Goudveld-HoërskoolGraad 12 September EksamenVraestel 1 3 uur [150]

Instruksies en Inligting:

Skryf jou naam op AL die voorsiene bladsye. Beantwoord al die vrae op die bladsye wat aan jou uitgedeel is. Nommer PRESIES soos in die vraestel. Nie-programmeerbare sakrekenaars mag gebruik word. Gegewensbladsye is vir jou gerief aangeheg. Wees kort (en bondig) waar motiverings, besprekings, ensovoorts verlang word.

AFDELING A

VRAAG 1

Gee slegs een woord of frase vir die volgende stellings.

1.1 Die tempo van verandering van momentum. (1)

1.2 Die kleurpigment wat groen lig absorbeer, maar rooi en blou lig reflekteer. (1)

1.3 Die hoeveelheid lading per eenheid potensiaalverskil gestoor. (1)

1.4 Die situasie in lasers waar meer elektrone in die opgewekte toestand as in die grondtoestand is. (1)

1.5 Die vermoë om arbeid te verrig. (1)[5]

VRAAG 2

Die volgende stellings is onwaar. Skryf die HELE stelling in die korrekte vorm neer.

2.1 In ‘n onelastiese botsing word die totale kinetiese energie sowel as die momentum nie behou nie. (2)

2.2 Die drie primêre kleure sal subtraktief vermeng om wit lig te lewer. (2)

2.3 Wanneer die potensiaalverskil oor ‘n kapasitor verdubbel, sal die kapasitansie halveer.

(2)

2.4 Al die emissielyne wat die gevolg is wanneer ‘n elektron van die hoër energievlakke van atomiese waterstof na die n=2-vlak daal, bring die

1

Lyman-reeks voor (UV-straling). (2)

2.5 In die doppler-effek, sal die waargeneemde toonhoogte daal as ‘n luisteraar nader aan die klankbron beweeg. (2)

[10]

VRAAG 3

Die volgende opsies word as moontlike antwoorde vir die vrae aangebied. Slegs EEN opsie is korrek. Kies die korrekte antwoord deur die letter langs die ooreenstemmende vraagnommer in jou antwoordstel neer te skryf.

3.1 ‘n Sferiese staalbal hang aan ‘n staaldraad van ‘n plafon. Op ‘n bepaalde hoogte word die bal laat val. By ‘n sekere punt P in sy swaaibeweging het die bal ‘n potensiële gravitasie-energie van 400J met verwysing na sy laagste punt by Q. By punt Q is die bal se kinetiese energie 600J.

Die totale meganiese energie van die stelsel is:

A 1000J

B 600J

C 400J

D 200J (2)

2

3.2 As ’n katode van ’n fotoëlektriese sel deur ’n blou lig met frekwensie f verlig word, sal die elektrone wat afgegee word ’n maksimum kinetiese energie van Ek hê. Watter grafiek stel die verhouding tussen Ek en f ten beste vir die fotoëlektriese sel voor?

(2)

3.3 ’n Man spring uit ’n tiendeverdiepingvenster vanaf ’n sekere hoogte in brandweermanne se veiligheidsnet. Dit duur 0,3 sekondes om die net te bereik (stadium 1). Die man rek die net 1 m uit voordat hy ná 0,2 s tot rus kom (stadium 2). (Lugweerstand kan geïgnoreer word.)

Watter stelling is waar?

A Sowel die meganiese energie as die momentum van die man is konstant tydens albei stadiums (0,5 sekondes).

B Sowel die meganiese energie as die momentum van die man is konstant tydens stadium 1 (eerste 0,3 sekondes).

C Slegs die meganiese energie van die man bly konstant tydens albei stadiums (0,5 sekondes).

3

D Sowel as die meganiese energie die momentum van die man bly tydens stadium 1 (0,3 sekondes) konstant, maar verander tydens stadium 2 (0,2 sekondes).

(2)

3.4 Die resistors in die onderstaande diagram is identies. Die interne weerstand van die sel kan weggelaat word.

Hoe sal die voltmeterlesings V1 en V2 beïnvloed word indien skakelaar S gesluit word?

V1 V2

A Onveranderd Neem toe

B Neem af Neem toe

C Onveranderd Neem af

D Neem toe Neem toe (2)

3.5 ’n Glasprisma breek wit lig op in ’n ROGeGrBIV-spektrum vanweë verskille in die snelheid van lig van verskillende frekwensies in glas. Watter een van die volgende kombinasies beskryf die dispersie of verstrooiing van perskleurige (violet) lig?

(2)

Spoed in glas Golflengte Brekingshoek

A Minste Kortste Kleinste

B Meeste Langste Kleinste

C Minste Kortste Grootste

D Meeste Langste Grootste

[10]

4

TOTAAL VIR AFDELING A: 25

AFDELING B

VRAAG 4

‘n Hyskraan word op ‘n bouperseel gebruik om bakstene in ‘n swaar staal emmer teen ‘n konstante spoed op te hys. Wanneer die emmer 12 meter bokant die grond is, raak ‘n baksteen los en tref die grond 2 sekondes later. Verontagsaam die uitwerking van lugweerstand en aanvaar dat die verlies aan ‘n baksteen nie die emmer se gewig noemenswaardig affekteer nie.

4.1 Teken die onderstaande assestelsel in jou antwoordstel oor en gebruik dit om die beweging van die emmer en die baksteen vanaf die oomblik dat die baksteen die emmer verlaat totdat dit die grond tref, op dieselfde assestelsel met sketsgrafieke voor te stel. Onderskei duidelik tussen die twee grafieke.

snelheid/m.s-1

tyd/s

(5)

4.2 Teen watter snelheid is die emmer opgehys? (5)

4.3 Hoe lank nadat die baksteen die emmer verlaat het, was dit presies 15m van die emmer?

(8)

[18]

5

VRAAG 5

‘n Voorwerp met ‘n massa 25kg beweeg met ‘n konstante spoed van 4m.s -1 oor ‘n horisontale oppervlakte van punt A af. Dit beweeg dan teen ‘n helling op na punt B, wat 0.9m hoër is as punt A soos in die skets getoon. Alle oppervlaktes is wrywingloos.

B

0.9 m

A

5.1 Sal die voorwerp punt B bereik? Toon alle berekenings om u antwoord te staaf.

(6)

[6]

VRAAG 6

6.1 ‘n Motor pomp water uit ‘n put wat 10 m diep is en projekteer dit teen ‘n spoed van 15m.s-1. Die water loop uit die pyp teen ‘n tempo van 1200kg.min-1. Bepaal die drywing van die motor.

(6)

[6]

VRAAG 7

‘n Bal met massa 200g rol oor die vloer met ‘n spoed van 8m.s -1. Dit bots met ‘n stilstaande bal met massa 100g soos in die skets getoon.

8m.s-1

200g bal 100g bal

7.1 Na die botsing beweeg die 200g bal terug met ‘n snelheid van 2m.s -1. Bereken die spoed van die 100g bal na die botsing.

(6)

6

7.2 Wat is die grootte van die krag wat die 200g bal op die 100g bal uitoefen, indien die kontaktyd tussen die balle 0.02s was tydens die botsing?

(5)

[11]

VRAAG 8

Die ontdekking van die kompak skyf (CD) het ‘n omwenteling meegebring in die tegnologiese wêreld. Groot hoeveelhede inligting (tot soveel as 700MB) kan op een skyf gestoor word.

Die basiese beginsel in die lees van data op die skyf berus op die diffraksie van lig, deurdat die groefies op die skyf as veelvuldige splete dien wat diffraksiepatrone voortbring wanneer lig vanaf die skyf gereflekteer word.

Maar in 1996 het die koms van die DVD stoorkapasiteit na 4.7GB verhoog wat die toepassingsmoontlikhede van hierdie tegnologie verbreed het om onder andere hoë kwaliteit video in te sluit wat die VHS-tegnologie heeltemal laat uitsterf het.

‘n Noemenswaardige verskil tussen CD en DVD is die lasers wat gebruik word om die skywe te lees. CD spelers gebruik ‘n onsigbare Infra Rooi laser van 780nm terwyl DVD spelers ‘n rooi laser gebruik van 650nm. Die gereflekteerde lig word met ‘n foto-diode geregistreer wat baie akkuraat ingestel is vir die medium wat gebruik word. Ligseine word met komplekse algoritmes ontsyfer en deur geskikte sagteware omgeskakel in klank, foto’s, video’s ensovoorts.

Beantwoord nou die volgende vrae:

8.1 Waarvoor staan die letters DVD? (1)

8.2 In S.I. terme, hoeveel “bytes” is 4.7GB? (2)

8.3 Bereken die onderskeie frekwensies van die lasers wat vir CD en DVD doeleindes gebruik word.

(5)

8.4 Die groefies op die skywe dien as diffraksie splete vir lig. Indien ‘n CD ‘n groef van 1.6μm het, bepaal die posisie van die eerste donker band wat op die skyf vorm indien die CD in ‘n CD-speler gespeel word. (5)

8.5 Hierdie donkerband wat gevorm word is noodsaaklik vir ‘n foto-diode in die registrasie van die data vanaf die skyf. Bewys nou gevolglik met ‘n

7

berekening dat ‘n CD-speler nie ‘n DVD skyf sal kan lees nie (DVD’s het ‘n groef van 0.74μm).

(3)

[16]

VRAAG 9

Die skets toon die komponente van ’n fotosel wat in ’n kamera se ligmeter gebruik word:

Binne die fotosel is ’n stof met ’n lae drumpelfrekwensie. Wanneer monochromatiese rooi lig van ’n 100 W-gloeilamp die sesiumkatode in die fotosel tref, gee die meter ’n lesing.

Die golflengte van die rooi lig in die 100 W-gloeilamp is 600 nm.

9.1 Bereken die energie van die invallende foton. (6)

9.2 Wat word bedoel met die arbeidsfunksie (vrystellingsenergie) van die sesiumkatode?

(2)

9.3 Bepaal die spoed van die elektrone as die arbeidsfunksie van die metaal 2,8 x 10–19 is.

(6)

[14]

VRAAG 10

10.1 Verduidelik, met ‘n geskikte voorbeeld, wat met komplementêre kleure bedoel word.

(4)

[4]

8

VRAAG 11

Beskou ’n positiewe puntlading van +5 10–9 C

11.1 Teken ’n netjiese skets van die elektriese veldpatroon om dié puntlading.

(3)

11.2 Bereken die grootte en rigting van die krag uitgeoefen op ’n negatief gelaaide partikel van –3 10–9 C wat 0,5 m vanaf die puntlading van +5 10–9 C geplaas word.

(6)

11.3 Die negatiewe lading beweeg in die rigting van die positiewe lading. Verduidelik hoe die krag wat deur elke lading ondervind word, sal verander. (Gebruik slegs die woorde NEEM AF, BLY DIESELFDE of NEEM TOE as antwoord.) (2)

11.4 Die twee ladings kom in kontak en word dan weer geskei. Bereken die lading op elkeen nadat hulle geskei is.

(4)

[15]

VRAAG 12

Die lampies in die volgende stroombaan is almal identies. Die lesing op ammeter A1 is 2 A en die lesing op voltmeter V is 4,5 V. Die battery het ’n interne weerstand van 1 Ω.

9

12.1 Verduidelik waarom die lesing op A2 gelyk is aan 3 A. (3)

12.2 Bereken die weerstand van lampie L2. (4)

12.3 Bereken die EMK van die battery. (9)

12.4 Die filament in L3 brand uit. Sê watter van die volgende BLY DIESELFDE, WORD NUL, NEEM BEDUIDEND TOE of NEEM BEDUIDEND AF (maar nie tot nul nie).

12.4.1 Die effektiewe weerstand van die totale stroombaan (1)

12.4.2 Die lesing op ammeter A2 (1)

12.4.3 Die lesing op voltmeter V (1)

[19]

VRAAG 13

‘n Kapasitor is ‘n elektriese stroombaankomponent wat uit twee geleidende plate bestaan, geskei deur ‘n klein gaping, en wat gebruik word om lading te stoor. ‘n Sekere kapasitor is 10μF en 2100V gemerk.

13.1 Bereken die maksimum hoeveelheid lading wat deur hierdie kapasitor gestoor kan word.

(4)

13.2 Bereken die oppervlakte van hierdie kapasitor se plate indien hulle deur ‘n luggaping van 0.0001m geskei word.

(4)

13.3 Verduidelik, in woorde, waarom die kapasitansie toeneem wanneer daar ‘n diëlektrikum tussen die plate van ‘n kapasitor is.

(5)

13.4 Kan ‘n kapasitansie van 6.67μF met drie 10μF kapasitors verkry word? Bewys jou antwoord.

(3)

[16]

TOTAAL VIR AFDELING B: 125

GROOTTOTAAL: [150]

THAT’S ALL FOLKS!

10