fisiese wetenskappe v1 (fisika)...7.1 stel coulomb se wet in woorde. (2 ) sfere r en s word nou vir...

Physical Sciences P1 1 FS/September 2014

Grade 12 Prep. Exam.

Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

VOORBEREIDENDE EKSAMEN

GRAAD 12

FISIESE WETENSKAPPE V1 (FISIKA)

SEPTEMBER 2016

PUNTE: 150

TYD: 3 UUR

Hierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye en 3 gegewensbladsye.

Fisiese Wetenskappe (Fisika) V1 2 VS/September 2016 Graad 12 Voorb. Eksam.


INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam in die gepaste spasie op die ANTWOORDBOEK neer. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDBOEK. Begin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. Laat EEN reël oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAAG 3.1 en VRAAG 3.2. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sarekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. JY WORD AANGERAAI OM DIE AANGEHEGTE INLIGTINGSBLAAIE TE GEBRUIK.

9. 10. 11. 12.

Toon die formules en substitusies in ALLE berekeninge. Rond jou finale numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. Skryf netjies en leesbaar.



C

VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommer (1.1–1.10) in die ANTWOORDBOEK neer. 1.1 'n Blok word op 'n oppervlakte met weglaatbare weerstand geplaas. Kragte F

en 2F werk in op die blok soos aangedui hieronder. Watter EEN van die volgende is die korrekte beskrywing van die beweging

van die blok? A

B

C

D

Die blok beweeg teen konstante snelheid na regs.

Die blok beweeg met toenemende versnelling na regs.

Die blok beweeg met konstante versnelling na regs.

Die blok beweeg met konstante versnelling na links.

(2)

1.2 'n Blok beweeg teen 'n snelheid v oor 'n horisontale opppervlak AB.

Dit beweeg dan af teen 'n helling BC. Die koëffisiënt van kinetiese wrywing bly dieselfde langs ABC. A B Watter een van die volgende stellings aangaande die wrywingskrag wat deur die blok ervaar word, is WAAR?

A

B

C

D

fk(helling) > fk(horisontaal)

μkN(helling) = μkN(horisontaal)

fk(helling) < fk(horisontaal)

fk(helling) = fk(horisontaal)

(2)

2F F



v 3vv

1.3 'n Bal word vanuit rus laat val vanaf 'n hoogte bokant die grond en bereik 'n snelheid v nadat dit 'n afstand 2y beweeg het. Wat sal die grootte van die snelheid wees nadat die bal 'n afstand 8y beweeg het? (Ignoreer alle effekte van wrywing.)

A

B

C

D

½ v

2 v

2v

4v

(2)

1.4 'n Ruimtetuig, bestaande uit twee dele A en B, met massa m en 2m

onderskeidelik, beweeg met 'n snelheid v in 'n oostelike rigting. Na 'n ontploffing breek deel A weg van deel B met 'n snelheid van 3v in 'n westerlike rigting soos hieronder getoon.

Voor Na Die grootte van die snelheid van deel B na botsing is … A

B

C

D

v

2v

3v

6v

(2)

Watter EEN van die volgende is waar vir die arbeid onderskeidelik

verrig deur die toegepaste krag F en die netto krag Fnet?

ARBEID VERRIG DEUR F ARBEID VERRIG DEUR Fnet

A ∆U + ∆K ½mv2

B ∆U - ∆K ½mv2

C ∆U + ∆K ∆K

D mgh + ½mv2 ∆K

(2)

1.5 'n Voorwerp, met massa m, word vertikaal opwaarts versnel deur 'n krag F wat daarop inwerk. (Ignoreer alle effekte van wrywing.)

m m 2m 2m

A B A B

F



1.6 'n Bal word vanuit rus laat val, in die afwesigheid van lugweerstand, vanaf 'n hoogte h met 'n meganiese energie gelyk aan E. Indien die bal 'n hoogte ⅓h bereik, is die kinetiese energie van die bal gelyk aan …

A

B

C

D

E3

1

E3

2

E

E2

3

(2)

1.7 Die elektriese veld, ervaar deur puntlading P as gevolg van die teenwoordigheid van puntlading R op 'n afstand r, is gelyk aan E. P R r Indien die afstand tussen P en R vergroot word na 2r, sal die elektriese veld ervaar deur P gelyk wees aan …

A

B

C

D

4E.

2E.

½E.

¼E.

(2)

1.8 'n Lamp verbind aan 'n WS-bron gee dieselfde helderheid as wanneer

dit aan 'n X volt GS-bron verbind is. Die drywing opgewek deur die lamp is gelyk aan …

A

B

C

D

½(X)(Imaks).

(X) 2

maksI

rmsI2

X

(X)(Imaks).

(2)



Q

A

1.9 In stroombaan N en Q hieronder getoon, is alle resistors en selle identies. N

A

A

Watter EEN van die volgende gee die korrekte vergelyking tussen die

ammeterlesing en die voltmeterlesing oor resistors X en Y onderskeidelik? AMMETERLESINGS VOLTMETERLESINGS A IX = IY VX = V Y B IX ˃ IY VX ˃ V Y C IX ˂ IY VX ˂ V Y D IX = IY VX ˃ V Y

(2) 1.10 'n Stroombaan met twee parallel resistors word hieronder getoon. A

• •

Hoe sal die ammeterlesing en voltmeterlesing geaffekteer word

indien skakelaar S oopgemaak word?

AMMETERLESING VOLTMETERLESING A Toeneem Afneem B Afneem Toeneem C Bly dieselfde Bly dieselfde D Afneem Afneem

(2) [20]

s

V

V X Y V Z



3 kg

20o

VRAAG 2 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n 5 kg blok, wat in rus verkeer op 'n ruwe horisontale oppervlak, word verbind deur 'n ligte onrekbare tou oor 'n ligte wrywinglose katrol aan 'n tweede blok met massa 3 kg wat vertikaal hang. 'n Toegepaste krag F werk in op die 5 kg blok soos getoon in die diagram hieronder en die koëffisiënt van kinetiese wrywing tussen die 5 kg blok en die oppervlak is 0,2. Die 5 kg blok versnel na links.

F

2.1 Definieer die term wrywingskrag. (2)

2.2 Bereken die grootte van die:

2.2.1 Vertikale komponent van F indien die grootte van die horisontale komponent van F gelyk is aan 38 N

(2)

2.2.2 Normaalkrag wat op die 5 kg blok inwerk (3)

2.3 Stel Newton se Tweede bewegingswet. (2)

2.4 Teken 'n benoemde vrye kragtediagram om al die kragte aan te dui

wat op die 3 kg blok inwerk.

(2)

2.5 Bereken die grootte van die spanning in die tou wat die twee blokke

verbind.

(6) [17]

5 kg



VRAAG 3 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Seun wat op die rand van 'n afgrond staan, projekteer 'n bal vertikaal opwaarts teen 'n spoed van 20 m·s-1. Met sy terugkeer, beweeg die bal verby die seun en bereik die grond aan die voet van die afgrond 6 s nadat dit geprokteer was. Ignoreer alle effekte van lugweerstand. 20 m·s-1 afgrond

3.1 Definieer die term vryval. (1) 3.2 Gee die grootte en rigting van die versnelling van die bal die

oomblik wat dit maksimum hoogte bereik.

(1) 3.3 Bereken die tyd wat dit die bal neem om verby die seun te beweeg,

oppad afwaarts. (4)

3.4 Bereken die hoogte van die bal bokant die grond 2,8 s nadat dit

vrygelaat is.

(5) Met bereiking van die grond, bons die bal onelasties vanaf die grond. 3.5 Skets 'n posisie-tyd grafiek vir die beweging van die bal vanaf die

tyd dat dit geprojekteer word, totdat dit die maksimum hoogte bereik na die eerste bons. Gebruik die top van die afgrond as zero posisie. Dui duidelik die tyd van 6 s op die grafiek aan.

(3) [14]



A

6 m∙s-1

X

VRAAG 4 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder toon 'n koeël, van massa 40 g, wat horisontaal beweeg teen 'n spoed van 800 m·s-1. Die koeël tref 'n stilstaande blok van massa 8 kg en sit daarin vas. Die koeël en die blok beweeg tesame oor 'n ruwe horisontale oppervlak vir 4 m voordat dit tot stilstand kom.

4.1 Definieer in woorde die term impuls. (2) 4.2 Bereken die verandering in momentum van die blok veroorsaak

deur die impak van die koeël.

(5) 4.3 Gebruik energiebeginsels en bereken die grootte van die

wrywingskrag wat op die blok inwerk na die impak van die koeël.

(4) [11] VRAAG 5 (Begin op 'n nuwe bladsy.)

'n Krat word toegelaat om teen 'n konstante snelheid langs 'n wrywinglose helling AB af te beweeg deur 'n krag van 600 N toe te pas soos getoon in die diagram hieronder. 600 N 250 C 5 m B

5.1 Definieer die term normaalkrag. (2) 5.2 Bereken die massa van die krat. (5) Die krat word dan tot rus gebring by punt X (deur 'n groter krag uit te oefen) toe die kabel skielik breek en veroorsaak dat die krat langs die helling af versnel en punt B bereik teen 'n spoed van 6 m∙s-1. Dit beweeg dan langs 'n ruwe horisontale gedeelte BC en bereik 'n spoed van 2 m∙s-1 by punt C. 5.3 Stel in woorde die beginsel van die behoud van meganiese

energie.

(2)

8 kg

800 m·s-1

4 m

2 m∙s-1



5.4 Bereken die: 5.4.1 Hoogte by punt X (4) 5.4.2 Koëffisiënt van kinetiese wrywing vanaf B na C (5) [18] VRAAG 6 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 6.1 Die sirene van 'n stilstaande polisiekar stel klank van 'n frekwensie 650 Hz

vry. 'n Waarnemer in 'n kar wat teen konstante snelheid beweeg, meet die frekwensie van die waargenome klank van die sirene vir twee verskillende situasies. Die resultate verkry, word op grafieke A en B hieronder voorgestel.

A B f(Hz) 680 620 f(Hz) 0 0 t(s) t(s)

6.1.1 Definieer die Doppler effek. (2)

6.1.2 Watter grafiek demonstreer die resultate verkry wanneer die waarnemer na die sirene beweeg. Gee 'n rede vir jou antwoord.

(2)

6.1.3 Bereken die spoed van die waarnemer deur van die inligting op gafiek A gebruik te maak. (Neem die spoed van klank in lug as 340 m∙s-1)

(5)

Die waarnemer voer nou 'n nuwe ondersoek uit en vanuit die resultate verkry, teken die grafiek hieronder getoon. 680 f(Hz) t(s)

6.1.4 Verduidelik die verandering in die vorm van die grafiek wanneer dit met grafiek B vergelyk word.

(2)

6.2 Noem EEN mediese gebruik van die Doppler effek. (1) [12]



T

VRAAG 7 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder toon twee identiese sfere R en S met ladings van -6 μC en +2 μC onderskeidelik wat 'n afstand vanaf mekaar in vakuum geplaas word. -6 μC +2 μC

R S

7.1 Stel Coulomb se Wet in woorde. (2) Sfere R en S word nou vir 'n rukkie in kontak met mekaar gebring en dan weer van mekaar geskei deur 'n afstand van 20 cm.

7.2 Bereken die lading op elke sfeer. (1) Nadat R en S geraak het, word 'n derde sfeer T, met 'n lading van +4 μC, geplaas op 'n posisie soos getoon op die diagram hieronder.

R 20 cm S

30 cm +4 μC

7.3 Bereken die netto elektrostatiese krag wat R ervaar weens die teenwoordigheid van sfere S en T.

(7)

[10]



4,0

VRAAG 8 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 8.1 'n Groep leerders voer 'n eksperiment uit om die interne weerstand van 'n

battery te bepaal. Hulle konnekteer die battery aan 'n reostaat, 'n ammeter en 'n voltmeter soos getoon in die diagram hieronder.

Die data verkry, word in die grafiek hieronder getoon.

Grafiek van potensiaalverskil versus stroom 6,0 2,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 I(A)

8.1.1 Verduidelik die doel van die reostaat. (2)

8.1.2 Benoem die onafhanklike veranderlike in die eksperiment. (1)

8.1.3 Wat is die waarde van die emk van die battery? (1)

8.1.4 Bereken Vintern indien die stroom gelyk is aan 0,8 A . (2)

V(V)

A

V



r

8.2 Drie resistors en 'n elektriese apparaat word aan 'n 30 V battery met interne weerstand r gekoppel soos getoon in die diagram hieronder. Die ammeter het 'n lesing van 2 A.

2Ω V1

8.2.1 Definieer die term emk van 'n battery. (2)

8.2.2 Bereken die voltmeterlesing V1. (8) 8.2.3 Bereken die interne weerstand van die battery. (3)

8.2.4 'n Ekstra resistor word nou in posisie X gekoppel soos

aangedui in die diagram. Hoe sal die voltmeterlesing V1 geaffekteer word? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Gee 'n verduideliking vir jou antwoord.

(4) [23]

emf = 30 V

6 Ω

6 Ω

12 W

X

A



VRAAG 9 (Begin op 'n nuwe bladsy.)

9.1.1 In watter rigting roteer die spoel? Skryf slegs KLOKSGEWYS of ANTIKLOKSGEWYS.

(1)

9.1.2 'n Maksimum spanning word opgewek indien die spoel deur die posisie aangedui in die diagram roteer. Gee 'n verduideliking vir hierdie waarneming.

(2)

9.1.3 Beginnende vanaf die posisie aangedui in die diagram hierbo, skets 'n grafiek van uitsetspanning teenoor tyd vir een volledige siklus van die spoel.

(2) 9.1.4 Noem EEN metode waarop die generator hierbo gebruik kan

word om 'n hoër uitsetspanning op te wek.

(1) 9.1.5 Gee EEN voordeel van die gebruik van wisselstroom. (1) 9.2 'n Elektriese waaier met 'n drywingsaanduiding van 80 W word

gekoppel aan 'n WS-bron wat 'n maksimum stroom van 7 A lewer. Bereken die weerstand van die waaier.

(5) [12]

9.1 'n Vereenvoudigde diagram van 'n WS-generator word hieronder getoon. Die rigting van die stroom in die spoel is van b na a. N b S a



VRAAG 10 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Leerder ondersoek die foto-elektriese effek deur die gebruik van 'n fotosel. Die fotosel word bestraal met lig van verskillende golflengtes soos hieronder getoon. 10.1 Definieer, in woorde, die foto-elektriese effek. (2) 10.2 Die golflengtes van drie bronne van lig word in die tabel hieronder getoon.

LIG GOLFLENGTE (nm)

Blou 4,92

Violet 4.48

Ultraviolet 4,30

Die drumpelfrekwensie van die metaal gebruik in die fotosel is

6.45 x 1014. Die gemiddelde spoed van die vrygestelde foto-elektrone is 2,78 x 105 m·s-1. Identifiseer die lig wat gebruik is om die fotosel te bestraal.

(5) 10.3 Die intensiteit van die invallende lig word nou verhoog. Hoe sal dit

die volgende beïnvloed:

10.3.1 Die ammeterlesing. Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of

BLY DIESELFDE.

(1) 10.3.2 Die kinetiese energie van die foto-elektrone. Skryf slegs

TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE.

(1) 10.3.3 Gee 'n verduideliking vir jou antwoord in VRAAG 10.3.2. (2) 10.4 Lig vrygestel deur 'n gasontladingsbuis soos gebruik in

fluoriserende ligte, produseer 'n lyn emissiespektrum. Beskryf kortliks hoe hierdie tipe spektrum gevorm word.

(2) [13]

GROOTTOTAAL:

150

A

e-

Fisiese Wetenskappe (Fisika) V1 VS/September 2016 Graad 12 Voorb. Eksam.


DATA FOR PHYSICAL SCIENCES GRADE 12 PAPER 1 (PHYSICS)

GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 12

VRAESTEL 1 (FISIKA) TABLE 1: PHYSICAL CONSTANTS/TABEL 1: FISIESE KONSTANTES

NAME/NAAM SYMBOL/SIMBOOL VALUE/WAARDE

Acceleration due to gravity Swaartekragversnelling

g 9,8 m·s-2

Universal gravitational constant Universele gravitasie konstante

G 6,67 x 10-11 N·m2·kg-2

Speed of light in a vacuum Spoed van lig in 'n vakuum

c 3,0 x 108 m·s-1

Planck's constant Planck se konstante

h 6,63 x 10-34 J·s

Coulomb's constant Coulomb se konstante

k 9,0 x 109 N·m2·C-2

Charge on electron Lading op elektron

e -1,6 x 10-19 C

Electron mass Elektronmassa

me 9,11 x 10-31 kg

Mass of Earth Massa van Aarde

M 5,98 x 1024 kg

Radius of Earth Radius van Aarde

RE 6,38 x 103 km



TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING

tavv if

2

21

i taΔtvΔx or/of 2

21

i taΔtvΔy

xa2vv2

i

2

f or/of ya2vv2

i

2

f Δt2

vvΔx fi

or/of Δt

2

vvΔy fi

FORCE/KRAG

maFnet mvp

N

fk

k N

fμ

(max)s

s

if

net

mvmvp

ptF

mgw

2

21

r

mGmF

2r

Gmg

WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING

xFW cos mghU or/of mghEP

2mv2

1K or/of

2

k mv2

1E

KWnet or/of knet EW

if KKK or/of kikfk EEE

Wnc = ∆K + ∆U or/of Wnc = ∆Ek + ∆Ep avav FvP /

gemidgemid FvP

t

WP

WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG

fv f

1T

s

s

LL f

vv

vvf

or/of b

b

LL f

vv

vvf

hfE

chE

maxo K WE or/of (max)ko E WE

where/waar

hf E and/en 00 hfW and/en or/of........max2

(max)2

1mvEk

max

2

(max)2

1mvK



ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA

2

21

r

QkQF

2r

kQE

q

FE

q

WV

n = e

Q

or/of n =

eq

Q

ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE

I

VR

emf ( ε ) = I(R + r)

...RRR 21s

...R

1

R

1

R

1

21p

Iq t

W = Vq W = VI t W= I

2R t

W= R

ΔtV2

Δt

WP

P = VI P = I2R

R

VP

2

ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM

2

maxrms

II /

2

makswgk

II

2

VV max

rms / 2

VV maks

wgk

rmsrmsaverage VP I / wgkwgkgemiddeld VP I

RP 2

rmsaverage I / RP 2

wgkgemiddeld I

R

VP

2

rmsaverage /

R

VP

2

wgk

gemiddeld

fisiese wetenskappe v1 (fisika)...7.1 stel coulomb se wet in woorde. (2 ) sfere r en s word nou vir...

Documents