Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2020 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com " GAUTENG PROVINCE Ley $2) REPUBLIC OF SOUTH AFRICA GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2020 10844 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA VRAESTEL 1 TYD: 3 uur PUNTE: 150 17 bladsye + 3 inligtingsblaaie en ‘n antwoordblad

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA {Vraestel 1) 10841420 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. 10. 11. Hierdie vraestel bevat 10 vrae. Beantwoord al die vrae in die ANTWOORDBOEK en op die ANTWOORDBLAD wat aan die einde van dle vraestel voorsien is. Begin elke vraag op ’n NUWE bladsy in die ANTWOORDBOEK. Nommer die antwoorde volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. Los EEN lyn oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. Jy mag 'n nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. Jy word aangeraai om die aangehegde INLIGTINGSBLAAIE te gebruik. Wys ALLE formule en invervanging in ALLE berekeninge. Rond alle numeriese antwoorde af tot 'in minimum van TWEE desimale plekke. Gee kort beskrywings ensovoorts waar nodig. Skryf netjies en leesbaar.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word gegee as moontlike antwoorde vir die volgende vrae. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A — D) van jou keuse langs die vraagnommer (1.1 tot 1.10) neer in die ANTWOORDBOEK bv. 1.11 D. 14 12 Watter van Newton se wette word geassosieer daarmee dat dit n konserwatiewe krag is? A Eerste wet B Derde wet C Tweede wet D _Universele Gravitasiewet (2) ‘'n Persoon staan op ‘n badkamerskaal wat vas is aan die vioer van 'n hysbak, soos getoon in die diagram hieronder. hysbak kabel (a i Die lesing op die skaal is nul wanneer die hysbak beweeg met ... p F badkamerskaal A die kabel wat gebreek is. B _ nopwaartse toenemende spoed. C nN opwaartse konstante spoed. D 'n afwaartse konstante spoed. (2)

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA | 4 (Vraestel 1) 10841/20 4.3. Indie diagram hieronder word 'n bal vertikaal opwaarts gegooi vanaf die bokant van 'n gebou met 'n hoogte van 50 m. Die pad wat die bal volg word benoem, Q, R en S soos getoon in die diagram. Grond Bestudeer die drie stellings hieronder. Die verandering in posisie van die bal by: (i) Qis50m (ii) Ris nul (ii) Sis50m Watter EEN van die volgende stellings is waar? A (jen (ill) B slegs (i) Csi) en (ii) D di en (iid (2) b.o.

1.4 1.5 Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (Vraestel 1) 10841/20 In die diagram hieronder word 'n rubber bal gegooi na ‘n muur en bons terug. Rubber bal OF I mur <—® Watter EEN van die diagramme hieronder verteenwoordig die korrekte benoemde momentum vektore vir die rubber bal? A Pr Pi L Pr pi ¢ + —> — a + ap ‘ 4p Cc D Al Pr o Pp - _— Pi —_ 4p ry zg pi (2) Blok m beweeg by 'n helling af oor ’n afstand x in al die diagramme hieronder. Die grootte van m en x is dieselfde in elke diagram. Nie een van die diagramme is volgens skaal geteken nie. Ignoreer alle effekte van wrywing. In watter EEN van die diagramme hieronder sal Wnet die grootse wees? A B x x 30° Ap in Ap c D x x 0" a (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (Vraestel 1) 10841/20 1.6 | Wanneer n GS elektriese stroom vioei deur 'n enkel stroomdraende geleier, sal die regterhand reél ons help om te bepaa! wat die ... A __ krag op die geleier is. B veld op die geleier is. C __rigting van die geinduseerde emk is. D rigting van die elektriese veld om die geleier is. (2) 1.7 Indie stroombaan hieronder het die battery weglaatbare interne weerstand. Gloeilamp 1, 2 en 3 is identies. Skakelaar S: is gesluit en skakelaar S2 is cop. ee fit /* (a) 1 ®) Om Watter EEN van die volgende is waar vir die ammeter- en voltmeterlesing wanneer skakelaar S2 gesluit is? Ammeterlesing A Voltmeterlesing V A Verminder Vermeerder B Vermeerder Vermeerder Cc Verminder Verminder D Vermeerder Verminder )

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (Vraestel 1) 10841/20 1.8 Die druk teenoor tyd grafiek vir'n stilstaande bron, relatief tot die waarnemer, word hieronder getoon. 1 ar a) 3 | t “ Tyd 2 3 Watter van die volgende klankgolwe is die beste voorstelling van die klankgolf indien die bron na die waarnemer beweeg? WAL . VV OV a4 E Druk Druk (2) b.o.

19 Downloaded from hlayiso.com (Vraeste! 1) FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10841/20 ‘n Reghoekige draad spoe] ABCD roteer tussen twee pole van 'n magneet soos hieronder getoon. Watter van die volgende is waar vir die geinduseerde emk en die geinduseerde stroom in die spoel by die posisie van die spoel hierbo getoon? Die spoel word antikloksgewys geroteer. Geinduseerde emk Geinduseerde stroom A | Vermeerder Verminder B_ | Vermeerder Vermeerder C_ | Verminder Verminder D_ | Verminder Vermeerder Wanneer lig van in sekere frekwensie geskyn word op ‘n metaal opperviakte, word geen elektrone vrygeste! van die opperviakte nie. Watter van die volgende veranderinge sal elektrone vanuit die opperviakte van die metaal vrystel? A B Cc D Gebruik ‘n metaai met 'n groter werksfunksie. Verhoog die opperviakte van die metaal. Verhoog die intensiteit van die lig. Gebruik lig met 'n baie hoér frekwensie. 2) (2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 2 = (Begin op’n nuwe bladsy.) In die diagram hieronder is ‘n hommeltuig (“drone”) met ‘n massa van 5,8 kg, wat gebruik word om 'n massa, m = 3,2 kg, op te lig met die gebruik van ‘n onrekbare kabel van weglaatbare massa, Die spanning in die kabel is T, en die hommeltuig versnel vertikaal opwaarts teen 0,9 m:s?, Die opwaartse krag van die hommeltuig is 180 N. Die wrywingskrag f ondervind deur die hommeltuig en die massa m, soos hulle opwaarts beweeg, is dieselfde. Homme}ltuig x — m = 5,8 kg fos ms? (| m = 3,2 kg 2.1 Stel Newton se Tweede wet van beweging in woorde. 2.2 Teken’n volledig benoemde, vrye liggaamdiagram vir die massa m. 2.3 Bereken die grootte van die wrywingskrag ondervind deur die hommeltuig en m. 2.4 Bereken die spanning in die kabel. 2.5 Die hommeltuig bereik sy maksimum konstante spoed van 19,7 m-s"! nadat dit punt X verby gaan. Die krag waarmee dit gelig word gaan nie verander nie. Bereken die drywing van die motors van die hommeltuig. b.o. 2) (3) ”) (2) (3) [17]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (Vraestel 1) 10841/20 10 VRAAG 3 (Begin op ’n nuwe bladsy.) Die twee snelheid-tyd grafieke hieronder is van twee voorwerpe A en B wat vertikaal afwaarts na die grond val. Beide voorwerpe begin vanaf 'n hoogte van 8m en tref die grond op dieselfde tyd t. Ignoreer die effekte van wrywing. 3.41 3.2 3.3 3.4 3.5 v(ms")| A > aero! Sos oI t(s) Verduidelik die term projektiel. 3.2.1 Watter EEN van die voorwerpe, A of B, was afwaarts geprojekteer (gegooi)? Kies uit A of B. 3.2.2 Geen rede vir jou antwoord vir VRAAG 3.2.1. Bereken die volgende waardes op die grafiek. 3.3.1 Tydt 3.3.2 Snelheid v van voorwerp A Hoe vergelyk die area onder grafiek A met dié van grafiek B? Kies vanaf: GROTER AS, KLEINER AS, DIESELFDE. Gee nn rede vir jou antwoord. Skryf die grootte en rigting van die vektor verteenwoordig deur die gradiént. (2) (1) (1) (4) (4) (2) (2) [16]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 1 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 4s (Begin op’n nuwe bladsy.) In die diagram hieronder vlieg 'n vegvliegtuig in ‘n reguit lyn teen ’n konstante spoed van 275 ms”. Die viieénier vuur n missiel af sodat die missiel die viiegtuig verlaat met 'n spoed van 700 m:s“! vorentoe. Die massa van die vegvliegtuig is 5 000 kg en die van dié missiel is 50 kg. = missiel 4.1 Definieer impuls in woorde. (2) Dit neem die missiel, vanuit rus, 'n tyd van 1,5 s om ‘n spoed van 700 m-s" te bereik. 4.2 Gebruik die impuls-momentum stelling en bereken die grootte van die netto krag op die missiel. (4) 4.3 Sien die sisteem as’n geisoleerde sisteem en bereken die snelheid van die vegvliegtuig onmiddellik nadat die missiel afgevuur is. (5) 4.4 Verduidelik waarom die sisteem as n geiscieerde sisteem gesien moet word om die spoed van die vegvliegtuig te bereken nadat die missiel afgevuur is. (2) {13]

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG & (Begin op'n nuwe bladsy.) In Diagram 1 hieronder is die lengte van die helling AB gelyk aan 5,5 m en teen ’n hoek van 15° met die horisontaal. In 'n toets beweeg ’n massa van 50 kg die lengte van AB af, teen ’n KONSTANTE spoed. Die kinetiese wrywing van die helling is onbekend. Diagram 1 In Diagram 2 hieronder is 'n helling van dieselfde lengte van 5,5 m teen in hoek van 30° met die horisontaal. Die massa van 50 kg begin vanuit rus by A en gly teen die helling af tot by punt B. Diagram 2 Die kinetiese ko&ffisiént van wrywing vir die helling in Diagram 1 en Diagram 2 is identies. 5.1. Stel die arbeid-energie beginsel in woorde. (2) 5.2 Gebruik energie beginsels en bereken die ... 5.2.1 kinetiese koéffisiént van die opperviakte. (8) 5.2.2 spoed van die massa by punt B in Diagram 2. (5) [13] bo.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 6 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ’n Renmotor nader n sentrum wat data vergader by ‘n renbaan, Die masjien wat die beweging waarneem produseer in frekwensie teenoor tyd grafiek soos hieronder getoon. 1220 B sa00 @ 1180 a © 1160 g 1140 c 1120 1100 1080 Tyd (s) 6.1 Stel die Doppler effek in woorde. (2) 6.2 Skryf die frekwensie neer soos waargeneem deur die masjien wanneer die renmotor ... 6.2.1 die data sentrum nader. (1) 6.2.2 weg beweeg vanaf die data sentrum. (1) 6.3. Bereken die spoed van die renmotor indien die frekwensie vrygestel deur die masjien wat die beweging waarneem 1 160 Hz is. Neem die spoed van klank in lug as 340 ms. (5) 6.4 Dokters gebruik die Doppler vioeimeter vir diagnostiese doeleindes op pasiénte wat verstopte are het. 6.4.1. Noem dit wat gemeet word in 'n mens wanneer 'n Doppler vloeimeter gebruik word. (1) 6.4.2 Verduidelik hoe die Doppler effek werk in die antwoord vir VRAAG 6.4.1. (2) 6.5 Terwyl die sterre bestudeer word deur 'n teleskoop word fn rooi kleur waargeneem by die sterre. 6.5.1 6.6.2 Wat word hierdie verskynsel genoem? (1) Is dit nodig vir die mense op aarde om bekommerd te wees cor hierdie verskynsel? Gee fi rede vir jou antwoord deur te verwys na die beweging van die ster. (2) 115] b.o.

6.5.1 6.5.2 Downloaded from hlayiso.com 10841/20 Red shift / Doppler shift for light Rooiverskuiwings / Doppler verskuiwing vir lig “ No.v The star has a red colour due to the red shift. The star is moving away from the Earth. Nee. ¥ Die ster het n rooi kleur as gevolg van die rooiverskuiwing. Die ster is besig om weg te beweeg van die aarde af ¥ QUESTION / VRAAG 7 7.4 7.2 The magnitude of the electrostatic force exerted by a point charge on another point charge is directly proportional to the product of the two charges “and inversely proportional to the square of the distance between the charges. v Die grootte van die elektrostatiese krag uitgeoefen deur een puntiading op ‘n ander puntlading is direk eweredig aan die produk van die twee ladings en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen die twee ladings. Tv Accepted labels Aanvaarbare benoemings w Fg/ Fw / mg / weight / Fev” gravitational force Fg/ Fw/mg/gewig/ gravitasiekrag T Fr / tension Fr/spanning/ spankrag v wiFo Fe | Fe/Fa/ Coulombic force / Electrostatic force Fc/Fa/ Coulomb krag/ elektrostatiese krag (1) (2) [15] (2) (3)

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 7 (Begin op’n nuwe bladsy.) Bal X dra ‘n lading van + 0,6 pC en word gehang van die plafon met ’n onelastiese tou scos hieronder getoon. 'n Ander bal, Y, op ’n geisoleerde staander, dra’n lading van =1 uC en word gebring tot in afstand van 18 cm vanaf bal X. Bal X beweeg na bal Y as gevolg van elektrostatiese aantrekking sodat dit hang teen 'n hoek van 7° vanaf die vertikaal en bly dan in ewewig. 7.1 Stel Coulomb se Wet in woorde. (2) 7.2 Teken n benoemde, vrye liggaamdiagram van AL die kragte wat inwerk op bal X. (3) 7.3 Bereken die grootte van die spanning in die tou. (4) 74 'n Derde klein bal Z, op ’n gefsoleerde staander, word na regs van Y geplaas, maar raak nie aan Y nie, soos hieronder getoon. Bal Z dra 'n negatiewe lading. z -Q ee ! 741 Watter effek sal die lading op bal Z hé op die vertikale hoek van X? Skryf slegs: TOENEEM, BLY DIESELFDE, VERMINDER. (1) 74.2 Verduidelik die antwoord vir VRAAG 7.4.1. (2) 7.4.3 Verduidelik waarom balle Y en Z op geisoleerde staanders moet wees. (2) [14] b.o,

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 8 = (Begin op ’n nuwe bladsy.) Die stroombaan hieronder het 'n battery met n emk van 24 V en’n onbekende interne weerstand, r. Drie ohmiese weerstande R1, Re, en Rs het weerstande soos gegee in die diagram. Weerstand van Ra is onbekend. Wanneer skakelaar S gesluit is, is die lesing op die voltmeter V 21,5 V terwy! die ammeterlesing 1,15 A is. on Na ae i |! ! €=24V i n i) 1 }4--|4 Js Ra -—[R2= 12 9} {Rs = 14 2] 1,15A 8.1 Verduidelik die term ohmiese weerstand. (2) 8.2 Bereken die volgende: 8.2.1 Grootte van die stroom deur weerstand Rz (4) 8.2.2 Weerstand Ra se grootte (4) 8.2.3 Interne weerstand van die battery (3) 8.3 Deur te verwys na energie oordrag in die battery, verduidelik waarom die lesing op voltmeter V verminder wanneer skakelaar S gesluit is. A b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 46 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 9 (Begin op’n nuwe bladsy.) Die diagram hieronder wys n generator met koper spoel wat roteer tussen die pole van permanente magnete. 9.1 Noem ... 9.1.1. die rigting van die geinduseerde stroom in die linkerkant van die spoel gemerk AB. Skryf slegs (A na B, of Bna A). (1) 9.1.2 die naam van die wet wat die verband tussen die geinduseerde emk en die tempo van verandering in magnetiese vloed in die spoel gee. (1) 9.1.3. wat gedoen moet word om hierdie generator te verander na 'n GS generator. (2) 9.2 Die vorm van die emk van hierdie generator tussen die punte E en F word hieronder getoon. Die piek emk uitset is 20 V soos in die grafiek hieronder. x00 t> 20 h — : ; ' 280 + emk | 80 E 60 Ss isatae me ace o a2 o4 6 _o8 4 12 9.2.1 Die bogenoemde uitset is op jou ANTWOORDBLAD gedruk en agter aan hierdie vraestel geheg. Op dieselfde assestelsel, teken die uitset emk indien die spoed van die spoel halveer ois ESSE eeSsasosoos| word. (2) 9.2.2 Verduidelik die verandering, indien enige, op die emk grafiek. (2) 9.3 Bereken die gemiddelde drywing van hierdie generator. (5) [13] b.o,

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 (Vraestel 1) 10841/20 VRAAG 10 (Begin op ’n nuwe bladsy.} ’n Eksperiment is uitgevoer om die foto-elekiriese effek te demonstreer. Lig van ‘n sekere frekwensie word geskyn op n metaal opperviakte van in fotosel en die ooreenstemmende maksimum kinetiese energie van die vrygestelde elektrone word gemeet. Hierdie stappe word herhaal vir verskeie ander frekwensies terwyl dieselfde metaal gebruik word. Die genoteerde resultate is gegee in die tabel hieronder. Frekwensie van fotone Maksimum kinetiese (x10" Hz) Energie Ex (maks) (x 10-19 J) 5,49 0,72 6,91 1,63 7,41 1,92 8,23 2,53 9,61 3,39 11,83 4,83 10.1 Definieer die term foto-elektriese effek. 10.2 Formuleer ‘n ondersoekende vraag vir hierdie ondersoek. 10.3 Identifiseer die ... 10.3.1 onafhanklike veranderlike. 10.3.2 | gekontroleerde veranderlike. 10.4 Gebruik die inligting gegee in die tabel hierbo en teken ‘n grafiek van maksimum kinetiese energie (Exmaks)) teenoor frekwensie op die aangehegte ANTWOORDBLAD. 10.5 Gebruik die grafiek en bepaal die ... 10.5.1 drumpelfrekwensie van die metaal in die foto-elektriese sel. 10.5.2 werksfunksie van die metaal gebruik as die katode in die fotosel. TOTAAL: EINDE (2) (2) (1) (1) (4) (1) (3) [14] 150

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (Vraestel 1) 10841/20 DATA VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 12 VRAESTEL 1 (FISIKA) TABEL 1: FISIESE KONSTANTES NAAM SIMBOOL WAARDE yeuitasio” as gevolg van g 9,8 ms? Universele gravitasie konstante G 6,67 x 10°11 N-m?-kg? Spoed van lig in 'n vakuum c 3,0 x 108 m-s1 Planck se konstante h 6,63 x 104 J-s Coulomb se konstante k 9,0 x 10°N-m?-C2 Lading op 'n elektron e 1,6 x 10?C Massa van 'n elektron me 9,11 x 1031 kg Massa van die aarde M 5,98 x 1074 kg Radius van die aarde Re 6,38 x 10° m

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 19 {Vraestel 1) 10841/20 TABEL 2: FORMULE BEWEGING Ve =Vi tat Ax =v At+daat? of Ay =v,At +taat? Vv, =v) +2aAx of vv, =v +2ady | Ax (2 )a of Ay -(2 a KRAGTE Fret =ma p=mv fe =p N fy, = BAN FeAt =Ap wem Ap = mv, —my, “ms mm mm, aM _aM F=G e of F=G 5 g=G5 of g-Go ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W-=FAxcos 6 U=mgh of E,=mgh 1 4 Wa =A4K of W,,, =AE, K=5mv of E,=5 mv AK=K,-K, of AE, =B, —E, Wye =AK+AU of W,, =A, +AE, p= Poem = FV gem GOLWE, KLANK EN LIG v= fr T=4 ‘at f, E=hf of E=he E=W, +E gmaksy of E=W,+Kaas waar E=hf en Wy=hf, en Emarsy =e of Kats = 5! rate

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 20 (Vraestel 1) 10841/20 ELEKTROSTATIKA kQ,Q kQ Fae E-> vw e-f q q n= Q of n= a e oe ELEKTRIESE STROOMBANE R-v emk (e) =(R +1) R, =R,+R2+ 1.14 q=IAt = t+ R, R, R; Ww Weve Le q At W=viat P=VI Ws PRat P=PR _ VeAt WR ve R WISSELSTROOM Prom = Voi lwax 2 Prom = T2yR V, Vo = —maks v2 wok

Downloaded from hlayiso.com ANTWOORDBLAD Naam: FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA {Vraestel 1) 10841/20 21 VRAAG 9.2.1 60 0 O28 0.6 08 i 12 VRAAG 10.4