Physical Sciences Grade 11 P1 Gauteng June 2017 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS PROVINSIALE EKSAMEN JUNIE 2017 GRAAD 11 FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 1 (FISIKA) TYD: 3 uur PUNTE: 150 14 bladsye + 2 inligtingsblaaie + 1 antwoordblad b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 2 (Fisika) GRAAD 11 GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS PROVINSIALE EKSAMEN FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 (Fisika) TYD: 3 uur PUNTE: 150 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou NAAM op die ANTWOORDBOEK. 2 Hierdie vraestel bestaan uit NEGE vrae. Beantwoord ALLE vrae in die ANTWOORDBOEK behalwe Vraag 4.3 wat op die ANTWOORDBLAD beantwoord moet word. Vul jou naam in die aangeduide spasie bo-aan die ANTWOORDBLAD. 3. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDBOEK. 4. Nommer die antwoorde presies volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik word. 5. Los EEN lyn oop tussen twee opeenvolgende vrae, byvoorbeeld tussen Vraag 2.1 en Vraag 2.2. 6. ʼn Nie-programmeerbare sakrekenaar mag gebruik word. 7. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 8. Jy word sterk aangeraai om die aangehegte inligtingsblaaie te gebruik. 9. Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 10. Rond alle FINALE numeriese antwoorde af tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke. 11. Gee slegs kort (bondige) motiverings of besprekings waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 3 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A – D) langs die vraagnommer (1.1 – 1.10) in die ANTWOORDBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E. 1.1 Watter EEN van die volgende is ʼn voorbeeld van ʼn nie-kontak krag? A Wrywingskrag B Gravitasiekrag C Spanningskrag D Normale krag (2) 1.2 Wanneer ʼn bus wegtrek van die bushalte af, beweeg die staande passassiers agtertoe as gevolg van een van Newton se wette. Watter een? A Newton se Eerste wet B Newton se Tweede wet C Newton se Derde wet D Newton se wet van Universele Gravitasie (2) 1.3 Die grenshoek tussen lug en water is 49°. Dit dui aan dat die brekingshoek … is A 35° B 49° C 55° D 90° (2) 1.4 ʼn Endoskoop word deur dokters gebruik om, sonder ʼn groot operasie, binne die liggaam van ʼn pasiënt te kyk. Die beginsel waarvolgens ʼn endoskoop werk berus op die verskynsel van ... A diffraksie. B refraksie. C totale interne weerkaatsing. D absorpsie. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 4 (Fisika) GRAAD 11 1.5 Twee kragte van groottes 10 N en 6 N werk in op ʼn boks. Die boks rus op ʼn wrywingslose horisontale oppervlak. 6N ɵ 10 N Verskaf die hoek θ tussen die twee kragte aan wat die maksimum resultant sal gee. A 0° B 60° C 120° D 180° (2) 1.6 ʼn Voorwerp word vanaf ʼn hoogte van 1 km bo die oppervlakte van die aarde laat val. As lugweerstand geïgnoreer word, sal die versnelling van die voorwerp slegs afhanklik wees van die … A massa van die voorwerp. B afstand vanaf die middelpunt van die aarde. C die rotasiespoed van die aarde. D massa van die aarde. (2) 1.7 ʼn Satelliet ervaar ʼn gravitasiekrag van grootte F op die oppervlak van die aarde, met ʼn radius R. Die satelliet word in ʼn wentelbaan, met ʼn onbekende afstand bo die oppervlak van die aarde geplaas en ervaar nou ʼn gravitasiekrag van F. Die onbekende afstand is … A R. B 2 R. C 3 R. D 4 R. (2) 1.8 ʼn Vrou stoot ʼn winkeltrollie met ʼn horisontale krag van 70 N. Gedurende die beweging werk daar ook ʼn wrywingskrag van 25 N op die trollie in. 70N 25N Die grootte van die krag wat die trollie op die vrou uitoefen is ... A 45 N. B 25 N. C 70 N. D 95 N. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 5 (Fisika) GRAAD 11 1.9 Twee identiese kandelare hang vanaf die plafon aan ʼn kabel. E is direk aan die plafon gekoppel, terwyl F met ʼn kabel aan E gekoppel is, soos aangetoon in die diagram hier onder. Watter EEN van die volgende verwantskappe tussen die spanning in die kabel, TE, in die kabel E en die spanning in, TF, kabel F is korrek? A TE > TF B TE < TF C TE = TF ≠ 0 N D TE = TF = 0 N (2) 1.10 ʼn Trollie B, op ʼn wrywingslose oppervlak, versnel na links as gevolg van die effek van gravitasie wat op massa A inwerk. A en B word aan mekaar verbind met behulp van ʼn ligte, nie rekbare tou oor ʼn wrywingslose katrol. Die versnelling van die sisteem kan gehalveer word deur ... B A A die massa van die trollie te verdubbel na 2B. B die massa van A te halveer na A/2. C die massa van A te halveer na A/2 en die massa van B te vermeerder met A/2. D die massa van trollie, B te verdubbel en die massa van A te halveer. (2) (10x2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 6 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 2 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) Die diagram hieronder toon VIER kragte van 9 N, 8 N, 6 N en 2 N wat op dieselfde vlak op ʼn voorwerp inwerk. 9N 2N 8N 550 6N 2.1 Definieer die term Resultante / Netto krag. (2) 2.2 Bereken 2.2.1 die grootte van die resultant van AL die kragte wat op die voorwerp inwerk. (7) 2.2.2 die rigting van die resultante krag. (3) [12] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 7 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 3 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) ʼn Groot verwoestingsbal (“wrecking ball”) word in plek gehou met behulp van twee ligte staalkabels. Die massa, m, van die verwoestingsbal is 1620 kg. 26° TA 1620 kg TB 3.1 Verduidelik die konsep Kragte in Ewewig. (2) 3.2 Teken ʼn driehoek van kragte in ewewig en dui ten minste een hoek aan. (4) 3.3 Bereken 3.3.1 die grootte van die spanning, TA in die kabel wat ʼn hoek van 26° met die vertikaal maak. (3) 3.3.2 die grootte van die spanning, TB in die horisontale kabel. (3) [12] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 8 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 4 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) Die oorlading van motorvoertuie is een van die hoofoorsake van padongelukke op ons land se paaie. ʼn Fisiese Wetenskappe klas ondersoek die verwantskap tussen krag, massa en versnelling. Verskillende groepe ondersoek verskillende verwantskappe van die formule: Fnet = m x a. Een groep leerders het die volgende ondersoek gedoen. Hierdie leerders het die volgende apparaat vir hulle ondersoek gebruik: • Vier trollies • ʼn Tydtikker • Vier lengtes tydtikkerlint • ʼn Skuinsvlak (Spoor) • ʼn Onelastiese toutjie • ʼn katrol • ʼn 250 g massastuk Hulle het die apparaat volgens die skets hieronder opgestel: 250 g Die spoor word effens gelig om vir wrywing te kompenseer. Die massastuk versnel die trollie teen die helling af. Die helling is konstant gehou gedurende die eksperiment. Die massa van die trollie is vemeerder deur nog ʼn trollie bo-op die ander te stapel na elke lesing. Die volgende resultate is verkry nadat die tydtikkerlinte ontleed is: KRAG Massa VERSNELLING 1 (N) (Trollie (m.s-2) MASSA Eenhede) 2,5 1 4,4 2,5 2 2,8 2,5 3 2,3 2,5 4 1,9 b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 9 (Fisika) GRAAD 11 4.1 Identifiseer 4.1.1 die afhanklike veranderlike, 4.1.2 die onafhanklike veranderlike en 4.1.3 die gekontroleerde veranderlike. (3) 4.2 Formuleer ʼn ondersoekende vraag vir hierdie ondersoek. (2) 4.3 Op bladsy 17, voltooi die tabel en trek ʼn grafiek op die aangehegte ANTWOORDBLAD. (4) 4.4 Deur die grafiek te gebruik, maak ʼn gevolgtrekking. (2) 4.5 Gee ʼn moontlike rede waarom die eerste punt op die grafiek NIE op die lyn lê NIE. (2) 4.6 Gebruik jou gevolgtrekking in VRAAG 4.4 om aan motoriste te verduidelik waarom die oorlading van voertuie gevaarlik is. (2) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 10 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 5 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) Twee blokke met massas van onderskeidelik 7 kg en 5 kg word aanmekaar verbind deur ʼn ligte, nie-rekbare tou wat oor ʼn wrywinglose katrol hardloop soos aangetoon in die diagram hieronder. Die 7 kg blok word na links getrek met ʼn krag van 68 N teen ʼn hoek van 12° met die horisontaal. Die 7 kg blok ondervind ʼn wrywingskrag van 6 N. Die kinetiese wrywingskoëffisiënt tussen die 5 kg blok en die skuinsvlak is 0,18. T 5.1 Definieer die term Normale krag. (2) 5.2 Teken ʼn benoemde, vryliggaam diagram en toon AL die kragte wat op die 5 kg voorwerp inwerk. (4) 5.3 Onderskei tussen statiese wrywing en kinetiese wrywing. (4) 5.4 Bereken 5.4.1 die wrywingskrag tussen die 5 kg blok en die oppervlak van die skuinsvlak. (4) 5.4.2 die versnelling van die 7 kg blok. (7) 5.4.3 die grootte van die spanning T in die tou tussen die blokke. (3) [24] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 11 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 6 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) Ongelukke van passassiersvliegtuie raak al hoe meer algemeen. In ʼn onlangse ongeluk is ʼn “Airbus”, met ʼn massa van 30 000 kg die laaste keer gesien op die radar op ʼn hoogte van 3500 m bo die oppervlak van die aarde voordat dit in die see neergestort het. Dit is nog nie duidelik wat die ongeluk veroorsaak het nie, maar sommige verslae beweer dat die vliegtuig ontplof het voordat dit die oppervlak van die see getref het. 6.1 Noem en stel die wet wat die interaktiewe krag, tussen die vliegtuig en die aarde, op ʼn hoogte van 3 500 m bo die oppervlak van die aarde beskryf. (3) 6.2 Hoe vergelyk die grootte van die krag wat deur die vliegtuig ondervind word teenoor die krag wat die aarde ondervind as gevolg van die vliegtuig? Beantwoord slegs GROTER AS, GELYK AAN of KLEINER AS. (2) 6.3 Verduidelik waarom daar slegs gesien kan word dat die vliegtuig na die aarde toe beweeg en nie anders om nie. (2) 6.4 Bereken die krag wat die aarde op die vliegtuig uitoefen op ʼn hoogte van 3 500 m. (5) 6.5 Met watter faktor sal die krag (F) waarmee die vliegtuig die oppervlak van die water sal tref verander as die vliegtuig op ʼn planeet met dubbel die massa van die aarde en ʼn derde van die totale afstand vanaf die aarde af sal val? Toon berekeninge. (3) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 12 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 7 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) Wanneer ʼn monochromatiese rooi lig deur ʼn nou spleet op ʼn skerm skyn, word die volgende patroon waargeneem. (maksimum) 7.1 Benoem die verskynsel wat op die skerm waargeneem word. (2) 7.2 Noem en stel die beginsel wat gebruik word om die verskynsel in jou antwoord van Vraag 7.1 te verklaar. (4) 7.3 Beskryf die patroon wat op die skerm waargeneem word. (3) 7.4 Verskaf die term wat verduidelik hoe die donker bande op die skerm gevorm word. (2) 7.5 Watter effek sal elk van die volgende veranderinge hê op die wydte van die sentrale kleurband (A – B) indien … 7.5.1 die opening van die spleet verklein word? Beantwoord: VERGROOT, VERKLEIN of BLY DIESELFDE en verduidelik dan jou antwoord. (3) 7.5.2 die rooi lig met ʼn blou lig vervang word? Beantwoord: VERGROOT, VERKLEIN of BLY DIESELFDE en verduidelik dan jou antwoord. (3) [17] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 13 (Fisika) GRAAD 11 VRAAG 8 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) 8.1 Bestudeer die volgende diagram van ʼn potlood in ʼn glas water en beantwoord dan die vrae wat daarop volg. potlood 8.1.1 Benoem die verskynsel wat aangetoon word in die diagram. (2) 8.1.2 Verduidelik waarom dit lyk asof die potlood opbuig van die oppervlak van die water. (3) 8.2 Beskou die volgende diagram van ʼn ligstraal wat inval op die grensvlak tussen lug en water. Die hoek wat die ligstraal maak met die oppervlak van die water is 51°, soos aangetoon in die diagram. nlug = 1,00 nwater = 1,33 8.2.1 Benoem die lyn AB. (2) 8.2.2 Bereken die brekingshoek van die ligstraal soos dit beweeg van lug na water. (4) 8.2.3 Teken die skets hierbo, in jou ANTWOORDBOEK oor en toon die pad van die ligstraal soos dit beweeg van lug na water en waar dit aan die ander kant uitbeweeg. (4) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 14 (Fisika) GRAAD 11 8.3 Wat gebeur met die spoed waarteen die ligstraal beweeg, wanneer dit van lug na water beweeg? Antwoord slegs: NEEM TOE, NEEM AF of BLY KONSTANT. (2) 8.4 Verduidelik jou antwoord in VRAAG 8.3. (2) [19] VRAAG 9 (BEGIN OP ʼn NUWE BLADSY.) 9.1 Noem TWEE toestande wat nodig is vir totale interne weerkaatsing om plaas te vind. (4) 9.2 Definieer die term kritieke grenshoek van ʼn medium. (2) 9.3 Gedoteerde silika het ʼn baie hoë brekingsindeks (n = 1,45). Die diagram hieronder toon ʼn dun laag suiwer silikon bo-op ʼn laag gedoteerde silika. Suiwer silika Gedoteerde silika Bereken 9.3.1 die kritiese grenshoek van die gedoteerde silika – suiwer silika grens. Die suiwer silika het ʼn brekingsindeks van n =1,40 . (4) 9.3.2 die spoed van lig in die gedoteerde silika. (4) 9.4 Verduidelik waarom telekommunikasiemaatskappye optiese vesel-kabels verkies bo koperkabels. (2) [16] TOTAAL: 150 EINDE

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 15 (Fisika) GRAAD 11 DATA FOR PHYSICAL SCIENCES GRADE 11 PAPER 1 (PHYSICS) GEGEWENS VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 11 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 Gravitational constant G 6,67 x 10-11 N⋅m2⋅kg-2 Swaartekragkonstante Radius of Earth RE 6,38 x 106 m Straal van Aarde Coulomb's constant K 9,0 x 109 N⋅m2·C-2 Coulomb se konstante Speed of light in a vacuum c 3,0 x 108 m·s-1 Spoed van lig in ʼn vakuum Charge on electron e -1,6 x 10-19 C Lading op elektron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa Mass of the earth M 5,98 x 1024 kg Massa van die Aarde TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING v f = v i + a ∆t ∆x = v i ∆t + 21 a∆t 2  v + vi  v f = v i + 2a∆x 2 2 ∆x =  f  ∆t  2  FORCE/KRAG Fnet = ma w = mg Gm1m 2 fs F= μs = (max / maks) r2 N f µk = k N

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 16 (Fisika) GRAAD 11 WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 v=fλ T= f ni sin θi = nr sin θr c n= v ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 F F= (k = 9,0 x 109 N⋅m2·C-2) E= r2 q kQ W E= 2 (k = 9,0 x 109 N⋅m2·C-2) V= r Q ELECTROMAGNETISM/ELEKTROMAGNETISME ∆Φ ε=−N Φ = BA cos θ ∆t CURRENT ELECTRICITY/STROOMELEKTRISITEIT Q V I= R= ∆t I 1 1 1 1 = + + + ... R = r1 + r2 + r3 + ... R r1 r2 r3 W = Vq W P= Δt W = VI ∆ t P = VI W= I2R ∆ t P = I 2R V Δt 2 W= V2 R P= R

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE Vraestel 1 17 (Fisika) GRAAD 11 KRAG Massa VERSNELLING 1 VRAAG 4.3 (N) (Trollie (m.s-2) MASSA NAAM VAN LEERDER: eenhede) 2,5 1 4,4 ___________________ 2.5 2 2.8 ___________________ 2,5 3 2,3 2,5 4 1,9 5 4 (m.s-2) Versnelling 3 2 1 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 __1__ Massa ( per trollie eenhede)