Physical Sciences Grade 11 P1 2020 QP (Afr)

NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 11 NOVEMBER 2020 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EKSEMPLAAR) PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 19 bladsye, insluitend 2 gegewensblaaie.

2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou volle NAAM en VAN in die toepaslike spasies op die ANTWOORDEBOEK. 2. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. 3. Begin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN reël tussen twee subvrae, byvoorbeeld tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 6. Jy mag 'n nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 8. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE berekeninge. 9. Rond jou FINALE numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af. 10. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ens. waar nodig. 11. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 12. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommerS(1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 D. 1.1 Watter EEN van die volgende kragte KAN NIE gelyk aan nul wees nie? A Normaalkrag B Wrywingskrag C Gravitasiekrag D Toegepastekrag (2) 1.2 Die diagram hieronder verteenwoordig vier vektore Q, R, S en T. Q R T S Watter EEN van die vektore is die resulterende vektor van die ander drie vektore? A Q B R C S D T (2) 1.3 ʼn Meisie met ʼn gewig van 600 N staan op ʼn badkamerweegskaal in ʼn hysbak wat opwaarts beweeg toe sy opmerk dat die skaal 560 N lees. Watter EEN van die volgende is die KORREKTE gevolgtrekking van die beweging van die hysbak? Die hysbak … A versnel opwaarts. B versnel afwaarts. C beweeg opwaarts teen ‘n konstante snelheid. D beweeg afwaarts teen ‘n konstante snelheid. (2) 1.4 Passasiers in ‘n motor wat beweeg word aangeraai om veiligheidsgordels aan te sit. Dit sal die kanse om seer te kry, in geval van ʼn ongeluk, verminder. Hierdie voorsorgmaatreël is ‘n toepassing van watter EEN van die volgende Fisika-wette? A Newton se eerste wet B Newton se tweede wet C Newton se derde wet D Newton se universele wet van gravitasie (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) 1.5 Watter EEN van die grafieke hieronder verteenwoordig die verhouding tussen gravitasiekrag F tussen twee voorwerpe en die afstand r tussen die voorwerpe? A B F (N) F (N) 1 1 𝑟2 𝑟2 C D F (N) F 1 𝑟2 1 (2) 𝑟2 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 1.6 ʼn Ligstraal gaan van lug na ʼn glasprisma. Die straal word deur die prisma gebreek en kom uit die prisma soos getoon in die onderstaande diagram. 𝜃1 𝜃2 𝜃3 𝜃4 Watter EEN van die volgende stellings is WAAR met betrekking tot die diagram hierbo? A 𝜃4 = 𝜃3 B 𝜃4 = 𝜃1 C 𝜃4 = 𝜃2 D 𝜃1 = 𝜃2 1.7 Elke punt van ʼn golffront dien as ʼn bron van sferiese, sekondêre golwe wat vorentoe beweeg met dieselfde snelheid as die golf. Hierdie definisie verteenwoordig … A refraksie (breking). B diffraksie. C golffront. D Huygens se beginsel. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) 1.8 Twee identiese neutrale sfere P en Q word op geïsoleerde staanders geplaas. Dit word in kontak met mekaar gebring en die gelaaide staaf word naby sfeer P, soos in die onderstaande diagram getoon, gebring. P Q Gelaaide staaf Nadat die sfere kontak gemaak het, word hulle van mekaar geskei en dit word gevind dat die elektrone vanaf sfeer P na sfeer Q oorgedra was. Watter EEN van die volgende met betrekking tot die twee sfere is WAAR? SFEER P SFEER Q A Positief Positief B Positief Negatief C Negatief Negatief D Negatief Positief (2) 1.9 Die grootte van die geïduseerde emk oor die ente van ʼn draad is gelyk aan die … A radius van die draad. B dikte van die draad. C temperatuur van die draad D tempo van verandering in die magnetiese vloedkoppeling in die draad. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 1.10 In die stroombaan diagramme hieronder word DIESELFDE battery en DIESELFDE IDENTIESE resistors gebruik. Die interne weerstand van die battery word geïgnoreer. In watter EEN van die volgende stroombane sal die resistors die hoogste potensiaalverskil hê? A B A A R1 R1 R2 R3 R2 R3 C D A R1 A R2 R1 R2 R3 R3 (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) VRAAG 2 ʼn Katrolstelsel word gebruik om ʼn krat met massa M kg stil te hou soos in die onderstaande diagram getoon. T2 S 30o 245 N M kg T1 2.1 Definieer die term resulterende vektor. (2) 2.2 Bereken die: 2.2.1 Vertikale en horisontale komponente van T2 (4) 2.2.2 Grootte van T1 (2) 2.2.3 Massa M van die krat (3) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 3 ʼn Krag van 250 N word op ʼn blok met massa 25 kg toegepas. Die 25 kg-blok word met ‘n ligte onrekbare tou aan ‘n 10 kg-blok verbind deur ‘n wrywinglose katrol soos in die diagram getoon. Die 250 N-krag word teen ‘n hoek van 25o met die horisontaal toegepas sodat die sisteem van blokke na links versnel. Die koëffisiënt van kinetiese wrywingskrag tussen die 25 kg-blok en die oppervlak is 0,15. 250 N 25 kg 25o 10 kg 3.1 Definieer die term kinetiese wrywingskrag. (2) 3.2 Teken ʼn benoemde vryeliggaamdiagram van al die kragte wat op die 25 kg-blok inwerk. (5) 3.3 Bereken die: 3.3.1 Normaalkrag wat deur die oppervlak op die 25 kg-blok uitgeoefen word (3) 3.3.2 Versnelling van die sisteem blokke. (7) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) VRAAG 4 Twee blokke met massa van 1,5 kg en 3,2 kg onderskeidelik word deur ʼn ligteonrekbare tou verbind. ʼn Krag van 24 N word op die sisteemblokke toegepas sodat dit teen die skuinsvlak van 25o met die horisontaal kan op beweeg teen ʼn KONSTANTE SNELHEID, soos in die diagram getoon. Die 1,5 kg blok ondervind ‘n konstante wrywingskrag van 2 N soos dit teen die skuinsvlak op beweeg. 24 N 20o 4.1 Stel Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 4.2 Teken ʼn benoemde vryeliggaamdiagram van al die kragte wat op die 1,5 kg-blok inwerk. (4) 4.3 Bereken die: 4.3.1 Spanning in die tou wat die blokke verbind (5) 4.3.2 Koëffisiënt van kinetiese wrywingskrag tussen die 3,2 kg-blok en die oppervlak (6) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 5 ʼn Satelliet met ʼn massa van 1 000 kg wentel om die aarde op ʼn afstand van 200 km vanaf die oppervlak van die aarde, soos in die onderstaande diagram getoon. Aarde Satelliet 200 km 5.1 Stel Newton se Universele Gravitasiewet in woorde. (2) 5.2 Bereken die grootte van die krag wat die aarde toepas op die satelliet sodat die kan aanhou wentel. (5) 5.3 Bereken die gewig van die satelliet op die aarde se oppervlak. (3) 5.4 Dieselfde satelliet wentel nou die aarde op ʼn afstand van twee keer die radius van vanaf die aarde se middelpunt. Sonder enige verdere berekeninge, bepaal die krag wat die aarde op die nuwe afstand op die satelliet uitoefen. Verduidelik hoe jy tot die antwoord gekom het. (3) [13] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) VRAAG 6 ʼn Ligstraal uit ʼn straalkas val op ʼn reghoekige glasprisma en die pad van die invallende straal en die straal wat deurdring, word nagetrek om die onderstaande diagram te verkry. Die brekingsindeks van lug en die brekingsindeks van ʼn glas is onderskeidelik 1,00 en 1,52. 50o 𝜃 6.1 Stel Snell se wet in woorde. (2) 6.2 Bereken die: 6.2.1 Hoek 𝜃, in die diagram (4) 6.2.2 Spoed van lig in glas (3) 6.2.3 Grenshoek van glas (4) 6.3 Definieer totale interne weerkaatsing. (2) 6.4 Stel TWEE voorwaardes wat nodig is vir totale interne weerkaatsing om plaas te vind. (2) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 7 ʼn Leerder is besig om ʼn sekere ligverskynsel te ondersoek. Hy het rooi lig deur ʼn enkele spleet gesien en die patroon wat op 'n skerm gevorm het, waargeneem. Hy het die eksperiment met blou lig herhaal en die patroon weer op 'n skerm waargeneem. 7.1 Noem die verskynsel wat die leerder ondersoek. (1) 7.2 Teken aparte diagramme vir die patrone van rooi lig en blou lig wat die leerder op die skerm waargeneem het. Benoem duidelik rooi en blou bande. (4) 7.3 Verduidelik die verskille in die patrone van rooi en blou lig waargeneem. (2) 7.4 Watter aard van lig toon die verskynsel wat ondersoek word, aan? (1) 7.5 Wat is die veranderinge indien enige, wat die leerder sou waarneem, indien die spleetwydte kleiner gemaak word? Verduidelik jou antwoord. (3) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) VRAAG 8 Twee identiese puntladings word 100 mm van mekaar af in ʼn vakuum geplaas soos in die onderstaande diagram getoon. Die elektrostatiese krag wat Q1 op Q2 uitoefen is 5,09 N. Q1 Q2 + + 100 mm 8.1 Teken die elektrieseveld-patroon tussen die twee ladings. (3) 8.2 Bereken die grootte van elke lading. (4) 8.3 Bereken die netto elektriese veld by punt P, soos in die diagram hieronder getoon. (5) Q1 Q2 + + P 100 mm 50mm 8.4 ʼn Derde lading Q3 van grootte 5 µC word nou by punt P geplaas soos in die onderstaande diagram getoon. Q1 Q2 Q3 + + + 100 mm 50 mm Bereken die netto elektrostatiese krag wat puntlading Q2 as gevolg van puntlading Q1 en Q3 ervaar. (5) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 VRAAG 9 9.1 Die onderstaande diagram stel 'n stroomdraende geleier voor. Teken die magnetiese veldpatroon rondom hierdie geleier. (2) 9.2 ʼn Solenoïed met ʼn radius van 5 cm en met 350 windings word uit ʼn magnetiese veld met ʼn veldsterkte van 5,20 T in 0,1 sekondes getrek. Die solenoïed word loodreg op die magnetiese veld geplaas. 9.2.1 Stel Faraday se wet in woorde. (2) 9.2.2 Bereken die magnetiesevloed-koppeling (Φ ) in die solenoïed. (3) 9.2.3 Bereken die geïnduseerde emk in die solenoïed. (3) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) VRAAG 10 10.1 ʼn Leerder stel die onderstaande stroombaan op om die verhouding tussen stroom- en potensiaalverskil oor die punte van ʼn geleier te ondersoek. Sy sluit die skakelaar en teken die lesings van die ammeter en voltmeter op. Sy herhaal die eksperiment drie keer; elke keer vergroot sy die aantal selle in die stroombaan. Dan lees en skryf sy die ammeter- en voltmeterlesings neer. A R V Die onderstaande grafiek toon haar resultate. I (A) 1,0 0,8 0,4 0,2 0,6 1,2 2,4 3,0 V (V) 10.1.1 Watter fisiese hoeveelheid word deur die gradiënt van die grafiek voorgestel? (1) 10.1.2 Gebruik die inligting vanaf die grafiek om die weerstand van die resistor, wat die leerder in die ondersoek gebruik het, te bereken. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 17 10.2 Die battery in die onderstaande stroombaandiagram het ʼn weglaatbare interne weerstand. Die weerstand van resistor R is onbekend. Wanneer die skakelaar gesluit word, is die lesings op die volmeter 15 V en die ammeter A1, 1 A. 15V V A R 1A A1 12 Ω 6Ω 6Ω Bereken die: 10.2.1 Stroom deur ammeter A (3) 10.2.2 Weerstand van resistor R (5) 10.3 Resistor R met onbekende weerstand word nou uit die stroombaan verwyder. Hoe sal hierdie verandering in die stroombaan die lesing op ammeter A affekteer? Antwoord VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. Verduidelik jou antwoord. (2) 10.4 Die drywing beskrywing op ʼn eletriese stoof is 1 500 W. Die stoof word vir 3 uur en 30 minute gebruik. Bereken hoeveel dit sal kos om die stoof te gebruik. 1 eenheid elektrisiteit (1 kWh elektrisiteit) kos R1,15. (3) [17] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

18 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/NOVEMBER 2020) 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 SYMBOL/ NAME/NAAM VALUE/WAARDE SIMBOOL Acceleration due to gravity / g 9,8 m•s-2 Swaartekragversnelling Universal gravitational constant / G 6,67 × 10-11 N•m2.kg-2 Universelegravitasiekonstant Speed of light in a vacuum / Spoed van lig in ʼn c 3,0 × 108 m•s-1 vakuum 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 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 f  v i  2ax or/of 2 2  v  vf   v  vf  Δx   i  Δt or/of Δy   i  Δt v f  v i  2ay 2 2  2   2  FORCE/KRAG Fnet  ma w  mg Gm 1 m2 𝑓 𝑚𝑎𝑥 F  2 𝜇𝑠 = 𝑠 𝑁 d 𝑓 𝜇𝑘 = 𝑁𝑘 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/NOVEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 19 WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG kQ 1Q 2 F F (k = 9,0 x 109 N.m2.C-1) E r2 q kQ Q E  (k = 9,0 x 109 N.m2.C-1) n= r2 qe ELECTROMAGNETISM/ ELEKTROMAGNETISME ΔΦ Φ = BA cos 𝜃 ε = −𝑁 Δ𝑡 ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE 𝑄 V I = Δ𝑡 R I 1 1 1    ... R s  R1  R 2  ... R p R1 R 2 W = Vq W P Δt W = VI  t P = VI W= I2R  t P = I2R V2 W= V Δt P 2 R R Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief