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 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 ANTWOORDBLA 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 motiverings en besprekings verlang word.

2 AFDELING A Antwoord hierdie afdeling op die aangehegte ANTWOORDBLA 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 Die term wat gebruik word om twee bronne te beskryf wat golwe vrystel wat 'n konstante fase verhouding met mekaar het. (1) 1.2 Die term wat gebruik word om lig met net een enkele frekwensie te beskryf. (1) 1.3 Die beginsel waarvolgens elke punt op 'n golffront as 'n bron van sekondêre golwe optree. (1) 1.4 Die basiese beginsel waarop 'n elektriese generator funksioneer. (1) 1.5 Die "energie pakkies" waaruit lig bestaan. (1) [5] VRAAG 2: 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 ANTWOORDBLA 2.1 'n Voorwerp beweeg stadiger terwyl die versnelling konstant bly. Wat kan ons sê oor die krag wat op die voorwerp inwerk? Daar is geen krag wat op die voorwerp inwerk nie. Die netto krag wat op die voorwerp inwerk, neem geleidelik toe. Die netto krag wat op die voorwerp inwerk, neem geleidelik af. Die netto krag wat op die voorwerp inwerk, bly konstant. (2)

3 2.2 Lig wat deur 'n dubbelspleet beweeg, vorm helder en donker bande op 'n skerm. Die donker bande word veroorsaak deur golwe vanaf elke spleet wat: konstruktiewe interferensie ondergaan. presies een golflengte uit fase is. presies n halwe golflengte uit fase is. presies n kwart golflengte uit fase is. (2) 2.3 'n Trein beweeg wes teen 'n snelheid van 60km.h -1 relatief tot die grond. Die trein se snelheid, relatief tot die bestuurder van 'n motor, is 10km.h -1 ooswaarts. Die snelheid van die motor, relatief tot die grond is: 10km.h -1 wes 50km.h -1 oos 60km.h -1 oos 70km.h -1 wes (2) 2.4 Bostaande skets toon n bal, massa m, wat heen en weer aan n tou swaai. Die tou vorm n maksimum hoek van 30 te n opsigte van die vertikale posisie. Watter van die volgende vektore toon die versnelling, a, van die massa by posisie A, wat die hoogste punt van die beweging voorstel? (2)

4 2.5 Twee geïsoleerde deeltjies, A en B, is 4 m uitmekaar. Deeltjie A het 'n netto lading van 2Q en B 'n netto lading van Q. Die verhouding van die grootte van die elektrostatiese krag wat op A uitgeoefen word tot die grootte van die elektrostatiese krag op B is: 4 : 1 1 : 1 2 : 1 1 : 2 (2) 2.6 Die afstand tussen die plate van n parallelplaatkapasitor met oppervlakte A is d. Die kapasitor word gelaai sodat die potensiaalverskil tussen die plate V is. Indien die kapasitor geïsoleer word en die afstand tussen die plate word verminder na d/2, wat gebeur met sy kapasitansie? Die kapasitansie is vier keer die oorspronklike waarde. Die kapasitansie is die helfte van die oorspronklike waarde. Die kapasitansie bly onveranderd. Die kapasitansie is dubbel die oorspronklike waarde. (2) 2.7 'n Voorwerp word vanaf 'n hoogte h bo die grond laat val en val vry onder die invloed van swaartekrag. Lugweerstand is weglaatbaar klein. Watter een van die volgende grafieke is die beste voorstelling van die verband tussen die kinetiese energie en die verplasing van die voorwerp, gemeet vanaf die punt waar dit laat val is? (2)

5 2.8 Watter een van die volgende stellings oor emissiespektra is korrek? 'n Elektron wat van die n = 3 tot die n = 1 energievlak beweeg, absorbeer lig. 'n Elektron straal lig uit wanneer dit na 'n hoër energievlak opgewek word. 'n Elektron straal lig uit wanneer dit na 'n laer energievlak terugval. 'n Oorgang van die n = 2 na die n = 1 energievlak sal lig met n korter golflengte vrystel as 'n oorgang van die n = 3 tot die n = 1 energievlak. (2) 2.9 H 1 en H 2 is twee emissielyne wat uitgestraal word deur 'n waterstofatoom. H 1 straal uit by 'n golflengte van 656nm en H 2 by 'n golflengte van 486nm. Watter een van die volgende stellings is korrek? H 2 word uitgestraal by 'n laer frekwensie en laer energie as H 1. H 2 word uitgestraal by 'n hoër frekwensie en laer energie as H 1. H 2 word uitgestraal by 'n laer frekwensie en hoër energie as H 1. H 2 word uitgestraal by 'n hoër frekwensie en hoër energie as H 1. (2)

6 2.10 Die diagram toon sommige dele van die elektromagnetiese spektrum. Watter tipe elektromagnetiese straling stel P en Q onderskeidelik voor? X-strale en infrarooi lig Infrarooi lig en X-strale Klank en infrarooi lig X-strale en klank (2) [20] TOTAAL AFDELING A: 25

7 AFDELING B INSTRUKSIES EN INLIGTING 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 3 'n Gelaaide ertsdraer in 'n myn het 'n totale massa van 8000kg. Terwyl dit teen n helling opgesleep word, breek die kabel en die kar loop terug teen die wrywinglose helling af. Aan die onderkant van die helling bots die kar teen n ry van vier stilstaande, leë karre, elk met massa 1000kg. Die vyf karre koppel outomaties en begin beweeg teen 'n spoed van 6m.s Noem 'n behoudswet wat gebruik kan word om die spoed van die gelaaide kar net voor die botsing te bepaal, indien die spoed van die kombinasie direk na die botsing gegee word. (1) 3.2 Gee die wet van behoud van energie in woorde. (2) 3.3 Bereken die spoed van die gelaaide kar net voor dit bots. (4) 3.4 Bereken die kinetiese energie van die kar net voor die botsing. (3) 3.5 Bereken die vertikale hoogte (x in die diagram) van die gelaaide ertsdraer net voor die kabel gebreek het. (4) [14]

8 VRAAG Gee Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 4.2 'n Helling met n growwe oppervlak maak n hoek van 30 o met die horisontaal. 'n Sak sement, massa 100 kg, word 1,5m teen die helling opgesleep teen n konstante spoed, deur 'n krag, parallel aan die helling, op die sak toe te pas. Die wrywingskoëffisiënt tussen die sak sement en die oppervlak is 0,35. Bereken: Die arbeid verrig teen gravitasie. (5) Die wrywingskrag wat op die sak sement inwerk teen die helling. (4) Die arbeid verrig teen wrywing terwyl die sak 1,5m teen die helling opgesleep word. (3) Die krag wat gebruik word om die sak teen die helling op te sleep. (4) [18] VRAAG 5 'n Bal met massa 0,1 kg word laat val vanaf die bopunt van n gebou, 180m hoog. Dit bereik n grenssnelheid van 40m.s -1 na 5s. Aanvaar dat die versnelling gedurende die eerste 5s konstant bly. 5.1 Definieer impuls. (2) 5.2 Bereken die hoogte bo grondvlak waar die grenssnelheid bereik is. (6) 5.3 Die bal val op 'n horisontale betonblad op die sypaadjie en bons opwaarts teen 'n spoed van 25m.s -1. Indien die bal vir 0,05s in kontak met die betonblad is, bereken die gemiddelde krag wat die betonblad op die bal uitoefen. (4) [12]

9 VRAAG 6 Die volgende diagram toon 'n bewegende bron wat klankgolwe uitsaai. 6.1 Wat word die verskynsel, hierbo geïllustreer, genoem? (1) 6.2 In watter rigting beweeg die bron: na links of na regs? (1) 6.3 Wat gebeur met die golflengte van die golwe aan die linkerkant van die bron? (1) 6.4 Jy is 'n stilstaande waarnemer en die klankbron beweeg weg van jou af. Hoe sal die toonhoogte van die klank wat jy hoor verskil van die toonhoogte as die bron stilstaan? (1) 'n Trein blaas sy fluit terwyl dit verby n stilstaande leerder beweeg teen 'n konstante spoed. Die volgende grafiek toon hoe die frekwensie van die fluit verander terwyl die trein die leerder nader en dan verby hom beweeg. 6.5 Bereken die spoed waarteen die trein beweeg. Aanvaar dat die spoed van klank in lug 340m.s -1 is. (5) [9]

10 VRAAG 7 Monochromatiese lig met 'n golflengte van 625nm beweeg deur n enkelspleet en val op 'n skerm 1,5m voor die spleet. Die tweede donker band kom voor 8,5mm vanaf die middel van die sentrale helder band. Bereken die wydte van die spleet. [5] VRAAG 8 'n Ongelaaide geleidende sfeer hang vanaf n vaste punt aan n dun geïsoleerde toutjie met weglaatbare massa. Die sfeer ontvang n negatiewe lading van 140nC en word tussen twee parallelle plate geplaas soos in die skets hieronder. Die afstand tussen die plate is 42mm. 8.1 Definieer die elektriese potensiaal by 'n punt in 'n elektriese veld. (2) Wanneer 'n potensiaalverskil oor die plate aangewend word, word die sfeer na die positiewe plaat aangetrek en bly in ewewig terwyl die toutjie n hoek θ met die vertikaal vorm soos in die skets hieronder. 8.2 Bereken die elektriese veldsterkte tussen die plate. (4) 8.3 Bereken die elektrostatiese krag op die sfeer as gevolg van die elektriese veld. (3) 8.4 Die massa van die sfeer is 4, kg. Bereken die grootte en rigting van die spanning (T) in die toutjie. (6) [15]

11 VRAAG 9 n Battery met 'n EMK van 9V en interne weerstand, r, word in die stroombaan hieronder verbind. Die stroom wat deur die battery vloei is 1,0 9.1 Wat word bedoel met 'n EMK van 9V? (2) 9.2 Bereken die potensiaalverskil tussen punte A en B in die stroombaan. (4) 9.3 Bereken die interne weerstand, r. (3) 9.4 Bereken die energie wat in 5 minute deur die battery gebruik word. (3) [12]

12 VRAAG 10 'n Elektriese motor benodig n toevoerspanning van 900V wgk om n besproeiingspomp teen maksimum doeltreffendheid te laat funksioneer. Wanneer hierdie toevoerspanning aangewend word, is die stroomsterkte deur die motor 50A wgk Bereken die drywing van die motor indien die pomp teen maksimum doeltreffendheid funksioneer. Jy kan aanvaar dat die motor energie verbruik net soos n gewone resistor. Gee jou antwoord in kilowatt. (3) n Wateraangedrewe ws-generator by 'n dam, 'n ent weg van die pomp, word gebruik om elektrisiteit te voorsien aan die elektriese motor wat die pomp aandryf. Die generator verskaf 'n wisselstroom met 'n piekspanning van 1414,21 V. Die generator is aan die motor verbind deur twee aluminiumdrade. Die totale weerstand van die twee drade is 7Ω. Die opstelling word geïllustreer deur die volgende diagram Die weerstand van die elektriese motor is 18Ω. Bereken die wgkstroom wat deur die aluminiumdrade vloei. Aanvaar dat die motor soos n gewone weerstand funksioneer. (7) 10.3 Bepaal of die pomp teen maksimum doeltreffendheid sal funksioneer. Ondersteun jou antwoord met berekeninge. (3) 10.4 In die stroombaan tussen die generator en die motor gaan n groot hoeveelheid elektriese energie verlore. Identifiseer en beskryf een verandering wat gemaak kan word om hierdie energieverlies te verminder. In jou antwoord, jy moet ook verduidelik hoe die verandering wat jy voorstel die verlies van elektriese energie sal verminder. LET WEL: Dit is nie moontlik om die posisie van die generator of die motor te verander nie. (3) [16]

13 VRAAG 11 Die volgende diagram toon 'n reghoekige spoel, met N windings, wat teen n konstante tempo van 2 rotasies per sekonde in 'n uniforme magneetveld van 3,0T draai. Die lengtes van sye AB en BC is 6cm en 4cm onderskeidelik Watter tipe generator word in die diagram geïllustreer? (1) 11.2 In watter rigting (A na B of B na A) sal die stroom in sy AB van die spoel vloei indien die spoel gedraai word in die rigting soos aangedui in die diagram? (1) 11.3 As die spoel 'n kwart rotasie ondergaan vanaf die posisie soos in die diagram word n gemiddelde emk van 7,2V geïnduseer. Bereken die aantal windings teenwoordig in die spoel. (5) 11.4 Gebruik 'n skets om te toon hoe die uitsetspanning van die generator verander indien die sleepringe vervang word deur 'n kommutator. (2) [9]

14 VRAAG 12 Die diagram hieronder toon 'n kwartsglas-vakuumbuis met twee elektrodes. Hierdie elektrodes word aan 'n battery met 'n spanning V gekoppel. Wanneer ultra-violetlig op die katode geskyn word, kan n stroom begin vloei. Die grafiek toon die stroomsterkte as 'n funksie van die frekwensie van die ultra-violet lig. Die spanning V word konstant gehou. Kurwes X en Y in die grafiek is verkry vir twee verskillende metale wat gebruik word as katodes Watter verskynsel word deur die onderstreepte sin beskryf? (1) 12.2 Wat is die langste golflengte van ultra-violetlig wat elektrone vanuit die katode van metaal X kan vrystel? (3) 12.3 Bereken die minimum energie wat nodig is om 'n elektron uit die oppervlak van metaal X te verwyder. (3)

15 12.4 Ultra-violetlig met n frekwensie van 3,0 x Hz word op die katode, wat van metaal Y vervaardig is, geskyn. Bereken die maksimum kinetiese energie van die foto-elektrone wat deur die katode vrygestel word. (4) 12.5 Die intensiteit van die straling wat op die katode inval, word verhoog terwyl die frekwensie konstant gehou word. Noem en verduidelik watter effek hierdie verandering op die volgende sal hê: Energie van die vrygestelde foto-elektrone. (2) Aantal vrygestelde foto-elektrone. (2) [15] TOTAAL AFDELING B: 125 TOTAAL: 150