Physical Sciences Grade 12 P1 Gauteng Mock 2023 QP (Afr)

VOORBEREIDENDE EKSAMEN 2023 10841 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (VRAESTEL 1) TYD: 3 uur PUNTE: 150 14 bladsye + 3 inligtingsblaaie en 1 antwoordblad b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 2 (VRAESTEL 1) 10841/23 INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam in die toepaslike spasie op die ANTWOORDBOEK. 2. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDBOEK. 3. Begin ELKE vraag (bv. VRAAG 2 en VRAAG 3) op ʼn NUWE bladsy. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN reël oop tussen subvrae, bv. tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 6. Jy mag ʼn nie-programmeerbare sakrekenaar gebruik. 7. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 8. Jy word aanbeveel om die aangehegde GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 9. Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 10. Rond jou FINALE numeriese antwoorde af tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke, waar van toepassing. 11. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts, waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 3 (VRAESTEL 1) 10841/23 VRAAG1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word voorsien as moontlike antwoorde tot 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 Die diagram hieronder wys ʼn trollie wat in rus gehou word op ʼn skuinsvlak deur ʼn trekskaal met ʼn lesing van X newton. Die gewig van die trollie is w en daar is wrywing, f, tussen die trollie se wiele en die skuinsvlak. Die lesing op die trekskaal is … A w. B w + f. C w – f. D w sin 30. (2) 1.2 ʼn Boks M word horisontaal teen ʼn konstante snelheid oor ʼn growwe oppervlak deur ʼn krag F gestoot. F M f Indien die krag F wat op die boks inwerk afneem, sal die … A wrywingskrag op die boks afneem. B snelheid van die boks afneem. C versnelling van die boks toeneem. D normaalkrag toeneem. (2) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 4 (VRAESTEL 1) 10841/23 1.3 ʼn Bal word vanaf ʼn hoogte van 5 m laat val. Dit bereik ʼn snelheid van v nadat dit 2 m geval het. Watter van die volgende stellings is korrek nadat dit 3 m geval het? (Ignoreer alle effekte van wrywing.) A Die snelheid van die bal is 3 m∙s –1 . B Die versnelling van die bal is 3 m∙s –2 . C Die versnelling van die bal is 9,8 m∙s –2. D Die snelheid van die bal is 19,6 m∙s –1 . (2) 1.4 In watter van die volgende rye pas die tipe botsing met die totale momentum en kinetiese energie? TIPE BOTSING TOTALE MOMENTUM KINETIESE ENERGIE A Elasties Bly behoue Bly nie behoue nie B Onelasties Bly behoue Bly nie behoue nie C Onelasties Bly nie behoue nie Bly behoue D Elasties Bly nie behoue nie Bly behoue (2) 1.5 ʼn Blok gly oor ʼn growwe horisontale oppervlak en stop uiteindelik na 1,5 m. Watter van die volgende stellings is ONWAAR vir die beweging van die blok? A Die netto arbeid verrig op die blok verminder sy kinetiese energie. B Die netto arbeid verrig op die blok verminder sy meganiese energie. C Die netto arbeid verrig op die blok is negatief. D Die blok beweeg stadiger. (2) 1.6 Die diagram hieronder toon die absorpsie spektrum van ʼn element op hipotetiese sterre A tot D soos waargeneem vanaf die Aarde. Watter ster beweeg weg van die Aarde met die hoogste snelheid? BLOU VERSKUIWING ROOI VERSKUIWING A B C D (2) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 5 (VRAESTEL 1) 10841/23 1.7 Die diagram hieronder toon twee puntladings Q1 = + 5q en Q2 = – 4q op ʼn afstand van x (m) vanaf punt P. +5q x – 4q x Q1 P Q2 Die netto elektriese veld by punt P in terme van E word gegee deur: A 4 E links B 5 E regs C 5 E links D 9 E regs (2) 1.8 Die stroombaan hieronder word opgestel. Die battery het ʼn EMK van 9 V en ʼn interne weerstand van 0,2 Ω. Die lesing op A1 is 1,8 A. Watter stelling is KORREK wanneer ʼn lading van 1 C in die stroombaan vloei? A 9 V is die potensiaalverskil oor die resistor. B 9 J energie word in die resistor verdryf. C 8,64 A vloei deur die stroombaan. D 8,64 J energie word in die resistor verdryf. (2) 1.9 ʼn EMK kan in ʼn stilstaande spoel geïnduseer word deur ... A ʼn stilstaande magneetveld. B meer windings op die spoel te gebruik. C ʼn veranderende magneetveld. D ʼn toename in die area van die spoel. (2) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 6 (VRAESTEL 1) 10841/23 1.10 Die onderstaande diagram dui die energievlakke van ʼn atoom in eV (elektronvolts) aan. n=4 n=3 - 2,9 eV n=2 - 4,8 eV n=1 - 15 eV Die energie benodig om ʼn elektron vanaf die grondtoestand na die eerste opgewekte toestand op te wek is: A – 2,9 eV B – 4,8 eV C + 10,2 eV D – 10,2 eV (2) [20] VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Twee blokke is aanmekaar geheg deur middel van ʼn ligte, onrekbare tou wat oor ʼn wrywinglose katrol beweeg soos in die diagram hieronder aangedui. Die skuinsvlak AB het ʼn gladde oppervlak en maak ʼn hoek van 50° met die horisontaal. Die skuinsvlak BC het ʼn growwe oppervlak en maak ʼn hoek van 30° met die horisontaal. B Growwe oppervlak Gladde oppervlak 50 30 A C 2.1 Stel Newton se tweede bewegingswet in woorde. (2) 2.2 Die kinetiese wrywingskoëffisiënt tussen skuinsvlak BC en blok M2 is 0,2. 2.2.1 Teken ʼn benoemde vrye liggaamdiagram vir blok M2. (4) 2.2.2 Bereken die grootte van die versnelling van die sisteem. Wys ALLE stappe in jou berekening. (8) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 7 (VRAESTEL 1) 10841/23 2.3 Indien die hoek van skuinsvlak BC na 20° verminder word, sal die wrywingskrag tussen die blok en die skuinsvlak TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY? Verduidelik die antwoord. (LET WEL: Geen berekeninge is nodig nie.) (3) [17] VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Bal van 25 g word vertikaal opwaarts gegooi. Die bal verlaat die gooier se hand 1,3 m bokant die grond met ʼn aanvanklike snelheid van 7,27 m∙s-1. Wanneer die bal afwaarts beweeg, tref dit ʼn balkon en bons van die balkon af opwaarts met ʼn snelheid van 3 m∙s-1 voordat dit gevang word op die maksimum hoogte na die bons. Ignoreer alle effekte van wrywing sowel as enige horisontale beweging van die bal. Gebou Snelheid na bons = 3 m∙s-1 7,27 m∙s-1 3,2 m 1,3 m 3.1 Definieer die term projektiel. (2) 3.2 Bereken die: 3.2.1 Maksimum hoogte bo die grond wat die bal sal bereik nadat dit in die lug gegooi is (4) 3.2.2 Tyd wat die bal neem om op die balkon vir die eerste keer te bons (3) 3.3 Teken ʼn sketsgrafiek van die verplasing van die bal vir die hele beweging. (Gebruik die grond as die verwysingspunt.) Dui die volgende duidelik op jou grafiek aan:  Die hoogte waarvandaan die bal gegooi word  Die maksimum hoogte wat die bal sal bereik  Die hoogte van die balkon  Die tyd wat dit neem om op die balkon te bons (5) [14] b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 8 (VRAESTEL 1) 10841/23 VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Wanneer ʼn bal ʼn oppervlak tref en terugbons, oefen dit ʼn krag op daardie oppervlak uit. Graad 12-leerders ondersoek hoe hierdie krag teenoor tyd verander soos wat die bal ’n kragsensor tref en weg bons. ʼn Sagte bal van 50 g is vanaf ʼn hoogte van 1,5 m vertikaal bo die kragsensor, wat aan ʼn skootrekenaar gekoppel is, laat val soos in die diagram aangetoon. Skootrekenaar Kragsensor Die volgende grafiek word vanaf die skootrekenaar verkry. Krag (N) Tyd (millisekondes) 4.1 Definieer die term impuls. (2) 4.2 Gebruik die inligting op die grafiek en bepaal die grootte van die impuls soos wat die bal die kragsensor tref en wegbons. (2) 4.3 Stel die grootte en die rigting van die verandering in die momentum van die bal. (2) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 9 (VRAESTEL 1) 10841/23 4.4 Indien die snelheid van die bal net voor dit die kragsensor tref 5,42 m∙s–1 afwaarts is, bereken die snelheid waarmee die bal van die sensor af sal bons. (4) 4.5 Die bal word nou vervang met ʼn harde bal van dieselfde grootte en massa. Sal die krag op die kragsensor TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY? Verduidelik die antwoord. (3) [13] VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Boks van 5 kg beweeg teen ʼn konstante snelheid van 1,2 m∙s–1 teen ʼn skuinsvlak AB op wanneer ʼn krag F, toegepas word. 5.1 Bereken die grootte van die krag F indien die drywing wat gebruik is om die boks teen die skuinsvlak AB op te beweeg gelyk is aan 57,6 W. (3) 5.2 Stel die arbeid-energie stelling in woorde. (2) 5.3 Die boks gly nou teen skuinsvlak BC af. Indien die kinetiese wrywingskoeffisiënt van skuinsvlak BC in die diagram hierbo 0,25 is, bereken die snelheid van die boks by punt C deur slegs ENERGIEBEGINSELS te gebruik. (6) [11] b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 10 (VRAESTEL 1) 10841/23 VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) In die diagramme A, B en C hieronder, word die golfpatrone aangedui vir die klank van ʼn ambulans se sirene en ʼn stilstaande waarnemer. Die waarnemer bly in elke geval stilstaande. Golffront A B C 6.1 Definieer die term Doppler effek. (2) 6.2 Vir VRAAG 6.2.1 en 6.2.2, noem of dit A, B of C is waarvoor: 6.2.1 Die klankbron stilstaande is. (1) 6.2.2 Die klankbron weg van die waarnermer af beweeg. (1) 6.2.3 Gee ʼn rede vir die antwoord in VRAAG 6.2.2. (1) 6.3 Indien die ambulans van die waarnemer af wegbeweeg teen ʼn spoed van 25 m∙s–1, en die frekwensie van sy sirene soos deur die bestuurder gehoor 900 Hz is, bereken die frekwensie wat deur die waarnemer gehoor word. Neem die spoed van klank in lug as 340 m∙s–1. (5) 6.4 Die spektraallyn van waterstof vanaf die son het ʼn golflengte van 656 nm. Indien hierdie spektraallyn van ʼn nabygeleë ster ʼn golflengte van 657 nm het, wat kan ons aflei oor die beweging van hierdie ster in verhouding tot die son? Verduidelik hierdie waarneming in terme van die Doppler effek. (3) [13] VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Ondersoek is uitgevoer om te wys hoe die elektriese veld (E) varieer op ʼn vaste afstand weg van ʼn positief gelaaide sfeer. Om dit te bereik, is ʼn positiewe lading Q gevarieer en die onderskeie elektriese veld E is gemeet. Die onderstaande tabel van resultate is verkry. LADING (Q) in nC ELEKTRIESE VELD (E) in kN.C-1 1 4 4 16 8 32 11 44 14 55 b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 11 (VRAESTEL 1) 10841/23 Die onderstaande vrae verwys na die tabel en die ondersoek wat uitgevoer is. 7.1 Definieer die term elektriese veld by ʼn punt. (2) 7.2 Teken die elektriese veldpatroon vir ʼn positief gelaaide deeltjie. (2) 7.3 Trek die grafiek vir elektriese veld (E) teenoor lading (Q). Gebruik die GRAFIEKPAPIER wat aan die einde van die vraestel verskaf word. (4) 7.4 Gebruik SLEGS die grafiek om die volgende vrae te beantwoord: 7.4.1 Identifiseer die gekontrolleerde veranderlike in hierdie ondersoek. (1) 7.4.2 Identifiseer die afhanklike veranderlike in hierdie ondersoek. (1) 7.4.3 Bepaal die vaste afstand tussen die lading en die punt waar die elektriese veld gemeet is. (5) [15] VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die battery in die stroombaandiagram hieronder het ʼn EMK van 6 V en ʼn interne weerstand van 0,4 . V1 V2 S2 S1 8.1 Met beide S1 en S2 oop, gee die lesing op V2. (1) 8.2 Met slegs S1 gesluit, gee die ammeter ʼn lesing van 0,75 A. Verduidelik die betekenis van 0,75 A. (2) 8.3 Met slegs S1 gesluit, bereken die: 8.3.1 Eksterne weerstand van die stroombaan (3) 8.3.2 Weerstand van resistor R (3) b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 12 (VRAESTEL 1) 10841/23 8.4 S1 is nou oop en S2 is gesluit. Hoe sal die drywing verdryf deur die 4 Ω resistor verander? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY. Verduidelik die antwoord. (4) Graad 12-leerders voer ʼn ondersoek uit om die interne weerstand van ʼn battery te bepaal. Die stroombaan wat gebruik is, word hieronder aangedui. Deur die reostaat se stellings te verander, is die ooreenstemmende waardes van die stroom en die potensiaalverskil, V2, aangeteken. Die resultate wat verkry is, is gebruik om die onderstaande grafiek te teken. Potensiaalverskil (V) Stroom (A) 8.5 Vanuit hierdie grafiek: 8.5.1 Lei die EMK van die battery af. (1) 8.5.2 Bereken die interne weerstand van die battery. (3) [17] b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 13 (VRAESTEL 1) 10841/23 VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Bestudeer die onderstaande diagram en beantwoord die vrae wat daarop volg. B A 9.1 Watter tipe opwekker (generator) word in die bostaande diagram aangetoon? Motiveer die antwoord deur te verwys na die name van spesifieke komponente in die diagram. (3) 9.2 Dui die rigting aan waarin die stroom in gedeelte AB sal vloei. Gebruik A na B of B na A. (1) 9.3 Die volgende grafiek is van ʼn WS-opwekker (generator) verkry. Stroom (A) 0 Tyd (s) 9.3.1 Hoeveel rotasies van die spoel word op die diagram aangetoon? (2) 9.3.2 Definieer wgk stroom. (2) 9.3.3 Bereken die gemiddelde drywing wat deur hierdie opwekker (generator) gelewer kan word aan ʼn apparaat met ʼn weerstand van 30 . (5) 9.4 ʼn Elektriese haardroeër is gegradeer as 2 200 W by 240 V. Neem aan dat die haardroeër ʼn suiwer resistor is. Bereken die maksimum stroomsterkte wat deur die haardroeër vloei wanneer dit gebruik word. (4) [17] b.o.

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 14 (VRAESTEL 1) 10841/23 VRAAG 10 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die onderstaande diagram dui ʼn fotobuis aan wat gebruik is om die fotoëlektriese effek te demonstreer. Die demonstrasie is uitgevoer deur ʼn rooi, ʼn groen, ʼn blou en ʼn ultraviolet ligbron op die oppervlak van die fotobuis te skyn. KATODE Anode Kragbron Die resultate is in die onderstaande tabel aangeteken. DEMONSTRASIE KLEUR VAN LIG WAT LESING OP NOMMER GEBRUIK IS AMMETER 1 Rooi Nee 2 Groen Ja 3 Blou Ja 4 Ultraviolet Ja 10.1 Verduidelik wat met die fotoëlektriese effek bedoel word. (2) 10.2 Verduidelik waarom daar geen lesing op die ammeter verskyn wanneer ʼn rooi lig gebruik word nie. (2) 10.3 Vir die volgende stellings, gebruik slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE om die stelling te voltooi: 10.3.1 Die kinetiese energie van die foto-elektrone … wanneer ultravioletlig op die oppervlak van die fotobuis geskyn word, in plaas van groen lig. (1) 10.3.2 Die lesing op die ammeter … wanneer groen lig van hoër intensiteit op die oppervlak van die fotobuis geskyn word. Verduidelik hierdie waarneming. (3) 10.4 Die katode is van kopermetaal gemaak met ʼn werksfunksie van 3,52 x 10-19 J. Indien ʼn ultravioletlig met ʼn golflengte van 390 nm tydens demonstrasie 4 gebruik is, bereken die spoed van die foto-elektrone wat vrygestel is. (5) [13] TOTAAL: 150 EINDE

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 15 (VRAESTEL 1) 10841/23 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 mꞏs-2 Swaartekragversnelling Universal gravitational constant G 6,67 x 10-11 Nꞏm2ꞏkg-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 mꞏs-1 Spoed van lig in ʼn vakuum Planck's constant h 6,63 x 10-34 Jꞏs Planck se konstante Coulomb's constant k 9,0 x 109 Nꞏm2ꞏC-2 Coulomb se konstante Charge on electron e -1,6 x 10-19 C Lading op electron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 16 (VRAESTEL 1) 10841/23 TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES MOTION/BEWEGING Δx  v i Δt  21 at 2 or/of v f  v i  a t Δy  v i Δt  21 at 2  v  vf   v  vf  2 2 2 v f  v i  2ax or/of v f  v i  2ay 2 Δx   i  Δt or/of Δy   i  Δt  2   2  FORCE/KRAG Fnet  ma p  mv fsmax   sN fk   k N Fnet t  p w  mg p  mv f  mv i m 1m 2 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 E P  mgh Wnet  K or/of Wnet  E k 1 1 K  mv 2 or/of E k  mv 2 2 2 K  K f  K i or/of E k  E kf  E ki W Wnc  K  U or/of Wnc  E k  E p P t Pave  Fvave 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  hf0 and/en E k (max)  2 mv max or/of K max  2 mv max 2 2

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 17 (VRAESTEL 1) 10841/23 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 V emf ( ε ) = I(R + r) R I emk ( ε ) = I(R + r) Rs  R1  R2  ... 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 = I 2R V 2 Δt W= V2 R P R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pave  VrmsIrms / Pg d l e d d i m e  Vwk g w k g I I max I s k a m I rms  / I  2 k g Pg R w k 2 Pave  I rms 2 R / d l e d d i m e I g 2w V Vmax Vw 2 gR s k a m Vrms  2 Pg / k  Vw g 2 k Vrms 2 Pave   d / l e d d i m e R

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA 18 (VRAESTEL 1) 10841/23 ANTWOORDBLAD VRAAG 7.3: PLAAS HIERDIE GRAFIEKBLAD IN JOU ANTWOORDBOEK. NAAM VAN LEERDER:_________________________________________________ 0