Physical Sciences Grade 12 Eastern Cape Mock 2013 QP

Downloaded from hlayiso.com Province of the EASTERN CAPE EDUCATION NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2013 FISIESE WETENSKAPPE V1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur *PHSCA1* Hierdie vraestel bestaan uit 23 bladsye ingesluit, ʼn datablad, formuleblad en ʼn antwoordblad.

Downloaded from hlayiso.com 2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) INSTRUKSIES EN INLIGTING Lees die volgende instruksies noukeurig voordat jy die vrae beantwoord. 1. Skryf jou VOLLE NAAM en VAN in die toepaslike ruimtes op die ANTWOORDBLAD en ANTWOORDEBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Hierdie vraestel bestaan uit TWEE afdelings. AFDELING A: 25 punte AFDELING B: 125 punte 4. Beantwoord AFDELING A op die ANTWOORDBLAD en AFDELING B in die ANTWOORDEBOEK. 5. Nieprogrammeerbare sakrekenaars mag gebruik word. 6. Toepaslike wiskundige instrumente mag gebruik word. 7. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik word. 8. Inligtingsblaaie is vir jou gebruik aangeheg. 9. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig.

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 AFDELING A Beantwoord hierdie afdeling op die aangehegte ANTWOORDBLAD. VRAAG 1: EENWOORDITEMS Gee EEN woord/term vir ELK van die volgende beskrywings. Skryf slegs die WOORD/TERM langs die vraagnommer (1.1–1.5) op die aangehegte ANTWOORDBLAD. 1.1 Die SI-eenheid van die hoeveelheid wat bereken word deur die produk van krag en snelheid (1) 1.2 Elektriese potensiële energie per eenheid lading (1) 1.3 Die vermoë van ʼn golf om uit te sprei in golffronte en dus om ʼn skerp hoek te beweeg (1) 1.4 Die spektrum wat geproduseer word wanneer lig van sekere frekwensies deur koeler damp geabsorbeer word (1) 1.5 Hierdie verskynsel verklaar hoekom elektrone uit ʼn metaal vrygestel word as lig daarop skyn (1) [5] VRAAG 2: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier moontlike opsies word as antwoorde vir die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die beste antwoord en merk die letter (A– D) langs die vraagnommer (2.1–2.10) met ʼn kruisie (X) op die aangehegte ANTWOORDBLAD. 2.1 Wanneer ʼn projektiel vertikaal opwaarts beweeg, sal dit ... A zero versnelling hê. B afwaarts versnel met ʼn konstante versnelling. C sy massa verloor. D maksimum snelheid op sy hoogste punt hê. (2)

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) 2.2 Goederetrein A beweeg teen ʼn snelheid van 11 m.s-1 oos en beweeg verby goederetrein B wat teen 23 m.s-1 wes op aangrensende spore ry. B 23 m.s-1 A 11 m.s-1 Die grootte en rigting van die snelheid van goederetrein A relatief tot B is ... A 12 m.s-1 weswaarts. B 34 m.s-1 weswaarts. C 12 m.s-1 oos. D 34 m.s-1 oos. (2) 2.3 Die hoeveelheid wat KONSTANT BLY vir ʼn voorwerp wat grond toe val is ... (Ignoreer lugweerstand). A potensiële energie. B kinetiese energie. C meganiese energie. D momentum (2) Verwys na die volgende diagram om VRAE 2.4 en 2.5 te beantwoord. 2.4 Die bostaande patroon toon ewewydig gespasieerde donker en ligte bande. Die eksperiment waartydens dit verkry is word ... genoem. A enkelspleet-diffraksie B dubbelspleet-diffraksie C enkelspleet-inteferensie D dubbelspleet-inteferensie (2) 2.5 Die bostaande patroon lewer bewys dat lig optree soos ... A deeltjies. B golwe. C beide. D geen. (2)

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 2.6 Die toestel in die diagram word gebruik om gebiede waar die bloedvate vernou het op te spoor. Dit is ʼn toepassing van ʼn sekere verskynsel in ʼn sekere gebied, soos ... A weerkaatsing in sterrekunde. B foto-elektriese effek in Lewenswetenskappe. C Doppler-effek in medisyne. D diffraksie in vervoer en nywerheid. (2)

Downloaded from hlayiso.com 6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) 2.7 Watter van die volgende grafieke verteenwoordig potensiaalverskil versus stroom vir ʼn nie-ohmiese geleier? A V I B V I C V I D V I (2)

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 2.8 ʼn POSITIEWE toetslading word in ʼn elektriese veld tussen parallelle plate van ʼn kapasitor geplaas. Die toetslading beweeg van plaat B na plaat A. Hieruit kan afgelei word dat ... A plaat A positief gelaai is. B plaat B positief gelaai is. C plaat B negatief gelaai is. D plaat A ʼn isolator is. (2)

Downloaded from hlayiso.com 8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) 2.9 ʼn Eenvoudige skets van ʼn generator (kragopwekker) word onder getoon. Watter EEN van die volgende potensiaalverskil versus tyd grafieke verteenwoordig die uitset van hierdie kragopwekker? A B Potensiaalverskil (v) C D V t (s) (2)

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 2.10 ʼn 200 W UV-lig word op sinkmetaal geskyn en elektrone word uit die metaal verwyder. Die 200 W UV-lig word met ʼn 40 W van dieselfde UV-lig vervang. Watter van die volgende is die korrekte beskrywing van die elektrone wat vrygestel word? Aantal foto-elektrone vrygestel per Kinetiese energie van die foto- sekonde elektrone A Verminder Verminder B Vermeerder Vermeerder C Verminder Bly dieselfde D Vermeerder Verminder (2) [20] TOTAAL AFDELING A: 25

Downloaded from hlayiso.com 10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) AFDELING B INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Begin elke VRAAG op ʼn NUWE bladsy. 2. Laat een reël oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAE 3.1 en 3.2. 3. Die formules en vervangings moet in ALLE berekeninge getoon word. 4. Rond jou finale numeriese antwoorde tot TWEE desimale plekke af. 5. Beantwoord hierdie afdeling in die ANTWOORDEBOEK. VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die snelheid-tyd-grafiek hieronder toon die beweging van ʼn gholfbal, met massa 150 g, wat vertikaal opwaarts gegooi word vanaf ʼn platform bokant die grond. Die bal tref die grond en bons terug boontoe. Die botsing van die bal met die grond is elasties. v (m.s-1) 12 0 1,24 3 4 4,7 t(s) -17 3.1 Skryf die fisiese hoeveelheid neer wat deur die gradiënt van die grafiek voorgestel word. (1) 3.2 Skryf die beginsnelheid van die gholfbal neer. (1)

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 3.3 Skryf die posisie van die bal by die volgende tye gedurende sy beweging neer: 3.3.1 t = 1,24 s (1) 3.3.2 t=3s (1) 3.3.3 t = 4,7 s (1) 3.4 Bereken elk van die volgende, SONDER DIE GEBRUIK VAN BEWEGINGSVERGELYKINGS: 3.4.1 Die hoogte van die bal bo die grond net toe dit die gooier se hand verlaat het (4) 3.4.2 Die hoogte wat die bal bons (3) 3.5 Bereken die impuls van die bal wanneer dit terugbons vanaf die grond. (3) 3.6 Teken die ooreenstemmende posisie teenoor tyd grafiek vir die algehele beweging van die bal. NEEM OP AS POSITIEF EN DIE GROND AS NULVERWYSING (3) [18]

Downloaded from hlayiso.com 12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn 5 kg blok gly teen ʼn growwe skuinste op wat ʼn hoek van 16° met die horisontaal maak. Die blok gly verby punt A en beweeg 8,4 m totdat dit sy maksimum hoogte by punt B bereik. 5 kg B 8,4 m 5 kg 16° A Die snelheid-tyd-grafiek hieronder toon hoe die snelheid van die blok verander van die oomblik dat dit verby punt A beweeg tot dit sy maksimum hoogte by punt B bereik. 12 0 1,4 t (s) v (m.s-1) 4.1 Beskryf die beweging van die blok van A tot B. (2) 4.2 Gebruik die inligting uit die grafiek om die verandering in die kinetiese energie van die blok tussen A en B te bereken. (3) 4.3 Skryf die grootte neer van die netto arbeid op die blok verrig tussen A en B. (1) 4.4 Skryf die arbeid-energie beginsel in woorde neer. (2) 4.5 Teken ʼn vryliggaamdiagram wat al die kragte toon wat op die blok inwerk terwyl dit van A na B gly. Benoem die kragte duidelik. (3) 4.6 Bereken die werk wat deur die gravitasiekrag op die blok gedoen is as dit van punt A na punt B beweeg. (3) 4.7 Gebruik die arbeid-energie-stelling en bereken die arbeid wat deur die wrywingskrag verrig word as die blok van punt A na B beweeg. (5) [19]

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Vragmotor B wat teen ʼn snelheid van 30 km.h-1 oos beweeg, nader ʼn stilstaande trok A. Op ʼn afstand van 2 km vanaf A, druk die bestuurder van trok B die toeter wat ʼn klank met ʼn frekwensie van 13 kHz voortbring. Die spoed van klank in lug op daardie dag is 343 m.s-1 N B A O 2 km 5.1 Sal die frekwensie wat die bestuurder in trok A waarneem hoër of laer wees as 13 kHz? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 5.2 Bereken die frekwensie van die klank wat die bestuurder in vragmotor A hoor. (4) 5.3 ʼn Vrou staan 1 km oos van die aankomende trok B. Wanneer sal sy die werklike frekwensie van die vragmotor hoor? (1) 5.4 Noem en verduidelik die verskynsel in woorde wat die verandering in waargenome frekwensie verduidelik soos bereken in VRAAG 5.2. (3) 5.5 Trok B nader steeds die stilstaande trok A teen dieselfde snelheid. Die bestuurder druk weer die toeter as dit 1,5 km van trok A is. Hoe vergelyk die frekwensie wat die bestuurder van trok A hoor van jou antwoord soos bereken in VRAAG 5.2. Skryf slegs HOËR AS, DIESELFDE of LAER AS. (2) [12]

Downloaded from hlayiso.com 14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Rooi lig met ʼn golflengte van 664 nm word deur ʼn enkelspleet met ʼn wydte van 1,20 x 10-4 m geskyn. ʼn Patroon bestaande uit nodale en antinodale lyne word op die skerm 2,75 m van die spleet, waargeneem. y Ө Ө y 2,75 m 6.1 Definieer die term nodale lyne. (2) 6.2 Teken die waargenome diffraksiepatroon en dui die posisies aan waar golwe in fase en uit fase ontmoet. (4) 6.3 Bereken: 6.3.1 Die hoek waarteen die 3de minimum op die skerm waargeneem word (4) 6.3.2 Die afstand, y, van die sentrale maksimum tot die 3de minimum (2) [12]

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Twee metaal sfere, A en B, op geïsoleerde staanders word met hulle middelpunte 10 cm uit mekaar geplaas soos in die skets hieronder getoon. A het ʼn lading van -15 nC en B het ʼn onbekende positiewe lading X. -15 nC P X 2 cm 8 cm 10 cm Die netto elektriese veld by punt P is 3,943 x 105 N.C-1 7.1 Definieer ʼn elektriese veld by ʼn punt. (2) 7.2 Bereken die grootte van die onbekende lading X. (6) Die twee sfere word aan mekaar geraak en dan op hul oorspronklike posisies teruggesit. 7.3 Bereken die grootte en rigting van die nuwe elektrostatiese krag wat elke sfeer op die ander uitoefen. (6) 7.4 Gee TWEE maniere waarop jy jouself teen weerlig kan beskerm wanneer jy buite is tydens ʼn donderstorm. (2) [16]

Downloaded from hlayiso.com 16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Rekenaar-sleutelbord sleutel suier bewegende metaalplaat Een algemene soort rekenaarsleutelbord is gebaseer op die idee van kapasitansie. Elke sleutel is gemonteer op die een kant van die suier, die ander kant verbind aan ʼn bewegende metaalplaat. Die twee plate van die sleutel vorm ʼn kapasitor. Wanneer ʼn sleutel gedruk word, word die bewegende plaat nader aan die vaste plaat gestoot. Die oppervlakte van elk van die plate van die sleutel wat deel vorm van ʼn kapasitor is 33,25 x 10-5 m2 en die plate is 0,015 mm uitmekaar. 8.1 Watter effek sal ʼn kleiner afstand tussen die plate op die kapasitansie hê? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 8.2 Bereken die kapasitansie van hierdie kapasitor. (3) Die bogenoemde kapasitor word verander deur die invoeging van ʼn diëlektrikum tussen die plate en dan te verbind soos tevore. 8.3 Sal die potensiaalverskil oor die plate VERHOOG, VERLAAG of DIESELFDE BLY? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) [7]

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 17 VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Vier resistors van verskillende weerstande word in ʼn stroombaan soos hieronder getoon. Die battery ʼn emk van 30 V en ʼn interne weerstand van 2 Ω. Die weerstand van die verbindingsdrade is weglaatbaar. 9.1 Definieer die konsep emk van ʼn battery. (2) 9.2 Bereken die stroomsterkte deur die battery. (6) 9.3 Bereken die potensiaalverskil tussen punte X en Y. (3) [11]

Downloaded from hlayiso.com 18 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) VRAAG 10 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) 10.1 Baie van ons huishoudelike toestelle, soos byvoorbeeld stofsuiers, waaiers en wasmasjiene maak gebruik van ʼn wisselstroom (WS) elektriese motor. Skryf neer: 10.1.1 Die tipe energie-omsetting wat in ʼn elektriese motor plaasvind (2) 10.1.2 Die belangrikste verskil tussen ʼn WS en GS-motor (2) 10.1.3 ʼn Rede waarom ʼn motorkar se ruitveër deur gelykstroom gedryf word (1) 10.2 Die volgende diagram stel ʼn eenvoudige WS-kragopwekker (alternator) voor. Die rigting van die aanvanklik geïnduseerde stroom word op die skets aangedui. 10.2.1 Identifiseer die komponente gemerk 1 en 2. (2) 10.2.2 In watter rigting word die spoel gedraai? (1) 10.2.3 Skryf die naam van die reël neer wat jy gebruik het om die rigting van rotasie in VRAAG 10.2.2 te bepaal. (1) 10.2.4 Teken ʼn grafiek om te illustreer hoe die geïnduseerde stroom verander met tyd vir een volledige siklus. (3) 10.2.5 Is die geïnduseerde emk en geïnduseerde stroom in fase of uit fase? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (3) 10.2.6 Wat is die funksie van die komponente gemerk 3 en 4 in die bostaande figuur? (2) 10.2.7 Skryf EEN strukturele verandering neer wat aan die bogenoemde WS-kragopwekker aangebring kan word om dit na ʼn GS generator (dinamo) te verander. (1) [18]

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 19 VRAAG 11 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die elektromagnetiese golwe word gerangskik om die elektromagnetiese spektrum te vorm. Radio- Mikro- Infrarooi Sigbare Ultra- X-strale Gamma- golwe golwe straling lig violet lig strale Sommige van die eienskappe van elektromagnetiese straling (soos golflengte en frekwensie) kan verduidelik word deur middel van die golfmodel. Verwys na die inligting hierbo om die volgende vrae te beantwoord: 11.1 Gee EEN kommersiële gebruik vir elk van die volgende: 11.1.1 X-strale (1) 11.1.2 Infrarooi (1) 11.1.3 Gamma strale (1) Twee leerders het verskillende menings oor die frekwensie en energie van elektromagnetiese golwe soveel so dat hulle uiteindelik verskillende hipoteses maak: Leerder A: Hoe laer die frekwensie van die elektromagnetiese golwe, hoe hoër is die energie en deurdringingsvermoë. Leerder B: Hoe hoër die frekwensie, hoe hoër die energie en hoe laer die deurdringingsvermoë. 11.2 Watter veranderlike word in hierdie hipoteses gemanipuleer? (1) 11.3 Sal die hoeveelheid wat deur die produk van frekwensie en golflengte van elektromagnetiese golwe verkry word ʼn AFHANKLIKE, ONAFHANKLIKE of KONSTANTE VERANDERLIKE wees? (1) 11.4 Watter hipotese, indien enige, is korrek volgens jou kennis van elektromagnetiese golwe? Verduidelik. (2) [7]

Downloaded from hlayiso.com 20 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) VRAAG 12 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Foto-elektriese sel word bestraal met ʼn lae intensiteit blou lig en die mikro- ammeter toon ʼn klein stroom: 12.1 Wat is die draers van lading: 12.1.1 Binne-in die fotosel? (1) 12.1.2 In die geleidingsdrade? (1) 12.2 Wat is die naam wat aan die invallende ligkwanta gegee word wat verantwoordelik is vir hierdie verskynsel? (1) 12.3 Hierdie sel word nou bestraal met ʼn hoër intensiteit van dieselfde blou lig. 12.3.1 Wat gebeur met die mikro-ammeter lesing? (1) 12.3.2 Verduidelik hierdie verskynsel kortliks. (1) [5] TOTAAL AFDELING B: 125 GROOTTOTAAL: 150

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 21 DATA/GEGEWENS TABLE 1: PHYSICAL CONSTANTS/TABEL 1: FISIESE KONSTANTES SYMBOL/ NAME/NAAM VALUE/WAARDE SIMBOOL Acceleration due to gravity Swaartekragversnelling g 9,8 m·s-2 Speed of light in a vacuum Spoed van lig in ʼn 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 Permittivity of free space Permittiwiteit van vry ruimte 0 8,85 x 10-12 F·m-1 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION / BEWEGING vf  vi  a t x  vi t  21 at 2 or/of y  vi t  21 at 2  v  vi   v  vi  v f 2  vi2  2ax or/of v f  v i  2ay 2 2 x   f  t or/of y   f  t  2   2  FORCE/KRAG Fnet  ma p mv Fnet t  p w  mg p  mv f  mvi WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID/ENERGIE EN DRYWING W  Fx cos  U  mgh or/of EP  mgh 1 1 Wnet  K or/of Wnet  Ek K mv2 or/of E k  mv 2 2 2 K  K f  Ei or/of Ek  Ekf  Eki W P P  Fv t

Downloaded from hlayiso.com 22 FISIESE WETENSKAPPE V1 (SEPTEMBER 2013) WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 vf T f Ehf v  vL v  vL fL  fs or/of fL  fb c v  vs v  vb E h  E  W0  Ek m where/waar sin   a 1 E  hf and / en W0  hf0 and / en Ek  mv2 2 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ Q kQ F  12 2 E 2 r r V F E E d q kQ Q W U 1 2 V= r q Q ε A C= C= 0 V d ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE R V emf ( ε ) = I(R + r) I emk ( ε ) = I(R + r) Rs  R1  R2  ... 1 1 1 q = It    ... Rp R1 R 2 W = Vq W P t W = VIt P  VI W = I²Rt P = I²R V t 2 V2 W P  R R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM I I Paverage = VrmsIrms / Pgemiddeld = VwgkIwgk I rms  max / I w g k  mak s 2 2 Paverage = I2rmsR / Pgemiddeld = I2rmsR Vmax Vmaks 2 2 Vrms  / Vwgk  Paverage = Vrms / Pgemiddeld = Vrms 2 2 R R

Downloaded from hlayiso.com (SEPTEMBER 2013) FISIESE WETENSKAPPE V1 23 FISIESE WETENSKAPPE: ANTWOORDBLAD GRAAD 12 NAAM: ……………………………………………………………………. AFDELING A VRAAG 1 1.1 (1) 1.2 (1) 1.3 (1) 1.4 (1) 1.5 (1) [5] VRAAG 2 2.1 A B C D 2.2 A B C D 2.3 A B C D 2.4 A B C D 2.5 A B C D 2.6 A B C D 2.7 A B C D 2.8 A B C D 2.9 A B C D 2.10 A B C D (10 x 2) [20] TOTAAL AFDELING A: 25