Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2016 QP

Downloaded from hlayiso.com GAUTENG DEPARTMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2016 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA Eerste Vraestel TYD: 3 URE PUNTE: 150 16 BLADSYE en 3 inligtingsbladsye P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 (Eerste Vraestel) 10841/16 GAUTENG DEPARTMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN PROOFREAD DATE ___________ FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA SIGNATURE _________________ (EERSTE VRAESTEL) PROOFREAD DATE ___________ TYDSDUUR: 3 ure SIGNATURE _________________ Punte: 150 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam in die toepaslike ruimte op die ANTWOORDEBOEK neer. 2. Hierdie vraestel bestaan uit 10 vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. 3. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN lyntjie tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 6. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 8. INLIGTINGSBLAAIE is vir jou gebruik aangeheg. 9. Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 10. Rond jou finale antwoord af tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke. 11. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 1 EENWOORDITEMS Vier opsies word as moontlike antwoorde op 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 ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 C. 1.1 Die diagram below hieronder toon ’n boks wat met ’n krag F A langs ’n horisontale oppervlak getrek word. Die boks gly na regs met ’n konstante snelheid. N FA fk w Watter EEN van die volgende stellings aangaande die kragte wat op die boks uitgeoefen word, is korrek? A N is groter as w. B w is groter as N. C F A is groter as f k . D F A is gelyk aan f k . (2) 1.2 Die grootte van die impulse op ’n bal wat van ’n muur terugbons is gelyk aan die ... A netto krag van die bal op die muur. B produk van die netto krag op die bal en die tydsduur waarin dit uitgeoefen word. C verandering in snelheid van die bal. D produk van die massa en die versnelling van die bal. (2) 1.3 Wanneer ’n bus eweskielik vanuit ’n posisie van rus versnel, neig staande passasiers om agtertoe te val. Hierdie waarneming word die beste beskryf deur ... A Newton se eerste bewegingswet. B Newton se tweede bewegingswet. C Newton se derde bewegingswet. D Newton se universele gravitasiewet. (2) P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 (Eerste Vraestel) 10841/16 1.4 Watter EEN van die volgende sal NIE die stroom wat deur ’n generator gelewer word, verhoog nie? A Verhoog die aantal winding in die spoel. B Wen die ankerwindinge om ’n aluminiumkern. C Verhoog die rotasiespoed van die ankerspoel. D Vergroot die magneetsterkte. (2) 1.5 Die stroom teenoor potensiaalverskil grafieke hieronder, is vir vier resistors (weerstande), P, Q, S en T verkry. P Stroom (A) Q S T Potensiaalverskil (V) Die resistor (weerstand) met die tweede grootste weerstand is: A P B Q C S D T (2) 1.6 ’n Metaaloppervlakte stel fotoelektrone vry wanneer dit met groenlig bestraal word. Wanneer die groenlig met ultravioletlig vervang word, sal die kinetiese energie (E k ) van die vrygestelde fotoelektrone … A verhoog. B verlaag. C na nul val. D dieselfde bly. (2) P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (Eerste Vraestel) 10841/16 1.7 Twee voorwerpe trek mekaar met ’n krag, grootte F, aan, wanneer hulle ’n afstand r van mekaar is. Indien elke massa VERDRIEVOUDIG (3 keer groter), is die nuwe gravitasiekrag wat die een voorwerp op die ander uitoefen: A 9F B 18F C 24F D 36F (2) 1.8 ’n Motor blaas sy toeter terwyl hy met ’n konstante snelheid op ’n reguit stuk pad ry. Op tydstip t = 0 is die motor by posisie X soos hieronder getoon. Op tydstip, t = t 1 beweeg die motor by ‘n waarnemer, L, verby. Op tydstip, t = t 2 is die motor by posisie Y. X L Y Watter EEN van die volgende grafieke stel die verandering in die frekwensie (toonhoogte) van die toeter met tyd, soos deur die waarnemer gehoor, die beste voor? A B f (Hz) f (Hz) 0 t1 t2 t 0 t1 t2 t C D f (Hz) f (Hz) 0 t1 t2 t 0 t1 t2 t (2) P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (Eerste Vraestel) 10841/16 1.9 Punt P is op ’n afstand r vanaf ’n puntlading q soos hieronder getoon, geleë. Die elektrieseveld by punt P as gevolg van die puntlading q, is as E bevind. r P +q 1 Die elektrieseveld by punt Q op ’n afstand r van puntlading q is: 3 A 1 E 9 B 1 E 3 C 3E D 9E (2) 1.10 ’n Bal word vanaf ‘n sekere hoogte grond toe laat val en bons terug tot dieselfde hoogte. Watter EEN van die volgende snelheid teenoor tyd grafieke verteenwoordig die beweging van die bal die beste, as afwaarts as positief geneem word. A v B v (m·s-1) (m·s-1) t (s) t (s) C v D v (m·s-1) (m·s-1) t (s) t (s) (2) [20] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 2 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Blok X, massa 4 kg, is aan blok Y, massa 8 kg, met ’n ligte, onrekbare tou verbind. ’n Ander ligte, onrekbare tou is aan blok X verbind en hardloop oor ’n wrywinglose katrol. Die stelsel word met ’n konstante krag van 180 N, soos in die onderstaande diagram getoon, getrek. Ignoreer die effek van lugweerstand. 180 N X 4 kg T Y 8 kg 2.1 Stel Newton se tweede bewegingswet. (2) 2.2 Teken ’n benoemde vryeliggaamdiagram waar ALLE kragte wat op voorwerp X uitgeoefen word, getoon word. (3) 2.3 Bereken die: 2.3.1 spanning T in die tou wat beide blokke verbind. (4) 2.3.2 grootte van die versnelling van blok X. (2) [11] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 3 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) ’n Stilstaande vuurpyl op die grond word vertikaal opwaarts gelanseer. Wanneer dit 550 m bokant die grond (punt Q) is, word ’n voorwerp van die vuurpyl losgelaat. Op hierdie oomblik is die snelheid van die vuurpyl 110 m·s-1. Die voorwerp bereik sy MAKSIMUM hoogte BO die grond by punt R. Ignoreer die effek van lugweerstand. R Vby R = 110 m·s-1 Q 550 m Voorwerp vasgeheg P aan vuurpyl Grond 3.1 Gee ’n rede waarom die voorwerp aanhou om opwaarts te beweeg nadat dit van die vuurpyl losgelaat is. (1) 3.2 Wat is die rigting van die versnelling van die voorwerp by: 3.2.1 punt P. (1) 3.2.2 punt R. (1) 3.3 GEBRUIK slegs BEWEGINGSVERGELYKINGS om die tyd wat dit die VOORWERP neem om: 3.3.1 die maksimum hoogte te bereik, nadat dit van die vuurpyl losgelaat is by (3) punt Q. 3.3.2 die grond te bereik, nadat dit van die vuurpyl losgelaat is by punt Q. (4) 3.4 Teken die snelheid teenoor tyd grafiek vir die volledige beweging van die voorwerp. Toon die volgende op die grafiek: • Aanvanklike snelheid. • Tyd om die maksimum hoogte te bereik. • Tyd om die grond te bereik. (4) [14] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 4 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) ’n Rolskaatser nader ’n skuinsvlak met ‘n konstante snelheid van 20 m·s-1 soos hieronder getoon. Net voordat hy die skuinsvlak bereik, tel hy ’n seuntjie op wat in sy pad staan en beweeg verder met die skuinsvlak op totdat hy punt B bereik. Die totale massa van die rolskaatser is 68 kg en dié van die seun is 12 kg. B 20 m·s-1 25° 4.1 Stel die beginsel van die behoud van liniêre momentum. (2) 4.2 Bereken die grootte van die gesamentlike snelheid van die rolskaatser en die seun nadat die seun opgetel is. (4) 4.3 Gebruik energiebeginsels om die afstand wat hulle teen die skuinsvlak opbeweeg te bereken voordat hulle by punt B tot stilstand kom. Ignoreer die effek van wrywing. (5) 4.4 Hoe sal die antwoord van VRAAG 4.3 beïnvloed word indien wrywing tussen die wiele van die rolskaatse en die oppervlakte NIE geïgnoreer word nie? Kies uit VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Gee ’n rede vir die antwoord. (2) [13] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 5 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) ’n Motor, massa 700 kg, beweeg teen ’n skuinsvlak op soos in die onderstaande diagram aangetoon. 30° 5.1 Wat is die netto werk wat op die motor verrig word as die motor met ‘n KONSTANTE snelheid teen die skuinsvlak opbeweeg? (1) 5.2 Teken ’n benoemde vryeliggaamdiagram waar AL die kragte wat op die motor inwerk terwyl dit teen die skuinsvlak opbeweeg, getoon word. (4) 5.3 Die motor beweeg nou vanuit rus vanaf die basis van die skuinsvlak en versnel opwaarts teen die skuinsvlak. Die motor se enjin oefen ’n krag van 6 000 N uit en die koëffisient van wrywing tussen die motorbande en die oppervlak is 0,32. 5.3.1 Stel die werk-energiestelling in woorde. (2) 5.3.2 Gebruik energiebeginsels om die grootte van die snelheid van die motor te bereken nadat dit ’n afstand van 70 m teen die skuinsvlak opbeweeg het. (8) [15] VRAAG 6 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) 6.1 ’n Vlieënde vlêrmuis stel klankgolwe teen ‘n frekwensie van 75 Hz vry. ’n Stilstaande waarnemer neem die frekwensie van die klankgolwe as 73 Hz waar. Die spoed van klank in lug is 340 m·s-1. 6.1.1 Stel die Doppler Effek in woorde. (2) 6.1.2 Vlieg die vlêrmuis NA of WEG van die waarnemer? (1) 6.1.3 Bereken die spoed waarteen die vlêrmuis vlieg. (4) 6.2 Verduidelik kortliks die waarneming wat wetenskaplikes in staat stel om te bepaal dat die heelal besig is om uit te dy. (4) 6.3 Noem TWEE toepassings van die Doppler Effek in medisyne. (2) [13] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 11 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 7 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Drie ladings, Q 1 , Q 2 en Q 3 , dra ladings van +2 x 10-5 C, -2 x 10-4 C en +2 x 10-4 C onderskeidelik en is geplaas soos in die onderstaande diagram getoon. Noord Q3 = 2x10-4 C W E S 0,4 m 0,5 m Q2 = –2x10-4 C Q1 = 2x10-5 C 7.1 Stel Coulomb se Wet in woorde. (2) 7.2 Teken ’n diagram wat die elektrostatiese kragte wat op Q 1 deur Q 2 en Q 3 uitgeoefen word, toon. (2) 7.3 Bereken die netto elektrostatiese krag wat op Q 1 deur Q 2 en Q 3 uitgeoefen word. (7) [11] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 8 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Die battery in die stroombaan hieronder, het ’n emf of 12 V en ’n interne weerstand, r. Voltmeter V 1 is oor die battery gekonnekteer. Die weerstand van die verbindingsdrade is ignoreerbaar klein. ε = 12 V A r V1 S2 10 Ω 6Ω 2Ω S1 V2 Skakelaars S 1 en S 2 is beide oop. 8.1 Skryf die lesing op voltmeter V 2 neer. (1) 8.2 Skakelaar S 1 word nou toegemaak. Skakelaar S 2 bly oop. Die lesing op V 1 is nou 10 V. Bereken die: 8.2.1 totale eksterne weerstand in die stroombaan. (4) 8.2.2 interne weerstand van die battery. (5) 8.3 Beide skakelaars S 1 en S 2 word nou toegemaak. Hoe sal die lesing op die ammeter beïnvloed word? KIES uit VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Verduidelik die antwoord. (3) [13] P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 (Eerste Vraestel) 10841/16 VRAAG 9 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder toon die noodsaaklike onderdele van ‘n generator. winding magneet Splitringkommutator Koolstofborsels 20 Ω 9.1 Die winding draai in die magneetveld. Skryf neer die soort stroom (AC or DC) wat: 9.1.1 in die winding geïnduseer word. (1) 9.1.2 deur die 20 Ω weerstand beweeg. Gee ’n rede vir die antwoord. (2) 9.2 ’n AC generator word in die kommersiële vervaardiging van elektrisiteit gebruik. 9.2.1 Stel EEN fundamentele verskil in die ontwerp tussen ’n AC generator en ’n DC generator. (2) 9.2.2 Verduidelik volledig waarom AC bo DC verkies word vir die transmissie van elektrisiteit oor lang afstande. (3) P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (Eerste Vraestel) 10841/16 9.3 Die diagram hieronder toon die uitset van die AC generator. ’n 20 Ω weerstand is in die stroombaan verbind. +200 Potensiaalverskil 0 (V) 0,02 0,04 0,06 0,08 Tyd (s) –200 Bereken die: 9.3.1 frekwensie van die kragbron. (2) 9.3.2 gemiddelde drywing verkwis in die weerstand. (5) [15] VRAAG 10 Invallende lig met verskillende golflengtes is op ’n metaalkatode geskyn soos in onderstaande diagram getoon. Invallende lig + – e- Katode Anode µA Verstelbare potensiaalverskil Dit is gevind dat lig van 500 nm elektrone met nul (zero) kinetiese energie vrystel. Die mikro-ammeter gee ’n nullesing. 10.1 Definieer die term werksfunksie. (2) 10.2 Bereken die werksfunksie van die metaal wat as katode gebruik is. (5) P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (Eerste Vraestel) 10841/16 10.3 Hoe sal elk van die volgende die lesing op die mikro-ammeter beïnvloed? Kies uit VERHOOG, VERLAAG or BLY DIESELFDE. 10.3.1 Die intensiteit van die lig word nou verhoog. (1) 10.3.2 Lig met ’n golflengte van 550 nm word gebruik. (1) Die metaalkatode word nou met lig met ’n golflengte van 400 nm bestraal. 10.4 Bereken die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde foto- elektrone. (5) [14] VRAAG 11 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) ’n Leerder stel ’n stroombaan op, soos hieronder getoon, om die interne weerstand van ’n battery te bepaal. ε r A Rekst V P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 (Eerste Vraestel) 10841/16 Sy noteer die lesings op die voltmeter en ammeter vir verskillende weerstandswaardes van die rheostaat. Die grafiek hieronder is verkry uit die resultate. Grafiek van die omgekeerde (inversie) stroom teenoor eksterne weerstand 4  3 1 stroom  (A-1) 2  1 0 0 2 4 6 8 10 12 Eksterne weerstand ( Ω ) 11.1 Definieer die term emf. (2) 11.2 Bereken die helling (gradient) van bostaande grafiek. (3) 11.3 Wat word deur die helling in VRAAG 11.2 verteenwoordig? (1) 11.4 Bereken, deur gebruik te maak van die inligting op die grafiek, die: 11.4.1 emf van die battery. (2) 11.4.2 interne weerstand van die battery. (3) [11] GROOTTOTAAL: 150 P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 (Eerste Vraestel) 10841/16 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 g 9,8 m·s-2 Swaartekragversnelling Universal gravitational constant G 6,67 x 10-11 N·m2·kg-2 Universele gravitasiekonstante Radius of the Earth RE 6,38 x 106 m Radius van die Aarde Mass of the Earth ME 5,98 x 1024 kg Massa van die Aarde Speed of light in a vacuum c 3,0 x 108 m·s-1 Spoed van lig in 'n vakuum Planck's constant h 6,63 x 10-34 J·s Planck se konstante Coulomb's constant k 9,0 x 109 N·m2·C-2 Coulomb se konstante Charge on electron e –1,6 x 10-19 C Lading op elektron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (Eerste Vraestel) 10841/16 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING v f = vi + a ∆t Δx = v i Δt + 21 a∆t 2 or/of Δy = v i Δt + 21 a∆t 2 v f = v i + 2a∆x or/of  v + vf   v + vf  2 2 Δx =  i  Δt Δy =  i  Δt v f = v i + 2a∆y 2 2  2  or/of  2  FORCE Fnet = ma p = mv f s max = μ sN fk = µ k N Fnet ∆t = ∆p ∆p = mv f - mv i w = mg m1m 2 m1m 2 M M F=G or/of F=G g = G or/of g= G 2 d2 r2 d2 r WORK, ENERGY AND POWER W = FΔx cos θ U = mgh or/of EP = mgh Wnet = ∆K or/of Wnet = ∆Ek 1 1 K = mv 2 or/of E k = mv 2 2 2 ∆K = K f − K i or/of ∆Ek = Ekf − Eki W Wnc = ∆K + ∆U or/of Wnc = ∆Ek + ∆Ep P= ∆t P ave = Fv ave / P gemid = Fv gemid WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 v=fλ T= f v ± vL v ± vL hc fL = fs fL = fb E = hf or /of E = v ± vs v ± vb λ E = Wo + Ek(max) or/of E = Wo + K max where/waar 1 1 E = hf and/en W0 = hf0 and/en Ek (max) = 2 mv max or/of K max = 2 mv max 2 2 P.T.O.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 19 (Eerste Vraestel) 10841/16 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 kQ F= E= r2 r2 W F V= E= q q Q Q n= or/of n= e qe ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE emf ( ε ) = I(R + r) V R= I emk ( ε ) = I(R + r) R s = R1 + R 2 + ... 1 1 1 q = I∆t = + + ... R p R1 R 2 W = Vq W P= Δt W = VI ∆ t P = VI W = I2R ∆ t P = I 2R V Δt2 W= V2 R P= R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pave = Vrms I rms / Pgemiddeld = Vwgk I wgk Imax I maks Irms = / I wgk = 2 2 Pave = I rms 2 R / Pgemiddeld = I 2wgk R Vmax Vmaks Vrms = / Vwgk = 2 Vrms 2 Vwgk 2 2 Pave = / Pgemiddeld = R R END