Physical Sciences Grade 12 P1 NSC November 2021 QP (Afr)

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (V1) NOVEMBER 2021 PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 17 bladsye en 3 gegewensblaaie. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 2 DBE/November 2021 NSS INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou eksamennommer en sentrumnommer in die toepaslike ruimtes op die ANTWOORDEBOEK neer. 2. Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die 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 tussen twee subvrae oop, bv. 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 vervangings 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

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 3 DBE/November 2021 NSS VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskillende 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 vraagnommers (1.1 tot 1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer, bv. 1.11 E. 1.1 Beskou die stelling hieronder. Die loodregte krag uitgeoefen deur 'n oppervlak op 'n voorwerp in kontak met die oppervlak. Watter EEN van die volgende kragte word deur die stelling hierbo gedefinieer? A Normaalkrag B Resultante krag C Wrywingskrag D Gravitasiekrag (2) 1.2 Twee balle met massas m en 2m word gelyktydig vanaf dieselfde hoogte bo die grond laat val. Ignoreer lugweerstand. Watter EEN van die volgende fisiese groothede sal dieselfde vir beide balle wees wanneer die balle die grond tref? A Gewig B Snelheid C Momentum D Kinetiese energie (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 4 DBE/November 2021 NSS 1.3 Die grafiek hieronder toon hoe die momentum (p) van 'n voorwerp met tyd (t) verander. 20 10 p (kg∙ms -1) 0 1 2 3 4 t (s) -10 -20 Tydens watter EEN van die volgende tydintervalle, gemeet in sekondes, is die grootte van die netto krag wat op die voorwerp inwerk, die grootste? A 0 na 1 B 1 na 2 C 2 na 3 D 3 na 4 (2) 1.4 'n Bal word vanaf 'n hoogte bokant die vloer laat val. Die bal bots elasties met die vloer by tyd to en hop vertikaal opwaarts. Ignoreer lugweerstand. Watter EEN van die volgende grafieke toon aan hoe die totale meganiese energie (EM) van die bal verander met tyd? A B EM EM 0 to t 0 to t C D EM EM 0 to t 0 to t (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 5 DBE/November 2021 NSS 1.5 Beskou die twee spektrumdiagramme hieronder. Blou Rooi Diagram 1 Blou Rooi Diagram 2 Diagram 1 verteenwoordig die spektrum van 'n element in 'n laboratorium op die Aarde. Diagram 2 verteenwoordig die spektrum van dieselfde element vanaf 'n afgeleë ster soos vanaf die Aarde waargeneem. Watter EEN van die volgende kan uit die spektra hierbo afgelei word? A Die ster beweeg na die Aarde toe. B Die ster is in rus relatief tot die Aarde. C Die ster beweeg weg van die Aarde af. D Beide die ster en die Aarde beweeg na mekaar toe. (2) 1.6 Die diagram hieronder toon die veldlyne vir die gekombineerde elektriese veld as gevolg van twee klein gelaaide sfere P en Q. P Q Watter EEN van die kombinasies hieronder toon die polariteite van sfeer P en Q korrek? SFEER P SFEER Q A Negatief Positief B Negatief Negatief C Positief Positief D Positief Negatief (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 6 DBE/November 2021 NSS 1.7 Twee identiese sfere, P en Q, dra onderskeidelik ladings van +q en –2q. Sfeer P oefen 'n elektrostatiese krag met grootte F op sfeer Q uit. Watter EEN van die volgende verteenwoordig die grootte van die elektrostatiese krag wat op sfeer P deur sfeer Q uitgeoefen word? 1 A F 2 B F C 2F D 4F (2) 1.8 In die stroombaandiagram hieronder is al die resistors IDENTIES. Ignoreer die interne weerstand van die sel. V1 V S ε 1 R V2 V R 1 R V3 V 1 V4 V 1 Watter voltmeter sal die HOOGSTE lesing hê wanneer skakelaar S gesluit word? A V1 B V2 C V3 D V4 (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 7 DBE/November 2021 NSS 1.9 In watter EEN van die volgende elektriese masjiene word elektriese energie na meganiese energie omgeskakel? A WS-generator B GS-generator C WS-dinamo D GS-motor (2) 1.10 Watter EEN van die volgende kombinasies verbind 'n emissiespektrum en 'n absorpsiespektrum korrek met die energieoorgange van 'n elektron in 'n atoom? EMISSIESPEKTRUM ABSORPSIESPEKTRUM A Vanaf lae na hoë energievlakke Vanaf hoë na lae energievlakke B Vanaf lae na hoë energievlakke Vanaf lae na hoë energievlakke C Vanaf hoë na lae energievlakke Vanaf hoë na lae energievlakke D Vanaf hoë na lae energievlakke Vanaf lae na hoë energievlakke (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 8 DBE/November 2021 NSS VRAAG 2 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n 20 kg-blok word op 'n ruwe oppervlak geplaas wat 'n hoek van 30° met die horisontaal maak. 'n Konstante krag F, wat parallel tot die oppervlak inwerk, word op die blok toegepas sodat die blok teen 'n KONSTANTE SNELHEID van 2 ms-1 teen die helling op beweeg. Verwys na die diagram hieronder. 'n Konstante kinetiese wrywingskrag van 18 N werk op die blok in.  Y F  X 20 kg 30° 2.1 Stel Newton se Eerste Wet in woorde. (2) 2.2 Teken 'n benoemde vrye kragtediagram (vrye liggaamdiagram) vir die blok. (4) 2.3 Bereken die grootte van krag F. (4) Krag F word verwyder wanneer die blok punt X op die oppervlak bereik. Die blok hou aan om teen die oppervlak op te beweeg en kom vir 'n oomblik by punt Y tot stilstand. Aanvaar dat die kinetiese wrywingskrag, wat op die blok inwerk, 18 N bly terwyl dit vanaf punt X na punt Y beweeg. 2.4 Skryf die netto krag neer wat op die blok inwerk soos dit vanaf X na Y beweeg. (2) 2.5 Bereken die afstand tussen punt X en Y. (4) [16] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 9 DBE/November 2021 NSS VRAAG 3 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Warmlugballon beweeg opwaarts teen 'n KONSTANTE ONBEKENDE spoed. 3.1 Is die warmlugballon in vryval? Kies uit JA of NEE. Gee 'n rede vir die antwoord. (2) A 200 m grond Wanneer die ballon 200 m bokant die grond is, word 'n klippie A vanuit die ballon laat val. Sien die diagram hierbo. Nog 'n klippie B word 5 s later vanuit die ballon laat val terwyl die ballon steeds opwaarts beweeg teen konstante snelheid. Klippie A tref die grond teen 'n spoed van 62,68 m∙s-1. Ignoreer lugweerstand. 3.2 Bereken die: 3.2.1 Spoed van die warmlugballon (3) 3.2.2 Tyd wat dit klippie A neem om die grond te tref (3) 3.2.3 Afstand tussen die warmlugballon en klippie B op die oomblik wanneer klippie A die grond tref (6) 3.3 Teken op dieselfde assestelsel posisie-tyd-grafieke vir beide die warmlugballon en klippie A vanaf die oomblik wat die klippie laat val word totdat dit die grond tref. Gebruik die grond as nulverwysing. Benoem jou grafieke BALLON en A. (4) [18] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 10 DBE/November 2021 NSS VRAAG 4 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Bal X, met 'n massa van 10 kg, beweeg ooswaarts met 'n snelheid van 2 m∙s-1. Dit bots ELASTIES met nog 'n bal, Y, met 'n massa van 2 kg wat met 'n onbekende snelheid vY beweeg het (Diagram A). Onmiddellik na die botsing kom bal X tot rus en bal Y beweeg ooswaarts met 'n kinetiese energie van 36 J (Diagram B). Ignoreer wrywing. DIAGRAM A DIAGRAM B N X Y X Y W E -1 2 m∙s-1 vY 0 m∙s 36 J Voor botsing Na botsing S 4.1 Verduidelik die betekenis van die term elastiese botsing. (2) 4.2 Bereken snelheid vY. (5) Die balle was vir 0,1 s tydens die botsing met mekaar in kontak. 4.3 Bereken die grootte van die krag wat bal X tydens die botsing op bal Y uitgeoefen het. (3) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 11 DBE/November 2021 NSS VRAAG 5 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n 2 kg-boks word 5 m bokant die grond vanuit rus by punt P losgelaat. Dit gly langs 'n gladde, wrywinglose, geboë baan PQ af. Sien die diagram hieronder. P 5m 2 kg versperring Q R 10 m 5.1 Stel die beginsel van behoud van meganiese energie in woorde. (2) 5.2 Gebruik die BEGINSEL VAN BEHOUD VAN MEGANIESE ENERGIE om die spoed van die boks te bereken wanneer dit punt Q bereik. (3) Die boks gaan verby punt Q en beweeg 10 m op 'n ruwe horisontale oppervlak voordat dit 'n versperring by punt R teen 'n spoed van 4 ms-1 tref. 5.3 Gebruik ENERGIEBEGINSELS om die grootte te bereken van die gemiddelde wrywingskrag wat op die boks inwerk soos dit vanaf Q na R beweeg. (4) Die versperring oefen 'n impuls van 14 Ns na LINKS op die boks uit wanneer die boks die versperring tref. 5.4 Bereken die verandering in kinetiese energie van die boks nadat dit die versperring getref het. (5) [14] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 12 DBE/November 2021 NSS VRAAG 6 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die sirene van 'n stilstaande ambulans stel klankgolwe teen 'n konstante frekwensie van 680 Hz vry. 'n Man staan met 'n detektor wat die golflengte van die klank aanteken wat deur die sirene vrygestel word, soos in die diagram hieronder getoon. Die spoed van klank in lug is 340 m∙s-1. 6.1 Bereken die golflengte van die waargenome klank. (3) Die ambulans beweeg nou teen 'n konstante spoed met die pad NA die man toe. Die detektor teken nou die golflengte van die klank aan, wat met 0,05 m van die vorige lesing verskil. 6.2 Stel die Doppler-effek. (2) 6.3 Hoe sou ELK van die volgende verander het wanneer die ambulans na die detektor toe beweeg het in vergelyking met toe die ambulans stilstaande was? Kies uit TOEGENEEM, AFGENEEM of GEEN VERANDERING NIE. 6.3.1 Afstand tussen die golffronte (1) 6.3.2 Frekwensie van die waargenome golwe (1) 6.4 Bereken die spoed van die ambulans. (5) [12] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 13 DBE/November 2021 NSS VRAAG 7 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 7.1 'n Klein neutrale sfeer verkry 'n lading van -1,95 x 10-6 C. 7.1.1 Is elektrone BY die sfeer GEVOEG of VANAF die sfeer VERWYDER? (1) 7.1.2 Bereken die aantal elektrone wat bygevoeg of verwyder is. (3) 7.1.3 Definieer die term elektriese veld by 'n punt. (2) 7.1.4 Bereken die grootte van die elektriese veld by 'n punt 0,5 m vanaf die middelpunt van die gelaaide sfeer. (3) 7.2 Twee puntladings, q1 en q2, word 0,02 m van mekaar vasgemaak. Die grootte van ladings q1 en q2 is dieselfde en q1 is NEGATIEF gelaai. Die klein gelaaide sfeer met die lading van -1,95 x 10-6 C word by punt P, 0,03 m oos van lading q2 geplaas, soos in die diagram hieronder getoon. Die sfeer by punt P ondervind 'n netto elektrostatiese krag van 1,38 N wes. N -1,95 x 10-6 C 0,02 m 0,03 m ● q1 ● q2 ●P W E FE = 1,38 N S Bereken die grootte van die lading op q2. (5) [14] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 14 DBE/November 2021 NSS VRAAG 8 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die battery in die stroombaan hieronder het 'n emk van 12 V en 'n onbekende interne weerstand r. Die weerstand van die verbindingsdrade en die ammeter is weglaatbaar. P 5,76 W Q • X 2,4 Ω • Ɛ = 12 V V1 r 6Ω 6Ω V2 S • • A Skakelaar S is OOP. 8.1 Skryf die lesing neer op: 8.1.1 Voltmeter V1 (1) 8.1.2 Voltmeter V2 (1) Skakelaar S word nou GESLUIT. Die lesing op die ammeter is 1,2 A en die drywing wat in resistor X verbruik word, is 5,76 W. 8.2 Definieer die term drywing. (2) Bereken die: 8.3 Weerstand van resistor X (3) 8.4 Totale EKSTERNE weerstand van die stroombaan (3) 8.5 Lesing op voltmeter V2 (5) 'n Stuk draad met weglaatbare weerstand word gebruik om punt P met punt Q in die stroombaan te verbind. 8.6 Hoe sal die lesing op voltmeter V1 beïnvloed word? Kies uit TOENEEM, AFNEEM of GEEN INVLOED NIE. Verduidelik die antwoord. (4) [19] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 15 DBE/November 2021 NSS VRAAG 9 (Begin op 'n nuwe bladsy.) 'n Vereenvoudigde diagram van 'n WS-generator wat aan 'n 25 Ω-resistor verbind is, word hieronder getoon. Die spoel roteer antikloksgewys. N Y S X 25 Ω 9.1 Noem die komponent wat hierdie generator van 'n GS-generator onderskei. (1) 9.2 In watter rigting sal die geïnduseerde stroom in deel XY van die spoel vloei? Kies uit X na Y OF Y na X. (2) Die grafiek hieronder toon die uitsetspanning (uitsetpotensiaalverskil) van die generator vir een rotasiesiklus van die spoel. 100 V (V) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 t (s) -100 9.3 Definieer die term wgk-potensiaalverskil. (2) 9.4 Bereken die wgk-stroom in die stroombaan. (4) 9.5 Bereken die gemiddelde drywing wat in die 25 Ω-resistor verbruik word. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 16 DBE/November 2021 NSS Die rotasiespoed van die spoel in die generator word nou VERDUBBEL. 9.6 Teken die assestelsel hieronder in jou ANTWOORDEBOEK oor en skets die grafiek van uitsetspanning (uitsetpotensiaalverskil) teenoor tyd vir 0,1 s. 200 100 V (V) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 t (s) -100 -200 (3) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 17 DBE/November 2021 NSS VRAAG 10 (Begin op 'n nuwe bladsy.) Die verhouding tussen frekwensie (f) en maksimum kinetiese energie (Ek(maks)) van foto-elektrone vrygestel uit twee katodes, M en N, van verskillende foto-elektriese selle word ondersoek. Die grafieke hieronder is uit die resultate verkry. fx M f (x 1014 Hz) 10,40 N 5,16 Ek (maks) (x 10-19 J) 23,01 10.1 Definieer die term drumpelfrekwensie. (2) 10.2 Hoe vergelyk die maksimum kinetiese energie van foto-elektrone wat uit katode N vrygestel word met die maksimum kinetiese energie van dié wat uit katode M vrygestel word wanneer lig met 'n frekwensie groter as 10,40 x 1014 Hz op elk van die katodes skyn? Kies uit GROTER AS, KLEINER AS of GELYK AAN. (2) 10.3 Bereken die waarde van frekwensie fx soos op die grafiek getoon. (5) 10.4 Die eksperiment word nou vir katode M herhaal deur lig met 'n frekwensie van fx, maar van hoër intensiteit, te gebruik. Hoe sal ELK van die volgende beïnvloed word? Kies uit VERHOOG, VERLAAG of GEEN INVLOED NIE. 10.4.1 Die y-afsnit van die grafiek (1) 10.4.2 Die aantal foto-elektrone wat per eenheid tyd vrygestel word (1) 10.4.3 Die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde foto-elektrone (1) [12] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 1 DBE/November 2021 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 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 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 Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 2 DBE/November 2021 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  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   sN maks fs fk = μkN Fnet Δt = Δp w  mg Δp = mv f - mvi mm m1m 2 M M F=G 12 2 or/of F=G g G or/of g G 2 d r2 d2 r WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W = FΔx 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 Pave = Fvave / Pgemid = Fvgemid WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG 1 vf T f v  vL v  vL fL  fs or/of fL  fb hc v  vs v  vb E  hf or /of E   E = W0 + Ek(max) or E = W0 + K max where 1 1 E  hf and W0  hf0 and Ek (max)  2 mvmax or K max  2 mvmax 2 2 E  W0  Ek(maks) of E  W0  K maks waar 1 1 E  hf en W0  hf0 en Ek(maks )  2 mvmaks / K maks  mvmaks 2 2 2 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com Fisiese Wetenskappe/V1 3 DBE/November 2021 NSS ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ1Q 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) Rs  R1  R2  ... 1 1 1 q  It    .. . Rp R1 R 2 W = Vq W P Δt W = VI  t P = VI W = I2R  t P  I 2R V Δt2 W= V2 R P R ALTERNATING CURRENT/WISSELSTROOM Pave  Vrms Irms / Pgemiddeld  Vwgk I wgk Imax I maks Irms  / I wgk  2 2 Pave  Irms 2 R / Pgemiddeld  I 2wgkR Vmax Vmaks Vrms  / Vwgk  2 Vrms 2 Vwgk 2 2 Pave  / Pgemiddeld  R R Kopiereg voorbehou