Physical Sciences Grade 12 P1 Eastern Cape Mock 2016 QP

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2016 FISIESE WETENSKAPPE V1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur *PHSCA1* Hierdie vraestel bestaan uit 16 bladsye, insluitende 3 datablaaie.

Downloaded from hlayiso.com 2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou NAAM in die toepaslike ruimte op die ANTWOORDEBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Jy mag ʼn nie-programeerbare sakrekenaar gebruik. 4. Jy mag toepaslike wiskundige apparaat gebruik. 5. Nommer die vrae korrek volgens die nommeringstelstel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Jy word aangeraai om die aangehegde GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 7. Toon ALLE formules en substitusie in ALLE berekeninge. 8. Gee kort verduidelikings, motiverings, ens. waar nodig. 9. Rond jou finale numeriese antwoord af tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke. 10. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy. 11. Alle diagramme is nie noodwendig volgens skaal geteken nie. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier moontlike keuses word by die volgende vrae voorsien. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die beste en skryf SLEGS die letter A, B, C of D langs die vraagnommer (1.1 tot 1.10) in jou ANTWOORDEBOEK. 1.1 ʼn Seun gooi ʼn tennisbal vertikaal opwaarts van die grond af. By sy maksimum hoogte bokant die grond is sy versnelling … A opwaarts. B gelyk aan die snelheid by die punt. C afwaarts. D zero. (2) 1.2 ʼn KONSTANTE KRAG F wat op ʼn krat toegepas word veroorsaak dat die krat teen ʼn KONSTANTE SNELHEID oor ʼn rowwe horisontale oppervlak beweeg. F Krat Die vryeliggaam-diagram toon al die kragte wat op die krat inwerk. DIE DIAGRAM IS NIE VOLGENS SKAAL GETEKEN NIE. Watter EEN van die volgende verwantskappe is korrek? A F<f B F>f C F=w D F=f (2) 1.3 ʼn Lugsak kan ʼn bestuurder teen ernstige beserings tydens ʼn botsing beskerm. Watter EEN van die volgende verduidelik waarom dit moontlik is? IMPAKTYD NETTO KRAG A Neem toe Neem toe B Neem af Neem af C Neem toe Neem af D Bly dieselfde Neem af (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) 1.4 Die grafiek hieronder toon die verwantskap tussen maksimum kinetiese energie (Kmaks) van die foto-elektrone en die frekwensie van invallende fotone tydens ʼn eksperiment oor die fotoëlektriese effek. Die punt gemerk P op die grafiek verteenwoordig die ... van ʼn foton. A maksimum snelheid B maksimum frekwensie C werksfunksie D drumpelfrekwensie (2) 1.5 ʼn Waarnemer hardloop na ʼn stilstaande klankbron. Soos die waarnemer die bron nader, wil dit voorkom of die toonhoogte toeneem want die ... A hardheid van die klank neem skynbaar toe. B frekwensie van die klank neem skynbaar toe. C frekwensie van die klank neem skynbaar af. D golflengte van die klank neem skynbaar toe. (2) 1.6 Twee gloeilampe word oor ʼn battery met ʼn emk ԑ en ʼn onbeduidende interne weerstand geskakel soos in die diagram hieronder getoon. Die battery lewer maksimum potensiaalverskil. Indien die drywing van R 1 groter is as die drywing van R2, watter stelling is KORREK? A Die weerstand van R1 is hoër as die weerstand van R2. B Die weerstand van R2 is hoër as die weerstand van R1. C Die weerstand van R1 is gelyk aan die weerstand van R2. D Die weerstand van R1 is gelyk aan 0 Ω. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 1.7 ʼn Lynemissie-spektrum word gevorm indien ʼn elektron in ʼn opgewekte atoom beweeg van … A hoër na laer energie-vlakke en gee ligenergie af. B hoër na laer energie-vlakke en absorbeer ligenergie. C laer na hoër energie-vlakke en gee ligenergie af. D laer na hoër energie-vlakke en absorbeer ligenergie. (2) 1.8 Die diagram verteenwoordig ʼn wisselstroom (WS) generator wat kloksgewys gedraai word soos hieronder getoon. B C A D Die rigting van die geïnduseerde stroom in die spoel is van ... A B na A. B C na B. C A na B. D D na C. (2) 1.9 Twee klein, identiese positief-gelaaide sfere P en Q word op geïsoleerde staanders ʼn afstand d van mekaar geplaas soos hieronder getoon. Die grootte van die krag wat Q op P uitoefen is F. Indien die afstand nou verander word na ½ d, is die nuwe krag tussen die sfere ... A ¼ F. B ½ F. C 2 F. D 4 F. (2) 1.10 Die fotoëlektriese effek is bewys wat toon dat … A metale elektrone besit. B lig deeltjie-eienskappe het. C lig golf-eienskappe het. D metale ʼn positiewe lading het. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) VRAAG 2 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) ʼn 4 kg-blok, B, rus op ʼn plat, rowwe horisontale tafel en is verbind met ʼn onelastiese tou aan ʼn 6 kg blok A. Die tou gaan oor ʼn ligte, wrywinglose katrol op so ʼn manier dat blok A vertikaal afwaarts hang soos in die diagram hieronder getoon. 2.1 Skryf Newton se Tweede Bewegingswet in woorde neer. (2) 2.2 Teken ʼn vryliggaam-diagram van al die kragte wat op blok B inwerk. (4) 2.3 Die kinetiese wrywingskrag wat deur blok B ondervind word, is 32,53 N na links. Bereken die grootte van die versnelling. (6) 2.4 Bereken die koëffisiënt van kinetiese wrywing tussen die oppervlak van die tafel en blok B. (3) 2.5 Hoe sal die wrywingskrag op die blok beïnvloed word indien die 4 kg blok teen ʼn hoek van 30° tot die horisontaal getrek word? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE. Verduidelik jou antwoord. (3) [18] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 VRAAG 3 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) ʼn Bal word opwaarts geprojekteer vanaf die grond met ʼn snelheid van 18 m•s -1. Dit beweeg verby die dak van ʼn 5 m hoë gebou en bereik ʼn maksimum hoogte by punt B. Terwyl dit afbeweeg, tref die bal die dak van die gebou by punt A soos in die diagram hieronder getoon. Ignoreer die effek van lugwrywing. (maks. hoogte) 3.1 Skryf die grootte van die snelheid wanneer die bal by punt B sy maksimum hoogte bokant die grond neer. (1) 3.2 Skryf neer die grootte en rigting van die bal se versnelling by punt B. (2) 3.3 Bereken die volgende rakende die bal: 3.3.1 Die tyd wat dit neem om punt B bokant die grond te bereik (3) 3.3.2 Die snelheid die oomblik dat dit die dak by punt A tref (3) 3.3.3 Die totale tyd wat dit sal neem vanaf die oomblik dat dit geprojekteer was totdat dit die dak by punt A tref (4) 3.4 Teken ʼn snelheid-tyd grafiek vir die hele beweging van die bal vanaf die grond totdat dit die dak van die gebou tref. Dui die volgende op jou grafiek aan: i) begin snelheid ii) tyd by punt B (die maksimum hoogte) iii) eindsnelheid (4) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) VRAAG 4 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) ʼn Krat word in rus gehou by punt A, die bopunt van ʼn vlak ABC wat ʼn hoek met die horisontaal vorm. Die gedeelte AB van die vlak is wrywingloos terwyl BC grof is. 4.1 Stel die beginsel vir die behoud van meganiese energie in woorde. (2) 4.2 Bereken die snelheid van die krat by posisie B. (4) 4.3 Die krat ondervind ʼn kinetiese wrywingskrag van 14,7 N soos dit teen ʼn konstante snelheid van B na C teen die vlak afbeweeg. 4.3.1 Stel die Arbeid-Energie-stelling in woorde. (2) 4.3.2 Teken ʼn vryeliggaam-diagram en dui aan AL die kragte aan wat op die krat uitgeoefen word by B. (3) 4.3.3 Gebruik die arbeid-energie beginsel en bereken die grootte van die verplasing d tussen B en C indien die massa van die krat 3 kg is. (5) 4.4 Die hoek tussen die skuinsvlak en die horisontaal word verminder. Hoe sal hierdie vermindering die koëffisiënt van kinetiese wrywing op die krat beïnvloed? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE. (1) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 5 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) ʼn Man en ʼn vrou is albei op rolskaatse en staan voor mekaar op ʼn plat, wrywinglose horisontale oppervlak. Die man stoot die vrou en sy beweeg na regs teen 4 m•s-1. 5.1 Stel die beginsel vir die behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 5.2 Die massas van die man en vrou is 80 kg en 50 kg onderskeidelik. Hoe vergelyk die impuls op die vrou met dié op die man? Skryf slegs GROTER AS, KLEINER AS of GELYK AAN. (1) 5.3 Bereken die man se snelheid onmiddellik nadat hy die vrou van hom af weggestoot het. (4) 5.4 Bereken die impuls op die vrou. (3) [10] VRAAG 6 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) ʼn Polisiemotor beweeg op ʼn pad teen ʼn konstante spoed EN SY SIRENE STEL KLANKGOLWE MET frekwensie 346 Hz vr. ʼn Vrou sit langs die pad. Die vrou wat langs die pad sit neem die klankgolwe waar teen ʼn frekwensie wat 50 Hz meer is as die frekwensie wat deur die sirene se klankgolwe vrygestel word soos die polisie- voertuig nader aan haar beweeg. 6.1 Stel die Doppler-effek in woorde. (2) 6.2 Verduidelik, in terme van golfbeweging, waarom die frekwensie wat die vrou hoor hoër is as die frekwensie van die bron. (2) Aanvaar dat die spoed van klank in lug 340 m•s-1 is. 6.3 Bereken die spoed van die polisiemotor. (5) 6.4 Stel EEN mediese gebruik van die Doppler-vloeimeter. (1) 6.5 ʼn Lyn in ʼn waterstof-spektrum het ʼn frekwensie van 7,55 × 1014 Hz wanneer dit in ʼn laboratorium gemeet word. Dieselfde lyn in die spektrum van ʼn verafgeleë ster het ʼn frekwensie van 17,23 × 1011 Hz. Meld of die verafgeleë ster NADER of WEG vanaf die aarde beweeg. Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) [12] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) VRAAG 7 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) Twee metaalsfere, M en N, op geïnsuleerde staanders, dra ladings van +QM en -6 nC onderskeidelik. Die afstand tussen die twee ladings is 20 mm en P is ʼn punt 10 mm vanaf sfeer N, soos hieronder getoon. Die NETTO ELEKTRIESE VELD by punt P as gevolg van die teenwoordigheid van M en N is 5,2 x105 N∙C-1 weswaarts. 7.1 Definieer die term ELEKTRIESE VELD by ʼn punt. (2) 7.2 Bereken die grootte van die lading QM op sfeer M.S (7) 7.3 Die twee sfere word toegelaat om kontak te maak en word dan na hulle oorspronklike posisies terug beweeg. 7.3.1 Teken die elektriese veldpatroon as gevolg van die twee ladings. (3) 7.3.2 Bereken die ... (a) aantal elektrone wat oorgedra is van een sfeer na die ander sfeer nadat hulle van mekaar verwyder is. (4) (b) grootte en die rigting van die krag wat sfeer M op sfeer N uitoefen na die kontak. (3) [19] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 8 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) Die vereenvoudigde skets hieronder verteenwoordig ʼn elektriese motor. 8.1 Benoem die tipe elektriese motor soos hierbo getoon. (1) 8.2 Watter energie omskakeling vind in bostaande elektriese motor plaas? (2) 8.3 Die draai-effek van die motor kan verhoog word deur die aantal windings van die spoel te vermeerder of om die magneetveld sterker te maak. 8.3.1 Skryf neer een ander manier om hierdie draai-effek te verhoog. (1) Daar word beoog om die maksimum potensiaalverskil in die elektriese motor te produseer wanneer ʼn konstante stroom verskaf word. 8.3.2 In watter posisie moet die spoel relatief tot die magneetveld geplaas word om maksimum potensiaalverskil op te wek. Skryf slegs PARALLEL of LOODREG. (1) 8.4 Die grafiek hieronder toon die uitset van ʼn generator. 8.4.1 Is die lesing aangedui as 330 V op die grafiek hierbo die wortel gemiddelde kwadraat spanning (Vwgk) of ʼn maksimum spanning (Vmaks)? (1) 8.4.2 Die generator produseer die wortel gemiddelde kwadraat stroom (Iwgk) van 12 A. Bereken die tempo waarteen die generator energie sal oordra. (4) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) VRAAG 9 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) In die stroombaan hieronder het die battery ʼn emk van 12 V en interne weerstand r. Die drie weerstande en die gloeilampie word gekoppel soos in die diagram hieronder getoon. Die weerstand van die gloeilampie is 2 Ω. A1 is ʼn ammeter en S1 en S2 is oop skakelaars. Aanvaar dat al die geleidingsdrade en ʼn ammeter A weglaatbare weerstande het. 9.1 Wanneer slegs skakelaar S1 gesluit is, daal die lesing op die voltmeter na 10,8 V. Bereken die ... 9.1.1 lesing op ammeter A. (4) 9.1.2 interne weerstand r, van die battery. (3) 9.2 Albei skakelaars, S1 en S2, word gesluit en nou registreer ammeter 1,5 A. 9.2.1 Bereken die arbeid verrig deur die gloeilamp. (7) 9.2.2 Watter effek sal die sluiting van beide gloeilampies op die “verlore volt” het? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE. Verduidelik jou antwoord volledig. (3) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 10 (Begin op ʼn NUWE bladsy.) Lig met verskillende frekwensies word op die oppervlak van ʼn metaal geskyn. Die grafiek hieronder toon die verwantskap tussen die kinetiese energie van die foto- elektrone en die frekwensie van die invallende lig. 10.1 Verwys na die grafiek en skryf die waarde van die drumpelfrekwensie van die metaal neer. (1) 10.2 Gee ʼn rede waarom foto-elektrone nie vrygestel word wanneer lig met ʼn frekwensie van 45 × 10-19 Hz op die metaal geskyn word nie. (2) 10.3 Bereken die spoed van die vrygestelde elektrone wanneer lig met ʼn frekwensie van 110 × 10-19 Hz op die metaal geskyn word. (5) 10.4 Watter effek sal ʼn toename in die intensiteit van die bestraling hê op die snelheid van die elektrone wat vrygestel word? Skryf TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE. Verduidelik jou antwoord. (2) [10] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com

Downloaded from hlayiso.com 14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) 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 Swaartekragversnelling g 9,8 m•s-2 Universal gravitational constant Universelegravitasiekonstant G 6,67 × 10-11 N•m2•kg-2 Speed of light in a vacuum Spoed van lig in 'n vakuum c 3,0 × 108 m•s-1 Planck's constant Planck se konstante h 6,63 × 10-34 J•s Coulomb's constant Coulomb se konstante k 9,0 × 109 N•m2•C-2 Charge on electron Lading op elektron e -1,6 × 10-19 C Electron mass Elektronmassa me 9,11 × 10-31 kg Mass of earth Massa op aarde M 5,98 × 1024 kg Radius of earth Radius van aarde RE 6,38 × 103 km Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2016) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING v f  vi  a t Δx  v i Δt  21 at 2 or/of Δy  v i Δt  21 at 2  v  vf   v  vf  v f  v i  2ax or/of v f  v i  2ay 2 2 2 2 Δx   i  Δt or/of Δy   i  Δt  2   2  FORCE/KRAG p mv Fnet  ma fk = µkN fsmax = µsN Fnett  p w  mg p  mv f  mv i Gm 1 m2 M F  2 g = G d2 d WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W  Fx cos  U  mgh or/of EP  mgh Wnet  K or/of Wnet  Ek 1 1 K  mv 2 or/of E k  mv 2 2 2 K  K f  Ki or/of Ek  Ekf  Eki W Wnc  K  U or/of Wnc  Ek  Ep P t Pav  Fv 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  E k where/waar 1 1 E  hf and/en W0  hf0 and/en E k  mv 2 K max  mv max 2 2 or/ of 2 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com

Downloaded from hlayiso.com 16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2016) ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 kQ F E r2 r2 V F E E d q W Q V n= q qe ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE V emf ( ε ) = I(R + r) R I emk ( ε ) = I(R + r) R s  R1  R 2  ... 1 1 1 q  I t    ... R p R1 R 2 W = Vq W P Δt W = VI  t P = VI W= I2R  t P = I2R V Δt 2 V2 W= P R R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Paverage  Vrms I rms / Pgemiddeld Vwgk I wgk I max I I rms  / I wgk  maks 2 2 Paverage  I rms 2 R / Pgemiddeld I 2wgkR Vmax Vmaks Vrms  / Vwgk  V2 2 Vwgk 2 2 Paverage  rms / Pgemiddeld R R Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com