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

Downloaded from hlayiso.com JUNIE EKSAMEN GRAAD 12 2024 FISIESE WETENSKAPPE (FISIKA) (VRAESTEL 1) TYD: 3 uur PUNTE: 150 15 bladsye + 2 gegewensblaaie Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 2 (VRAESTEL 1) GR12 0624 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit 9 vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDBOEK. 2. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDBOEK. 3. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 4. Los EEN reël tussen twee subvrae oop, bv. tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 5. Jy mag ʼn nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 6. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 7. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 8. Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 9. Rond al jou finale numeriese antwoorde af tot die minimum van TWEE desimale plekke. 10. Gee kort (bondige) beskrywings, besprekings ens. waar nodig. 11. Skryf netjies en leesbaar. Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 3 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae voorsien. 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 E. 1.1 Twee kragte, F1 en F2, word op ʼn boks toegepas wat op ʼn wrywinglose oppervlakte lê, soos hieronder getoon. Die grootte van F1 is meer as die grootte van F2. Die boks sal … A na links versnel. B na regs versnel. C teen ʼn konstante spoed na regs beweeg. D teen ʼn konstante spoed na links beweeg. (2) 1.2 ʼn 5 kg yster gewigstootbal en ʼn 10 kg aluminium gewigstootbal, met dieselfde deursnee, val vrylik vanaf ʼn rak wat 12 m bo die grond is. Ignoreer die effekte van lugweerstand. Wanneer die gewigstoot balle 3 m bokant die grond is, het hulle dieselfde … A momentum. B versnelling. C potensiële energie. D kinetiese energie. (2) 1.3 Twee asteroïde, S en T, met massas van M en 2M onderskeidelik, is op ʼn koers vir ʼn botsing. S T M 2M Indien die grootte van die versnelling van asteroïde S gelyk is aan a, dan is die grootte van die versnelling op asteroïde T: A ¼a B ½a C a D 2a (2) Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 4 (VRAESTEL 1) GR12 0624 1.4 ʼn Klankbron beweeg teen ʼn KONSTANTE SNELHEID na ʼn stilstaande waarnemer toe. Watter van die volgende beskryf die waargenome golflengte en frekwensie van die klankbron soos dit naderkom? WAARGENOME GOLFLENGTE WAARGENOME FREKWENSIE A Groter as Groter as B Kleiner as Kleiner as C Groter as Kleiner as D Kleiner as Groter as (2) 1.5 Twee voorwerpe, m1 en m2 is ʼn afstand r van mekaar en ervaar ʼn gravitasiekrag F. Die massa m1 word nou verdubbel en die afstand word halveer. Die gravitasiekrag tussen m1 en m2 is nou: A ଵ F ଼ B ଵ F ଶ C F D 8F (2) 1.6 ʼn Voorwerp word vertikaal afwaarts na die grond gegooi vanaf hoogte h met ʼn snelheid v. Die voorwerp tref die grond en bons opwaarts. Dit word gevang wanneer dit die maksimumhoogte na die bons bereik. Watter van die volgende grafieke vir snelheid teenoor tyd verteenwoordig die beweging van die voorwerp die beste? A B C D (2) Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 5 (VRAESTEL 1) GR12 0624 1.7 ʼn Krat word teen ʼn helling opgetrek. Watter van die kragte sal geen arbeid op die voorwerp verrig nie? A Trekkrag B Normaalkrag C Wrywingskrag D Gravitasiekrag (2) 1.8 Drie identiese sfere X, Y en Z word langs mekaar geplaas in ʼn driehoekige formasie waar hulle aanmekaar raak. Die drie sfere word dan terugbeweeg na hul oorspronklike posisies. -5 nC 0 nC +2 nC X Y Z X X Y Z Y Z diagram 3 diagram 1 diagram 2 Wat is die lading op elke sfeer nou? (diagram 3) A -1 nC B +1 nC C -2 nC D -3 nC (2) 1.9 ʼn Positief gelaaide voorwerp het … A minder elektrone as neutrone. B minder protone as neutrone. C minder elektrone as protone. D meer protone as neutrone. (2) 1.10 Die minimum weerstand wat verkry kan word met die verbinding van twee 4 Ω resistors is … A 1Ω B 2Ω C 3Ω D 8Ω (2) [20] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 6 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Blok M, 10 kg, is verbind aan blok m, 2 kg, met ʼn tou, T, van weglaatbare massa oor ʼn wrywinglose katrol. Beide blokke is in rus. Die helling maak ʼn hoek van 30° met die horisontaal. Wrywing op die helling kan nie geïgnoreer word nie. T M = 10 kg m = 2 kg 30° 2.1 Definieer die term normaalkrag. (2) 2.2 Teken ʼn benoemde vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) van al die kragte wat op die 2 kg massa inwerk. (2) 2.3 Bereken die wrywingskrag benodig om die blokke in rus te hou. (5) 2.4 Die tou breek bokant massa m, wat veroorsaak dat blok M teen die helling afgly en blok m na die grond val. Die kinetiese wrywingskrag tussen die blok en die helling is 25 N. Ignoreer die massa van die tou T. T M = 10 kg m = 2 kg 30° 2.4.1 Teken ʼn vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) van al die kragte wat op massa M inwerk. (3) 2.4.2 Bereken die grootte van die versnelling van massa M. (4) 2.5 Blok m neem 0,5 s om die grond te bereik. 2.5.1 Bereken die eindsnelheid van blok m. (3) 2.5.2 Hoe sal die eindsnelheid van m geaffekteer word indien die massa verdubbel word en dit van dieselfde hoogte laat val word? Skryf slegs VERMEERDER, VERMINDER of DIESELFDE BLY. Verduidelik die antwoord. (3) [22] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 7 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die Curiosity rover is laat val vanaf ʼn hoogte van 125 km bokant die oppervlakte van Mars. Die massa van die Curiosity rover is 899 kg en die massa van Mars is 6,42 x 1023 kg. Die radius van Mars is 53,25% van dié van die Aarde. Curiosity 899 kg 125 km Aarde Mars 6,42 x 1023 kg 3.1 Stel Newton se Universele Gravitasiewet in woorde. (2) 3.2 Bereken die gewig van die Curiosity op Aarde. (2) 3.3 Bereken die gravitasieversnelling op Mars. (4) 3.4 Sal die massa van die Curiosity anders wees op Mars as op die Aarde? Kies uit JA of NEE. Gee ʼn rede vir die antwoord. (2) [10] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 8 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Leerder wat aan die onderkant van ʼn gebou staan, gooi ʼn bal A vertikaal opwaarts teen ʼn spoed van 11 m·s-1 en bal A bereik ʼn maksimum hoogte T. Na 0,72 s, gooi ʼn ander leerder wat op die dak van die gebou staan, bal B opwaarts. Die twee balle bereik punt T op dieselfde tyd, soos in die diagram hieronder getoon. T B h A 4.1 Wat is die verskil tussen vryval en projektielbeweging? (2) 4.2 Bereken die: 4.2.1 Tyd wat dit bal A neem om die maksimum hoogte by T te bereik (3) 4.2.2 Beginsnelheid van bal B (4) 4.2.3 Hoogte, h, van die gebou (6) Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 9 (VRAESTEL 1) GR12 0624 4.3 Die volgende posisie-tyd-grafiek is gegee vir die beweging van die twee balle, A en B, soos hierbo beskryf. Bestudeer die grafieke en beantwoord die vrae hieronder. X A posisie in m B Y 0 Z W t in s Skryf die waarde en eenheid neer vir: 4.3.1 X (1) 4.3.2 Y (1) 4.3.3 Z (1) 4.3.4 W (1) [19] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 10 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) 5.1 ʼn Sloopbal (“wrecking ball”) word gebruik om ʼn ou gebou te sloop deur daarteen te slaan. Die sloopbal het ʼn massa van 950 kg en hang in die lug met behulp van ʼn tweede tou, 3,5 m bokant die grond. Die bal word dan vrygelaat om in die gebou vas te slaan. Op die laagste punt van die swaai is die bal op ʼn hoogte h (1 m) bokant die grond. Ignoreer lugweerstand. 950 kg 3,5 m h 1 m 5.1.1 Stel die wet van behoud van meganiese energie. (2) 5.1.2 Die bal swaai en tref die gebou op hoogte h. Bereken die spoed waarmee die bal die gebou tref deur van slegs energiebeginsels gebruik te maak. (4) 5.1.3 Die bal tref die muur. Dit neem 0,1 s om te stop, en beweeg dan terug. Bereken die grootte van die krag waarmee die bal die muur tref. (3) 5.1.4 Skryf die krag neer wat die muur op die bal uitoefen. Noem en stel die wet in fisika wat gebruik word om tot hierdie gevolgtrekking te kom. (3) Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 11 (VRAESTEL 1) GR12 0624 5.2 ʼn Graad 12-leerder, met ’n massa van 75 kg, is op ʼn skaatsplank met ʼn massa van 2 kg, wat teen ʼn konstante snelheid van 2 m·s-1 oos beweeg oor ʼn wrywinglose oppervlakte. ʼn Bal, massa 500 g, wat teen ʼn spoed van v m·s-1 wes beweeg, word na die leerder gegooi. Die leerder vang die bal. Die finale kinetiese energie na die botsing is 146 J. v 500 g 75 kg Bal 2 kg 2 m·s -1 Bereken die aanvanklike spoed van die bal. (5) [17] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 12 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Voorwerp met ’n massa van 85 kg is aanvanklik in rus op die grond. Dit word dan vertikaal opwaarts getrek teen ʼn konstante versnelling van 0,75 m·s-2 deur middel van ʼn ligte, onrekbare tou, soos in die diagram hieronder getoon. Ignoreer lugweerstand, die massa van die tou of enige rotasie-effekte. 0,75 m·s-2 85 kg 11 m 6.1 Teken ʼn benoemde, vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) vir die massa terwyl dit opwaarts beweeg. (2) 6.2 Noem die nie-konserwatiewe krag wat op die massa inwerk. (1) 6.3 Bereken die arbeid verrig op die massa deur die gravitasiekrag wanneer die massa ʼn hoogte van 11 m bereik. (3) 6.4 Stel die arbeid-energiestelling in woorde. (2) 6.5 Gebruik die arbeid-energiestelling om die spoed van die massa te bereken wanneer dit ʼn hoogte van 11 m bereik. (5) 6.6 ʼn 30 kW-motor word gebruik om die massastuk van 85 kg tot hierdie hoogte van 11 m op te lig. Bereken die persentasie effektiwiteit van hierdie motor indien dit teen maksimum drywing werk. (6) [19] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 13 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) 7.1 Die sirene van ʼn reddingsvoertuig straal golwe uit met ʼn frekwensie van 360 Hz. Die frekwensie van die klank soos gehoor deur ’n luisteraar wat langs die pad staan, is 405 Hz. 7.1.1 Definieer die Doppler-effek. (2) 7.1.2 Beweeg die reddingsvoertuig NA of WEG VAN die luisteraar af? Verduidelik die antwoord, met spesifieke verwysing na frekwensie, golffronte en golflengte. (4) 7.1.3 Neem die spoed van klank in lug as 340 m·s-1. Bereken die spoed waarteen die reddingsvoertuig beweeg het. (4) 7.2 Die bestuurder van die reddingsvoertuig hou aan beweeg teen hierdie spoed verby die stilstaande luisteraar. Watter verandering(e), indien enige, sal in die volgende plaasvind? Skryf die waardes neer van: 7.2.1 Die frekwensie van die sirene soos deur die bestuurder gehoor (1) 7.2.2 Die frekwensie waargeneem deur die luisteraar (1) 7.2.3 Die spoed van klank in die lug (1) [13] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 14 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Punt A en punt B is 0,04 m apart, soos hieronder getoon. (Die skets is nie volgens skaal geteken nie.) Sfeer X is 0,01 m vanaf punt A. Sfeer X het 1 238 elektrone wat vanaf die oppervlak verwyder is. 0,04 m 0,01 m A X B 8.1 Wat is die aard van die lading op sfeer X? Kies slegs uit POSITIEF of NEGATIEF. (1) 8.2 Bereken die grootte van die lading op sfeer X. (3) 8.3 Definieer die term elektriese veld. (2) 8.4 Teken die netto elektriese veldpatroon vir twee identiese sfere met teenoorgestelde lading. (3) 8.5 By watter punt, A of B, is die grootte van die elektriese veld as gevolg van die gelaaide sfeer X groter? Verduidelik die antwoord. (3) 8.6 Bereken die elektriese veld van sfeer X by punt B indien sfeer X vervang word met ʼn lading van – 2 x 10-9 C. (3) 8.7 ʼn Negatiewe puntlading Y met ʼn lading van -2,8 nC word NOU geplaas by punt B en ʼn puntlading Z met ʼn lading van +3,2 nC word geplaas by punt A. 8.7.1 Teken ʼn vektordiagram om die rigting van die kragte op lading X te toon as gevolg van ladings Y en Z. (2) 8.7.2 Bereken die netto elektrostatiese krag op sfeer X as gevolg van ladings Y en Z. (5) [22] Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 15 (VRAESTEL 1) GR12 0624 VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Stroombaandiagram word opgestel soos in die diagram hieronder. Resistors R1, R2 en R3 is identies. Skakelaars S1 en S2 word gesluit. Ignoreer alle interne weerstand. Emk 12V A S1 L S2 R1 V R2 R3 Gebruik die diagram hierbo om die volgende vrae te beantwoord. 9.1 Stel Ohm se wet in woorde. (2) 9.2 Noem die komponent wat ʼn nie-ohmiese geleier is in die diagram hierbo. (1) 9.3 Skryf die lesing op die voltmeter neer wanneer beide skakelaars gesluit is. (1) 9.4 Skakelaar S2 is oop. Skryf die lesing op die voltmeter V neer. (1) 9.5 Skakelaar S2 is gesluit en skakelaar S1 is oopgemaak. Skryf die lesing op die voltmeter V neer. (1) 9.6 Skakelaar S2 is oopgemaak. Hoe sal dit die ammeterlesing affekteer? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY. (1) 9.7 Beide skakelaars is gesluit. Resistor R1 word verwyder. Hoe sal dit die voltmeterlesing affekteer? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY. (1) [8] TOTAAL: 150 EINDE

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 16 (VRAESTEL 1) GR12 0624 DATA VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 12 VRAESTEL 1 (FISIKA) TABEL 1: FISIESE KONSTANTE NAAM SIMBOOL WAARDES Gravitasieversnelling g 9,8 m·s-2 Universele gravitasiekonstante G 6,67 x 10-11 N·m2·kg-2 Spoed van lig in ʼn vakuum c 3,0 x 108 m·s-1 Planck se konstante h 6,63 x 10-34 J·s Coulomb se konstante k 9,0 x 109 N·m2·C-2 Lading op elektron e –1,6 x 10-19 C Elektronmassa me 9,11 x 10-31 kg Massa van die Aarde M 5,98 x 1024 kg Radius van die Aarde RE 6,38 x 106 m TABEL 2: FORMULES BEWEGING v f  v i  a Δt Δx  v i Δt  21 a  t 2 of Δy  v i Δt  21 a  t 2  v  vf   v  vf  2 2 2 v f  vi  2a∆x of v f  vi  2a∆y 2 Δx   i  Δt of Δy   i  Δt  2   2  KRAGTE Fnet  ma p  mv f maks s  s N fk  kN Fnet t  p w  mg p  mv f  mv i m 1m 2 m 1m2 M M FG of F  G gG 2 of g  G 2 d2 r2 d r ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W  Fx cos  U  mgh of EP  mgh Wnet  K of Wnet  Ek 1 1 K mv 2 of Ek  mv 2 2 2 K  K f  Ki of Ek  Ekf  Eki W Wnc  K  U of W nc   E k   E p P t Pgem  Fv gem

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE 17 (VRAESTEL 1) GR12 0624 GOLWE, KLANK EN LIG 1 v f T f v  vL c fL  fb E  hf of E  h v  vb  E  W o  E k(maks) of E  Wo  Kmaks waar 1 2 1 2 E  hf en W0  hf 0 en Ek ( maks )  mvmaks of K maks  mvmaks 2 2 ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 kQ F E r2 r2 W F V E q q Q Q n of n  e qe ELEKTRIESE STROOM V R emk ( ε ) = I(R + r) I Rs  R1  R2  ... 1 1 1 q  It    ... R p R1 R 2 W = Vq W P Δt W = VI  t P = VI W= I2R  t 2 P = I2R V Δt V2 W= P R R WISSELSTROOM Pgem  V wgk I wgk I I wgk  maks 2 Pgem  I 2wgk R Vmaks Vwgk  2 Vwgk 2 Pgem  R