Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2021 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com GAUTENGSE DEPARTEMENT VAN ONDERWYS VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2021 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA VRAESTEL 1 TYD: 3 uur PUNTE: 150 14 bladsye + 3 gegewensblaaie b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 VRAESTEL 1 10841/21 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit 10 vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDBOEK. 2. Jy mag ʼn nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 3. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 4. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE BLADSY. 7. Laat EEN reël tussen twee subvrae oop, byvoorbeeld VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 8. Toon ALLE formules en invervangings in ALLE berekeninge. 9. Rond jou finale numeriese antwoorde tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke af. 10. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. 11. Skryf netjies en leesbaar. b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde gegee vir die vrae wat volg. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommer (1.1 tot 1.10) in die ANTWOORDBOEK neer, bv. 1.11 D. 1.1 Vertraging is daardie eienskap van ʼn voorwerp waarby die voorwerp … A ʼn krag benodig om te versnel. B tot rus kom wanneer die krag wat dit laat beweeg het, verwyder word. C kinetiese energie het. D nie in staat is om te beweeg nie. (2) 1.2 ʼn Boks, massa m, rus op die vloer van ʼn hysbak wat opwaarts versnel. Die hysbak se versnelling is a en die versnelling as gevolg van gravitasie is g. Die netto krag op die boks is gelyk aan: A ma B -mg C ma + (-mg) D ma – (-mg) (2) 1.3 ʼn Leerder laat val ʼn voorwerp vanaf die 15de vloer van ʼn hoë gebou. Een sekonde later laat val die leerder ʼn ander identiese voorwerp vanaf dieselfde posisie. Aangesien beide voorwerpe vryval, sal die afstand tussen hulle … A vermeerder. B verminder. C aanvanklik vermeerder, daarna verminder. D dieselfde bly. (2) 1.4 ʼn Trollie met massa m, beweeg op ʼn wrywinglose baan teen ʼn konstante horisontale snelheid van v. ʼn Blok met massa m, word van bo af op die trollie laat val. Die finale snelheid van die trollie en die blok sal dan … wees. A 0 B v 𝑣 C 2 𝑣 (2) D 4 b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 VRAESTEL 1 10841/21 1.5 Die drywing van ʼn WS motor word gegee as 1,2 kW. In EEN minuut is die hoeveelheid werk gedoen deur die motor, (in Joule): A 1 200 B 2 000 C 72 D 72 000 (2) 1.6 ʼn Motor reis teen ʼn konstante snelheid na ʼn stilstaande luisteraar. Die motor se toeter stel ʼn klank vry met ʼn konstante frekwensie soos wat dit die luisteraar nader. Watter EEN van die volgende stellings aangaande die frekwensie en die golflengte van die klank van die toeter is KORREK, soos waargeneem deur die luisteraar? A Beide die frekwensie en die golflengte het verminder. B Beide die frekwensie en die golflengte het vermeerder. C Die frekwensie het verminder terwyl die golflengte vermeerder het. D Die frekwensie het vermeerder terwyl die golflengte verminder het. (2) 1.7 Die aantal oortollige elektrone wat ʼn lading van -8µC op ʼn sfeer sal veroorsaak, is gelyk aan: A 5 x 10-13 B 5 x 1013 C 5 x 1014 D 5 x 10-14 (2) 1.8 Vier identiese gloeilampe word verbind soos getoon in die diagram hieronder. Hoe sal die helderheid en potensiaalverskil van L4 vergelyk met die helderheid en die potensiaalverskil van L1? HELDERHEID POTENSIAALVERSKIL A MINDER MINDER B MINDER DIESELFDE C DIESELFDE MINDER D DIESELFDE DIESELFDE (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 VRAESTEL 1 10841/21 1.9 Watter EEN van die volgende toestelle kan nie werk met beide GS en WS stroom nie? A Elektriese ketel B Transformator C 240 V Gloeilamp D Elektriese waaier (2) 1.10 In ʼn eksperiment van die foto-elektriese effek, skyn ʼn wetenskaplike ʼn groen lig op ʼn metaaloppervlak en neem waar dat elektrone uit die metaal se oppervlak vrygestel word. Later skyn die wetenskaplike ʼn blou lig met dieselfde intensiteit as die groen lig, op dieselfde metaaloppervlak. Watter EEN van die stellings hieronder sal die KORREKTE waarneming wees as gevolg van hierdie verandering? A Die aantal vrygestelde elektrone per sekonde sal vermeerder. B Die aantal vrygestelde elektrone per sekonde sal verminder. C Die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde elektrone sal vermeerder. D Die spoed van die vrygestelde elektrone sal verminder. (2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Leë hysbak word ondersteun deur staalkabels. Die hysbak beweeg opwaarts teen ʼn konstante spoed terwyl ʼn opwaartse krag van 2 500 N word op die kabel toegepas. Ignoreer die massa van die kabel en alle wrywingskragte. 2.1 Stel Newton se Tweede Wet van beweging in woorde. (2) 2.2 Teken ʼn benoemde vryliggaamdiagram wat al die kragte aandui wat op die hysbak inwerk terwyl die hysbak opwaarts beweeg teen hierdie konstante spoed. (2) 2.3 Skryf die grootte van die versnelling van die hysbak soos dit opwaarts beweeg, neer. (1) 2.4 Bereken die massa van die leë hysbak. (3) 2.5 Wanneer die 2 500 N krag van die kabel vervang word met ʼn krag van 3 000 N, versnel die hysbak opwaarts. Bereken die grootte van hierdie versnelling. (4) 2.6 Identifiseer die krag wat ʼn Newton III-kragpaar vorm met die gewig van die leë hysbak. (2) [14] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Seun staan op ʼn brug en projekteer ʼn bal A vertikaal opwaarts met ʼn aanvanklike snelheid van 5 m•s-1. Die hoogte van die brug is 20 m. Ignoreer lugweerstand. 3.1 Gee die grootte en rigting van die versnelling van bal A wanneer dit die seun se hand verlaat. (2) 3.2 Bereken die totale tyd wat dit bal A sal neem tot by die pad. (4) Op dieselfde oomblik wat bal A opwaarts gegooi word vanaf die bokant van die brug, word ʼn ander bal B, opwaarts geprojekteer vanaf die pad. Bal B het ʼn aanvanklike snelheid van 14 m•s-1. 3.3 Bereken hoe ver bal A en bal B van mekaar af sal wees na 1,2 s. (6) Tennisbal A tref die pad onder die brug, bly in kontak met die pad vir 0,2 sekondes en bons dan opwaarts met ʼn snelheid van 14 m•s-1. 3.4 Teken ʼn snelheid-tyd sketsgrafiek vir die beweging van bal A vanaf die tyd wat dit opwaarts geprojekteer word vanaf die brug tot die tyd wanneer dit terugbons tot ʼn maksimum hoogte. Wys die volgende duidelik op jou grafiek: 3.4.1 Die aanvanklike snelheid van die bal. 3.4.2 Die tyd waar die bal die pad tref en in kontak is met die pad. 3.4.3 Die snelheid van die bal wanneer dit terugbons van die pad af. (4) [16] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Motor met ʼn massa van 900 kg beweeg ooswaarts en bots met ʼn vrystaande versperring met ʼn massa van 3 200 kg. Bestudeer die volgende momentum-tydgrafiek van die motor en die versperring hieronder en beantwoord die vrae wat volg. 18144 Versperring 18000 Momentum (kg·m·s-1) tyd (s) Motor 4.1 Stel die wet van behoud van liniêre momentum in woorde. (2) 4.2 Gebruik die inligting gegee op die grafiek en bereken die: 4.2.1 Finale spoed en rigting van die motor (4) 4.2.2 Impuls op die motor (4) 4.3 Is hierdie botsing elasties of onelasties? Gebruik berekeninge om jou antwoord te verifieer. (5) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Trollie van 2 kg is in rus op ʼn horisontale wrywinglose oppervlakte. ʼn Konstante horisontale krag van 8 N word toegepas op die trollie oor ʼn afstand van 3 m. B 7m h 8N A 3m By punt A, in die diagram hierbo, word die krag verwyder. Die trollie beweeg ʼn afstand van 7 m opwaarts met die helling totdat dit ʼn maksimum hoogte bereik by punt B. Die trollie ondervind ʼn konstante wrywingskrag van 1,5 N terwyl dit opwaarts beweeg teen die helling. 5.1 Definieer ʼn nie-konserwatiewe krag. (2) 5.2 Teken ʼn benoemde vryliggaamdiagram en dui al die kragte aan wat op die trollie inwerk soos dit langs die horisontale oppervlakte beweeg. (3) 5.3 Stel die arbeid-energiestelling in woorde. (2) 5.4 Gebruik energiebeginsels en bereken die: 5.4.1 Spoed van die trollie wanneer dit punt A bereik (4) 5.4.2 Hoogte, h, wat die trollie bereik by punt B (4) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Groep graad 12 leerders staan buite ʼn brandweerstasie wanneer ʼn brandweerwa verby gejaag kom oppad na ʼn brand. Die sirene van die brandweerwa stel ʼn klank vry met ʼn frekwensie van 250 Hz terwyl dit teen ʼn spoed van 20 m.s-1 met flitsende rooi ligte, verby die leerders jaag. Die groep leerders neem waar dat die klank van die sirene verander soos die brandweerwa weg van hulle af beweeg. Neem die spoed van klank in lug as 340 m·s-1. 6.1 Noem die verskynsel wat beskryf word deur die onderstreepte sin hierbo. (1) 6.2 Hoe sal elk van die volgende verander soos die brandweerwa weg van die leerders af beweeg? Skryf slegs GROTER AS, KLEINER AS of BLY DIESELFDE. 6.2.1 Frekwensie waargeneem deur die leerders (1) 6.2.2 Die spoed van klank in die lug (1) 6.3 Bereken die waarskynlike frekwensie van die klank van die sirene soos waargeneem deur die leerders wanneer die brandweerwa wegbeweeg van die leerders teen ʼn spoed van 20 m.s-1. (4) 6.4 Teken ʼn diagram om die aankomende golffronte wat deur die klank vrygestel word soos die brandweerwa wegbeweeg van die leerders, aan te dui. Dui die leerders se posisie, asook die rigting van die brandweerwa se snelheid, duidelik aan in die diagram. (2) 6.5 Daar is ʼn waarneembare verandering in die frekwensie van die klank, maar geen merkbare verandering in die kleur van die flitsende rooi ligte soos die brandweerwa verby die leerders jaag nie. Verduidelik hierdie waarnemings. (3) [12] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 11 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Metaalsfeer X, met ʼn lading van +5 nC word gehang aan ʼn onelastiese tou van weglaatbare massa wat vasgebind is aan die plafon by punt M. ʼn Ander metaalsfeer Y, op ʼn geïsoleerde staander, het ʼn lading van –8 nC en word nader gebring aan sfeer X totdat hul middelpunte 20 mm van mekaar af is. 7.1 Stel Coulomb se Wet in woorde. (2) 7.2 Bereken die grootte van die elektrostatiese krag wat sfeer Y op sfeer X uitoefen. (4) 7.3 Teken die resultante elektriese veldpatroon wat deur sfere X en Y gevorm word. (3) 7.4 Sfeer Y word nou nader beweeg en maak kontak met sfeer X waarna sfeer X afgestoot word. Bereken die nuwe lading op sfeer X. (3) [12] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Battery met ʼn emk van 8 V en ʼn interne weerstand r, word verbind in ʼn stroombaan soos getoon hieronder. R1 S1 2 S2 r V A 2 Indien skakelaar S1 gesluit word, is die lesing op die voltmeter 6,86 V en die lesing op die ammeter 2 A. 8.1 Verduidelik die betekenis van ʼn emk van 8 V. (2) 8.2 Bereken die interne weerstand r, van die battery. (3) 8.3 Bereken die waarde van die onbekende weerstand R1. (5) 8.4 Definieer die term drywing. (2) 8.5 Skakelaar S2 word nou oopgemaak. 8.5.1 Watter effek sal die drywing gelewer deur R1 hê? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE neer. (1) 8.5.2 Verduidelik jou antwoord vir VRAAG 8.5.1. (3) [16] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die diagram hieronder wys ʼn eenvoudige generator. 9.1 Is hierdie ʼn WS of ’n GS generator? (1) 9.2 Gee ʼn rede vir jou antwoord vir VRAAG 9.1. (2) 9.3 Skryf die naam van Deel A neer. (1) 9.4 Beskryf die energie omskakeling wat plaasvind in die generator. (2) 9.5 Die maksimum emk wat gegenereer word, is 15 V. Teken ʼn sketsgrafiek van emk-teenoor-tyd vir EEN en ʼn HALWE siklus vir hierdie generator. (3) 9.6 Die spesifikasies van ʼn professionele haardroër is as volg: 2 100 Watt, WS motor 240 V 9.6.1 Definieer wgk vir ʼn wisselstroom potensiaalverskil. (2) 9.6.2 Wat is die wgk-potensiaalverskil vir hierdie haardroër? (2) 9.6.3 Bereken die maksimum stroom wat deur die haardroër kan vloei. (4) [17] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 VRAESTEL 1 10841/21 VRAAG 10 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die apparaat hieronder laat verskeie veranderlikes toe vir die ondersoek van die foto-elektriese effek. ʼn Leerder stel die apparaat op en meet die maksimum kinetiese energie van foto-elektrone vrygestel vanaf die oppervlakte van metaal X deur gebruik te maak van verskillende frekwensies van die invallende straal. invallende straal Metaal X ontvanger vakuum glasbuis S  Metaal Arbeidsfunksie (J) Natrium 3,65 x 10-19 Magnesium 5,92 x 10-19 Aluminium 6,53 x 10-19 Sink 7,15 x 10-19 10.1 Beskryf die term foto-elektriese effek. (2) 10.2 Lig met verskillende golflengtes word op metaal X geskyn en die kinetiese energie word gemeet. 10.2.1 Noem die onafhanklike, afhanklike en die gekontroleerde veranderlikes van hierdie eksperiment. (3) 10.2.2 Wanneer ultraviolet lig met ʼn golflengte van 280 nm geskyn word op metaal X, is die kinetiese energie van die vrygestelde elektron 5,74 x 10-20 J. Identifiseer metaal X in die tabel hierbo. (5) 10.2.3 Die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde elektrone deur die ultraviolet lig is groter as die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde elektrone deur die helder blou lig. Verduidelik waarom dit so is. (3) [13] TOTAAL: 150 EINDE

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 VRAESTEL 1 10841/21 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 elektron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 VRAESTEL 1 10841/21 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING Δx  v i Δt  21 at 2 or/of v f  vi  a t 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 Fnet  ma p  mv fsmax   sN fk  kN Fnet t  p w  mg p  mv f  mv i m 1m2 m 1m2 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 EP  mgh Wnet  K or/of Wnet  Ek 1 1 K  mv 2 or/of Ek  mv 2 2 2 K  K f  K i or/of Ek  Ekf  Eki W Wnc  K  U or/of Wnc  E k  E p P t Pav e  Fv av e / 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) or/of E  Wo  K max where/waar 1 1 E  hf and/en W0  hf 0 and/en Ek(max)  mv max 2 or/of K max  mv max 2 2 2

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 VRAESTEL 1 10841/21 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ Q kQ F  12 2 E 2 r r 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 Pav e  VrmsIrms / Pgemiddeld Vwgk Iwgk I max I maks I rms  / Iwgk  2 2 Pav e  I rms 2 R / Pgemiddeld  Iwgk 2 R Vmax Vmaks Vrms  / Vwgk  2 Vwgk 2 2 2 Pav e  Vrms / Pgemiddeld  R R