CAMI EDUCATION. 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK. 3. Beantwoord AFDELING A op die aangehegte ANTWOORDBLAD.

Transcription

1 CAMI Education (Pty) Ltd Reg. No. 1996/017609/07 CAMI House Fir Drive, Northcliff P.O. Box 1260 CRESTA, 2118 Tel: +27 (11) Fax : web: info@camiweb.com CAMI EDUCATION FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 1 FISIKA - GRAAD 12 TOTAAL:150 TYD: 3 URE INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Skryf jou naam op die ANTWOORDBLAD EN ANTWOORDBOEK. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Beantwoord AFDELING A op die aangehegte ANTWOORDBLAD. 4. Beantwoord AFDELING B in die ANTWOORDBOEK. 5. Nie - programmeerbare sakrekenaars mag gebruik word. 6. Toepaslike wiskundige instrumente mag gebruik word. 7. Nommer die antwoorde korrek volgens die numeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 8. Inligtingsblaaie is vir jou gebruik aangeheg. 9. Wees kort (bondig) waar motivering, bespreking, ensovoorts verlang word.

2 AFDELING A: Antwoord hierdie afdeling op die aangehegte ANTWOORDBLAD. VRAAG 1: EENWOORD ITEMS Gee een woord / term vir elk van die volgende beskrywings. Skryf slegs die woord / term langs die vraagnommer ( ) op die antwoordblad: 1.1 Energie wat n voorwerp besit as gevolg van sy posisie bokant n verwysingspunt. (1) 1.2 Krag per eenheidslading. (1) 1.3 Die eenheid van magnetiese vloed. (1) 1.4 Die produk van die massa en snelheid van n voorwerp. (1) 1.5 Die opbreek van witlig in verskillende kleure deur van n prisma gebruik te maak.(1) [5] VRAAG 2: PAS ITEMS Kies 'n item uit KOLOM B om by die beskrywing in KOLOM A te pas. Skryf slegs die letter (A J) langs die vraagnommer ( ) op die aangehegte ANTWOORDBLAD neer. KOLOM A 2.1 Som van kinetiese energieë voor n botsing is nie gelyk aan die som van kinetiese energieë na die botsing nie. 2.2 Die aantal golwe wat in een sekonde gevorm word. 2.3 n Toestel wat gebruik word om die wisselspanning te verhoog of te verlaag. 2.4 Enige twee kleure lig wat, indien dit saamgevoeg word, witlig sal vorm. 2.5 Die tempo van verandering in momentum. KOLOM B A. Frekwensie B. Onelastiese botsing C. Primêre kleure D. Transformator E. Periode F. Impuls G. Komplimentêre kleure H. Alternator I. Krag J. Elastiese botsing [5]

3 VRAAG 3: WAAR/ONWAAR ITEMS Dui aan of die volgende stellings WAAR of ONWAAR is. Kies die antwoord en skryf slegs 'waar' of 'onwaar' langs die vraagnommer ( ) op die ANTWOORDBLAD neer. Indien dit ONWAAR is, skryf die korrekte stelling neer. 3.1 Populasie inversie is die aantal atome in die opgewekte toestand teenoor die aantal atome in die grondtoestand (2) 3.2 Elektromagnetiese golwe bestaan uit n ossillerende elektriese veld wat parallel aan n ossillerende magnetiese veld is. (2) 3.3 n Seun probeer n motor stoot deur n krag daarop uit te oefen. Die motor oefen n gelyke maar teenoorgestelde krag op die seun uit. Die motor beweeg nie omdat die resultant van bogenoemde twee kragte nul is. (2) 3.4 Ligbreking kan toegeskryf word aan n verandering in frekwensie. (2) 3.5 As magenta en geel verf gemeng word, is die kleur van die gemengde verf rooi. (2) [10] VRAAG 4: MEERVOUDIGEKEUSE VRAE Vier opsies word as moontlike antwoorde vir die volgende vrae verskaf. Elke vraag het slegs EEN korrekte antwoord. Kies die antwoord en maak 'n kruisie (X) in die blokkie (A D) langs die vraagnommer ( ) op die aangehegte ANTWOORDBLAD. 4.1 n Stroomdraende geleier word in n magnetiese veld geplaas en die konvensionele stroom vloei soos in die skets. N S In watter rigting sal die geleier n krag ondervind? A. Links B. Regs C. In die bladsy in D. Uit die bladsy uit na die waarnemer toe (3)

4 4.2 Watter een van die volgende grafieke stel die verwantskap tussen die elektriese veldsterkte E op n afstand r, vanaf n elektriese lading wat die veld veroorsaak, en die afstand vanaf die lading die beste voor? E E E E A r B r (3) 4.3 Elektriese potensiaal by n punt in n elektriese veld word gedefinieer as: A. Die krag wat per eenheid positiewe lading by die punt ondervind word. B. Die elektriese potensiële energie per eenheid lading. C. Die arbeid verrig om n lading na die punt te beweeg. D. Die arbeid verrig om n positiewe lading na die punt te beweeg. (3) 4.4 n Elektriese ketel, gemerk 220V; 1800W, word aan n muurprop gekoppel en aangeskakel. Die piekspanning en WGK stroom is: C r D r V piek (V) I wgk (A) A 220 8,18 B 220 5,78 C ,18 D 311,13 5,78 (3) 4.5 In n vakuum het alle elektromagnetiese golwe dieselfde: A. frekwensie B. spoed C. golflengte D. energie (3) [15] TOTAAL AFDELING A: 35

5 INSTRUKSIES EN INLIGTING AFDELING B 1. Beantwoord hierdie afdeling in die ANTWOORDBOEK. 2. In alle berekeninge moet formules en berekeninge getoon word. 3. Rond antwoorde af tot twee desimale waar van toepassing. VRAAG 5 n Vuurpyl word vertikaal opwaarts lanseer. Op n hoogte van 4km bokant die aarde se oppervlak word n leë brandstoftenk losgelaat. Op hierdie oomblik is die snelheid van die vuurpyl 250m.s -1 opwaarts. Bereken: 5.1 Die maksimum hoogte bokant grondvlak wat die tenk sal bereik voordat dit begin terugval na die grond toe (4) 5.2 Die snelheid van die tenk net voor dit die grond tref. (3) 5.3 Hoe lank neem die tenk om die grond te bereik? (3) 5.4 Teken n verplasing tyd sketsgrafiek van die tenk se beweging. (Kies opwaarts positief.) (3) 5.5 Skets die ooreenstemmende snelheid tyd grafiek vir die tenk. (3) [16]

6 VRAAG 6 Britse polisie ondersoek tans die moontlikheid om die nuwe Caparo T1 ( 250,000) as n vinnige responsvoertuig aan te koop. Die motor is ontwikkel deur dieselfde persone wat Lewis Hamilton se McLaren F1 motor ontwikkel het. Die motor kan snelhede van tot 320km.h -1 behaal en versnel van 0-100km.h -1 in 2.5 sekondes en tot 60 km.h -1 in onder vyf sekondes. Dit is indrukwekkend! Gedurende toetsritte was die motor egter in n aantal ongelukke betrokke. Jason Plato het onlangs die motor toetsbestuur en het met ernstige brandwonde aan sy gesig en hande geëindig na n ongeluk waar die motor begin brand het. Jeremy Clarkson het die motor ook vir Top Gear toetsbestuur waar die motor se werkverrigting deur brandstofinspuitingsprobleme en los vloerplate belemmer is. Nadat die motor finaal veilig verklaar is om te bestuur het dit die baanrekord om die Top Gear baan gebreek met n tyd van 1min10.6s, Hiermee het die motor die nommer een posisie by die Koenigsegg CCX oorgeneem. Kriminele wees maar op die uitkyk, julle gaan n onaangename ontnugtering kry as julle in julle spieëltjies kyk! vertaling) 6.1 Bereken die krag wat nodig is om die Caparo van 90km. h -1 tot 180km. h -1 te versnel terwyl dit n afstand van 50m aflê in n reguit lyn. Die massa van die motor is 800kg. (4) 6.2 Tydens toetse was die motor betrokke in n aantal ongelukke. Tydens een van die ongelukke het dit kop aan kop gebots teen n sementversperring. Na die ongeluk is die volgende data beskikbaar gestel: Die motor was vir 0,2s in kontak met die versperring. Dit het teen 120km. h -1 oos beweeg toe dit die muur getref het. Net na die ongeluk was die snelheid van die motor 80km. h -1 wes. Bereken die gemiddelde krag wat die versperring op die motor uitgeoefen het gedurende die botsing. (4) Gelukkig is die motor ontwerp met sekere veiligheidskenmerke om die bestuurder te beskerm gedurende n ongeluk. Onder andere beskik die motor oor n frommelsone aan die voorkant van die motor. Dit veroorsaak dat die motor se voorkant saamgepers word gedurende n botsing. 6.3 Gee Newton se tweede wet in terme van momentum. (2) 6.4 Verduidelik hoe frommelsones die impak van n ongeluk verminder. (4) [14]

7 VRAAG 7 Selle en batterye verskaf gelykstroomelektrisiteit terwyl die nasionale elektrisiteitsvoorsiener (Eskom) wisselstroom aan huishoudings verskaf. 7.1 Teken n stroomsterkte teen tyd grafiek om die verskil tussen wisselstroom en gelykstroom aan te toon. (2) 7.2 Die piekspanning van huishoudelike elektrisiteit is 325 V. Bereken die wgk - spanning van die elektrisiteit. (3) 7.3 Bereken die weerstand van die filament van n 40W gloeilamp wanneer dit aan huishoudelike elektrisiteit gekoppel word. (3) [8] VRAAG 8 N F F // F F = m n Motor word teen n growwe skuinste opgestoot. Die lengte van die skuinste is 20m. Wanneer die motor die bopunt van die helling bereik, is dit 2m hoër as die onderpunt van die helling. Die massa van die motor is 1500kg. Daar is n wrywingskrag van 1000N tussen die oppervlak en die motor se bande. Bereken die arbeid wat verrig word om die motor teen die helling op te stoot teen n konstante snelheid van 2m.s -1. [8] VRAAG 9 n Ambulans se sirene stuur n sein met n frekwensie van 600Hz uit. Die ambulans nader n waarnemer teen n spoed van 90km. h -1. Aanvaar dat klankgolwe teen 340m.s -1 in lug beweeg. 9.1 Bereken die frekwensie wat die waarnemer sal hoor indien hy stilstaan. (4) 9.2 Hoe verander die toonhoogte van die sirene met betrekking tot die waarnemer as die ambulans die waarnemer nader? (1) 9.3 Hoe verander die toonhoogte van die sirene met betrekking tot die waarnemer as die ambulans van die waarnemer af wegbeweeg? (1) 9.4 Wat word die verskynsel hierbo beskryf, genoem? (1) [7]

8 VRAAG 10 Bloulig, golflengte 450nm val in op n nou spleet met n wydte van 0,03mm. Die volgende skets toon die posisie van die derde minimum met betrekking tot die sentrale maksimum: 10.1 Bereken die rigting van die derde - orde donker band met betrekking tot die horisontale (0) orde. (3) 10.2 Bereken die frekwensie van die lig. (3) 10.3 Skets die golfpatroon wat verkry word indien monochromatiese lig deur n enkelspleet beweeg. (2) 10.4 Hoe sal die volgende veranderings in die eksperimentele opstelling die patroon wat op die skerm waargeneem word, beïnvloed? Verminder die spleetwydte. (1) Gebruik lig met n langer golflengte. (1) 10.5 Verduidelik die begrip konstruktiewe interferensie deur van diagramme gebruik te maak. (3) 10.6 Watter eienskap van lig word deur n enkelspleetpatroon geïllustreer? (1) [14]

9 VRAAG 11 A n Sinkbedekte katode van n fotosel word met ultraviolet lig met n golflengte van 60nm belig. Om n enkele elektron uit die oppervlak van die katode te verwyder is 4 x J energie nodig Bereken die energie van die ultraviolet foton. (3) 11.2 Bereken die kinetiese energie van die verwyderde elektron (3) 11.3 Bereken die spoed waarteen die elektron die oppervlak van die katode verlaat. (3) 11.4 Wat gebeur met die ammeterlesing as die intensiteit van die lig toeneem? (1) [10]

10 VRAAG 12 KAPASITORS n Kapasitor is n elektriese/ elektroniese toestel wat energie kan stoor in die elektriese veld tussen twee geleiers ( plate genoem). Ons sê ons laai die kapasitor. Dit behels die opbou van ladings van gelyke groottes maar teenoorgestelde polariteit op elke plaat. Kapasitors word in stroombane gebruik as toestelle wat energie stoor. Hulle kan ook gebruik word om te onderskei tussen hoë en lae frekwensie seine. Hierdie eienskap maak dit handig in elektroniese filters. Kapasitors staan ook soms bekend as kondensors. In Engels word dit as n oud modiese term beskou, maar in ander tale word die ekwivalent steeds gebruik soos: "condensateur" in Frans, "Kondensator" in Duits, "condensador" in Spaans, of "Kondensa" in Japannees. In Oktober 1745 het Ewald Georg von Kleist van Pomerania in Duitsland die eerste kapasitor ontwerp: n glas flesr gevul met water as die een plaat. Die tweede plaat is in die hand vasgehou. n Draad wat in die bek van die beker geplaas is, het lading van n elektriese bron ontvang en dit as n vonk vygestel. In dieselfde jaar het die Nederlandse fisikus Pieter van Musschenbroek onafhanklik n soortgelyke kapasitor ontwikkel. Dit is die Leyden fles genoem omdat van Musschenbroek by die Universiteit van Leyden werksaam was. Daniel Gralath was die eerste persoon wat n aantal flesse in parallel aan mekaar gekoppel het om n battery te vorm wat n groter storingskapasiteit het. Benjamin Franklin het die Leyden fles ondersoek en bewys dat die lading op die glas en nie in die water gestoor is soos algemeen aanvaar is nie. Die oorspronklike eenheid van kapasitansie was die jar wat ongeveer gelyk was aan 1 nanofarad. Vry vertaal uit Wikipedia, the free encyclopedia 12.1 Wat beteken kapasitansie? (2) 12.2 n Diëlektrikum word tussen die twee parallelle plate geplaas. Wat is die funksie van n diëlektrikum? (1) 12.3 Sommige elektroniese toestelle het groot kapasitors. Hoekom moet hierdie kapasitors ontlaai word, voordat enige werk aan die toestelle gedoen word? (1) 12.4 n Leerder laai n kapasitor deur van die volgende stroombaan gebruik te maak. Die skakelaar word gesluit en die kapasitor word gelaai. V =24V A V

11 Wat gebeur met die ammeterlesing terwyl die kapasitor gelaai word? (1) Wat sal die maksimum lesing op die voltmeter wees? (1) Wanneer sal die voltmeterlesing n maksimum wees? (1) 12.5 Bereken die hoeveelheid lading wat in n kapasitor, gemerk 1,5µF; 100V, gestoor is indien dit volgelaai is. (3) 12.6 Bereken die energie gestoor in die kapasitor indien dit volgelaai is. (3) 12.7 Die volgelaaide kapasitor word aan n resistor met n weerstand van 5Ω gekoppel. Bereken die grootte van die stroom wat deur die resistor vloei. (3) [16] VRAAG 13 In die volgende elektriese stroombaan het die battery n EMK van 24V en n interne weerstand van 0,5Ω. Die weerstand van die ammeter en verbindingsdrade kan buite rekening gelaat word Bereken die ammeterlesing op A 1. [9]

12 VRAAG 14 Die volgende diagramme toon twee verskillende tipes generators: 14.1 Watter tipe generator word deur diagram A voorgestel? (1) 14.2 Watter tipe generator word deur diagram B voorgestel? (1) 14.3 Verduidelik die verskil tussen die twee tipes generators deur na die komponente, wat deur die diagramme getoon word, te verwys. (4) 14.4 Noem twee maniere om die stroom wat deur n generator opgewek word te verhoog. (2) 14.5 Die lengte van n reghoekige spoel, wat in n magnetiese veld roteer, is 10cm en die breedte van die spoel is 5cm. Bereken die maksimum magnetiese vloed deur die spoel indien die magnetiese veldsterkte 0,1T is. (5) [13] TOTAAL AFDELING B: 115 GROOTTOTAAL: 150

13 FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 1 - ANTWOORDBLAD NAAM: VRAAG (1) 1.2 (1) 1.3 (1) 1.4 (1) 1.5 (1) [5] VRAAG (1) 2.2 (1) 2.3 (1) 2.4 (1) 2.5 (1) [5] VRAAG (2) 3.2 (2) 3.3 (2) 3.4 (2) 3.5 (2) VRAAG A B C D 4.2 A B C D 4.3 A B C D 4.4 A B C D 4.5 A B C D (5 X 3) = 15 [10]