Physical Sciences Grade 12 P1 Eastern Cape Mock 2020 QP

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2020 FISIESE WETENSKAPPE V1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 18 bladsye, insluitend 2 gegewensblaaie.

Downloaded from hlayiso.com 2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou volle NAAM en VAN in die toepaslike spasies in jou ANTWOORDEBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 4. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelstel wat in hierdie vraestel gebruik word. 6. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 7. Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 8. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts, waar nodig. 9. Rond jou FINALE numeriese antwoorde tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke af. 10. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy. 11. Alle diagramme is nie noodwendig volgens skaal geteken nie. 12. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier moontlike opsies word as antwoorde vir die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommer (1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 D. 1.1 Vuyo, die bestuurder van ʼn minibus beweeg teen ʼn konstante snelheid op ʼn horisontale pad. Hy sien dat die glydeur van die minibus oop is. Hy slaan skielik die remme aan en die deur gaan toe. Watter EEN van die volgende Fisika-wette of beginsels verduidelik die beste waarom Vuyo die deur kon toemaak? A Wet van die behoud van meganiese energie B Wet van die behoud van lineêre momentum C Newton se Eerste Bewegingswet D Newton se Tweede Bewegingswet (2) 1.2 ʼn 2 kg-massastuk word op ʼn 2 kg-trollie, wat op ʼn wrywinglose horisontale oppervlak rus, geplaas. Indien ʼn krag F op die trollie toegepas word, versnel dit teen versnelling a, soos in FIGUUR 1 getoon. ʼn 1 kg-massastuk word ook op die trollie saam met die 2 kg-massastuk geplaas en dieselfde krag F word op die trollie soos in FIGUUR 2 getoon, toegepas. FIGUUR 1 FIGUUR 2 2 kg- 2 kg- massastuk massastuk 1 kg- massastuk F F 2 kg 2 kg Wat sal die versnelling van die trollie in FIGUUR 2 wees? A 1 a 4 B 2 a 3 C 4 a 5 D 5 a (2) 4 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) 1.3 Twee motors is in ʼn ONELASTIESE kop-aan-kop botsing betrokke. Watter EEN van die volgende kombinasies beskryf die kinetiese energie en die momentum van die sisteem korrek? TOTALE KINETIESE ENERGIE TOTALE MOMENTUM A Nie behoue Bly behoue B Bly behoue Nie behoue C Bly behoue Bly behoue D Nie behoue Nie behoue (2) 1.4 Die grafiek hieronder toon die verwantskap tussen die drywing wat gelewer word deur die enjin van ‘n motor en die gemiddelde spoed van die motor. P (W) v (m.s-1) Die helling van die grafiek hierbo verteenwoordig die ... A momentum van die motor. B arbeid verrig deur die enjin van die motor. C kinetiese energie van die motor. D toegepaste krag van die enjin op die motor. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 1.5 ʼn Bal word van ʼn sekere hoogte laat val. Watter EEN van die posisie teenoor tyd grafieke hieronder verteenwoordig hierdie beweging die beste? A B X (m) X (m) ∆t (s) ∆t (s) C D X (m) X (m) ∆t (s) ∆t (s) (2) 1.6 … is die hoofbeginsel wat toegepas word indien die tempo van bloedvloei of die hartklop van ʼn fetus in die baarmoeder gemeet word. A Foto-elektriese effek B Doppler-effek C Huygens se beginsel D Diffraksie (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) 1.7 Die elektrostatiese krag tussen twee puntladings wat op ʼn afstand van r in ʼn vakuum geplaas word, is F. Y X +Q r +Q Die afstand tussen die ladings word verander en die elektrostatiese krag tussen hulle verander na 16 F. Wat is die nuwe afstand tussen die puntladings in terme van r? A 8r B 1 r 8 C 4r D 1 r (2) 4 1.8 Drie identiese resistors word aan ʼn battery soos in die stroombaandiagram hieronder getoon, gekoppel. Die weerstand van die verbindingsdrade kan geïgnoreer word. r R V1 R R V2 Watter EEN van die volgende verduidelik die verwantskap tussen die lesings op die voltmeters die beste? A V1 = ½ V2 B V1 = 2 V2 C V1 = V2 D V1 = ⅓ V2 (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 1.9 Die maksimum emk van ʼn WS-generator kan verhoog word deur ... A die polariteit van die magnete om te draai. B groter sleepringe te gebruik. C groter borsels te gebruik. D die aantal draaie op die spoel te vermeerder. (2) 1.10 In ʼn huis word toebehore gewoonlik in parallel aanmekaar gekoppel want ... (i) die weerstand van elke resistor sal afneem. (ii) elkeen van die toebehore kan onafhanklik werk. (iii) die stroom na elkeen van die toebehore sal hoër wees. (iv) elkeen van die toebehore sal maksimum spanning hê. Watter EEN van die volgende kombinasies aangaande die redes waarom toebehore in die huis in parallel geskakel is, is korrek? A Slegs (i) en (ii) B Slegs (i), (ii) en (iii) C Slegs (ii), (iii) en (iv) D (i), (ii), (iii) en (iv) (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) VRAAG 2 ʼn Blok met massa 22 kg word op ʼn ruwe skuinsvlak geplaas en word met ʼn 15 kg- blok wat vertikaal hang, deur middel van ʼn ligte onrekbare tou wat oor ʼn wrywinglose katrol beweeg, soos in die diagram hieronder getoon, verbind. Wanneer die skuinsvlak teen ʼn hoek 𝜃 met die horisontaal is, beweeg die 15 kg-blok afwaarts teen ʼn KONSTANTE SNELHEID. (Soos deur die pyltjie langsaan die diagram getoon.) 15 kg 𝜃 2.1 Stel Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 2.2 Teken ʼn benoemde vry-liggaamdiagram (vry-kragtedigram), om al die kragte wat op die 22 kg-blok inwerk, aan te toon. (4) 2.3 ʼn Konstante wrywingskrag van 43,86 N word op die 22 kg-blok uitgeoefen. Bereken die grootte van die hoek 𝜃 wat die sisteem teen ʼn konstante snelheid sal laat aanhou beweeg. (4) 2.4 ʼn Krag van 172 N word nou op die 22 kg-blok toegepas en die sisteem met blokke versnel teen die skuinsvlak af. Die kinetiese wrywingskrag wat op die 22 kg-blok inwerk terwyl dit afwaarts versnel, bly dieselfde. 15 kg 𝜃 172 N 2.4.1 Verduidelik waarom die kinetiese wrywingskrag dieselfde bly al versnel die sisteem. (2) 2.4.2 Bereken die versnelling van die sisteem van blokke. (6) [18] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 3 ʼn Bal met ʼn massa van 500 g word vanaf die toppunt van ʼn 30 m hoë gebou, punt A vertikaal afwaarts met ʼn snelheid van 3,28 m.s-1, gegooi. Na 1,2 s beweeg die bal verby die bopunt van ʼn venster en tref later die grond. Die grond oefen ʼn krag van 205 N op die bal uit en dit bons opwaarts tot ʼn maksimum hoogte van ∆y, wat dieselfde hoogte as die onderkant van die venster is, soos in die diagram hieronder getoon. Die bal is in kontak met die grond vir 0,1 s. Ignoreer die effekte van lugweerstand. A 30 m venster ∆y Bereken die: 3.1 Snelheid van die bal na 1,2 sekondes (3) 3.2 Verplasing van die bal na 1,2 s in sy beweging (4) 3.3 Grootte van die snelheid waarmee die bal die grond tref (3) 3.4 Snelheid waarteen die bal van die grond af bons (4) 3.5 Lengte van die venster (5) [19] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) VRAAG 4 Gedurende ʼn demonstrasie om die terugsnelheid (‘recoil velocity’) van ʼn sekere tipe geweer te bepaal, is ʼn koeël met massa 5 g van ʼn geweer met massa 5 kg afgevuur. Die koeël beweeg horisontaal teen ʼn konstante snelheid en tref ʼn 2 kg-houtblok wat vertikaal van die plafon aan ʼn ligte, onrekbare tou, hang. Die blok-koeël-sisteem swaai tot ʼn vertikale hoogte van 6 cm vanaf sy oorspronklike posisie soos in die diagram getoon. Ignoreer die effekte van lugweerstand. Blok-koeël-sisteem 2 kg 6 cm 4.1 Stel die beginsel van die behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 4.2 Veronderstel dat die oorspronklike posisie van die houtblok as punt zero geneem word. Bereken die: 4.2.1 Snelheid van die koeël voor dit die houtblok binnedring (5) 4.2.2 Terugsnelheid van die geweer (3) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 5 ʼn Skaatsplankryer skaats van punt A, wat ʼn vertikale hoogte van 15 m is, en mik om by punt D aan die anderkant van die baan, soos in die diagram hieronder getoon, tot rus te kom. Gedeelte AB is wrywingloos terwyl BC en CD grof is. Die gekombineerde massa van die skaatsplank en die skaatsplankryer is 55 kg. Die skaatsplankryer ondervind ʼn wrywingskrag van 15 N terwyl hy van punt C na punt D beweeg. Ignoreer die effekte van lugweerstand. A D 15 m 15o B 10 m C 5.1 Stel die beginsel van die behoud van meganiese energie in woorde. (2) 5.2 Bereken die kinetiese energie van die skaatsplankryer by punt B. (3) 5.3 Stel die arbeid-energie stelling in woorde. (2) 5.4 Gebruik energie-beginsels en bereken die: 5.4.1 Kinetiese energie van die skaatsplankryer by punt C (4) 5.4.2 Grootte van die wrywingskrag op vlak BC wat sal toelaat dat die skaatsplankryer by punt D tot rus sal kom (5) [16] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) VRAAG 6 ʼn Laboratorium-assistent doen ʼn eksperiment om die frekwensie van ʼn stemvurk te bepaal. Die stemvurk word op vibrasie gestel en dan op ʼn blok geplaas soos in die ingeslote skets getoon. Hy beweeg dan nader en weg van die stemvurk met ʼn detektor wat die frekwensie van klank wat deur die stemvurk vrygelaat word, opneem. Die grafiek hieronder toon die resultate wat hy verkry. Neem die snelheid van klank in lug as 340 m.s-1. Stemvurk vibreer X Waargenome frekwensie (Hz) 492 470 5 20 Assistent se snelheid (m.s-1) 6.1 Noem die verskynsel wat op die grafiek voorgestel word. (1) 6.2 Verteenwoordig die grafiek die oomblik wanneer die laboratorium-assistent NA of WEG VAN die stemvurk beweeg het? Verduidelik jou antwoord. (2) 6.3 Skryf die verwantskap tussen die laboratorium-assistent se snelheid en die waargenome frekwensie neer. (2) 6.4 Wat word deur X, die afsnit op die vertikale as, verteenwoordig? (2) 6.5 Bereken die frekwensie van die stemvurk. (5) 6.6 Die laboratorium-assistent wil die stemvurk gebruik om ossillasies met ʼn golflengte van 0,71 m vir ʼn graad 10-les te demonstreer. Gebruik ʼn berekening om te bepaal of die stemvurk geskik vir die demonstrasie is. (3) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 7 ʼn Klein, gelaaide sfeer X het ʼn lading van +2 x 10-6 C en word in ʼn vakuum geplaas. Wanneer ʼn ander klein sfeer Y met massa 5 mg, wat ʼn negatiewe lading het, by punt P geplaas word, versnel dit vanuit rus tot ʼn snelheid van 6,25 x 103 m.s-1 net voor sfeer Y aan sfeer X raak. Die tyd wat dit sfeer Y neem om na sfeer X te beweeg is 2 x 10-3 sekondes. Y X - + +2 x 10-6 C P 7.1 Bereken die aantal elektrone wat van sfeer X verwyder was om die lading op die sfeer te verkry. (3) 7.2 Teken die elektriese veldpatroon rondom die ladings terwyl sfeer Y by punt P is. (3) 7.3 Bereken die: 7.3.1 Netto elektriese veldsterkte by punt P slegs as gevolg van die gelaaide sfeer X (6) 7.3.2 Afstand tussen die ladings voordat sfeer Y beweeg het (3) 7.3.3 Lading op sfeer Y (4) [19] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) VRAAG 8 Gedurende ʼn eksperiment om die emk (ε) en die interne weerstand r van ʼn battery te bepaal, stel ʼn groep leerders die stroombaan op soos in die diagram hieronder getoon. Hulle neem ammeter- en voltmeter-lesings. Hulle herhaal die eksperiment elke keer met ʼn ander weerstand. 𝜀 r A V R Hulle resultate word in die grafiek hieronder geplot. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 8.1 Wat is die onafhanklike veranderlike van hierdie eksperiment? (1) 1 R+r 8.2 Deur gebruik te maak van die vergelyking = , bereken die: I emf 8.2.1 Emk 𝜀 van die battery (4) 8.2.2 Interne weerstand van die battery (3) 8.3 In die stroombaandiagram hieronder word die battery in bogenoemde eksperiment aan drie resistors en ʼn speelgoedkarretjie wat gemerk is 3 W, 1,5 V verbind. S r 1Ω R A 2Ω Speelgoedkarretjie Indien die skakelaar S gesluit word, bereken die: 8.3.1 Lesing op die ammeter (3) 8.3.2 Weerstand van resistor R (6) 8.4 Indien resistor R uit die stroombaan verwyder word, sal die speelgoedkarretjie nog soos gemerk, kan werk? Skryf slegs JA of NEE. Verduidelik jou antwoord. (3) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) VRAAG 9 ʼn Leerder bou ʼn elektriese toestel vir haar Eskom-uitstalling wetenskapprojek soos hieronder getoon. D C A B 9.1 Wat is die naam van die elektriese toestel wat hierbo getoon is? (1) 9.2 Noem die energie-omsetting wat in hierdie toestel plaasvind. (2) 9.3 Indien die stroom in die toestel vloei, soos deur die pyltjies op die bostaande diagram aangedui, in watter rigting sal gedeelte AB roteer? Antwoord KLOKSGEWYS of ANTI-KLOKSGEWYS. (1) 9.4 Die leerder se onderwyser het haar aangeraai (‘advised’) om die bogenoemde toestel aan te pas sodat dit elektrisiteit aan huishoudings kan voorsien. Hoe kan sy die toestel vir hierdie doel verander? (2) 9.5 ʼn Ketel word gemerk 1 500 W en word in ʼn muurprop wat 230 V voorsien, geprop. Bereken die: 9.5.1 Weerstand van die geleidingsspoel in die ketel (3) 9.5.2 Maksimum (piek) stroom wat deur die ketel vloei (4) [13] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2020) FISIESE WETENSKAPPE V1 17 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 / Swaartekragversnelling g 9,8 m•s-2 Universal gravitational constant / Universelegravitasiekonstant G 6,67 × 10-11 N•m2.kg-2 Speed of light in a vacuum / Spoed van lig in ʼn vakuum c 3,0 × 108 m•s-1 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  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 = µsN f k = µk N Fnet t  p w  mg p  mv f  mv i Gm1 m2 M F  2 g = G d2 d 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  mv2 or/of Ek  mv2 2 2 K  K f  K i or/of Ek  Ekf  Eki W Wnc  K  U or/of Wnc  Ek  Ep P t Pav  Fv Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 18 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2020) 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  E k where/waar 1 1 E  hf and/en W0  hf0 and/en Ek  mv2 or/of K max  mvmax 2 2 2 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ1Q 2 kQ F E r2 r2 V F E E d q W Q V n= q 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 = Vq W P Δt W = VI  t P = VI W= I2R  t P = I 2R W= V Δt 2 V2 R P R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Paverage  Vrms I rms / Pgemiddeld  Vwgk I wgk I max I rms  / I I wgk  maks 2 2 Paverage  I rms 2 R / Pgemiddeld  I 2wgkR Vmax Vmaks Vrms  / Vwgk  2 Vwgk 2 2 V2 Pgemiddeld  Paverage  rms / R R Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief