ONDERWYSERSKLUBEKSAMEN GRAAD 11 FISIESE WETENSKAPPE: FISIKA Vraestel 1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit 12 bladsye, twee datavelle en n vel grafiekpapier. 2. Beantwoord AL die vrae. 3. Beantwoord Vraag 7.2 op die grafiekpapier. 4. Jy mag nieprogrammeerbare sakrekenaars gebruik. 5. Toepaslike wiskundige instrumente mag gebruik word. 6. Nommer die vrae korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik word. 7. Datavelle word vir jou gebruik aangeheg. 8. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts, waar dit vereis word.
Afdeling A Vraag 1: Eenwoord-antwoorde Gee EEN woord of term vir ELKEEN van die volgende beskrywings. Skryf slegs die woord of term langs die betrokke vraagnommer (1.1 1.5) op die aangehegte ANTWOORDVEL neer. 1.1 Verandering in momentum (1) 1.2 Die meeteenheid van klankintensiteit (1) 1.3 Ruimtegebied waarin n elektriese lading n krag ervaar (1) 1.4 Die arbeid wat verrig word om n lading tussen twee punte in n stroombaan te beweeg. (1) 1.5 Tempo van verandering van magnetiese vloed (1) [5] Vraag 2: Onwaar stellings Elke stelling hieronder is ONWAAR. Skryf die korrekte stelling langs die vraagnommer (2.1 2.5) neer. Moenie die stellings met n negatiewe stelling regstel nie, bv. HET NIE/IS NIE, sal nie as n korrekte antwoord aanvaar word nie. 2.1 n Stilstaande voorwerp het geen kragte wat daarop inwerk nie. (2) 2.2 Tydens n onelastiese botsing word slegs kinetiese energie behou. (2) 2.3 Heelgetalveelvoude van die fundamentele frekwensie word oktawe genoem. (2) 2.4 n Konvergerende lens vorm slegs werklike (reële) beelde. (2) 2.5 Wanneer resistors parallel verbind word, word hulle potensiaalverdelers genoem. (2) [10] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 2 van 15
Vraag 3: Meerkeusevrae Vier moontlike antwoorde word vir elk van die volgende vrae gegee. Elke vraag het EEN korrekte antwoord. Kies die korrekte antwoord en skryf slegs die letter van die korrekte antwoord langs die vraagnommer (3.1 3.5) neer. 3.1 n 5 kg-boks is in rus op die vloer. Die boks se oppervlakarea wat in kontak met die vloer is, is 0,5 m 2. Wanneer n krag F op die boks uitgeoefen word, beweeg dit teen n snelheid v. Dieselfde boks word op sy sy gekeer, sodat die oppervlakarea wat in kontak met die vloer is, nou 0,25 m 2 is. Vir die boks om teen dieselfde snelheid v te beweeg, moet die krag wat uitgeoefen word, verander na: A 2F B ½ F C 4F D F (2) 3.2 n Leerder besluit om haar radio se volume harder te stel. Watter een van die volgende kenmerke van klank sal toeneem as die volume toeneem? A golflengte B amplitude C frekwensie D snelheid (2) 3.3 Die versnelling weens n planeet se swaartekrag is A direk eweredig aan die kwadraat van die planeet se radius. B direk eweredig aan die planeet se massa. C omgekeerd eweredig aan die planeet se radius. D omgekeerd eweredig aan die planeet se massa. (2) Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 3 van 15
3.4 n Kapasitor word aan n battery verbind, soos hieronder getoon word. Watter een van die volgende grafieke illustreer ten beste die verandering in die ammeterlesing oor die tydperk vanaf die oomblik dat die ongelaaide kapasitor verbind word, totdat dit ten volle gelaai is? A B I (A) I (A) t (s) t (s) C D I (A) I (A) t (s) t (s) (2) Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 4 van 15
3.5 Bestudeer die elektriese stroombaan hieronder. As gloeilamp Y uitbrand, hoe sal die ammeter- en voltmeterlesing verander? Ammeterlesing Voltmeterlesing A word nul word nul B neem toe neem toe C neem af neem af D word nul neem toe (2) [10] Totaal Afdeling A: 25 Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 5 van 15
Afdeling B Instruksies en inligting 1. Beantwoord Vraag 8.3 op die grafiekpapier. 2. Toon formules en substitusies in AL jou berekeninge. 3. Rond jou antwoorde tot TWEE desimale plekke af. Vraag 4 4.1 Stel die beginsel van behoud van momentum. (2) 4.2 n Koeël met n massa van 20 g neem 4 10 4 s om by n geweer se loop uit te kom nadat dit afgevuur is. Die geweer se massa is 7 kg. As die krag wat op die koeël uitgeoefen word, 3 10 3 N is, bereken: 4.2.1 die snelheid van die koeël, die oomblik wanneer dit by die loop uitkom. (5) 4.2.2 die geweer se terugslagsnelheid. (4) [11] Vraag 5 5.1 Die uitwerking van wrywingskragte kan dikwels ongewens wees, en tog is wrywing in baie gevalle wenslik. Hoekom is die uitwerking van wrywing 5.1.1 onwenslik (2) 5.1.2 wenslik? (2) 5.2 n 50-kg-boks word op n skuins vlak geplaas, wat n hoek van 30 met die horisontaal maak. Die koëffisiënt van glywrywing is 0,30. 5.2.1 Teken n vryeliggaamdiagram (kragdiagram) van al die kragte wat op die boks inwerk. Gee byskrifte vir die kragte. (5) 5.2.2 Bereken die resulterende krag wat op die boks inwerk. (10) [19] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 6 van 15
Vraag 6 n Verwer staan op n horisontale, uniforme steier wat by sy punte aan twee loodregte toue, A en B, hang. A en B is 5 m van mekaar af. Die steier weeg 20 kg. Die spanning in tou A is 600 N en dié in tou B is 200 N. 6.1 Bereken die gewig van die verwer. (5) 6.2 Hoe ver van tou A af staan die verwer? (6) [11] Vraag 7 n Voorwerp wat 3 mm lank is, word deur n eenvoudige vergrootglas met n brandpuntafstand van 20 mm bekyk. Die voorwerp is 10 mm van die lens af. 7.1 Omskryf die begrip brandpuntafstand van n konvekse lens. (1) 7.2 Teken n akkurate straaldiagram om die posisie van die beeld wat deur die vergrootglas gevorm word, te bepaal. (6) 7.3 Skryf drie eienskappe van hierdie beeld neer. (3) 7.4 Bereken die vergroting. (3) [13] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 7 van 15
Vraag 8 8.1 Bestudeer die posisie tyd-grafieke (A, B, C, D) wat verskillende klankgolwe voorstel. 8.1.1 Watter soort golf is n klankgolf? (1) 8.1.2 Watter klankgolf het die hoogste frekwensie? Wat is hierdie klankgolf se frekwensie? (3) 8.1.3 Watter grafiek stel die hardste klank met die laagste toonhoogte voor? (1) 8.1.4 Bereken die spoed van die klank in grafiek A. (4) 8.2 n Speelgoedsirene maak trillings van n konstante frekwensie. Die sirene stuur golwe van 10 cm lank deur medium A en golwe van 15 cm lank deur medium B. Die golf se snelheid in A is 90 cm s 1. Bereken die golf se snelheid in B. (5) [14] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 8 van 15
Vraag 9 n Kitaarsnaar tril met die staande golf wat hieronder getoon word. 9.1 Omskryf die begrip fundamentele frekwensie van die snaar. (1) 9.2 Wat is hierdie staande golf se golflengte? (2) 9.3 Skryf n uitdrukking vir die frekwensie van hierdie botoon met verwysing na die lengte L en snelheid. (3) [6] Vraag 10 Twee gelaaide vlierpitballetjies, A en B, word soos hieronder getoon deur n vakuum omhul. Balletjie A hang bo balletjie B. Elke balletjie se massa is 2 g. Balletjie B het n lading van 6 µc. 10.1 Wat is die lading op balletjie A? Gee n rede vir jou antwoord. (2) 10.2 As balletjie A 5 cm bo die middelpunt van balletjie B is, wat is die lading op A? (6) [8] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 9 van 15
Vraag 11 Die diagram hieronder toon n stroombaan met n 2,5 µf-kapasitor wat in serie met n 12 V-battery met n 280 Ω-weerstand verbind is. Ná n spesifieke tyd, t, het die potensiaalverskil oor die kapasitor tot 2 V gestyg. Jy kan die battery se interne weerstand buite rekening laat. Skakelaar S word nou toegemaak. 11.1 Bereken die aanvanklike laaistroom. (3) 11.2 Wat is die potensiaalverskil oor die weerstand ná tyd t? (2) 11.3 Bereken die stroom wanneer die potensiaalverskil oor die kapasitor 2 V is. (2) 11.4 Teen watter tempo neem die potensiaalverskil oor die kapasitor toe? (4) [11] Vraag 12 n Sirkelvormige spoel draad met n radius van 2 cm het 50 draaie. n Magneet wat n magnetiese veld van 0,05 T skep, word vinnig van binnekant die spoel uitgetrek totdat dit ver genoeg is vir die veld om binne 0,2 s nul te word. 12.1 Stel Faraday se Wet van elektromagnetiese induksie. (1) 12.2 Bereken die e.m.k. wat gedurende t = 0 s tot t = 0,2 s in die spoel geïnduseer word. (6) [7] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 10 van 15
Vraag 13 13.1 In die stroombaan hieronder word n 12 V-battery van onbeduidende interne weerstand aan n reeks resistors gekoppel. R x 13.1.1 Bereken die waarde van R x as die stroombaan se totale weerstand gelyk is aan R x. (5) 13.1.2 Bereken die stroom wat deur die 20 Ω-resistor vloei. (5) 13.2 n Transformator met onbeduidende kragverlies word aan n 120 V-toevoer gekoppel. Die sekondêre spoel is aan n lading van 2,8 10 5 Ω gekoppel. Die primêre spoel het 600 draaie en die sekondêre spoel het 15 000 draaie. 13.2.1 Bereken die uitgangspotensiaalverskil. (3) 13.2.2 Bereken die krag wat aan die lading gelewer word. (3) 13.3 Watter soort besoedeling kan naby n kernkragstasie soos Koeberg voorkom? Watter uitwerking sal dit op die omgewing hê? (2) [18] Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 11 van 15
Vraag 14 Die eienskappe van halfgeleiers soos silikon het die ontwikkeling van rekenaars moontlik gemaak. 14.1 Wat is halfgeleiers? (1) 14.2 Die diagram hieronder toon n diode. 14.2.1 Identifiseer die soort diode wat hierbo geïllustreer word. (1) 14.2.2 Wat is die diode se funksie? (2) 14.2.3 n Leerder sê bogenoemde is n diode met teenvoorspanning. Stem jy saam? Gee n rede vir jou antwoord. (3) [7] Totaal Afdeling B: 125 Groottotaal: 150 Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 12 van 15
DATA VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 11 FISIKA: Vraestel 1 TABEL1: FISIESE KONSTANTES NAAM SIMBOOL WAARDE Swaartekragversnelling g 9,8 m s 2 Spoed van lig in n vakuum c 3,0 10 8 m s 1 Swaartekragkonstante G 6,67 10 11 N m 2 kg 2 Coulomb se konstante k 9,0 10 9 N m 2 C 2 Lading op elektron e 1,6 10 19 C Elektronmassa m e 9,11 10 31 kg Permittiwiteit van n vakuum ε 0 8,85 10 12 F m 1 TABEL 2:FORMULES BEWEGING v e = v b + aδt v e 2 = v b 2 + 2aΔx Δx = v b Δt = 1 2 aδt2 ) Δt 2 Δx = ( v e + v b KRAG F net = ma p = mv F = Gm m 1 2 FΔt = Δp = mv mu r 2 μ s = f s(maks) N μ = f k k N GEWIG EN MEGANIESE ENERGIE F g = mg U = E p = mgh K = E k = 1 2 mv2 Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 13 van 15
GOLWE, LIG EN KLANK v = f λ of v = v λ T = 1 f of T = 1 v ELEKTROSTATIKA F = kq Q 1 2 ( k = 9,0 10 r 2 9 N m 2 C-2 ) E = F q E = kq r 2 ( k = 9,0 10 9 N m 2 C -2 ) E = V d V = W Q W = QEs U = kq Q 1 2 r (k = 9,0 109 N m 2 C -2 ) C = Q V C = e 0 A d ELEKTROMAGNETISME e = N ΔΦ Δt V s V = N s p N p Φ = BA F = qvb ELEKTRIESE STROOMBANE I = Q Δt e.m.k. = I(R + r) R = V I R = r 1 + r 2 + r 3 + 1 R = 1 r 1 + 1 r 2 + 1 r 3 + Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 14 van 15
GRAFIEKPAPIER VRAAG 7.2 10 mm L Maskew Miller Longman, Verken Natuur- en Skeikunde Graad 11 Fisika: Vraestel 1 Bladsy 15 van 15