik T.
E. Potensial listrik di P, Q, dan R sama besar.
Pembahasan:
Potensial listrik di dalam bola konduktor = 0, sedangkan diluar bola V = k . q / r.
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jari 10 cm seperti gambar.
Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar adalah...
A. VA > VB
B. VB > VA
C. VA = VB
D. VA < VC
E. VB < VC
Jawaban: D
Nomor 3
Empat buah muatan masing-masing 10 µC, 20 µC, - 30 µC dan 40 µC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi dengan panjang sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah...
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV
Pembahasan
Vp = k/r (q1 + q2 + q3 + q4) = 9 . 109 / (1/2) (10 + 20 - 30 + 40) 10-6
Vp = 720 kV
Nomor 4
Dua buah muatan A dan B masing-masing q1 = 4 µC dan q2 = - 6 µC, berjarak 4 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 8 cm, maka perubahan energi potensialnya terhadap kedudukan awal adalah...
A. 1,3 J
B. 2,7 J
C. 5,4 J
D. 8,1 J
E. 10,5 J
Pembahasan
Ep = 2,7 J
Jawaban: B
Nomor 5
Dua partikel A dan B yang terpisah pada jarak 20 cm secara berurutan memiliki muatan 5 µC dan - 8 µC. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel B agar menjadi berjarak 80 cm terhadap partikel A adalah...
A. 6,75 J
B. 4,5 J
C. 2,25 J
D. 1,35 J
E. 0,65 J
Pembahasan
Ep = 1,35 J
Jawaban: D
Nomor 6
Jarak terdekat partikel alpha berenergi 10 MeV dari inti emas (nomor atom 78) jika partikel lain menumbuk inti tersebut secara berhadapan adalah...
A. 0,2 x 10-14 m
B. 2,2 x 10-14 m
C. 0,2 x 10-12 m
D. 2,2 x 10-12 m
E. 0,2 x 10-10 m
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EK = EP
10 MeV =
r2 = 2,2 x 10-14 m
Jawaban: B
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut:
Manakah pernyataan yang benar?
A. Potensial listrik di P = 2 kali potensial listrik di R.
B. Potensial listrik di Q sama dengan potensial listrik di T.
C. Potensial listrik di T = 2 kali potensial listrik di Q.
D. Potensial listrik dititik P sama dengan dititik T.
E. Potensial listrik di P, Q, dan R sama besar.
Pembahasan:
Potensial listrik di dalam bola konduktor = 0, sedangkan diluar bola V = k . q / r.
Jawaban: E
Nomor 2
Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jari 10 cm seperti gambar.
Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar adalah...A. VA > VB
B. VB > VA
C. VA = VB
D. VA < VC
E. VB < VC
Jawaban: D
Nomor 3
Empat buah muatan masing-masing 10 µC, 20 µC, - 30 µC dan 40 µC, ditempatkan pada titik sudut sebuah empat persegi dengan panjang sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah empat persegi panjang tersebut adalah...
A. 150 kV
B. 360 kV
C. 720 kV
D. 1440 kV
E. 2880 kV
Pembahasan
Vp = k/r (q1 + q2 + q3 + q4) = 9 . 109 / (1/2) (10 + 20 - 30 + 40) 10-6
Vp = 720 kV
Nomor 4
Dua buah muatan A dan B masing-masing q1 = 4 µC dan q2 = - 6 µC, berjarak 4 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 8 cm, maka perubahan energi potensialnya terhadap kedudukan awal adalah...
A. 1,3 J
B. 2,7 J
C. 5,4 J
D. 8,1 J
E. 10,5 J
Pembahasan
Ep = 2,7 J
Jawaban: B
Nomor 5
Dua partikel A dan B yang terpisah pada jarak 20 cm secara berurutan memiliki muatan 5 µC dan - 8 µC. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan partikel B agar menjadi berjarak 80 cm terhadap partikel A adalah...
A. 6,75 J
B. 4,5 J
C. 2,25 J
D. 1,35 J
E. 0,65 J
Pembahasan
Ep = 1,35 J
Jawaban: D
Nomor 6
Jarak terdekat partikel alpha berenergi 10 MeV dari inti emas (nomor atom 78) jika partikel lain menumbuk inti tersebut secara berhadapan adalah...
A. 0,2 x 10-14 m
B. 2,2 x 10-14 m
C. 0,2 x 10-12 m
D. 2,2 x 10-12 m
E. 0,2 x 10-10 m
Pembahasan
Gunakan hukum kekekalan energi mekanik
EM1 = EM2
EK = EP
10 MeV =
r2 = 2,2 x 10-14 m
Jawaban: B
