Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2019 QP

Downloaded from hlayiso.com SEB GAUTENG PROVINCE REPUBEK. OF SOUTH ATRICA GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2019 TC, —<—<—<——y | 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA VRAESTEL 1 TYD: 3 uur PUNTE: 150 19 bladsye + 3 inligtingsblaaie FISIESE WETENSKAPPE: Vraestel 1 10841A X1@ I b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 (Vraestel 1) 10841 /19 GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (Vraestel 1) TYD: 3 uur PUNTE: 150 INSTRUKSIES EN INLIGTING 10. 11. 12. Skryf jou naam in die toepaslike spasie op die ANTWOORDBOEK. Hierdie vraestel bestaan uit 11 vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDBOEK. Begin elke vraag op ’n NUWE bladsy. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringsteisel in hierdie vraestel. Laat EEN reél oop tussen sub-vrae, byvoorbeeld tussen Vraag 2.1 en Vraag 2.2. Jy mag ‘n nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. Jy word aanbeveel om die aangehegde DATAVELLE te gebruik. Wys ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. Rond all finale numeriese antwoorde af tot ’n minimum van TWEE desimale plekke. Gee kort besprekings, ensovoorts, waar benodig. Skryf netjies en leesbaar.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word gegee as moontlike antwoorde vir die volgende vrae. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A — D) langs die vraagnommer (1.1 -— 1.10) in die ANTWOORDBOEK. 1.1. ‘nLeerder sit op n stoel. Volgens Newton se Derde Wet van Beweging is die reaksiekrag op die leerder se gewig, w, die krag van die ... A __ leerder op die stoel. B _ stoel op die leerder. C_aarde op die leerder. D_leerder op die aarde. (2) 1.2 Twee voorwerpe, A en B, is in kontak met mekaar op ‘n skuinsviak. ’n Horisontale krag, F, word toegepas parallel met die skuinsviak en druk op die voorwerpe soos gewys op die diagram hieronder. ra Die grootte van die kinetiese wrywingskrag wat inwerk op die voorwerp kan nie geignoreer word nie. Watter EEN van die valgende is die korrekte vryliggaamdiagram vir blok A? B A Fw F Fu F Fr Fg Fg © By F > Fy F Fora Fr Fy 1 Fr Fa Fo (2)

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 (Vraestel 1) 10841 / 19 1.3 Trollie T, met massa 3m, beweeg na regs met 'n spoed van v en bots kop aan kop met trollie R, met massa m, en beweeg na links met 'n spoed v. Onmiddelik na die botsing beweeg trollie R na regs met 'n spoed van 2v en trollie T is in rus. Verwys na die diagram hieronder. Ignoreer alle effekte van wrywing. VOOR BOTSING NA BOTSING v v vp =0 VE = 2V Watter van die volgende kombinasies is KORREK? MEGANIESE ENERGIE MOMENTUM A__| Bly behoue Bly behoue B_ | Bly behoue Bly nie behoue nie C_| Bly nie behoue nie Bly nie behoue nie D_| Bly nie behoue nie Bly behoue (2)

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (Vraestel 1) 10841 / 19 1.4 'nKlein klippie word laat val vanaf ’n hoogte y bokant die grond soos gewys in die diagram hieronder. Die klip tref die grond na 'n tyd t. grond Neem OPWAARTS AS POSITIEF. Ignoreer die effekte van lugweerstand. Water van die volgende diagramme toon die korrekte posisie-tyd grafiek vir die beweging van die klip? A ' B K ~ E = r 2 > ra t(s) ra t(s) a iam ¥ co) F D E E g o 7 2 t(s) o Oo oa = aly t(s) (2) b.o.

1.5 1.6 Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (Vraestel 1) 10841 / 19 ‘n Skietlood (pendulum) word gelig na posisie A tot ’7n hoogte h bokant die laagste punt van die swaai C. Dit word losgelaat vanaf punt A, en swaai deur punt B met ‘n spoed vg en C met n spoed ve. Ignoreer alle effekte van wrywing. Wat is die verwantskap tussen die spoed vg en die spoed Vc? Vc V2 B Ve = 0,5 vc c Vg = 0,5 v¢ v2 vB Ve (2) A Vg >= ‘n Sterrekundige kyk na die spektrale lyne van ’n ster. Watter van die volgende beskryf die effek van die Doppler verskuiwing op die spektrale lyn indien die ster na die aarde beweeg? Die spektrale lyn ... kom voor as dowwer. kom voor as groter. word verskuif na die rooi deel van die spektrum. word verskuif na die blou deel van die spektrum. (2) 00OU>

1.7 1.8 Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 (Vraestel 1) 10841 / 19 Puntladings Q:, Q2 en Qs3 word rangskik op die hoeke van 'n reghoekige driehoek soos getoon in die diagram hieronder. Die ladings op Q;, Q2 en Qs; is onbekend. Die afstand tussen Q, en Qs is r. Die afstand tussen Q, en Qs is ook r. Lading Q3 ondervind 'n resultante elektrostatiese krag na die WESTE. Qs of, N rw “ur we Ase *y Perr 7 Qa Q@ Watter van die volgende kombinasies ladings kan moontlik wees vir ladings Qu, Q2 en Qs? Qa Q2 Qs A NEGATIEF POSITIEF POSITIEF B POSITIEF POSITIEF POSITIEF Cc NEGATIEF NEGATIEF NEGATIEF D POSITIEF NEGATIEF POSITIEF (2) In die stroombaandiagram hieronder is drie weerstande, Ri, Re enn 6 Q wat in serie verbind word. Ri = Rz en die interne weerstand van die sel en verbindingsdrade mag geignoreer word. Vj, het’n lesing van 18 V en V2 het n lesing van 12 V. nT [tyr LR +R 1182 J -OQ- 12V Watter van die volgende is die moontlike waardes vir Ri en R2? A 49 B 690 Cc 129 D 180 (2)

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 (Vraestel 1) 10841 / 19 1.9 Die vereenvoudigde diagram van 'n elektriese generator wat verbind is aan ‘n glosilamp, word hieronder gegee. Komponent X is of ’n spleetring of 'n sleepring. N s x Watter van die volgende opsies vir hierdie generator is korrek? Energie omskakeling wat Tipe stroom Komponent X plaasvind gegenereer A Meganies tot elektries sleepring WSs B Meganies tot elektries spleetring Ws Cc Elektries tot meganies sleepring GS D Elektries tot meganies spleetring GS (2) 1.10 Die diagram hieronder toon sekere prominente lyne, P, Q, R en S in die lyn emissiespektrum van helium met ooreenstemmende golflengtes in nm. P Q | Ss i | | E &§ E E $ 2 3 3 Watter EEN van die spektrale lyne verteenwoordig die laagste energie verandering van ’n elektron binne in 'n helium atoom? A P B Q Cc R dD.) Os (2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (Vraestel 1) 10841 / 19 VRAAG 2 (Begin op’n nuwe bladsy.) 2.1 2.2 in Horisontale krag Fa, met grootte 20 N, word toegepas op blok X, met massa 3 kg wat op fn tafel is. Blok Y, met massa 2 kg, rus op blok X. Die twee blokke word verbind deur ’n dun onrekbare tou van weglaatbare massa wat oor hn wrywinglose katrol beweeg wat vas is aan ‘n muur. Blok X ondervind 'n kinetiese wrywingskrag van 1,2 N met die opperviakte van die tafel. Daar is geen wrywing tussen blok X en blok Y nie. Die spankrag in die tou is T wanneer blok X na regs versnel. T Y=2kg (©) X=3kg jC Fa = 20N 2.1.1. Stel Newton se Tweede Wet van Beweging in woorde. (2) 2.1.2. Teken’n benoemde vryliggaamdiagram wat AL die kragte toon wat op blok X inwerk. (6) 2.1.3. Bereken die grootte van die spankrag T in die tou. (6) 'n Leerder wil die afstand bereken tussen die Aarde (massa Me = 5,97 x 10 kg) en die Maan (massa Mm =7,35 x 10° kg) waar die netto gravitasiekrag nul is. Om dit te kan doen, plaas die leerder in derde massa ‘m’ by punt ‘P’ soos getoon in die diagram hieronder. Die afstand tussen die middelpunt van die Aarde en die Maan is ‘r’. Aarde g P Maan ¢ € Meo: m ~ Mu t 7 is i 2.2.1 Stel Newton se Wet van Universele Gravitasie in woorde. (2) 2.2.2 Gebruik die wet van gravitasie om te wys dat r en x verwant is deur die volgende vergelyking: r—2 1x + 0,988x" = 0 (4) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 (Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 3 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ‘n Bal met fn massa van 0,2 kg word vertikaal laat val vanaf die bokant van 'n gebou na ‘hn beton vioer benede. Die bal bons van die vloer af. Die snelheid teenoor tyd grafiek hieronder wys die beweging van die bal. Ignoreer die effekte van lugweerstand. NEEM AFWAARTSE BEWEGING AS NEGATIEF. 0 tyd (s) 5 7,55 10 y 3.1. Verduidelik die term vryval. (2) Gebruik die grafiek om die volgende vrae te beantwoord. 3.2 Skryf die aantal kere wat die bal die vioer tref neer. (1) 3.3. Bereken die hoogte: 3.3.1. Van waar die bal laat val is. (4) 3.3.2 Bereik deur die bal na die eerste bons. (3) 3.4 Bepaal die grootte van die verplasing van die bal vanaf die oomblik wat dit laat val is tot en met tyd t. (1) [11]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 1 (Vraestel 1) 10841 / 19 VRAAG 4 (Begin op’n nuwe bladsy.) Die tabel hieronder toon hoe die momentum van ’n enkele treinwa A verander met tyd net voor en net nan kop aan kop botsing met in ander wa B. p (kg-m:s"') van wa A 30 000 30 000 14 000 14 000 tyd (s) 20 20,1 20,2 20,3 Wa B het’n massa van 9 000 kg en beweeg aanvanklik teen 1,5 m-s" wes. Jy mag aanvaar dat die netto eksterne krag wat op die sisteem inwerk nul is. 41 Skryf n woord / term neer vir die onderstreepte woorde hierbo. (1) Gebruik die inligting in die tabel en beantwoord die volgende vrae. 42 Bereken die grootte van die: 4.2.1 Netto gemiddelde krag wat inwerk op die enjin van wa A gedurende die botsing. (4) 4.2.2 Snelheid van wa B net na die botsing. (4) 4.3 Teken die grafiek hieronder van die netto krag teenoor tyd oor in jou antwoordboek en voltooi die grafiek vir wa A. Die tyd waardes is reeds op die grafiek. Fret 20 20,1 20,2 20,3 t(s) (3) [12]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 5 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) 5.1 In’n eksperiment word 'n growwe skuinsviak QR opgestel om n bewegende 5 kg blok te stop. Die blok bereik punt Q met n spoed van 9,90 m- s‘. Die blokkom tot rus by punt R wat 3 m bokant viak QP is. Die wrywingskrag tussen die opperviakte QR en die blok is 18 N. 5kg 5.1.1. Definieer’n nie konserwatiewe krag. (2) 5.1.2 Gebruik energiebeginsels en bereken die hoek 8 van die heiling QR. (7) 5.2 ‘n Motor word gebruik om ‘n houer met water op te lig inn vertikale skag met behulp van n staal kabel. Die totale massa van die houer en die water is 987 kg. Die houer word gelig vanuit rus vanaf punt X en beweeg verby punt Yop'n hoogte van 46 m. By punt Y het die houer ‘n spoed van 0,9 ms" Enige wrywingskragte en effekte van die massa van die staalkabel kan geignoreer word. ee <— motor IL Houer met water 5.2.1 Stel die arbeid-energie beginsel in woorde. (2) 5.2.2 Gebruik die arbeid-energie beginsel en bereken die arbeid verrig deur die motor om die houer te lig vanaf punt X na punt Y. (4) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA | 43 (Vraestel 1) 40841 /19 VRAAG 6 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) ed langs ‘n reguit horisontale pad met die van 800 Hz. 'n Stilstaande waarnemer staan e frekwensie as 910 Hz soos die ambulans beweeg teen dieselfde ‘n Ambulans beweeg teen ‘n konstante spo' sirene wat'n klank vrystel teen ‘n frekwensie by punt P langs die pad en hoor die sirene s nader beweeg. Die ambulans beweeg verby punt P en hou aan spoed. Neem die spoed van klank in lug as 340 ms". Waarnemer iN (2) (5) 6.1 Stel die Doppler effek in woorde. 6.2 _Bereken die spoed van die ambulans. 6.3 nWaarnemer by punt P meet die sirene se frekwensie en die resultate word getoon in die grafiek hieronder. Frekwensie (Hz) —» tyd(s) (1) (4) P is? (1) [13] 6.3.1. Skryf die frekwensie R neer. 6.3.2 Bereken die waarde van S op die grafiek. 6.4 Watter frekwensie sal die waarnemer hoor wanneer die ambulans by punt b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 7 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) 7.1. Puntladings - Q,, + Q2 en + Q; word gerangskik by die hoeke van 'n reghoekige driehoek soos getoon in die diagram hieronder. -Q);=-2nc | | *Q.=+4nC ‘ O---n nnn enenen eee i 20 mm | +Q;=+5nC 7.1.1 Stel Coulomb se wet in woorde. (2) 7.1.2 Teken’n kragtediagram om die kragte te toon wat inwerk op lading + Q2 as gevolg van ladings - Q; en + Qs. (2) 7.1.3 Bereken die grootte van die netto krag wat inwerk op Q2 as gevolg van Qi en Qs indien Q, = - 2 nC, Q. = + 4nC en Q3 = +5 nC. (5) 7.2. n—2nC lading is 15 mm na links van 'n + 4 nC lading soos getoon in die diagram hieronder. Punt P is 10 mm na regs van die + 4 nC lading. -2nc +4nc e 15mm e 10 mm eP Bereken die netto elektriese veld by punt P. (5) [14]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (Vraestel 1) 10841 / 19 VRAAG 8 (Begin op’n nuwe bladsy.) 'n Groep leerders voer ‘n eksperiment uit om die emk (€) en die interne weerstand (r) van ‘n battery te bepaal. Die data verkry vanaf die eksperiment is gebruik om die punte op die grafiekpapier te plot en om die beste paslyn te trek. Een van die leerders se grafieke is gegee hieronder. Die x en y asse is nie bencem nie. > sof, 6.0; 40 2.0} al 8.1 Verduidelik die term interne weerstand. (1) 8.2 Skryf slegs EEN faktor wat konstant gehou moet word gedurende die uitvoer van hierdie eksperiment. (1) Gebruik die grafiek: 8.3 Verskaf'n byskrif vir die y-as. (1) 8.4 Skryf die grootheid verteenwoordig deur die gradiént neer. (1) 8.5 Skryf die emk van die battery neer. (1) 8.6 Bereken die interne weerstand van die battery. (4) 8.7 Bepaal die waarde van Vint wanneer die grafiek 0,8 bereik op die x-as. | bs b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 ({Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 9 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 9. 'n Stroombaandiagram word verbind soos getoon hieronder. Die battery het n emk van 10 V en ‘n onbekende interne weerstand r. ‘n Voltmeter V4 word verbind oor die battery en ‘fn ander voltmeter V2 word verbind oor die skakelaar S. Die verbindingsdrade het weglaatbare interne weerstande. emk = 10 V pores iy \ th loco eee ne neon ! (yn Vi 100 | | sa 2 $s aa Skakelaar § is aanvanklik oop. 9.1 Skryf die lesing op voltmeter V2 neer. (1) Skakelaar S word nou gesluit. Die lesing op voltmeter Vj is 8 V. 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 Wat is die lesing op V2? (1) Bereken die totale eksterne weerstand van die stroombaan. (3) Bereken die interne weerstand, r, van die battery. (5) Hoe sal die lesing op die voltmeter V; beinvioed word indien die 5 Q resistor verwyder word? (Kies vanuit: VERMEERDER, VERMINDER of BLY DIESELFDE.) (1) Verduidelik die antwoord vir Vraag 9.5. a [ b.o,

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA | 47 (Vraestel 1) 10841 /19 VRAAG 10 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder illustreer ‘n WS generator. Die hoofkomponente is benoem as A, Benc. B AS A = r) c 10.1 Skryf die name van die komponente neer: 10.1.1 A (1) 10.1.2 B (1) 10.2 Skryf die funksie van komponent C neer. (1) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (Vraestel 1) 10841 /19 Die grafiek hieronder stel die uitset stroom teenoor die tyd voor vir n WS generator. Stroom (mA) Gebruik die grafiek hierbo en beantwoord die volgende vrae. 10.3 10.4 10.5 Wat was die posisie van die spoel relatief tot die magneetveld van die generator vir die uitset stroom om ‘n maksimum te wees? (Kies vanuit: LOODREG of PARALLEL.) (1) Bereken die wgk stroom (lwgx) vir hierdie generator. (3) Bereken die gemiddelde drywing gelewer deur ’n 100 Q resistor verbind oor die terminale van die generator. (3) [10} b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (Vraestel 1) 10841 / 19 19 VRAAG 11 (Begin op ‘n nuwe bladsy.) Inn ondersoek word die metaalplaat van 'n fotosel verlig met groen, blou en violet lig soos getoon hieronder. metaalplaat e groen lig . Com ligbron “— fotosel Die resultate van die ondersoek word gewys in die tabel hieronder. 11.2 11.3 11.4 11.5 Kleur Golflengte (nm) Lesing op die ammeter groen 560 Nee blou 500 Ja violet 430 Ja Definieer die werksfunksie van n metaal. Verduidelik waarom geen stroom registreer wanneer groen lig gebruik word nie. Watter effek sal die toename in intensiteit van lig hé op die lesing van die ammeter wanneer blou lig gebruik word? (Kies vanuit VERMEERDER, VERMINDER of BLY DIESELFDE.) Verduidelik die antwoord vir Vraag 11.3. Bereken die energie van 'n foton blou lig. TOTAAL: (2) (2) (1) (2) (4) (11] 150 b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA | 29 (Vraestel 1) 10841 / 19 DATA VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 12 VRAESTEL 1 (FISIKA) TABEL 1: FISIESE KONSTANTES NAAM SIMBOOL WAARDE sewitasio. as gevolg van g 9.8 ms? Universele gravitasie konstante G 6,67 x 107" N-m?-kg2 Spoed van lig in n vakuum c 3,0x 10° m-s* Planck se konstante h 6,63 x 10™ Jes Coulomb se konstante k 9,0 x 10°N-m?-C? Lading op ’n elektron e 1,6x 10% Massa van fn elektran Me 9,11 x 10°" kg Massa van die aarde Me 5,98 x 1074 kg Radius van die aarde Re 6,38 x 10° m b.o.

Downloaded from hlayiso.com TABEL 2: FORMULES BEWEGING FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (Vraestel 1) 10841 /19 21 Ve =V¥j+ a At Ax =v At+adt? of Ay =v,At+ Jat? 7 =v? +2adx of v,? =v,’ + 2ady Vv, +V; Vv, +V A f A’ £ | At X= (a 2 +)at o y= (As 2 eM) KRAGTE F net — ma fms = SN s Free At = Ap Ap = mv, — mm mm of F=G—5+ d? r F=G—— ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W=FAxcose of E,=mgh of E,= ; mv? w= AK oOof.) Wy = AE, of AE, =Ey -E, W,, =AK+AU of W,, =AE, + AE, Pron =F¥aen, Pym = F¥ gem GOLWE, KLANK EN LIG 1 v=fd a f viv viv f, =f, f=“, of E=h2 viv, viv, n E=W, +E cnaks) of E=W,+Kireks waar E=hf and w, =hf, en Ey mats) =5 Vina 2 Of K maxs) = aks 1 b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA | 99 (Vraestel 1) 10841 /19 ELEKTROSTATIKA kQ,Q kQ Foy Ea vw EuF q q n= Qa or n= a e Ge ELEKTRIESE STROOMBANE Vv emf(e)=I(R+r) R= I emk(e)=KR +r) R, =R,+Re +... Jj tt q=IAt R, R, R, W=Vq _wW “At W=VIAt W=PRAt P=VI ; P=/R we ViAt ve R R WISSELSTROOM Pave = Vims ims / Poem = Virgil wake 1. =m / Looe = oo mms wal > v2 Pao=EuR 1 Pron = Legg V, Vv Vv. — — max / Vv. = maks 2 ™ 2 wea |p Mm yp, = Moos ave R R EINDE