Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2022 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2022 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA VRAESTEL 1 TYD: 3 uur PUNTE: 150 17 bladsye + 3 data blaaie en ʼn antwoordblad b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 (Vraestel 1) 10841/22 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae op die ANTWOORDBOEK. 2. Jy mag ʼn nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 3. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 4. Jy word aangeraai om die aangehegde DATA BLAAIE te gebruik. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Skryf netjies en leesbaar. 7. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDBOEK. 8. Los EEN lyn oop tussen twee subvrae, byvoorbeeld, tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 9. Toon ALLE formules en invervangings in ALLE berekeninge. 10. Rond alle FINALE numeriese antwoorde af tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke waar nodig. 11. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig. b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word gegee as moontlike antwoorde op 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 Watter van die volgende illustreer gebalanseerde kragte die beste? A ʼn Persoon lig ʼn swaar voorwerp van die grond af B ʼn Groot rots wat vryval na die grond C ʼn Ligte stilstaande voorwerp D ʼn Krag van ʼn boks op die aarde en ʼn krag van die aarde op die boks (2) 1.2 ʼn 8 kg boks word op ʼn growwe oppervlakte geplaas soos hieronder getoon. Indien ʼn krag van 16,5 N op die boks toegepas word, versnel dit teen 1,5 m∙s-2 na regs. Die wrywingskrag tussen die 8 kg boks en die oppervlakte is … A 0 N. B 4,5 N. C 10,3 N. D 29,4 N. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 (Vraestel 1) 10841/22 1.3 ʼn Bal word laat val vanaf ʼn sekere hoogte bo die grond en bons ʼn paar keer wanneer dit die grond tref. Die snelheid-tyd grafiek hieronder beskryf die beweging van die bal vanaf die oomblik wat dit laat val word. Ignoreer alle effekte van lugweerstand. Watter stelling is korrek vir die snelheid-tyd grafiek van die bonsende bal soos gegee in die grafiek hierbo? A Afwaarts word geneem as positiewe rigting en die bal is by die hoogste posisie van die bons by punt C. B Afwaarts word geneem as die positiewe rigting en die bal is by die hoogste posisie van die bons by punt D. C Afwaarts word geneem as die negatiewe rigting en die bal is by die hoogste posisie van die bons by C. D Afwaarts word geneem as die negatiewe rigting en die bal is by die hoogste posisie van die bons by D. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (Vraestel 1) 10841/22 1.4 Twee identiese soliede sfere, elk met ʼn massa m, beweeg teen ʼn spoed v na mekaar toe, in ʼn geïsoleerde sisteem. Die sfere ondergaan ʼn elastiese kop aan kop botsing. v v m m Watter stelling is korrek vir die botsing soos hierbo beskryf? A Die sfere sit vas aanmekaar met impak. B Die totale kinetiese energie na die impak is mv2. C Die totale kinetiese energie voor die impak is nul. D Die totale momentum voor die botsing is 2mv. (2) 1.5 Die meganiese energie van ʼn bewegende voorwerp sal konstant bly, indien … A daar wrywingskragte teenwoordig is. B daar slegs gravitasiekrag daarop inwerk. C slegs die kinetiese energie konstant bly. D slegs die gravitasie potensiële energie konstant bly. (2) 1.6 ʼn Trein beweeg teen ʼn konstante snelheid van 10 m∙s-1 terwyl die fluitjie blaas met ʼn frekwensie van 500 Hz. Neem die spoed van klank in lug as 340 m∙s-1. Watter frekwensie sal gehoor word deur die man wat in die trein sit? A 500 Hz B Meer as 500 Hz C Minder as 500 Hz D Geen klank sal gehoor word nie. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (Vraestel 1) 10841/22 1.7 Die diagram hieronder wys ʼn punt p op ʼn afstand r vanaf ʼn gelaaide sfeer Q. Die elektriese veldsterkte by punt p is … A direk eweredig aan r en na regs. B direk eweredig aan die kwadraat van r en na links. C omgekeerd eweredig aan die kwadraat van r en na regs. D omgekeerd eweredig aan die kwadraat van r en na links. (2) 1.8 Watter van die volgende stellings aangaande ʼn WS generator is WAAR? A Die minimum potensiaalverskil gelewer is nie nul volt nie. B Die emk gelewer verminder soos die aantal windinge in die spoel vermeerder. C Die maksimum waarde van die WS kan vermeerder word deur die periode van die rotasie te verhoog. D Die maksimum waarde van die WS gelewer kan vermeerder word deur die spoed van die rotasie van die spoel te verhoog. (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 (Vraestel 1) 10841/22 1.9 ʼn Battery met ʼn interne weerstand word verbind aan ʼn vaste resistor R. ʼn Voltmeter word verbind oor die battery soos in diagram A. Die battery word vervang deur een met dieselfde emk maar met ʼn groter interne weerstand (r), soos getoon in diagram B. In diagram B: Skakelaar S word gesluit. Hoe verander die voltmeterlesing en die stroom deur die vaste resistor, in vergelyking met diagram A? Diagram A Diagram B S Voltmeterlesing Stroom deur resistor A Verminder Verminder B Verminder Bly dieselfde C Bly dieselfde Verminder D Bly dieselfde Bly dieselfde (2) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 (Vraestel 1) 10841/22 1.10 Die grafiek hieronder toon die kinetiese energie teenoor frekwensie vir ʼn fotosel met ʼn natrium-metaal katode. Die werksfunksie van natrium is 4,41 x 10-19 J. Kinetiese Energie (10-19 J) Frekwensie (1014 Hz) Die drumpelfrekwensie van natrium is … A 4,41 x 1014 Hz. B 3 x 1014 Hz. C 3 x 1014 J. D 4,41 x 10-19 J. (2) [20] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Groep leerders ontwerp ʼn toestel wat bestaan uit ʼn ligte bal op ʼn toutjie wat hang vanaf die dak van ʼn vragmotor. Die toestel word gebruik om die versnelling van die trok te bepaal. Wanneer die trok stilstaan of beweeg teen ʼn konstante spoed, hang die bal reguit afwaarts. Sodra die vragmotor ʼn konstante versnelling ondergaan, hang die bal afwaarts teen ʼn hoek , soos getoon in die diagram hieronder. a  2.1 Teken ʼn vryliggaamdiagram van al die kragte wat op die bal inwerk. (2) 2.2 In hierdie geval is die massa van die bal 50 g en die hoek  is 18. Bereken die: 2.2.1 Horisontale krag op die bal (4) 2.2.2 Grootte van die versnelling van die vragmotor (3) 2.3 A en B hieronder is twee identiese blokke, elk met ʼn massa van 5 kg, verbind aan ʼn ligte onrekbare toutjie. Die blokke word getrek met ʼn krag van 65 N teen ʼn hoek van 40 met die horisontaal. Die twee blokke versnel na regs teen ʼn versnelling van 2,17 m∙s-2 en die spanning in die tou is 26 N. 40° 2.3.1 Bereken die wrywing op elke blok. (5) 2.3.2 Verduidelik waarom die wrywingskragte op die twee blokke verskil. (3) [17] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn 50 g bal word vanaf ʼn sekere hoogte laat val. Die snelheid-tyd grafiek hieronder verteenwoordig die beweging van die bal soos dit vertikaal opwaarts bons op ʼn sement vloer. Die kontaktyd gedurende die bons is 0,02 s. Ignoreer alle effekte van lugweerstand. 3.1 Definieer ʼn projektiel. (2) 3.2 Skryf die grootte van die snelheid waarmee die bal die grond verlaat, net na die bons, neer. (1) 3.3 Skets ʼn benoemde vryliggaamdiagram wat al die kragte wys wat inwerk op die bal by 0,77 s. (2) 3.4 Gebruik die inligting gegee op die grafiek en bereken die: 3.4.1 Versnelling van die bal (3) 3.4.2 Hoogte van waar die bal laat val is (4) 3.5 Op ʼn assestelsel, skets ʼn posisie-tyd grafiek vir die beweging van die bal vanaf 0 s tot 1,12 s. Gebruik die grond as nul verwysing. Dui die hoogte aan waarvandaan die bal laat val is en alle ander relevante tye op die tyd-as op jou grafiek. (4) b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 11 (Vraestel 1) 10841/22 3.6 Gee EEN term vir die tempo van verandering van momentum. (2) 3.7 Bereken die grootte van die krag uitgeoefen deur die vloer op die bal vir die kontaktyd. (3) 3.8 Hoe sal dit die krag op die bal beïnvloed indien ʼn sagter bal gebruik word en die kontaktyd met die vloer vermeerder word, terwyl die momentum konstant bly? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Verduidelik die antwoord. (3) [24] VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Houtboks gly af langs ʼn growwe 8 m lange helling AB. Die aanvanklike snelheid van die boks by A is 2 m∙s-1 soos getoon in die diagram hieronder. 4.1 Definieer ʼn konserwatiewe krag. (2) 4.2 Noem die konserwatiewe krag in die diagram hierbo. (1) 4.3 Stel die arbeid-energiestelling in woorde. (2) 4.4 Die snelheid van die blok by punt B is 6,92 m∙s-1. Gebruik SLEGS ENERGIE- BEGINSELS en bereken die wrywingskrag wat die blok ondervind soos wat dit vanaf punt A na punt B beweeg. (4) 4.5 Die wrywingskoëffisiënt vir die laaste horisontale deel na punt B is 0,35. Sonder die gebruik van bewegingsvergelykings, bereken die afstand wat die blok sal beweeg voordat dit heeltemal tot stilstand kom. (4) [13] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Graad 12 leerders doen ʼn ondersoek om die spoed van ʼn renmotor te verifieer deur gebruik te maak van die Doppler effek. ʼn Renmotor ry om ʼn renbaan teen ʼn konstante spoed en stel ʼn enkele frekwensie van 200 Hz vry. ʼn Leerder wat op die finale reguit strook staan, neem die klank op met behulp van ʼn selfoon, soos die motor hom nader en nadat dit by hom verby is. 5.1 Vir hierdie ondersoek, skryf die volgende neer: 5.1.1 ʼn Afhanklike veranderlike (2) 5.1.2 Een gekontroleerde veranderlike (2) 5.1.3 ʼn Toepaslike ondersoekende vraag vir hierdie eksperiment (2) 5.2 Die klank wat opgeneem is op die selfoon word teruggespeel in die teenwoordigheid van ʼn ossilloskoop. ʼn Verskil in frekwensie van 67,15 Hz word geregistreer. Gebruik die inligting hierbo om die spoed van die renmotor te bereken. Neem die spoed van klank in lug as 340 m∙s-1. (5) 5.3 Die spektrum van lig vanaf die meeste sterre bevat lyne wat ooreenstem met die van heliumgas. Diagram A toon die heliumspektrum soos waargeneem in ʼn laboratorium. Diagram B toon die heliumspektrum van lig van ʼn verafgeleë ster. 5.3.1 Is hierdie verafgeleë ster besig om WEG VANAF die aarde of NA die aarde te beweeg? Verduidelik die antwoord. (3) [14] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Klein polistireen sfeer, B, hang aan ʼn tou met weglaatbare massa vanaf ʼn plafon. Twee ander sfere, A en C word geplaas op geïsoleerde staanders. Die ladings op elke sfeer is A = +5,6 nC, B = - 2,34 nC en C = -7,46 nC. Die massa van sfeer B is 5,085 x 10-3 kg. Aanvaar dat die oppervlaktes van al drie die sfere geleidend is. 6.1 Definieer elektriese veldsterkte by ʼn punt. (2) 6.2 Skets die elektriese veldpatroon rondom sfere B en C indien A verwyder word. (3) 6.3 Lading B ondervind ʼn netto krag van 0,004078 N as gevolg van ladings A en C. Bereken die afstand, r, tussen ladings B en C. (5) 6.4 Ladings A en B word toegelaat om te raak en daarna beweeg hulle terug na die oorspronklike afstand tussen hulle. 6.4.1 Bereken die nuwe lading op elke sfeer. (2) 6.4.2 Verduidelik die verandering, indien enige, aan die veldpatroon tussen B en C. (3) [15] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) In die stroombaan hieronder het die battery ʼn emk van 24 V en ʼn interne weerstand van 0,6 Ω. Die verwarmer het ʼn weerstand van 10 Ω en die vaste resistor het ʼn weerstand van 30 Ω. Die verstelbare resistor, R, kan wissel tussen 0 Ω en 15 Ω. 7.1 Die verstelbare resistor, R, word gestel op ʼn weerstand van 3,5 Ω. Bereken: 7.1.1 Die totale weerstand van die stroombaan (ingesluit die battery) (5) 7.1.2 Die stroom gemeet deur die ammeter A2 (3) 7.2 Die verstelbare resistor word nou aangepas tot ʼn nog hoër weerstandswaarde. Hoe sal dit die drywing gelewer deur die verwarmer beïnvloed? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Verduidelik die antwoord deur gebruik te maak van ʼn geskikte vergelyking. (3) [11] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Leerders voer ʼn eksperiment uit om die interne weerstand, r, van ʼn battery te bepaal. Hulle gebruik ʼn verstelbare resistor as die eksterne weerstand soos getoon in die diagram hieronder. S Skakelaar S word gesluit. Lesings van die voltmeter en ammeter word genoteer na elke verandering van die resistor. Eksperiment nr. Stroom (mA) Potensiaalverskil (V) 1 0,00 1,5 2 131 1,30 3 229 1,15 4 327 1,00 5 652 0,50 8.1 Gebruik die inligting in die tabel hierbo om ʼn grafiek te teken van die potensiaalverskil teenoor die stroom. Gebruik die grafiekpapier wat aan die einde van die vraestel verskaf word. (4) 8.2 Gebruik die grafiek en bepaal die volgende: 8.2.1 Die emk van die battery (1) 8.2.2 Die interne weerstand van die battery Gebruik ʼn vergelyking om die metode wat gebruik is te regverdig. (3) 8.3 ʼn Geleier van weglaatbare weerstand word verbind tussen die punte X en Y. Hoe sal dit die temperatuur van die battery beïnvloed? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Verduidelik die antwoord. (3) [11] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die diagram hieronder toon ʼn eenvoudige model van ʼn GS-motor. Spoel Kommutator 9.1 Bespreek die energieverandering wat in ʼn GS-motor plaasvind. (2) 9.2 Verduidelik die term GS. (2) 9.3 In watter rigting sal die konvensionele stroom in die spoel vloei? Skryf slegs VANAF P tot Q of VANAF Q tot P. (1) 9.4 Verduidelik die verandering wat nodig is om hierdie motor te verander sodat dit ʼn WS-motor is. (2) 9.5 ʼn Verwarmer gemerk 2 000 W, 220 V en 50 Hz, is verbind aan ʼn WS stroombaan. Bereken die maksimum stroom wat deur die verwarmer vloei. (5) [12] b.o.

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 (Vraestel 1) 10841/22 VRAAG 10 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Foto-elektriese sel is verbind in ʼn stroombaan. Die laagste frekwensie van lig wat 14 elektrone sal vrystel van die sesium se oppervlakte is 5,1 x 10 Hz. Violet lig met ʼn golflengte van 400 nm val in op die sesium se oppervlakte. lig anode Verstelbare potensiaal bron sesium metaal katode 10.1 Definieer drumpelfrekwensie. (2) 10.2 Bereken: 10.2.1 Die werksfunksie van sesium (3) 10.2.2 Die hoeveelheid energie wat deur die invallende fotone van violet lig gedra word (3) 10.2.3 Die maksimum kinetiese energie van die foto-elektrone wat vanaf die sesiumoppervlakte vrygestel word wanneer violet lig daarop skyn (4) 10.3 Gee EEN toepassing, anders as foto voltaïese selle, wat gebruik maak van die deeltjie geaardheid van lig. (1) [13] TOTAAL: 150 EINDE

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (Vraestel 1) 10841/22 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 19 (Vraestel 1) 10841/22 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 d2 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 20 (Vraestel 1) 10841/22 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 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  V2 Vwgk 2 2 2 Pav e  rms / Pgemiddeld  R R

Downloaded from hlayiso.com FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 21 (Vraestel 1) 10841/22 ANTWOORDBLAD VRAAG 8.1 NAAM VAN LEERDER: ________________________