Physical Sciences Grade 12 P1 Eastern Cape Mock 2021 QP

Downloaded from hlayiso.com NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2021 FISIESE WETENSKAPPE V1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 19 bladsye, insluitend 3 gegewensblaaie.

Downloaded from hlayiso.com 2 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou volle NAAM en VAN in die toepaslike spasies in jou ANTWOORDEBOEK. 2. Die vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL die vrae. 3. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy in die ANTWOORDEBOEK. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik word. 5. Laat een reel tussen twee sub-vrae 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 vervangings in ALLE berekeninge. 9. Rond jou FINALE numeriese antwoorde tot ʼn minimum van TWEE desimale plekke af. 10. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts, 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 (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde vir 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 Die impuls wat gelewer word deur ʼn netto krag wat op ʼn voorwerp inwerk, is gelyk aan die … A aanvanklike momentum van die voorwerp. B finale momentum van die voorwerp. C verandering in momentum van die voorwerp. D tempo van verandering in momentum van die voorwerp. (2) 1.2 Die onderstaande grafiek stel die verband voor tussen die netto krag wat op ʼn voorwerp uitgeoefen word en die verplasing wat dit ondergaan. Die krag en verplasing is in dieselfde rigting. Netto Krag Verplasing Watter EEN van die volgende stellings kan uit die grafiek afgelei word? A Die oppervlakte tussen die grafiek en die verplasings-as verteenwoordig die netto werk wat deur die krag verrig word. B Die oppervlakte tussen die grafiek en die verplasings-as verteenwoordig die drywing wat deur die krag vrygestel word. C Die gradiënt van die grafiek verteenwoordig die verandering in kinetiese energie van die voorwerp. D Die gradiënt van die grafiek verteenwoordig die werk wat deur die krag verrig word. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 4 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) 1.3 Die diagram hieronder toon al die kragte wat op ʼn voorwerp inwerk wat na regs getrek word deur ʼn krag F wat ʼn hoek θ met die horisontaal maak. Watter EEN van die volgende uitdrukkings kan gebruik word om die grootte van die kinetiese wrywingskrag (fk) wat op die voorwerp inwerk, te bepaal? A µ(w + Fsinθ) B µ(w – Fsinθ) C µ(N – w) D µw (2) 1.4 Die onderstaande posisie-tyd grafiek stel die beweging van ʼn bal voor vanaf die oomblik dat dit uit rus van ʼn sekere hoogte bo die vloer losgelaat word en ʼn paar keer van die vloer af terugbons. Ignoreer die effek van lugweerstand. Posisie (m) Tyd (s) Watter punt (P, Q, R of S) op die grafiek verteenwoordig die posisie-tyd koördinate van die maksimum hoogte wat die bal bereik het na die TWEEDE terug bons? A P B Q C R D S (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 5 1.5 Die kinetiese energie van ʼn motor wat teen snelheid v beweeg, is K. Die snelheid van die motor verander na 2v. Wat is die nuwe kinetiese energie van die motor? A ¼K B ½K C 2K D 4K (2) 1.6 ʼn Klankbron nader ʼn stilstaande waarnemer teen konstante snelheid. Watter EEN van die volgende beskryf hoe die waargenome frekwensie en golflengte van dié van die klankbron verskil? Waargenome golflengte Waargenome frekwensie A Groter as Groter as B Kleiner as Kleiner as C Kleiner as Groter as D Groter as Kleiner as (2) 1.7 Die elektriese veldpatroon tussen twee gelaaide sfere, A en B, is soos hieronder getoon. Watter EEN van die volgende stellings is KORREK ten opsigte van die ladings op sfere A en B? A Sfeer A is negatief gelaai en sfeer B is positief gelaai. B Sfeer A is positief gelaai en sfeer B is negatief gelaai. C Sfere A en B is albei positief gelaai. D Sfere A en B is albei negatief gelaai. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 6 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) 1.8 Die SI-eenheid om die TEMPO VAN DIE VLOEI VAN LADING in ʼn geleier te meet is … A watt. B volt. C Ampére. D coulomb. (2) 1.9 Watter EEN van die volgende veranderings aan die ontwerp van ʼn WS-generator sal die maksimum emk uitset verhoog? A Verander die polariteit van die magnete B Gebruik groter sleepringe C Gebruik groter borsels D Vermeerder die aantal windings op die spoel (2) 1.10 ʼn Lyn-emissie spektrum word gevorm wanneer … A elektrone in die grond-toestand na ʼn hoër energie toestand beweeg. B elektrone in ʼn hoër energie toestand na die laer energie (grond)- toestand beweeg. C wit lig deur ʼn koue gas beweeg. D wit lig deur ʼn driehoekige prisma beweeg. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 7 VRAAG 2 2.1 Twee blokke met massas 2 kg en 5 kg onderskeidelik, word met ʼn ligte, onrekbare tou verbind. Die blokke word oor ʼn growwe oppervlakte deur ʼn krag F, getrek. Die krag maak ʼn hoek van 20˚ met die horisontaal soos in die diagram hieronder getoon. Die 2 kg en 5 kg ondervind kinetiese wrywingskragte van 10 N en 15 N onderskeidelik. 2.1.1 Stel Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 2.1.2 Teken, met byskrifte, ʼn vryliggaamdiagram vir die 5 kg blok. (5) 2.1.3 Bereken die grootte van krag F, wat teen ʼn hoek van 20° teenoor die horisontaal toegepas word, wat nodig is om die twee blokke teen 2 ms-2 na regs te laat versnel. (5) 2.2 Die aarde oefen ʼn krag van 1 842,50 N uit om ʼn satelliet met massa 200 kg in ʼn wentelbaan om die aarde te laat beweeg, soos in die diagram hieronder getoon. Bereken die afstand, bo die aarde se oppervlak waar die satelliet om die aarde wentel. (5) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 8 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) VRAAG 3 Die snelheid teenoor tydgrafiek hieronder toon die beweging van ʼn bal wat vertikaal afwaarts vanaf die bo-punt van ʼn gebou gegooi word en dit bons van die vloer af soos dit die grond tref. Ignoreer die effek van lugwrywing. NEEM OPWAARTSE BEWEGING AS POSITIEF. 12 Snelheid (m.s-1) 0 t Tyd (s) -20 -25 3.1 Deur SLEGS gebruik te maak van BEWEGINGSVERGELYKINGS, bereken die: 3.1.1 Hoogte van waar die bal gegooi is (3) 3.1.2 Tyd t op die grafiek (5) 3.1.3 Grootte van die verplasing van die bal vanaf dit gegooi is tot tyd t (4) 3.2 Skets ʼn posisie-teenoor-tyd grafiek van die beweging van die bal vanaf die oomblik dat dit gegooi is totdat dit die maksimum hoogte na die bons bereik. GEBRUIK DIE GROND AS DIE NUL-POSISIE. Dui die volgende op die grafiek aan: • Die hoogte van waar die bal gegooi is • Tyd t (3) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 4 Die diagram hieronder toon trollie A met massa 2 kg wat teen ʼn snelheid van v m.s-1 ooswaarts beweeg op ʼn reguit horisontale oppervlak en dit bots kop-aan- kop met trollie B met massa 4 kg wat teen ʼn snelheid van 5 m.s-1 weswaarts beweeg. Na die botsing is die twee trollies aanmekaar geheg en beweeg met ʼn snelheid van 1,67 m.s-1 weswaarts. Die botsing neem 0,01 s. Ignoreer die effek van wrywing. 5 (m.s-1) v (m.s-1) B A 4 kg 2 kg 4.1 Stel die beginsel van die behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 4.2 Bereken die: 4.2.1 Grootte van die snelheid v van trollie A voordat dit met trollie B bots (4) 4.2.2 Krag wat trollie B op trollie A uitoefen (4) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 10 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) VRAAG 5 ʼn Krag van 62,5 N word op ʼn trollie met massa m kg toegepas parallel aan die skuins oppervlakte soos getoon om te sorg dat dit teen ʼn KONSTANTE SNELHEID teen die skuins oppervlakte beweeg. Die vertikale hoogte van die skuins oppervlakte is 12 m. Verwys na die diagram hieronder. ʼn Kinetiese wrywingskrag van 35,5 N werk in op die trollie soos dit teen die skuins oppervlakte afbeweeg. 62,5 N A 12 m 30o B 5.1 Skryf die naam van die konserwatiewe krag wat op die trollie inwerk neer. (1) 5.2 Bereken die arbeid wat deur die wrywingskrag op die trollie verrig word. (4) 5.3 Skryf die verandering in kinetiese energie van die trollie wanneer dit die onderkant van die skuins oppervlakte bereik, neer. (1) 5.4 Gebruik die arbeid-energie stelling om die massa, m, van die trollie te bereken. (5) [11] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 6 6.1 ʼn Stilstaande klankdetektor word by ʼn sekere punt geplaas en dit neem ʼn lesing van 520 klankgolwe per sekonde vanaf ʼn bewegende klankbron wat ʼn klankgolf met ʼn frekwensie van 480 Hz uitstuur. 6.1.1 Skryf die frekwensie van die klankgolwe neer wat die detektor opneem in Hz. (1) 6.1.2 Definieer die verskynsel wat hierdie verandering in die waargenome frekwensie verduidelik. (2) 6.1.3 Beweeg hierdie klankbron NA of WEG VAN die waarnemer? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 6.1.4 Bereken die snelheid waarteen die klankbron beweeg. Neem die spoed van klank as 343 m·s-1. (5) 6.1.5 Hoe sal die golflengte wat die klankgolf voortbring deur die klankbron verander, indien die frekwensie van die klankgolf hoër as 480 Hz word? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE. Verduidelik jou antwoord deur van die golfvergelyking gebruik te maak. (2) 6.2 Die spektraallyne vanaf ʼn verafgeleë ster word as ʼn rooi skuif waargeneem. Verduidelik die onderstreepte term. (2) 6.3 Skryf EEN toepassing van die Doppler-effek in die mediese veld neer. (1) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 12 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) VRAAG 7 7.1 ʼn Klein sfeer A dra ʼn lading van -5 µC en hang vertikaal van die plafon deur ʼn onrekbare tou. Punt P is 100 mm regs van sfeer A soos in Diagram 1 hieronder getoon. DIAGRAM 1 P A = -5 µC 100 mm 7.1.1 Het die gelaaide sfeer A elektrone VERLOOR of BYGEKRY om ʼn lading van -5 µC te verkry? (1) 7.1.2 Bereken die aantal elektrone wat verloor of bygekry is deur sfeer A om ʼn lading van -5 µC te verkry. (3) 7.1.3 Bereken die elektriese veld by punt P as gevolg van die gelaaide sfeer A. (5) 7.2 ʼn Identiese sfeer B met ʼn onbekende lading word op ʼn geïsoleerde staander geplaas en word nader aan sfeer A gebring. Gelaaide sfeer A swaai na regs en kom tot rus op so ʼn manier dat die tou ʼn hoek van 30° met die vertikaal maak en die spanning in die tou is 25 N. Die afstand tussen die twee gelaaide sfere is 50 mm soos in Diagram 2 hieronder getoon. DIAGRAM 2 30o B A = - 5 µC 50 mm 7.2.1 Is die lading op sfeer B POSITIEF of NEGATIEF? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 7.2.2 Bereken die grootte van die lading op sfeer B. (6) [17] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 13 VRAAG 8 8.1 ʼn Groep graad 12-leerders wil ʼn effektiewe geleier vind wat gebruik kan word as ʼn verhittingselement vir ʼn ketel wat hulle vir hulle Eskom Ekspo-projek wil bou. Hulle verbind elk van die drie geleiers (A, B en C) in ʼn stroombaan en meet die stroom wat deur die geleier beweeg en die potensiaalverskil oor elk van die geleiers. Hulle resultate word op die grafiek hieronder getoon. A B Lading (A) C Potensiaalverskil (V) 8.1.1 Neem enige TWEE veranderlikes wat konstant gehou moet word vir ʼn regverdige ondersoek. (2) 8.1.2 Skryf die fisiese hoeveelheid wat deur die gradiënt van elke grafiek voorgestel word, neer. (1) 8.1.3 Watter EEN van die geleiers is effektief om as ʼn verhittingselement in ʼn ketel gebruik te word? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 8.2 Die stroombaandiagram hieronder verteenwoordig ʼn kombinasie van weerstande in serie en parallel. Die battery het ʼn emk van 12 V en ʼn onbekende interne weerstand van r. 𝜺 = 12 V r 1,5 A A X S 2Ω 3Ω 4Ω Y Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 14 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) Indien skakelaar S OOP is, is die lesing op ammeter A 1,5 A. Bereken die: 8.2.1 Totale weerstand van die stroombaan (3) 8.2.2 Interne weerstand van die battery (4) 8.2.3 Energie vrygestel deur die 3 Ω weerstand in 3 minute (3) 8.3 Skakelaar S word nou GESLUIT. Hoe sal ELK van die volgende beïnvloed word? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE neer. 8.3.1 Die totale weerstand van die stroombaan. (1) 8.3.2 Die lesing op ammeter A. (1) 8.4 ʼn Geleidingsdraad met weglaatbare weerstand word nou gebruik om punte X en Y te verbind soos op die diagram hierbo getoon. Watter effek sal dit op die temperatuur van die battery hê? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE neer. Verduidelik jou antwoord. (3) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 15 VRAAG 9 WS-generators by steenkool-aangedrewe kragstasies verskaf die meeste elektriese energie wat in ons land benodig word. 9.1 Noem die energie-omsetting wat plaasvind wanneer hierdie generator in werking is. (2) 9.2 Noem EEN strukturele verskil tussen ʼn WS-generator en ʼn GS-generator. (1) 9.3 Teken ʼn sketsgrafiek van die potensiaalverskil teenoor tyd vir hierdie WS- generator. Merk die asse duidelik en dui die Vmaks op die potensiaalverskil-as aan. (2) ʼn Elektriese toestel word gemerk 2 000 W, 230 V. Die toestel word aan ʼn wissel- stroom kragbron gekoppel. Bereken die: 9.4 Maksimum stoom (Imaks) wat deur die generator opgewek word (4) 9.5 Piek spanning (Vmaks) uitset van die generator (3) [12] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 16 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) VRAAG 10 ʼn Groep leerders doen ʼn eksperiment om die verwantskap tussen die inverse van die  1 golflengte   van die invallende fotone op ʼn metaal en die maksimum kinetiese  energie (Ek(maks)) van die vrygestelde fotone van die metaalplaat oppervlakte te ondersoek. Die leerders het hulle resultate getoon op die grafiek hieronder. Ek(maks) (J) X 1 (m-1) λ C 10.1 Watter fisiese hoeveelheid word deur die letter C (die afsnit op die vertikale-as) op die grafiek voorgestel? Gebruik ʼn toepaslike vergelyking om jou antwoord te verduidelik. (3) 10.2 Lig fotone met ʼn frekwensie van 6,16 x 1014 Hz val op ʼn metaalplaat in en foto- elektrone met ʼn maksimum kinetiese energie van 5,6 x 10-20 J word vrygestel. Bereken die grootte van die fisiese hoeveelheid wat deur die letter X op die grafiek voorgestel word. (5) 10.3 Die helderheid van die invallende lig word nou verhoog. Watter effek het hierdie verandering op die volgende? (Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE neer.) 10.3.1 Die gradiënt van die grafiek. Verduidelik jou antwoord. (2) 10.3.2 Die maksimum kinetiese energie van die vrygestelde foto-elektrone. Teken ʼn grafiek om die verband tussen die helderheid van die invallende fotone en die maksimum kinetiese energie van die foto- elektrone om jou antwoord te verduidelik. (3) [13] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) 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 / g 9,8 m•s-2 Swaartekragversnelling Universal gravitational constant / Universele G 6,67 × 10-11 N•m2.kg-2 gravitasiekonstante 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 Mass of earth / Massa op aarde M 5,98 × 1024 kg Radius of earth / Radius van aarde RE 6,38 × 103 km Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com 18 FISIESE WETENSKAPPE V1 (EC/SEPTEMBER 2021) 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 fk = µkN Fnett = p w = mg p = mv f − mv i Gm 1 m 2 M F= 2 g = G d2 d WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W = FΔxcosθ 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 Pave = Fvave 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 E k = mv 2 or/of K max = mv max 2 2 2 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

Downloaded from hlayiso.com (EC/SEPTEMBER 2021) FISIESE WETENSKAPPE V1 19 ELECTROSTATICS/ELEKTROSTATIKA kQ 1Q 2 kQ F= E= r2 r2 V F E= E= d q W Q V= n= q qe ELECTRIC CIRCUITS/ELEKTRIESE STROOMBANE V emf (ε) = I(R + r) R= I emk (ε) = I(R + r) R s = R1 + R 2 + ... 1 1 1 q = IΔt = + + ... R p R1 R 2 W = Vq W P= Δt W = VI  t P = VI W= I2R  t P = I2R V Δt 2 V2 W= P= R 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 = V2 2 Vwgk 2 2 Paverage = rms / Pgemiddeld= R R Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief