SIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 · GRAAD 12 : FISIKA (VR1) SEPTEMBER 2015 SIONALE SENIOR SERTIFIKAAT . Fisiese Wetenskappe/Vr1/Graad 12 2 Limpopo DvO/September 2015 NSC Kopiereg

TOTAAL: 150 TYD: 3 URE

Hierdie vraestel bestaan uit 17 bladsye en 3 gegewensblaaie.

GRAAD 12

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA (VR1)

SEPTEMBER 2015

NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT

Fisiese Wetenskappe/Vr1/Graad 12 2 Limpopo DvO/September 2015 NSC

Kopiereg voorbehou Blaai asb. om

INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDEBOEK of op die FOLIOPAPIER wat verskaf is. 2. Hierdie vraestel bestaan uit ELF 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 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 a f tot 'n minimum van TWEE desimale plekke.

11. Gee kort (bondige) motiverings, besprekings, ensovoorts waar nodig.

12. Skryf netjies en leesbaar.



VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae gegee. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A–D) v a n d i e a n t w o o r d langs die vraagnommer (1.1–1.10) in die ANTWOORDEBOEK neer.

1.1 Dieselfde krag word op trollie A en trollie B toegepas, soos in die skets hieronder

getoon.

Die massa van A is TWEE KEER die massa van B. Indien die tempo van verandering van momentum van A x is, dan sal die tempo van verandering van B .... wees.

A ½ x B x C 2x D 4x (2)

1.2 ‘n Bal word vertikaal opwaarts gegooi. Watter EEN van die volgende fisiese

groothede van die bal sal NUL wees wanneer die bal sy maksimum hoogte bereik?

A kinetiese energie B gravitasie potensiële energie C versnelling D gewig

(2) 1.3 Versnelling as gevolg van gravitasie (g), by ‘n spesifieke punt op aarde is 9,8 m.s–2.

Indien die radius van die aarde sou halveer word terwyl sy massa dieselfde bly, dan sal die versnelling as gevolg van gravitasie gelyk wees aan:

A 4,9 m.s–2 B 9,8 m.s–2 C 19,6 m.s–2 D 39,2 m.s–2

(2)

A B



1.4 Die onderstaande grafiek verteenwoordig die verhouding tussen momentum (p) en die tyd (t) vir ‘n liggaam wat in ‘n reguit lyn beweeg.

Watter EEN van die volgende gevolgtrekkings, gebaseer op die grafiek, is WAAR

aangaande die resultante (netto) krag wat op die liggaam inwerk? Die resultante (netto) krag ....

A is nul B neem konstant toe C is konstant D neem konstant af (2) 1.5 ‘n Klip val vry vanuit rus vanaf die dak van ‘n gebou. Ignoreer lugweerstand.

Watter EEN van die onderstaande grafieke verteenwoordig die verhouding tussen die kinetiese energie (K) van die klip en sy verplasing (∆y) die beste soos die klip deur die lug val?

A B C D (2)

KK

∆y

K

∆y

K

∆y

K

∆y

p

t



1.6 Hoe verskil die emissie- en absorbsiespektra van ‘n element van mekaar?

A Die emissiespektrum het meer lyne as die absorbsiespektrum. B Die emissiespektrum is na links (na die bloukant) van die absorbsiespektrum

geskuif C Die emissiespektrum is na regs (na die rooikant) van die absorbsiespektrum

geskuif D Die lyne is in dieselfde golflengte-posisies, maar is helder en gekleurd vir die

emissiespektrum en swart vir die absorbsiespektrum. (2) 1.7 In die onderstaande stroombaan is twee resistors, met weerstande van 2R en 3R,

in serie verbind met ‘n battery, met ‘n emk E en ‘n interne weerstand R. Wat is die potensiaalverskil oor die resistor met weerstand 2R?

A

B

C

D

(2)

S

A R

3R 2R



1.8 Drie identiese geleidende sfere A, B en C word op geïsoleerde houtstaanders geplaas. Sfere A en B dra gelyke ladings. Hulle is ‘n afstand d van mekaar af en oefen ‘n krag met grootte F op mekaar uit, soos in die onderstaande skets getoon.

Die derde sfeer C, wat ongelaai is, raak aan A en daarna aan B, waarna dit verwyder word. Indien die afstande tussen die sfere dieselfde bly, dan is die grootte van die elektrostatiese krag wat nou op sfeer B uitgeoefen word :

A

B

C

D

(2) 1.9 ‘n Stroom word geïnduseer wanneer ‘n geleier tussen twee magnete beweeg word,

soos in die diagram hieronder getoon.

Die grootte van die geïnduseerde stroom kan verhoog word deur: I. sterker magnete te gebruik. II. die geleier vinniger tussen die magnete te beweeg. III. die twee magnete verder van mekaar af te plaas. Watter van die bostaande stellings is waar? A Slegs I en II B Slegs II en III C Slegs I en III D I, II en III

(2)

A B

d

F F



1.10 ‘n Metaaloppervlak wat in ‘n stroombaan verbind is soos hieronder getoon, word

eers bestraal met ultraviolet lig en DAN met infrarooi lig met DIESELFDE intensiteit. Beide vorme van lig stel elektrone vry vanaf die metaaloppervlak.

Hoe sal die kinetiese energie van die vrygestelde foto-elektrone en die lesing op die ammeter verander wanneer die twee verskillende soort lig gebruik word?

Kinetiese energie van die foto-elektrone

Lesing op die ammeter

A dieselfde dieselfde

B toeneem dieselfde

C afneem dieselfde

D dieselfde toeneem

(2) [20]

metaaloppervlak



VRAAG 2 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) In die onderstaande skets is ‘n trollie, massa 5kg, verbind aan ‘n 3 kg massastuk deur middel van ‘n ligte onrekbare tou wat oor ‘n katrol gaan. ‘n Konstante krag van 40 N word op die 5 kg trollie toegepas, soos in die diagram getoon. Die trollie ondervind ‘n konstante wrywingskrag van 2 N wanneer die krag toegepas word. Ignoreer die massa van die tou en die wrywing van die katrol. Neem REGS as positiewe rigting. 2.1 Stel Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 2.2 Teken ‘n benoemde kragtediagram wat AL die horisontale kragte toon wat op die

5 kg trollie inwerk. (3) 2.3 2.3.1 Pas Newton se Tweede Bewegingswet toe op die massa en die trollie en

bereken die grootte van die versnelling van die trollie. (7) 2.3.2 Bepaal gevolglik die grootte van die spankrag in die tou. (2)

[14]

40 N

5 kg

3 kg



VRAAG 3 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) Die onderstaande grafiek toon die beweging van ‘n baksteen wat vanaf die grond vertikaal opwaarts gegooi word. Dit neem 1,4 s om sy hoogste punt te bereik, waarna dit afwaarts val en gevang word deur ‘n persoon wat op ‘n steier staan terwyl hy die muur van ‘n huis bou. Ignoreer wrywing. 3.1 Wat word deur posisie y1 op die grafiek verteenwoordig? (1) 3.2 Sonder om ‘n berekening te doen, gee die waarde van tyd tx. (2) 3.3 Op watter tydstip sal die snelheid van die baksteen nul (0 m.s–1) wees? (1) 3.4 Bereken die:

3.4.1 aanvanklike snelheid van die baksteen. (4) 3.4.2 grootte van posisie y1 (4) 3.5 Skets die versnelling vs tydgrafiek vir die beweging van die baksteen. (2)

[14]

t (s) tx 0 0,6

9,6

Po

sis

ie (

∆y

) m

1,4

y1



VRAAG 4 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) ‘n Houer, massa 120 kg, wat aan ‘n staalkabel vanaf ‘n hyskraan hang, word vertikaal

opwaarts versnel vanuit rus tot ‘n hoogte van 12 m , soos in die onderstaande diagram

getoon. Die houer bereik ‘n maksimum spoed van 5 m.s–1 nadat dit deur ‘n hoogte van

12 m gelig is.

4.1 Teken ‘n benoemde vryeliggaamsdiagram wat al die kragte toon wat op die houer inwerk terwyl dit opwaarts versnel. (3)

4.2 Indien die spankrag in die kabel 800 N is, bereken die arbeid wat deur die kabel

verrig word wanneer dit die houer tot ‘n hoogte van 12 m beweeg. (3) 4.3 Stel die Werk-Energie Beginsel in woorde. (2) 4.4 Gebruik Energie-beginsels om die arbeid te bereken wat deur wrywing op die houer

verrig word terwyl dit tot ‘n hoogte van 12 m beweeg. (4) 4.5 Noem EEN nie-konsertiewe krag wat op die houer inwerk terwyl dit opgelig word.

(1) [13]

12 m

Rigting van beweging



VRAAG 5 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) ‘n 0,5 kg sokkerbal, wat horisontaal teen 6 m.s–1 beweeg, bots met ‘n sokkerspeler se kop en word direk teruggebons teen 9 m.s–1. Die bal is vir 0,02 s in kontak met die speler se kop. Ignoreer wrywing. 5.1 Wat is die verhouding tussen impuls en verandering in momentum? (1) 5.2 Bly die totale momentum behoue tydens die botsing?

Verskaf ‘n rede vir jou antwoord. (2) 5.3 Bereken die gemiddelde krag wat deur die sokkerspeler se kop op die bal

uitgeoefen word. (4) 5.4 ‘n Tweede bal word tot sy maksimum volume opgepomp sodat dit nie saamgepers

kan word nie. Aanvaar dat die twee balle dieselfde massa het. Indien die tweede bal die sokkerspeler se kop teen ‘n snelheid van 6 m.s–1tref, sal die krag wat die sokkerspeler se kop op die bal uitoefen GROTER AS, GELYK AAN of KLEINER As die krag wees wat in VRAAG 5.3 bereken is? Verskaf ‘n rede vir jou antwoord. (3) [10]

VRAAG 6 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) 6.1 Boggelrugwalvisse en bottelneusdolfyne stel klankgolwe tussen 0,2 en150 kHz vry

terwyl hulle deur water beweeg. ‘n Wetenskaplike gebruik ‘n frekwensiemeter onder die water om die frekwensie van die klank wat ‘n dolfyn vrystel, te bepaal. Hy bevind dat die frekwensiemeter ‘n frekwensie van 50 kHz registreer terwyl die dolfyn teen ‘n konstante spoed nader na hom toe swem en 49 kHz terwyl die dolfyn teen dieselfde konstante spoed van hom af wegswem.

6.1.1 Stel die Doppler Effek in woorde. (2)

6.1.2 Indien die spoed van klank in water 1560 m.s–1 is, bereken die eintlike frekwensie van die klank wat die dolfyn maak. (8) 6.1.3 Bepaal dus die spoed waarteen die dolfyn beweeg. (2) 6.2 Verduidelik kortliks hoe emissie- en absorbsiespektrums gevorm word. (2) [14]



VRAAG 7 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) Twee identiese geleidende sfere, Q1 en Q2, op geïsoleerde standers word met hulle middelpunte 30 mm uitmekaar geplaas. Wanneer Q1 in kontak gebring word met Q2 en dan teruggeplaas word op sy oorspronklike posisie, verkry Q1 –12,5 nC lading en die lading op elke sfeer is nou –7,5 nC. 7.1 Teken die elektriese veldpatroon om altwee sfere nadat hulle mekaar geraak het en teruggeplaas is op hulle oorspronklike posisies. (3) 7.2 Stel die Wet van Behoud van Ladings in woorde. (2) 7.3 ‘n Elektron (e–) word presies halfpad tussen Q1 en Q2 geplaas. Sal die elektron (e–)

na links of na regs beweeg of in dieselfde posisie bly? (1) 7.4 Bereken die grootte van die elektriese veld as gevolg van die lading op sfeer Q2 by

‘n punt 10 mm na regs van Q2. (3) 7.5 Die vrae wat volg verwys na die oorspronklike gelaaide sfere Q1 en Q2 VOORDAT

HULLE IN KONTAK MET MEKAAR GEBRING IS.

7.5.1 Wat is grootte en polariteit van die ladings op Q1 en Q2 voordat hulle geraak het? (4)

7.5.2 Bereken die elektrostatiese krag wat Q1 uitoefen op Q2 voordat hulle mekaar geraak het. (4)

7.5.3 Is die elektriese veldpatroon tussen Q1 en Q2, voordat hulle geraak het,

dieselfde as die patroon geteken in 7.1? (1) [18]

e–

Q1

30 mm

Q2



VRAAG 8 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) In die stroombaan hieronder voorgestel het die battery ‘n emk van 10 V en ‘n onbekende interne weerstand, r. Voltmeter V1 is oor die battery verbind en voltmeter V2 is oor die oop skakelaar verbind. Ignoreer die weerstand van die ammeter en die verbindingsdrade. 8.1 Skakelaar S is oop. Sal die lesings op voltmeters V1 en V2 dieselfde wees?

Gee ‘n rede vir jou antwoord. (2) 8.2 Wanneer skakelaar S gesluit word daal die lesing op voltmeter V1 na 7,5 V. 8.2.1 Wat is die lesing op voltmeter V2? (1) 8.2.2 Bereken die waarde van R indien die lesing op die ammeter 2,5 A is. (7) 8.2.3 Definieer, in woorde, die term interne weerstand. (2)

8.2.4 Bereken die interne weerstand van die battery. (3) 8.3 Sal die lesing op die ammeter TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY wanneer

resistor R verwyder word? (1)

[16]

6Ω

S

A r

1Ω

R

V2

V1



VRAAG 9 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY)

‘n Leerder stel ‘n stroombaan op om die emk(ε) en interne weerstand (r) van ‘n battery te

bepaal. Die leerder het die volgende grafiek vanaf die data van die ondersoek verkry:

Po

ten

sia

alv

ers

kil

(V

)

3

4

5

6

7

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0 Stroom (A)

A

V

S

r



9.1 Noem EEN faktor wat konstant gehou moet word tydens die eksperiment. Gee ‘n rede vir jou antwoord. (2)

9.2 Wat word deur die y-afsnit van die grafiek verteenwoordig? (1) 9.3 Gebruik SLEGS die grafiek en bepaal die presiese waarde vir die volgende:

9.3.1 die emk (ε ) van die battery. (1)

9.3.2 die interne weerstand van die battery. (4) [8] VRAAG 10 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) 10.1 Die onderstaande vereenvoudigde skets verteenwoordig die struktuur van die motor

van ‘n koordlose elektriese boor

10.1.1 Benoem die elektriese komponent in die bostaande motor wat verseker dat

die spoel slegs in een rigting roteer. (1)

10.1.2 Identifiseer die polariteit van magnete A en B indien die spoel antiklokgewys roteer en die stroom in die rigting soos aangedui op die skets vloei. (2)



10.2 ‘n Ander boor werk met wisselstroom. Die maksimum stroomuitsetting van hierdie boor is 10,6 A. ‘n Grafiek van die potensiaalverskiluitsetting van die boor teenoor tyd word hieronder getoon.

10.2.1 Bereken die wgk stroom wat die boor trek terwyl dit werk. (3) 10.2.2 Dus, bereken die gemiddelde drywing wat deur die boor ontwikkel word. (3) 10.2.3 Is die drywing wat deur die boor by tyd t1 ontwikkel word ‘n MAKSIMUM

of ‘n MINIMUM? (1) [10]

Po

ten

sia

alv

ers

kil

(V

)

Tyd (s)



VRAAG 11 (BEGIN OP ‘N SKOON BLADSY) Die diagram verteenwoordig ‘n fotosel. Wanneer die metaaloppervlak blootgestel word aan elektromagnetiese straling, word foto-elektrone vrygestel. Die opvanger versamel die foto-elektrone en die sensitiewe ammeter toon die teenwoordigheid van ‘n baie klein stroom. Die metaal het ‘n werksfunksie van 3,5 x 10-19 J.

11.1 Benoem die frekwensie wat geassosieer word met werksfunksie. (1) 11.2 Bereken die maksimum kinetiese energie van ‘n vrygestelde foto-elektron wanneer

die invallende straling 429 nm is. (5) 11.3 Die intensiteit van die invallende straling word verdubbel maar die golflengte word

konstant gehou. Sê watter effek dit het op elk van die volgende (Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of BLY DIESELFDE as antwoord)

11.3.1 die energie van elke foton. (1) 11.3.2 die maksimum kinetiese energie van elke fotoelektron. (1) 11.3.3 die stroom in die fotosel. (1) 11.4 By ‘n sekere frekwensie en intensiteit van straling toon die ammeter ‘n stroom van

3,2 x 10-7 A. Bereken die aantal fotoelektrone wat die opvanger in 4 sekondes bereik. (4)

[13] Groottotaal: 150

glashouer

straling

opvanger

vakuum

metaal

Physical Sciences/P1 (Physics) Limpopo DoE/September 2015 NSC

Copyright reserved Please turn over

18

Physical Sciences/P1 Limpopo DoE September 2015 NSC

Copyright reserved Please turn over

19


Copyright reserved

20

Documents

SIONALE SENIOR SERTIFIKAAT GRAAD 12 · GRAAD 12 : FISIKA (VR1) SEPTEMBER 2015 SIONALE SENIOR SERTIFIKAAT . Fisiese Wetenskappe/Vr1/Graad 12 2 Limpopo DvO/September 2015 NSC Kopiereg