Physical Sciences Grade 12 P1 Eastern Cape Prelim 2024 QP

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIORSERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2024 FISIESE WETENSKAPPE V1 (FISIKA) PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 21 bladsye insluitend 3 gegewensblaaie. Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou volle NAAM en VAN in die toepaslike ruimtes op die ANTWOORDEBOEK. 2. Hierdie vraestel bestaan uit 11 vrae. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. 3. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN reël tussen twee subvrae oop, bv. tussen VRAAG 2.1 en VRAAG 2.2. 6. Jy mag ʼn 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 ʼn 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 Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommers (1.1 tot 1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E. 1.1 ʼn Trollie beweeg op ʼn plat, horisontale oppervlak wanneer ʼn konstante krag, F, daarop toegepas word. Watter EEN van die volgende fisiese groothede sal ALTYD konstant bly terwyl die trollie beweeg? A Momentum B Versnelling C Kinetiese energie D Gravitasie potensiële energie (2) 1.2 ʼn Sfeer is aan ʼn tou vasgemaak wat aan ʼn vaste horisontale staaf opgehang is, soos in die diagram hieronder getoon. Die reaksiekrag op die gravitasiekrag wat deur die aarde op die sfeer uitgeoefen word, is die … A krag van die staaf op die sfeer. B krag van die tou op die sfeer. C krag van die sfeer op die aarde. D krag van die staaf op die tou. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) 1.3 Die posisie-teenoor-tydgrafiek hieronder toon die beweging van ʼn voorwerp in ʼn vertikale rigting. Neem die grond as die nul verwysing. Watter EEN van die volgende snelheid-tydgrafieke hieronder verteenwoordig die beweging van die voorwerp die beste? A B C D (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 1.4 ʼn Ruimtetuig, wat bestaan uit twee modules P en Q met massas 3m en m onderskeidelik, beweeg horisontaal teen ʼn snelheid v reguit oos. ʼn Ontploffing veroorsaak dat die twee modules skei. Module Q gaan voort in sy oorspronklike rigting onmiddellik na die ontploffing met ʼn snelheid van 3v. Wat sal die grootte en rigting van module P se snelheid onmiddellik na die ontploffing wees? GROOTTE VAN DIE SNELHEID RIGTING VAN P NA DIE VAN P ONTPLOFFING A ⅓v Oos B v Wes C v Oos D ⅓v Wes 1.5 ʼn Motor beweeg vanaf rus in ʼn reguit lyn onder die invloed van ʼn konstante netto krag. Watter EEN van die volgende grafieke verteenwoordig die netto-arbeid verrig (Wnet) op die motor in verband met sy verplasing (∆x) die beste? A B Wnet Wnet ∆x ∆x C D Wnet Wnet ∆x ∆x (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) 1.6 ʼn Klankbron nader ʼn stilstaande luisteraar in ʼn reguit lyn teen ʼn konstante snelheid. Dit gaan verby die luisteraar en beweeg in dieselfde reguit lyn teen dieselfde konstante snelheid weg van hom af. Watter EEN van die volgende grafieke verteenwoordig die verandering in waargenome frekwensie teenoor tyd die beste? A B C D (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 1.7 ʼn Klein toetslading +q word presies halfpad geplaas tussen twee identiese positiewe ladings, X en Y, elk met ʼn lading +Q soos hieronder getoon. Die toetslading +q sal … A vertikaal afwaarts beweeg. B na X beweeg. C na Y beweeg. D stilstaande bly. (2) 1.8 Die interne weerstand van die battery in die stroombaan hieronder is weglaatbaar. Wanneer skakelaar S gesluit word, watter EEN van die volgende verteenwoordig die verandering in die voltmeter- en ammeter-lesings? TOTALE WEERSTAND AMMETER-LESING A Verlaag Verhoog B Verhoog Verlaag C Verlaag Verlaag D Verhoog Verhoog (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) 1.9 In die grafiek hieronder verteenwoordig die soliede lyngrafiek hoe die emk wat deur ʼn eenvoudige generator geproduseer word, met tyd verander. Die stippellyn wys die emk van dieselfde generator nadat ʼn verandering gemaak is. Watter verandering was gemaak om die resultate op die stippellyngrafiek te lewer? A Die spoed van rotasie is gehalveer. B Die rotasiespoed is verdubbel. C ʼn Splitring kommutator is bygevoeg. D Meer borsels word bygevoeg. (2) 1.10 Wanneer ʼn opgewekte elektron van ʼn hoër energievlak na ʼn laer energievlak beweeg, word ʼn spesifieke ... A emissielyn in ʼn emissiespektrum waargeneem. B emissielyn in ʼn absorpsiespektrum waargeneem. C absorpsielyn in ʼn emissiespektrum waargeneem. D absorpsielyn in ʼn absorpsiespektrum waargeneem. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 2 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Blok met ʼn massa van 4 kg word in rus op ʼn ruwe horisontale tafel gehou. Die blok word met ʼn ligte onrekbare toutjie wat oor ʼn ligte wrywingslose katrol gaan met ʼn ander blok met massa 2 kg verbind. Die 2 kg-blok hang vertikaal soos hieronder in die diagram getoon. Die 4 kg-blok word nou vrygelaat en die sisteem van massas beweeg na regs. Die kinetiese wrywingskoëffisiënt tussen die 4 kg-blok en die oppervlak van die tafel is 0,25. Ignoreer die effekte van lugweerstand. 2.1 Stel Newton se Tweede Wet van beweging in woorde. (2) 2.2 Teken ʼn vrye kragtediagram wat AL die kragte toon wat op die 4 kg-blok inwerk voor dit beweeg. (4) 2.3 Bereken die grootte van die: 2.3.1 Wrywingskrag wat op die 4 kg-blok inwerk (3) 2.3.2 Spoed waarteen die 2 kg-massa die grond tref (7) 2.4 Verduidelik waarom die beweging van die 2 kg-blok NIE as ‘vryval’- beweging gekategoriseer kan word NIE. (2) [18] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) VRAAG 3 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Bal A word vertikaal afwaarts vanaf die bo-punt van ʼn gebou wat 90 m hoog is, teen ʼn snelheid van 12 m·s-1 gegooi. Op dieselfde oomblik word ʼn tweede identiese bal B teen ʼn snelheid van 30 m·s-1 opwaarts gegooi. Bal A en bal B beweeg verby mekaar na 2,135 s. Ignoreer die effekte van lugweerstand. 3.1 Gee die rigting van die versnelling van bal B terwyl dit opwaarts beweeg. (1) 3.2 Bereken die snelheid van bal B die oomblik dat dit verby bal A beweeg. (3) 3.3 Bereken die afstand tussen bal A en B 2,5 s nadat dit geprojekteer was. (5) 3.4 Skets op dieselfde assestelsel die posisie-tyd grafieke vir die beweging van bal A en bal B. • Vir bal A, vanaf die oomblik dat dit geprojekteer is totdat dit die grond bereik. Vir bal B vanaf die oomblik dat dit geprojekteer is totdat dit bal A verbysteek. • Dui duidelik die tyd aan waarop die twee balle verby mekaar gaan. • Gebruik die grond as nulposisie. • Benoem grafieke A en B. (3) [12] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 4 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Afleweringsvoertuig met massa 5 000 kg, wat teen ʼn snelheid van 15 m·s-1 na regs beweeg, bots kop-aan-kop met ʼn motor met massa 2 000 kg wat teen 20 m·s-1 in die teenoorgestelde rigting beweeg. Onmiddellik na die botsing beweeg die motor teen ʼn snelheid van 5 m·s-1 na regs. 4.1 Skryf die beginsel van behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 4.2 Bereken die grootte van die snelheid van die afleweringsvoertuig onmiddellik na die botsing. (4) 4.3 As die botsing 0,4 sekondes duur, bereken die krag wat die afleweringsvoertuig tydens die botsing op die motor uitoefen. (4) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) VRAAG 5 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) ʼn Seun op rolskaatse, wat ʼn pakkie dra, beweeg teen ʼn konstante snelheid in ʼn oostelike rigting op ʼn wrywinglose horisontale baan, deel AB. Hy besluit om sy snelheid te verhoog deur die pakkie horisontaal van hom af weg te gooi. 5.1 In watter rigting moet die pakkie gegooi word om ʼn maksimum toename in die snelheid van die seun te veroorsaak? (1) 5.2 Noem en stel in woorde die wet in fisika wat in VRAAG 5.1 toegepas was. (3) Hy bereik punt B teen ʼn snelheid van 6 m∙s-1 en hou aan beweeg op die ruwe deel BC van die baan en kom tot stilstand by posisie X, 4 m bo die grond soos in die diagram hieronder getoon. ʼn Konstante wrywingskrag van 40 N werk in op die rolskaatse. Die gekombineerde massa van die seuntjie en rolskaatse is 57 kg. 5.3 Bereken die waarde van Ө van die helling. (5) 5.4 ʼn Afstand-beheerde motor met ʼn massa van 4 kg word teen ʼn helling/skuinste op gery, wat ʼn hoek van 30° met die horisontaal maak met ʼn gemiddelde voorwaartse krag van 80 N soos in die diagram hieronder getoon. Die motor, ervaar ʼn konstante wrywingskrag van 15 N soos dit teen die helling/skuinste op beweeg. Die spoed van die motor by die onder punt van die helling/skuinste is 3 m∙s-1. Gebruik die energiebeginsels om die spoed van die motor te bereken nadat dit 5 m teen die helling/skuinste op beweeg het. (6) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 6 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die sirene van ʼn stilstaande brandweerwa lewer klankgolwe met ʼn frekwensie van 1 800 Hz af. ʼn Motor wat op ʼn horisontale pad beweeg teen ʼn konstante spoed van 30 m.s–1 gaan verby die brandweerwa en ry teen dieselfde konstante spoed aan. 6.1 Stel die Doppler-effek in woorde. (2) 6.2 Hoe sal die toonhoogte van die sirene verander, wat deur die bestuurder van die motor waargeneem word, wanneer die motor: (Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE neer.) 6.2.1 Na die brandweerwa beweeg? (1) 6.2.2 Weg van die brandweerwa beweeg? (1) 6.3 Bereken die frekwensie wat deur die bestuurder van die motor waargeneem word wanneer die motor na die brandweerwa beweeg. (Neem die spoed van klank in lug as 330 m.s–1.) (5) 6.4 Skets ʼn grafiek om te wys hoe die frekwensie van die sirene verander as ʼn funksie van tyd soos die bestuurder die brandweerwa nader en verby gaan. (Geen numeriese waardes word benodig.) (3) 6.5 Noem ʼn mediese instrument wat van die Doppler-effek gebruik maak. (1) [13] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) VRAAG 7 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Drie klein, identiese metaalsfere, K, M en G word in ʼn vakuum geplaas. Elke sfeer dra ʼn lading van 6 nC. Die sfere is so gerangskik dat K en G elk X mm vanaf M is soos in die diagram hieronder getoon: 7.1 Stel Coulomb se wet in woorde. (2) Die grootte van die netto krag wat K en G uitoefen op M is 2,864 x 10-6 N. 7.2 Bereken die afstand, X, tussen G en M. (8) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 VRAAG 8 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Hieronder is ʼn geïsoleerde puntlading, P, met grootte + 200 nC. 8.1 Teken ʼn elektriese veldpatroon rondom puntlading P. (3) ’n Tweede puntlading, Q, wat ook ’n lading van +200 nC dra, word 600 mm weg van die puntlading P geplaas soos in die diagram hieronder getoon: Y is ʼn punt 200 mm regs van puntlading P. 8.2 Definieer die term elektriese veld by ʼn punt. (2) 8.3 Bereken die netto elektriese veld by punt Y as gevolg van ladings P en Q. (5) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) VRAAG 9 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die battery in die stroombaandiagram hieronder het ʼn interne weerstand r. Wanneer skakelaar S gesluit is, is die lesing op voltmeter V2 , 18 V en resistor R verbruik 13,5 W. 9.1 Stel Ohm se wet in woorde. (2) 9.2 Bereken die weerstand van resistor R. (3) 9.3 Bereken die lesing op ammeter A. (5) 9.4 Verduidelik in woorde, wat met die term interne weerstand van ʼn battery bedoel word. (2) 9.5 Bereken die potensiaalverskil oor die 10 Ώ resistor. (3) 9.6 Wanneer skakelaar S oopgemaak word, was die lesing op voltmeter V1 45,9 V. Bereken die interne weerstand van die battery. (5) 9.7 Sal die interne weerstand van die stroombaan TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY wanneer resistor R verwyder word? (1) [21] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 17 VRAAG 10 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Bestudeer die gegewe skets hieronder. 10.1 Skryf die funksie van die komponent wat Q benoem is in die skets hierbo neer. (1) Twee veranderinge word aan die struktuur van die toestel in die skets hierbo gemaak om die volgende uitset potensiaalverskil te kry. 10.2 Skryf die TWEE veranderinge wat aan die toestel hierbo gemaak was neer. (2) Wanneer ʼn 60 W-gloeilamp aan die nuwe toestel gekoppel word, vloei ʼn piekstroom van 0,54 A deur die gloeilamp. 10.3 Bereken die potensiaalverskil van ʼn GS-kragbron wat dieselfde helderheid van die gloeilamp sal produseer. (5) [8] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 18 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) VRAAG 11 (Begin op ʼn nuwe bladsy.) Die foto-elektriese effek het baie praktiese toepassings. ʼn Fotosel, soos die een hieronder wat in diefweringstelsels gebruik word, is een so ʼn toepassing. Die grootste golflengte van monochromatiese lig van 229 nm sal veroorsaak dat fotoelektrone in die foto-sel hierbo vrygestel word. Wanneer ʼn persoon die straal onderbreek, aktiveer die skielike daling in stroom ʼn skakelaar, wat die alarm sal laat afgaan. 11.1 Bereken die frekwensie van die monochromatiese-lig van golflengte 229 nm. (3) 11.2 Gee die wetenskaplike term vir die frekwensie wat jy in VRAAG 11.1 hierbo bereken het. (1) 11.3 Definieer werkfunksie in woorde. (2) 11.4 Bereken die frekwensie van die monochromatiese-lig wat gebruik moet word om foto-elektrone vanaf die katode in die foto-sel hierbo met ʼn snelheid van 1,57 x 106 m.s-1 vry te stel. (4) 11.5 Hoe sal die antwoord in VRAAG 11.4 verander as die grootste golflengte van monochromatiese-lig wat benodig word om foto-elektrone vry te stel tot 189 nm verminder word? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE neer. Gee ʼn rede vir jou antwoord. (3) [13] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 19 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 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 Mass of earth / Massa op aarde M 5,98 × 1024 kg Radius of earth / Radius van aarde RE 6,38 × 106 m 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 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 2 2 2 2  v + vf   v + vf  v f = v i + 2ax or/of v f = v i + 2ay Δx =  i  Δt or/of Δy =  i  Δt  2   2  FORCE/KRAG Fnet = ma p = mv fsmax = µsN fk = µkN Fnet t = p w = mg p = mv f − mv i Gm1 m2 M F= 2 g = G d2 d Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com 20 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2024) WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W = F Δx cos θ U = mgh or/of Ep = mgh Wnett = ΔK or/of Wnett = ΔEk K = ½mv2 or/of Ek = ½mv2 ΔK = Kf – Ki or/of ΔEk = Ekf – Eki W Wnc = ΔK + ΔU or/of Wnc = ΔEk + ΔEp P= t Pave = 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 + Ek(max) where/waar E = hf and/en W0 = hf0 and/en Ek(max) = ½mvmax2 or/of K(max) = ½mvmax2 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 kQ F= E= r2 r2 W F V= E= q q n=Q qe Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2024) FISIESE WETENSKAPPE V1 21 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 = Vq W P= Δt W = VI  t P = VI W = I2R  t P = I2R 2 V Δt W= V2 R P= R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pav erage = Vrms I rms / Pgemiddeld = Vwgk I wgk I Irms = max / I I wgk = maks 2 2 Pav erage = I rms 2 R / Pgemiddeld = I 2wgk R Vmax Vmaks Vrms = / Vwgk = 2 2 2 V2 Vwgk Pav erage = rms / Pgemiddeld = R R Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief Hosted by www.ecexams.co.za.