NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT EKSAMEN FISIESE WETENSKAP (V1) JUNIE 2015 EKSAMEN VRAESTEL GRAAD 10 PUNTE: 150 TYD: 2 UUR Hierdie vraestel bestaan uit 15 bladsye saam met inligtingsblad
INSTRUKSIES EN INLIGTING 1 Skryf jou name op die FOLIO PAPIER. 2 Hierdie vraestel bestaan uit TIEN vrae. Beantwoord AL vrae. 3 Begin ELKE vraag op n NUWE bladsy op die FOLIO PAPIER. 4 Jy mag n nie-programmeerbare rekenaar gebruik. 5 Jy mag die toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 6 JY WORD AANBEVEEL OM DIE AANGEHEGDE INLIGTINGSBLADSYE TE GEBRUIK. 7 Toon ALLE formules en vervangings in ALLE berekeninge. 8 Nommer die antwoorde korrek volgens die nomeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 9 Rond jou finale numeriese waarde na n minimum van TWEE desimale plekke af. 10 Gee kortliks motiverings, besprekings en so voorts as dit verwag word. 11 Skryf netjies en leesbaar. 2
VRAAG 1: MULTIKEUSE VRAE. Vier opsies word verskaf as moontlike antwoorde op die volgende vrae. Elke vraag het net EEN korrekte antwoord. Skryf slegs die letter (A-D) langs die vraagnommer (1.1-1.10) op die FOLIO PAPIER. 1.1 As klank deur n vaste stof beweeg, sal die vaste stof se deeltjies A. in dieselfde rigting as die klank beweeg. B. parallel met die rigting van die klankgolf vibreer. C. stilstaande bly. D. loodreg ten opsigte van die rigting van die klankgolf vibreer. 1.2 Die spoed van n golf in n medium is afhanklik van A. slegs die golflengte van die golf. B. slegs die frekwensie van die golf. C. die golflengte en die frekwensie van die golf. D. die golflengte, die frekwensie en die eienskappe van die medium waardeur die golf beweeg. 3
1.3 Die diagram hieronder stel twee pulse van dieselfde amplitude wat mekaar nader, voor. Watter diagram hieronder stel die resultant van die twee pulse wat mekaar nader, voor? A. B. C. D. 4
1.4 n Golf met n periode van 0,2s het n frekwensie van: A. 20Hz B. 50Hz C. 5Hz D. 2Hz. 1.5 Watter eienskap van lig is kenmerkend aan die deeltjie eienskap van lig? A. Lig kan gereflekteer word. B. Lig kan gerefrakteer word, C. Lig ondergaan inteferensie. D. Die energie van n foton van lig is verwant aan die frekwensie van die lig, 1.6 Watter van die volgende is n eienskap van die magnetiese veld rondom n staafmagneet? A. Die veldlyne trek mekaar aan. B. Die veldlyne vorm geslote kurwes. C. Die veldlyne kruis mekaar naby die pole. D. Die veldlyne is meer in getal naby die noordpool as naby die suidpool. 5
1.7 Twee identiese metaalsfere, X met n lading van -7 x 10-6 C en Y met n lading van + 3x 10-6 C, word vasgemaak aan houtstaanders. -7 x 10-6 C X +3 x 10-6 C Y Sfere X en Y word in kontak met mekaar gebring en dan weer geskei. Die lading op X en Y na die skeiding is nou: LADING OP X LADING OP Y A -2 x 10-6 C + 2 x 10-6 C B -5 x 10-6 C -5 x 10-6 C C -2 x 10-6 C -2 x 10-6 C D + 2 x 10-6 C -2 x 10-6 C 1.8 n Glasstaaf is positief gelaai deur dit met n sylap te vryf. Gedurende hierdie proses A. word elektrone oorgedra van die glasstaaf na die sylap. B. word elektrone oorgedra van die sylap na die glasstaaf. C. word protone oorgedra van die glasstaaf na die sylap. D. word protone oorgedra van die sylap na die glasstaaf. 1.9 Watter EEN van die volgende is die eenheid van meting vir die tempo van vloei van lading? A. Ohm B. Volt C. Ampere D. Coulomb 6
1.10 Die potensiaalverskil oor die sel in beide stroombaandiagramme is dieselfde. Die gloeilampe is identies. A 1 A 2 A 3 Watter van die volgende stellings aangaande die lesings op die ammeters is korrek? A. A 1 = A 2. B. A 2 = 2A 1 C. A 2 < A 3 D. A 1 > A 3 [20] 7
VRAAG 2 ( Begin op n nuwe bladsy) Watergolwe slaan teen n hawemuur. Ses golwe tref die muur in 4s. Die afstand tussen opeenvolgende trôe is 9m. Die hoogte van die golfformasie (van kruin na trog) is 1,5m. B 9 m D F A 1, 5 m H Hawemuur C E G 2.1 Definieer die term golflengte. 2.2 Is watergolwe transversale of longitudinale golwe? (1) 2.3 Hoeveel voltooide golwe is in die skets hierbo getoon? (1) 2.4 Skryf die letters van enige TWEE punte wat: 2.4.1 in fase is. 2.4.2 uit fase is. 2.4.3 die afstand tussen hulle n golflengte voorstel. 2.5 Bereken die 2.5.1 amplitude van die golwe. 2.5.2 periode van die golwe. 2.5.3 frekwensie van die golwe. (3) 2.5.4 spoed van die golwe. (3) [20] 8
VRAAG 3 (Begin op n nuwe bladsy) Twee leerders gebruik n spiraalveer en produseer n golfpatroon soos getoon in die skets hieronder. 45cm Spiraalveer O X P Y Q beweging Golfvoortplanting 3.1 Noem die tipe golf geproduseer in die spiraalveer. Die benaming moet gebaseer wees op die beweging van die spiraalveer en die rigting van golfvoortplanting. 3.2 Punte X en Y stel die streke voor waar die spiraalveer uitgesprei is, dus die maksimum afstand tussen die spoele. Wat is die naam gegee aan sulke punte? 3.3 Punte O, P en Q stel die streke voor waar die spoele saamgepers word in n klein spasie. Wat is die naam gegee vir sulke punte? 3.4 Hoeveel golflengtes word voorgestel van O tot Q? 3.5 Bepaal die golflengte van die golwe in meters vanaf die skets. 3.6 Bereken die frekwensie van hierdie golf as die snelheid van die golf 9.0 m.s -1 is. (4) 3.7 Bereken die periode van die golf. (3) [17] 9
VRAAG 4 ( Begin op n nuwe bladsy) Jy is aan die een kant in n Olimpiese swembad met een oor bokant die oppervlakte. n Vriend van jou, 50m weg in die water, slaan met sy hand op die oppervlakte van die water. Die temperatuur buite is 20 0 C en die spoed van klank in lug is 344m.s -1. Die temperatuur van die water is 15 0 C en die spoed van klank in water is 1480 m.s -1. 4.1 Bereken hoe lank dit sal neem om die klap te hoor met die oor wat bokant die oppervlakte van die water is. (3) 4.2 Bereken hoe lank dit sal neem om die klap te hoor met die oor wat onder die water is. (Die spoed van klank in water is 1480 m.s -1.) (3) 4.3 Watter afleiding kan gemaak word van jou antwoorde vir vraag 4.1 en 4.2? Gee n verduideliking vir jou antwoord. (3) [9] VRAAG 5 (Begin op n nuwe bladsy) Meer as 100 jaar gelede het wetenskaplikes gedink dat daar n onsigbare stof in die ruimte is wat lig laat beweeg van die son na die Aarde. Ons weet nou dat so n stof nie nodig is vir die voortplanting van elektromagnetiese straling nie. 5.1 Beskryf die bron van elektromagnetiese golwe. 5.2 Noem n hoeveelheid wat dieselfde is vir lig en alle ander tipe elektromagnetiese straling. (1) 5.3 Rooi lig het n golflengte van 670nm en word voortgeplant in n vakuum. Bereken die frekwensie van hierdie lig. (4) 5.4 Bereken die energie van n foton van rooi lig. (3) 5.5 Watter tipe elektromagnetiese straling het die hoogste deurdringingsvermoё? Gee n rede vir jou antwoord. (3) [13] 10
VRAAG 6 ( Begin op n nuwe bladsy) Die Aarde het n magnetiese veld wat baie ver buite die oppervlakte van die Aarde sprei. 6.1 Definieer die term magnetiese veld. 6.2 Hoe wys n kompasnaald die rigting van die Aarde se magnetiese veld? 6.3 Beskryf wat sonwind is en hoe ons daarteen op Aarde beskerm is. (3) 6.4 Twee staafmagnete is naby aan mekaar geplaas soos in die skets getoon. S N S N 6.4.1 Teken die magnetiese veldpatroon tussen die twee magnete. (3) 6.4.2 Die magnete word nou verder van mekaar geplaas. Watter effek sal hierdie verandering op die magnetiese veldpatroon soos geskets in VRAAG 6.4.1 he? (1) 6.4.3 Die voorvoegsel di- beteken twee. Verduidelik waarom daar gesê word dat magnete dipole is. (1) [12] VRAAG 7 ( Begin op n nuwe bladsy) n Leerder vryf n plastiese staaf en n wollap teen mekaar. Die plastiese staaf verkry n negatiewe lading gedurende die proses. 7.1 Stel die beginsel van behoud van lading. 7.2 Verwys na atoomtruktuur om te verduidelik waarom protone nie oorgedra kan word tussen die plastiese staaf en n wollap nie. (3) 7.3 Sal die glasstaaf en die wollap mekaar aantrek of afstoot nadat hul teen mekaar gevryf word? Verduidelik jou antwoord. 7.4 Wat sal jy waarneem as die gelaaide plastiese staaf naby n neutrale grafietbedekte balletjie gebring word? Verduidelik jou antwoord. (3) [10] 11
VRAAG 8 ( Begin op n nuwe bladsy) Twee identiese metaalsfere A en B op geisoleerde staanders dra ladings van +4, 4 nc en -2,0 nc respektiewelik. 8.1 Watter sfeer het n tekort aan elektrone? (1) 8.2 Die sfere word in kontak met mekaar gebring en dan weer geskei. 8.2.1 Wat is die rigting van die krag wat die sfere op mekaar uitoefen nadat hulle geskei is? Gee n rede. 8.2.2 Bereken die nuwe lading op elke sfeer. (3) 8.2.3 Noem die beginsel wat jy gebruik het om Vraag 8.2.2 te beantwoord. (1) 8.2.4 Watter sfeer verloor elektrone as die twee sfere in kontak met mekaar gebring word? (1) 8.2.5 Bereken die aantal elektrone oorgedra van die een sfeer na die ander as hulle in kontak met mekaar gebring word. (5) 8.2.6 Noem die beginsel wat jy gebruik het om die antwoord in Vraag 8.2.5 te bereken. (1) [14] 12
VRAAG 9 (Begin op n nuwe bladsy) n Stroom van 1,5 A vloei deur n gloeilamp in 30s. Die potensiaalverskil oor die gloeilamp is 120V. 9.1 Definieer potensiaalverski l. 9.2 Bereken die hoeveelheid energie oorgedra aan die gloeilamp. (4) 9.3 Teken n benoemde stroombaandiagram wat bestaan uit die volgende elektriese komponente: n Battery wat bestaan uit 3 selle n Geslote skakelaar Geleidingsdrade Een weerstand n Ammeter n Voltmeter om die potensiaalverskil oor die gloeilamp te toon (8) [14] 13
VRAAG 10 (Begin op n nuwe bladsy) In die stroombaan hieronder is die weerstand van die 12V battery en die verbindingsdrade weglaatbaar. As skakelaar S gesluit is, is die stroom in die 2 Ω resistor 1, 2 A. 6V A S 3Ω R V 2 2Ω V 1 10.1 Definieer die term weerstand. Bereken die: 10.2 Effektiewe weerstand van die parallel kombinasie. (3) 10.3 Stroom wat deur die 3 Ω resistor vloei, (4) 10.4 Totale stroom in die stroombaan. 10.5 Weerstand R. (3) 10.6 n Lading van 48C vloei deur die stroombaan in 2 minute. Bereken die stroom wat in die stroombaan vloei. (4) 10.7 Die 2 Ω weerstand word na n rukkie warmer as die 3Ω weerstand. Verklaar hierdie waarneming. (3) [21] TOTAAL 150 14
INLIGTING VIR FISIESE WETENSKAP GRAAD 10 TABEL 1 : FISIESE KONSTANTES VRAESTEL 1 ( FISIKA) NAAM SIMBOOL WAARDE Gravitasieversnelling g 9,8 m.s -2 Spoed van lig in vakuum c 3.0 x 10 8 m.s -1 TABEL 2: FORMULES BEWEGING v f = v i + a t x = v i t + a t 2 v i 2 = v i 2 + 2a x GEWIG EN MEGANIESE ENERGIE Fg = mg U = Ep= mgh K=Ek = ½mv 2 GOLWE, LIG EN KLANK v= fλ T= E = hf or/of E=h ELEKTRISITEIT R s = R 1 + R 2 +. = + I= 15
NASIONALE SENIOR SERTIFIKAAT EKSAMEN FISIESE WETENSKAP (V1) JUNIE 2015 EKSAMEN MEMORANDUM GRAAD 10 PUNTE: 150 Hierdie memorandum bestaan uit 8 bladsye.
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 VRAAG 1 1.1 B 1.2 D 1.3 C 1.4 C 1.5 D 1.6 B 1.7 C 1.8 A 1.9 C 1.10 B [20] VRAAG 2 2.1 Afstand tussen twee opeenvolgende kruine of trôe 2.2 Transversaal (1) 2.3 3 voltooide golwe (1) 2.4 2.4.1 B en D of D enf of C en E of E en G of A en H ENIGE TWEE 2.4.2 A en Bof A en C of D en E ENIGE KORREKTE TWEE 2.4.3 BD of DF of CE of EG 2.5.1 = 0,75m 2.5.2 OPSIE 1 OPSIE 2 Periode is die tyd geneem om een siklus te voltooi / 6 golwe tref die muur in 4s 1 golf gaan verby n punt in s = 0,67s. Periode T=0,67s. = = 0,67s 2
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 2.5.3 OPSIE 1 f= = OPSIE 2 f= = OPSIE 3 f= = = 1.5Hz 2.5.4 OPSIE 1 V=f = 1.5 x 9 =13,5m.s -1 = 1.5Hz = 1.5Hz OPSIE 2 Konstante snelheid = = (3) = = 13,5m.s -1 (3) [20] VRAAG 3 3.1 Longitudinale golf 3.2 Verdunnings 3.3 Verdigtings 3.4 2 golflengtes 3.5 0.225m OF 0.225m 3.6 v = f 9= f 0,225 f = 40Hz (4) 3.7 T= = = 0,025s (3) [17] 3
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 VRAAG 4 4.1 = 0,15s (3) 4.2 t = 0,034s (3) 4.3 Die spoed van klank is vinniger in water as in lug. Hoe meer elasties die medium is, hoe groter die spoed van klank.. (3) [9] QUESTION 5 5.1 Versnellende ladings 5.2 Spoed (1) 5.3 c =f 3 x 10 8 = f x 670 x 10-9 f =4.48 x 10 14 Hz (4) 5.4 E = hf + = 6.63 x 10-34 x 4.48 x 10 14 = 2,97 x 10-19 J (3) 5.5 Gamma strale. Dit het die hoogste frekwensieen die meeste energie in die EM spektrum (3) [13] 4
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 VRAAG 6 6.1 n Area in die ruimte waar n ander magneet of ferromagnetiese materiaal n krag sal ondervind. 6.2 Kompasnaald sal om en by na die noordpool wys. 6.3 Die sonwind bestaan hoofsaaklik uit elektrone en protone wat vrygestel word 6.4 van die son met hoё energie en deur die sonnestelsel beweeg. Die magnetiese veld veroorsaak dat hulle na die pole spiraal waar hul min skade doen.the magn (3) 6.4.1 Kriteria vir magnetiese veldpatroon Korrekte vorm. Korrekte rigting. Veldlyne raak/ kruis nie mekaar nie (3) 6.4.2 Minder magnetiese veldlyne, verder aan mekaar/ minder dig (1) 6.4.3 Magnete het n paar van teenoorgestelde pole. (1) [12] QUESTION 7 7.1 Die netto lading van n geïsoleerde sisteem bly konstant gedurende enige fisiese proses. 7.2 Protone word in die nukleus gevind waar elektrone in bane rondom die nukleus beweegdaarom word elektrone maklik oorgedra. (3) 7.3 Aantrek, ongelyksoortige ladings trek mekaar aan 7.4 Die grafietbedekte balletjie sal aangetrek word na die plastiese staaf. Die atome van die balletjie word gepolariseer wat veroorsaak dat dit n positiewe en negatiewe kant het. Die positiewe kant van die balletjie is aan die kant van die staaf daarom sal die sfeer deur die staaf aangetrek word. (3) [10] 5
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 VRAAG 8 8.1 A (1) 8.2.1 Weg van mekaar ( afstotingskrag), soortgelyke ladings stoot mekaar af. 8.2.2 OPSIE 1 OPSIE 2 = ( ) ( ) = +1,2nC ( ) ( ) = +1,2 x 10-9 C (3) 8.2.3 Wet van behoud van ladings (1) 8.2.4 B (1) 8.2.5 OPSIE 1 OPSIE 2 ΔQ = Q f Q i = (+1,2nC) (4,4nC) = -3,2nC = -3,2 x 10-9 C Q = nq e -3,2 x 10-9 = n x-1,6 x 10-19 ΔQ = Q f Q i = (+1,2nC) (-2,0nC) = +3,2nC = +3,2 x 10-9 C Q = nq e 3,2 x 10-9 = n x1,6 x 10-19 n= 2 x 10 10 elektrone n= 2 x 10 10 elektrone 8.2.6 Beginsel van kwantisering van lading. (1) [14] VRAAG 9 9.1 Potensiaalverskil is die hoeveelheid energie oorgedra as een coulomb lading beweeg van een punt na n ander in n elektriese stroombaan. (5) 9.2 I = 1,5 = Q = 45 C vir beide formules V = + 120 = W = 5400 J (4) 6
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 9.3 Rigting van vloei van stroom aangedui A V Ammeter en voltmeter reg gekonnekteer. (8) [14] VRAAG 10 10.1 Weerstand is die teenstand teen die vloei van ladings. 10.2 OPSIE 1 OPSIE 2 = + = ( )( ) = =1,2 Ω 10.3 OPSIE 1 V 1 = IR 2Ω = 1,2 x2 = 2,4V V = IR 3Ω 2,4 = I 3Ω x 3 I 8Ω = 0,8 A = R p = R p = 1,2 Ω OPSIE 2 2 Ω : 3 Ω I 3Ω : 1.2A I 3Ω = = 0.8 A (3) (4) 10.4 I t = I 2Ω + I 3Ω = 1,2 + 0,8 = 2 A 7
Fisiese Wetenskap /P1 KABV/Graad 10 - Memorandum MPU BDE/Junie 2015 10.5 V t = V R + V p 6 = V R + 2.4 V R = 3.6V V = IR 3.6 = 2 X R R = 1,8 Ω (3) 10.6 Q = It 48 = I X 2 X 60 I = 0,4 Ω (4) 10.7 Volgens die formule W=, as die potensiaalverskil dieselfde is en die tyd is ook dieselfde W α. Daarom hoe kleiner die weerstand, hoe groter die hitte oorgedra aan die resistor (3) [21] TOTAAL 150 8