Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Prelim 2024 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2024 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (VRAESTEL 1) TYD: 3 uur PUNTE: 150 18 bladsye + 3 gegewensblaaie b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 (VRAESTEL 1) 10841/24 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam in die toepaslike spasie op die ANTWOORDBOEK. 2. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae. 3. Jy mag ʼn nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 4. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 5. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 6. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 7. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDBOEK. 8. Laat EEN reël tussen twee subvrae oop, bv. tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 9. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE berekeninge. 10. Rond jou FINALE numeriese antwoorde tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke af. 11. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ens. waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word voorsien as moontlike antwoorde tot die volgende vrae. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A – D) langs die vraagnommers (1.1 tot 1.10) in die ANTWOORDBOEK neer, bv. 1.11 D. 1.1 ʼn Lugborrel styg vertikaal teen ʼn KONSTANTE SNELHEID in ʼn tenk water. Die kragte wat op die borrel inwerk is X, Y en Z soos hieronder getoon. (Die diagram is NIE op skaal NIE). X X = opwaartse krag Y = wrywingskrag lug- borrel Z = gewig van borrel Y Z Watter opsie is VERKEERD ten opsigte van die drie kragte wat op die lugborrel inwerk? Neem opwaarts as positiewe rigting. A X=Y+Z B Z=X+Y C Y=X–Z D X>Z>Y (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 (VRAESTEL 1) 10841/24 1.2 ʼn Persoon staan op ʼn skaal in ʼn hysbak. Die beweging van die hysbak word in terme van die versnelling daarvan gegee. Watter situasie verteenwoordig GEWIGLOOSHEID? A Konstante spoed a = 0 m·s-2 B Opwaartse versnelling a = 9,8 m·s-2 C Afwaartse versnelling a = 9,8 m·s-2 D Afwaartse versnelling a = 5 m·s-2 (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (VRAESTEL 1) 10841/24 1.3 ʼn Gholfbal val vertikaal afwaarts vanuit rus in die lug en bons terug na dieselfde hoogte waarvan dit laat val is. Die grafiek hieronder wys die versnelling van die gholfbal met tyd. (ALLE effekte van wrywing word geïgnoreer.) Die volgende stellings word gemaak oor die gholfbal se beweging: (i) Dit ervaar maksimum spoed op die minimum hoogte. (ii) Die verplasing van afval, is gelyk aan die opwaartse verplasing. (iii) Dit ervaar minimum spoed op die maksimum hoogte. Watter EEN van die kombinasies hieronder is KORREK? A Slegs (i) en (ii) B Slegs (i) en (iii) C Slegs (ii) en (iii) D (i), (ii) en (iii) (2) 1.4 ʼn Bal met massa M wat met ʼn snelheid V beweeg, bots ELASTIES kop-aan-kop met ʼn ander liggaam van dieselfde massa M, wat met ʼn spoed V in die teenoorgestelde rigting beweeg. Na die botsing, ... A beweeg albei balle met snelheid V. B beweeg albei balle in die teenoorgestelde rigting met ʼn spoed V. C beweeg albei balle loodreg tot hul oorspronklike bewegingsrigting. D kom een bal tot rus en die ander bal beweeg terug met ʼn snelheid 2V. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (VRAESTEL 1) 10841/24 1.5 ʼn Massa word vanuit rus op die grond na punt H opgelig soos hieronder getoon. H grond P is die toename in gravitasie potensiële energie van die massa. K is die kinetiese energie van die massa by punt H. (Ignoreer die effekte van wrywing.) Watter uitdrukking is gelyk aan die meganiese werk wat op die massa gedoen word om dit van die grond na punt H te beweeg? A P+K B P–K C K–P D PxK (2) 1.6 Waarna verwys die term “rooiverskuiwing”? A ʼn Voorwerp se spoed in die ruimte B Die kleur van ʼn verre sterrestelsel C Die uitbreiding van die heelal D Die toename in ʼn voorwerp se temperatuur (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 (VRAESTEL 1) 10841/24 1.7 Watter van die volgende grafieke het ʼn helling gelyk aan Coulomb se konstante, k? A B E E Q1 r2 C D E E Q1 Q1 r2 r (2) 1.8 Drie resistors word in ʼn stroombaan gekoppel soos in die diagram hieronder getoon. ʼn Vierde resistor word parallel aan die 4 Ω resistor gekoppel. In vergelyking met die oorspronklike stroombaan, hoe sal die drywing van die 8 Ω en 4 Ω resistors verander? Drywing van 8 Ω resistor Drywing van 4 Ω resistor A Neem af Neem af B Neem af Neem toe C Neem toe Neem toe D Neem toe Neem af (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 (VRAESTEL 1) 10841/24 1.9 ʼn Dompelverwarmer kan vanaf ʼn WS-kragbron of ʼn GS-bron gebruik word. Die grafiek hieronder verteenwoordig die potensiaalverskil wanneer ʼn WS-kragbron gebruik word. Watter GS-toevoerspanning is nodig om dieselfde tempo van verhitting te lewer? A 6V B 12 V C 12 V √2 D 12√2V (2) 1.10 Die werkfunksie van ʼn metaal is Wo = hfo. As lig met ʼn frekwensie 3fo op hierdie metaal skyn, sal die maksimum kinetiese energie van die fotoëlektrone … wees. A hfo B 2hfo C 3hfo D 9hfo (2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 2 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Speelgoedtrein met 'n massa van 2 kg en ʼn speelgoedkar met 'n massa van 1 kg word met ʼn ligte onrekbare tou aan mekaar gekoppel. Die kar-trein stelsel word teen ʼn rowwe skuinsvlak teen ʼn konstante snelheid met die tou met krag T2 teen ʼn hoek van 10° met die skuinsvlak opgetrek. T2 Trein 10° T1 Kar 20° 2.1 Verduidelik die term netto krag of resulterende krag. (2) 2.2 Teken ʼn vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) vir die speelgoedtrein. (5) 2.3 Die spanningskrag T2 word tot 20 N verhoog, wat veroorsaak dat die stelsel teen die helling opwaarts versnel. Bereken die grootte van die versnelling van die stelsel as die wrywingskrag wat op die kar inwerk 1,5 N is en dié op die trein, 2 N is. (5) 2.4 Halfpad teen die helling op, breek tou T1, en die kar rol teen die helling af. Sal die wrywingskrag op die trein VERHOOG, VERLAAG of DIESELFDE BLY terwyl dit steeds oor die helling opwaarts beweeg? Verduidelik die antwoord. (3) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 3 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Tennisbal val vrylik vanuit rus vanaf punt A wat 44 m bo die grond is. Die tyd wat dit geneem het om na die verskillende posisies B; C en D te val, word in terme van tyd t gegee soos hieronder getoon. (Ignoreer alle effekte van wrywing.) 3.1 Definieer die term vryval. (2) 3.2 Bereken die waarde van t. (4) 3.3 Bereken die hoogte van die bal by punt C. (4) 3.4 As die bal na die eerste bons, punt C bereik, skets die posisie-tydgrafiek vir die bal vanaf die oomblik dat dit laat val word totdat dit punt C bereik na die bons. Dui die volgende op die grafiek aan:  Die waardes van die tye by punte D en C (voor die bons) in terme van t  Die hoogtes by A en C Neem die grond as die NUL punt (oorsprong) (5) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 11 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 4 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Houtblok met 'n massa van 150 g word losweg op hakies op ʼn hoogte van 2 m ondersteun toe ʼn koeël met massa 50 g vertikaal in die blok geskiet word, soos hieronder getoon. houtblok met massa 150 g hakie impak snelheid 200 m·s-1 koeël met massa 50 g Die koeël word ingebed in die blok in en die koeëlblokstelsel styg vir ʼn paar sekondes vertikaal in die lug op en val dan terug na die oorspronklike posisie. 4.1 Stel die wet van behoud van momentum in woorde. (2) 4.2 Bereken die grootte van die snelheid van die koeëlblokstelsel nadat die koeël daarin ingebed is. (4) 4.3 Is die botsing tussen die koeël en die blok ʼn ELASTIESE of ONELASTIESE botsing? Verduidelik deur ʼn berekening te gebruik om jou antwoord te regverdig. (4) 4.4 Op ʼn ander geleentheid word ’n koeël teen dieselfde snelheid van nader af op die houtblok afgevuur en dit verlaat die blok met ʼn opwaartse snelheid van 195 m·s-1. As die netto krag wat deur die blok op die koeël uitgeoefen word 5 N afwaarts is, bereken die tyd wat dit die koeël neem om die blok te verlaat. (3) [13] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 5 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Ysskaatser met ʼn massa van 53 kg beweeg op ʼn wrywinglose oppervlak AB met ʼn snelheid van 6 m·s-1 en skaats dan opwaarts teen ʼn rowwe skuins oppervlak BC totdat hy tot stilstand kom by punt C, 1,5 m bo die horisontaal. Die hoek tussen die helling en die horisontaal is θ. C 1,5 m A B θ 5.1 Stel die werk-energie-stelling in woorde. (2) 5.2 Teken ʼn benoemde vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) wat AL die kragte toon wat op die skaatser inwerk by punt C. (3) 5.3 Verduidelik die term nie-konserwatiewe krag. (2) 5.4 Bereken die hoek θ van die helling as die skaatser ʼn wrywingskrag van 20 N ervaar terwyl hy teen die helling opskaats. (6) [13] VRAAG 6 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Waarnemer staan aan die kant van ʼn reguit pad, met ʼn sensor, en teken die frekwensie van ʼn sirene van ʼn polisiemotor wat by twee afsonderlike geleenthede in ʼn reguit lyn beweeg, aan. Die polisiemotor beweeg tydens albei geleenthede teen dieselfde KONSTANTE SPOED. Die resultate word op grafieke A en B hieronder getoon. GRAFIEK A GRAFIEK B 6.1 Stel die Doppler-effek in woorde. (2) 6.2 Watter grafiek, A of B, toon dat die polisiemotor wegbeweeg van die waarnemer? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 (VRAESTEL 1) 10841/24 6.3 Bereken die spoed van die polisiemotor. (Neem die spoed van klank in die lug as 340 m·s-1.) (5) 6.4 Bestudeer die emissiespektrums A, B en C van ʼn verafgeleë ster soos waargeneem vanaf die Aarde. Spektrum A is die laboratorium verwysingspektrum van dieselfde ster. ROOI GEBIED BLOU GEBIED A B C 6.4.1 Watter spektrum, B of C, dui aan dat die ster van die Aarde af wegbeweeg? (1) 6.4.2 As die blou deel van ʼn ster se spektrum vanaf die Aarde waargeneem word, beskryf die frekwensie en golflengte van hierdie lig. (2) [12] VRAAG 7 (Begin op ’n nuwe bladsy.) Twee puntladings, A en B, word 3 m uit mekaar geplaas. Die lading op A is +6 x 10-6 C en die lading op B is -3 x 10-6 C. P is ʼn punt 1 m regs van lading B. 7.1 Definieer die term elektriese veld op ʼn punt. (2) 7.2 Bereken die netto elektriese veld by punt P. (5) 7.3 ʼn Proton word by punt P geplaas. Bereken die grootte van die aanvanklike versnelling van die proton as die massa van ʼn proton 1,67 x 10-27 kg is. (4) 7.4 As ʼn elektron by punt P in plaas van ʼn proton geplaas is, hoe sou die versnelling van die elektron vergelyk met dié van die proton? (2) [13] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 8 (Begin op ’n nuwe bladsy.) ʼn Battery met onbekende emk en ʼn interne weerstand van 1 Ω is gekoppel aan drie resistors, ʼn gloeilamp, ʼn voltmeter met ʼn hoë weerstand, ʼn skakelaar en ʼn ammeter met weglaatbare weerstand, soos hieronder getoon. Die weerstand van die gloeilamp is 4 Ω en die weerstand van die drie resistors is onderskeidelik 2R, R en 6R. V1 1Ω 4Ω V2 R1 R2 2R R S 0,2 A 6R A R3 8.1 Definieer die term emk. (2) 8.2 As skakelaar S gesluit is, is die stroom deur die ammeter 0,2 A en die potensiaalverskil oor R1 is 6 V. Skryf die waarde neer van: 8.2.1 V2 (1) 8.2.2 Die stroom deur R2 (1) 8.3 Bereken die weerstand van R3. (3) 8.4 Bereken die waarde van die emk. (6) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (VRAESTEL 1) 10841/24 8.5 In ʼn aparte stroombaan word ʼn reostaat gekoppel aan ʼn battery met ʼn onbekende potensiaalverskil, soos gesien in die volgende diagram. V Die onderstaande grafiek toon die verband tussen die drywing gelewer en die weerstand van die reostaat. 1200 1000 800 Drywing (W) 600 400 200 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1/R (Ω-1) Gebruik die grafiek om die potensiaalverskil oor die weerstand te bereken. (4) [17] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 9 (Begin op ’n nuwe bladsy.) Bestudeer die diagram van ʼn eenvoudige kragopwekker hieronder en beantwoord die vrae wat volg. 9.1 Is dit ʼn WS of ʼn GS-kragopwekker? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 9.2 Noem die energie-omskakeling wat in hierdie kragopwekker plaasvind. (1) 9.3 In watter rigting sal die geïnduseerde stroom vloei? Skryf slegs van a na b of van b na a. (1) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 (VRAESTEL 1) 10841/24 Die diagram hieronder toon die emk-tydgrafiek vir een volledige rotasie van die spoel. 9.4 Bereken die weerstand van die lading, RL, as die waarde van Iwgk 4,55 A is wanneer die Vmaks 150 V is. (4) 9.5 Lading RL word nou vervang met ʼn gloeilamp met ʼn kragverbruik van 400 W. Aanvaar dat die gloeilamp 100% effektief is en bereken die ligenergie wat deur die gloeilamp uitgestraal word binne 3 minute. (3) 9.6 Die rotasiespoed van die spoel word nou VERDUBBEL. 9.6.1 Teken die bostaande diagram oor in jou ANTWOORDBOEK. Dui op dieselfde stel asse die ou en die nuwe patroon aan. Benoem die nuwe patroon B. (2) 9.6.2 Met watter faktor sal die energie wat afgegee word verander as die rotasiesnelheid van die spoel verdubbel (twee keer vinniger) word? Verduidelik die antwoord. (4) [17] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (VRAESTEL 1) 10841/24 VRAAG 10: (BEGIN OP ’N NUWE BLADSY.) In ʼn eksperiment word verskillende ligbronne op die oppervlak van ʼn onbekende metaal geskyn. Metaal 10.1 Verduidelik die term werkfunksie. (2) 10.2 Elektrone met ʼn maksimum kinetiese energie van 1,2 x 10-19 J word vanuit die oppervlak van die metaal vrygestel wanneer ultravioletlig met ʼn frekwensie van 6,3 x 1014 Hz daarop inval. Bereken die werkfunksie van die metaal. (4) 10.3 Sal elektromagnetiese straling met ʼn frekwensie van 3 x 1016 Hz elektrone van die oppervlak van hierdie metaal vrystel? Kies uit JA of NEE. Ondersteun die antwoord met geskikte berekeninge. (6) 10.4 Wanneer die foto-elektriese effek gedemonstreer word, word ʼn negatief gelaaide plaat gebruik. Verduidelik waarom geen lading deur die plaat verlore gaan indien ultravioletlig op ʼn positief gelaaide plaat geskyn word nie. (3) [15] TOTAAL: 150 EINDE

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 19 (VRAESTEL 1) 10841/24 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 gravitasiekonstant 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 ʼn 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 electron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 20 (VRAESTEL 1) 10841/24 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING Δx  v i Δt  21 at 2 or/of v f  v i  a t Δy  v i Δt  21 at 2  v  vf   v vf  2 2 2 v f  v i  2ax or/of v f  v i  2ay 2 Δx   i  Δt or/of Δy   i  Δt  2   2  FORCE/KRAG Fnet  ma p  mv fsmax   sN fk   k N Fnet t  p w  mg p  mv f  mv i m 1m 2 m 1 m2 M M FG or/of FG gG or/of gG 2 d 2 r 2 d2 r WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W  Fx cos  U mgh or/of E P  mgh Wnet  K or/of Wnet  E k 1 1 K  mv 2 or/of E k  mv 2 2 2 K  K f  K i or/of E k  E kf  E ki W Wnc  K  U or/of Wnc  E k  E p P t Pave  Fvave Pgem  Fv gem / WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 v f T f v  vL v  vL c fL  fs fL  fb E  hf or/of E h v  vs v  vb  E  Wo  Ek(max/maks) or/of E  Wo  Kmax/maks where/waar 1 1 E  hf and/en W0  hf0 and/en E  2 or/of K mv max/maks  mv max/maks 2 k(max/maks) 2 max/maks 2

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 21 (VRAESTEL 1) 10841/24 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 W = Vq P Δt W = VI  t P = VI W= I2R t P = I2R V 2 Δt W= V2 R P R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pave  VrmsIrms / P gemiddeld Vwgk Iwgk I max I maks I rms  / Iwgk  2 2 Pave  I rms 2 R / P gemiddeld  Iwgk 2 R Vmax V maks Vrms  / Vwgk  V2 Vwgk 2 2 2 Pave  rms / P gemiddeld  R R