Physical Sciences Grade 12 P1 NSC November 2015 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (V1) NOVEMBER 2015 PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 17 bladsye, 3 gegewensblaaie en 1 antwoordblad. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 2 DBE/November 2015 NSS INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou sentrumnommer en eksamennommer in die toepaslike ruimtes op die ANTWOORDEBOEK en ANTWOORDBLAD neer. 2. Hierdie vraestel bestaan uit 11 vrae. Beantwoord VRAAG 11.2 op die aangehegte ANTWOORDBLAD. Beantwoord AL die ander vrae in die ANTWOORDEBOEK. 3. Begin ELKE vraag op 'n NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Laat EEN reël oop 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. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 9. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE berekeninge. 10. Rond jou finale numeriese antwoorde tot 'n minimum van TWEE desimale plekke af. 11. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings ensovoorts waar nodig. 12. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 3 DBE/November 2015 NSS VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommer (1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 E. 1.1 Twee kragte, F 1 en F 2 , word toegepas op 'n krat wat op 'n wrywinglose, horisontale oppervlak lê, soos in die diagram hieronder aangetoon. Die grootte van krag F 1 is groter as dié van krag F 2 . N F1 F2 W O S Die krat sal … A na oos versnel. B na wes versnel. C teen 'n konstante spoed na oos beweeg. D teen 'n konstante spoed na wes beweeg. (2) 1.2 'n Persoon staan op 'n badkamerskaal wat in newton gekalibreer is, in 'n stilstaande hysbak. Die lesing op die badkamerskaal is W. 1 Die hysbak beweeg nou teen 'n konstante opwaarts versnelling van g, 4 waar g die gravitasionele versnelling is. Wat sal die lesing op die badkamerskaal nou wees? 1 A W 4 3 B W 4 C W 5 D W 4 (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 4 DBE/November 2015 NSS 1.3 Watter EEN van die grafieke hieronder stel die verwantskap tussen die kinetiese energie (K) van 'n vryvallende voorwerp en sy spoed (v) korrek voor? A B K (J) K (J) v (m∙s-1) v (m∙s-1) C D K (J) K (J) v (m∙s-1) v (m∙s-1) (2) 1.4 Die vereenvoudigde diagram hieronder toon 'n vuurpyl wat horisontaal afgevuur is en na wes versnel. N Vuurpyl W O uitlaatgasse S Watter EEN van die stellings hieronder verduidelik die beste waarom die vuurpyl versnel? A Die spoed van die uitlaatgasse is kleiner as die spoed van die vuurpyl. B Die druk van die atmosfeer aan die agterkant van die vuurpyl is minder as aan die voorkant. C Die lug buite die vuurpyl oefen 'n groter krag op die agterkant van die vuurpyl uit as op die voorkant. D Die vuurpyl druk die uitlaatgasse na oos en die uitlaatgasse druk die vuurpyl na wes. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 5 DBE/November 2015 NSS 1.5 Die grafiek hieronder stel die verwantskap voor tussen die arbeid wat op 'n voorwerp verrig word en die tyd wat dit neem om hierdie arbeid te verrig. Arbeid verrig (J) Tyd (s) Die helling van die grafiek verteenwoordig die … A drywing. B momentum. C kinetiese energie. D potensiële energie. (2) 1.6 'n Lyn-emissiespektrum word gevorm wanneer 'n opgewekte atoom van 'n ... A hoër na 'n laer energievlak beweeg en energie vrystel. B hoër na 'n laer energievlak beweeg en energie absorbeer. C laer na 'n hoër energievlak beweeg en energie vrystel. D laer na 'n hoër energievlak beweeg en energie absorbeer. (2) 1.7 Twee gelaaide sfere met groottes 2Q en Q onderskeidelik word 'n afstand r van mekaar op geïsoleerde staanders geplaas. Indien die sfeer met lading Q 'n krag F na oos ondervind, sal die sfeer met lading 2Q 'n krag ... ondervind. A F na wes B F na oos C 2F na wes D 2F na oos (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 6 DBE/November 2015 NSS 1.8 Die vier resistors P, Q, R en T in die stroombaan hieronder is identies. Die sel het 'n emk ε en weglaatbare interne weerstand. Die skakelaar is aanvanklik GESLUIT. P • S • • ε Q R • T Skakelaar S word nou OOPGEMAAK. Watter EEN van die volgende kombinasies veranderinge sal in P, R en T plaasvind? STROOM IN P STROOM IN R STROOM IN T A Neem af Bly dieselfde Neem af B Neem toe Bly dieselfde Neem toe C Neem toe Neem toe Neem toe D Neem af Neem toe Neem af (2) 1.9 'n GS-stroom beweeg deur 'n reghoekige draadspoel OPQR wat tussen twee poolstukke van 'n magneet geplaas is, soos hieronder getoon. Watter TWEE segmente van die spoel sal 'n elektromagnetiese krag ondervind wanneer die spoel in die posisie hierbo is? A OP en PQ B QR en RO C OP en QR D RO en OP (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 7 DBE/November 2015 NSS 1.10 Wanneer lig van 'n sekere golflengte op 'n metaaloppervlak inval, word geen elektrone vrygestel nie. Watter EEN van die volgende veranderinge kan veroorsaak dat elektrone vanaf die metaaloppervlak vrygestel word? A Verhoog die intensiteit van die lig. B Gebruik lig met 'n baie korter golflengte. C Gebruik metaal met 'n groter werkfunksie. D Vergroot die oppervlakarea van die metaaloppervlak. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 8 DBE/November 2015 NSS VRAAG 2 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 2.1 Twee blokke met massa M kg en 2,5 kg onderskeidelik word met 'n ligte, onrekbare toutjie verbind. Die toutjie beweeg oor 'n ligte, wrywinglose katrol, soos in die diagram hieronder getoon. Die blokke is in rus. M kg tafel 2,5 kg 2.1.1 Stel Newton se DERDE wet in woorde. (2) 2.1.2 Bereken die spanning in die toutjie. (3) Die statiese wrywingskoëffisiënt (μ s ) tussen die onbekende massa M en die oppervlak van die tafel is 0,2. 2.1.3 Bereken die minimum waarde van M wat sal voorkom dat die blokke beweeg. (5) Die blok met onbekende massa M word nou deur 'n blok met massa 5 kg vervang. Die 2,5 kg-blok versnel nou afwaarts. Die kinetiese wrywingkoëffisiënt (µ k ) tussen die 5 kg-blok en die oppervlak van die tafel is 0,15. 2.1.4 Bereken die grootte van die versnelling van die 5 kg-blok. (5) 2.2 'n Klein hipotetiese planeet X het 'n massa van 6,5 x 1020 kg en 'n radius van 550 km. Bereken die gravitasiekrag (gewig) wat planeet X op 'n 90 kg-rots op hierdie planeet se oppervlak uitoefen. (4) [19] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 9 DBE/November 2015 NSS VRAAG 3 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Bal A word vertikaal opwaarts teen 'n snelheid van 16 m∙s-1 van die grond af geprojekteer. Ignoreer die effek van lugweerstand. Gebruik die grond as nulverwysing. 3.1 Bereken die tyd wat dit bal A neem om na die grond terug te keer. (4) 3.2 Skets 'n snelheid-tyd-grafiek vir bal A. Dui die volgende op die grafiek aan: (a) Beginsnelheid van bal A (b) Tyd geneem om die hoogste punt van die beweging te bereik (c) Tyd geneem om na die grond terug te keer (3) EEN SEKONDE nadat bal A opwaarts geprojekteer is, word 'n tweede bal, B, vertikaal afwaarts teen 'n snelheid van 9 m∙s-1 van 'n balkon 30 m bo die grond gegooi. Verwys na die diagram hieronder. B 9 m∙s-1 30 m 16 m∙s-1 A grond 3.3 Bereken hoe hoog bo die grond bal A sal wees die oomblik as die twee balle by mekaar verbygaan. (6) [13] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 10 DBE/November 2015 NSS VRAAG 4 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Koeël met massa 20 g word uit 'n stilstaande geweer met massa 3 kg afgeskiet. Aanvaar dat die koeël horisontaal beweeg. Onmiddellik nadat die koeël afgeskiet is, spring die geweer terug met 'n snelheid van 1,4 m∙s-1. 4.1 Bereken die spoed waarteen die koeël die geweer verlaat. (4) Die koeël tref 'n stilstaande 5 kg-houtblok wat vas is aan 'n plat, horisontale tafel. Die koeël kom tot rus nadat dit 'n afstand van 0,4 m in die blok in beweeg het. Verwys na die diagram hieronder. voor na 20 g 5 kg 4.2 Bereken die grootte van die gemiddelde krag wat die blok op die koeël uitoefen. (5) 4.3 Hoe vergelyk die grootte van die krag wat in VRAAG 4.2 bereken is met die grootte van die krag wat die koeël op die blok uitoefen? Skryf slegs GROTER AS, KLEINER AS of DIESELFDE neer. (1) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 11 DBE/November 2015 NSS VRAAG 5 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die baan vir 'n motorfietswedren bestaan uit 'n reguit, horisontale gedeelte wat 800 m lank is. 'n Deelnemer, soos die een in die prentjie hierbo, ry teen 'n sekere gemiddelde spoed en voltooi die 800 m-baan in 75 s. Om hierdie spoed te handhaaf, werk 'n konstante aandrywingskrag van 240 N op die motorfiets in. 5.1 Bereken die gemiddelde drywing wat die motorfiets vir hierdie beweging ontwikkel. (3) 'n Ander persoon oefen op dieselfde motorfiets op 'n baan met 'n helling. Die persoon begin uit rus en ry 'n afstand van 450 m teen die helling op wat 'n vertikale hoogte van 5 m het, soos hieronder getoon. 5m 450 m Die totale wrywingskrag wat op die motorfiets inwerk, is 294 N. Die gekombineerde massa van motorfiets en ryer is 300 kg. Die gemiddelde aandrywingskrag op die motorfiets terwyl dit teen die helling op beweeg, is 350 N. Beskou die motorfiets en ryer as 'n enkele sisteem. 5.2 Teken 'n benoemde vrye kragtediagram vir die motorfiets-ryer-sisteem op die helling. (4) 5.3 Stel die ARBEID-ENERGIE-stelling in woorde. (2) 5.4 Gebruik energiebeginsels om die snelheid van die motorfiets aan die einde van die 450 m-rit te bereken. (6) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 12 DBE/November 2015 NSS VRAAG 6 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 6.1 Die data hieronder is verkry gedurende 'n ondersoek na die verwantskap tussen die verskillende snelhede van 'n bewegende klankbron en die frekwensies wat deur 'n stilstaande luisteraar vir elke snelheid waargeneem is. Die effek van wind is in hierdie ondersoek geïgnoreer. Eksperimentnommer 1 2 3 4 Snelheid van die klankbron (m∙s-1) 0 10 20 30 Frekwensie (Hz) van die klank wat deur die stilstaande luisteraar 900 874 850 827 waargeneem is 6.1.1 Skryf die afhanklike veranderlike vir hierdie ondersoek neer. (1) 6.1.2 Stel die Doppler-effek in woorde. (2) 6.1.3 Het die klankbron NA of WEG VAN die luisteraar af beweeg? Gee 'n rede vir die antwoord. (2) 6.1.4 Gebruik die inligting in die tabel om die spoed van klank gedurende die ondersoek te bereken. (5) 6.2 Die spektraallyne van 'n afgeleë ster word na die langer golflengtes van lig verskuif. Beweeg die ster NA of WEG VAN die Aarde af? (1) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 13 DBE/November 2015 NSS VRAAG 7 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Baie klein grafietbedekte sfeer P word met 'n lap gevryf. Daar word bevind dat die sfeer 'n lading van + 0,5 µC verkry. 7.1 Bereken die getal elektrone wat gedurende die laaiproses van sfeer P verwyder is. (3) Die gelaaide sfeer P word nou aan 'n ligte, onrekbare toutjie gehang. 'n Ander sfeer, R, met 'n lading van – 0,9 µC, op 'n geïsoleerde staander, word naby sfeer P gebring. As gevolg daarvan beweeg sfeer P na 'n posisie waar dit 20 cm vanaf sfeer R is, soos hieronder getoon. Die sisteem is in ewewig en die hoek tussen die toutjie en die vertikaal is 7o. 7o 20 cm R P 7.2 Teken 'n benoemde vrye kragtediagram wat AL die kragte wat op sfeer P inwerk, aandui. (3) 7.3 Stel Coulomb se wet in woorde. (2) 7.4 Bereken die grootte van die spanning in die toutjie. (5) [13] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 14 DBE/November 2015 NSS VRAAG 8 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Twee gelaaide deeltjies, Q 1 en Q 2 , word 0,4 m van mekaar op 'n reguitlyn geplaas. Die lading op Q 1 is + 2 x 10-5 C en die lading op Q 2 is – 8 x 10-6 C. Punt X is 0,25 m oos van Q 1 , soos in die diagram hieronder getoon. N Q1 0,25 m X Q2 ● W O 0,4 m S Bereken die: 8.1 Netto elektriese veld by punt X as gevolg van die twee ladings (6) 8.2 Elektrostatiese krag wat 'n lading van – 2 x 10-9 C by punt X sal ondervind (4) Die lading van – 2 x 10-9 C word met 'n lading van – 4 x 10-9 C by punt X vervang. 8.3 Bepaal, sonder enige verdere berekening, die grootte van die krag wat die lading van – 4 x 10-9 C by punt X sal ondervind. (1) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 15 DBE/November 2015 NSS VRAAG 9 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Battery met 'n interne weerstand van 1 Ω en 'n onbekende emk (ε) is in 'n stroombaan gekoppel, soos hieronder getoon. 'n Hoëweerstand-voltmeter (V) is oor die battery gekoppel. A 1 en A2 stel ammeters met weglaatbare weerstand voor. 8Ω ● ● A1 20 Ω 16 Ω ● ● R A2 ● S ● ε ● r=1Ω ● V Met skakelaar S gesluit, is die stroom wat deur die 8 Ω-resistor vloei, 0,5 A. 9.1 Stel Ohm se wet in woorde. (2) 9.2 Bereken die lesing op ammeter A1 . (4) 9.3 Indien toestel R drywing van 12 W lewer, bereken die lesing op ammeter A2 . (5) 9.4 Bereken die lesing op die voltmeter as skakelaar S oop is. (3) [14] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 16 DBE/November 2015 NSS VRAAG 10 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 10.1 'n Onderwyser demonstreer hoe stroom verkry kan word deur 'n staafmagneet, 'n spoel en 'n galvanometer te gebruik. Die onderwyser beweeg die magneet op en af, soos deur die pyltjie in die skets hieronder getoon word. galvanometer spoel 10.1.1 Beskryf kortliks hoe die magneet beweeg moet word om 'n GROOT uitwyking op die galvanometer te verkry. (2) Die twee toestelle, A en B, hieronder werk op die beginsel wat in VRAAG 10.1.1 hierbo beskryf is. uitset uitset 10.1.2 Skryf die naam van die beginsel neer. (1) 10.1.3 Skryf die naam van onderdeel X in toestel A neer. (1) 10.2 'n 220 V, WS-spanning word vanaf 'n muurprop aan 'n elektriese ketel met weerstand 40,33 Ω verskaf. Muurproppe verskaf wgk-spanning en stroom. Bereken die: 10.2.1 Elektriese energie wat per sekonde deur die ketel verbruik word (4) 10.2.2 Maksimum (piek-) stroom deur die ketel (3) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 17 DBE/November 2015 NSS VRAAG 11 (Begin op 'n nuwe bladsy.) In 'n eksperiment om die foto-elektriese effek te demonstreer, is lig van verskillende golflengtes op 'n metaaloppervlak van 'n foto-elektriese sel geskyn. Die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde elektrone is vir die verskillende golflengtes bepaal en in die tabel hieronder aangeteken. OMGEKEERDE VAN MAKSIMUM KINETIESE GOLFLENGTE ENERGIE 1 ( × 106 m-1) E k(maks) ( × 10-19 J) λ 5,00 6,60 3,30 3,30 2,50 1,70 2,00 0,70 11.1 Wat word bedoel met die term foto-elektriese effek? (2) 1 11.2 Teken 'n grafiek van E k(maks) (y-as) teenoor (x-as) OP DIE AANGEHEGTE λ ANTWOORDBLAD. (3) 11.3 GEBRUIK DIE GRAFIEK om die volgende te bepaal: 11.3.1 Die drumpelfrekwensie van die metaal in die foto-elektriese sel (4) 11.3.2 Planck se konstante (4) [13] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 DBE/November 2015 NSS 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 gravitasiekonstante 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 'n 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 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 DBE/November 2015 NSS 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  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 f s max = μ sN fk = µ k N Fnet ∆t = ∆p ∆p = mv f - mv i w = mg m1m 2 m1m 2 M M F=G or/of F=G g = G or/of g= G 2 d2 r2 d2 r WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W = FΔx cos θ U = mgh or/of EP = mgh Wnet = ∆K or/of Wnet = ∆Ek 1 1 K = mv 2 or/of E k = mv 2 2 2 ∆K = K f − K i or/of ∆Ek = Ekf − Eki W Wnc = ∆K + ∆U or/of Wnc = ∆Ek + ∆Ep P= ∆t P ave = Fv ave / P gemid = Fv gemid WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 v=fλ T= f v ± vL v ± vL hc fL = fs fL = fb E = hf or /of E = v ± vs v ± vb λ E = Wo + Ek(max) or/of E = Wo + K max where/waar 1 1 E = hf and/en W0 = hf0 and/en Ek (max) = 2 mv max 2 or/of K max = mv max 2 2 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 DBE/November 2015 NSS 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 = Vq W P= Δt W = VI ∆ t P = VI W = I2R ∆ t 2 P = I 2R V Δt W= V2 R P= R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pave = Vrms I rms / Pgemiddeld = Vwgk I wgk Imax I maks Irms = / I wgk = 2 2 2 Pave = I rms R / Pgemiddeld = I 2wgk R Vmax Vmaks Vrms = / Vwgk = 2 Vrms 2 Vwgk 2 2 Pave = / Pgemiddeld = R R Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 DBE/November 2015 NSS SENTRUMNOMMER: EKSAMENNOMMER: ANTWOORDBLAD VRAAG 11.2 Lewer hierdie ANTWOORDBLAD saam met jou ANTWOORDEBOEK in. 1 Grafiek van Ek(maks) teenoor λ 6 4 Ek(maks) x 10 -19 J) 2 0 3 5 1 2 4 1 × 10 6 (m -1 ) -2 λ -4 Kopiereg voorbehou