onderwysersklubeksamen graad 11 fisiese wetenskappe: fisika...

PUNTE: 150

TYD: 3 uur

INSTRUKSIES EN INLIGTING1. Hierdievraestelbestaanuit12bladsye,tweedatavelleen’nvelgrafiekpapier.2. Beantwoord AL die vrae.3. BeantwoordVraag7.2opdiegrafiekpapier.4. Jymagnieprogrammeerbaresakrekenaarsgebruik.5. Toepaslikewiskundigeinstrumentemaggebruikword.6. Nommerdievraekorrekvolgensdienommeringstelselwatinhierdievraestel

gebruikword.7. Datavellewordvirjougebruikaangeheg. 8. Geekortmotiverings,besprekings,ensovoorts,waarditvereisword.

ONDERWYSERSKLUBEKSAMEN

GRAAD 11

FISIESE WETENSKAPPE: FISIKAVraestel 1

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 2 van 15

Afdeling A

Vraag 1: Eenwoord-antwoorde

GeeEENwoordoftermvirELKEENvandievolgendebeskrywings.Skryfslegsdiewoordoftermlangsdiebetrokkevraagnommer(1.1–1.5)opdieaangehegteANTWOORDVEL neer.

1.1 Veranderinginmomentum (1)

1.2 Diemeeteenheidvanklankintensiteit (1)

1.3 Ruimtegebiedwaarin’nelektrieselading’nkragervaar (1)

1.4 Diearbeidwatverrigwordom’nladingtussentweepuntein’nstroombaantebeweeg. (1)

1.5 Tempovanveranderingvanmagnetiesevloed (1)[5]

Vraag 2: Onwaar stellings

ElkestellinghieronderisONWAAR.Skryfdiekorrektestellinglangsdievraagnommer(2.1–2.5)neer.Moeniediestellingsmet’nnegatiewestellingregstelnie,bv.“…HETNIE/ISNIE…”,salnieas’nkorrekteantwoordaanvaarword nie.

2.1 ’nStilstaandevoorwerphetgeenkragtewatdaaropinwerknie. (2)

2.2 Tydens’nonelastiesebotsingwordslegskinetieseenergiebehou. (2)

2.3 Heelgetalveelvoudevandiefundamentelefrekwensiewordoktawegenoem. (2)

2.4 ’nKonvergerendelensvormslegswerklike(reële)beelde. (2)

2.5 Wanneerresistorsparallelverbindword,wordhullepotensiaalverdelersgenoem. (2)

[10]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 3 van 15

Vraag 3: Meerkeusevrae

Viermoontlikeantwoordewordvirelkvandievolgendevraegegee.ElkevraaghetEENkorrekteantwoord.Kiesdiekorrekteantwoordenskryfslegsdielettervandiekorrekteantwoordlangsdievraagnommer(3.1–3.5)neer.

3.1 ’n5kg-boksisinrusopdievloer.Dieboksseoppervlakareawatinkontakmetdievloeris,is0,5m2.Wanneer’nkragFopdieboksuitgeoefenword,beweegditteen’nsnelheidv.Dieselfdebokswordopsysygekeer,sodatdieoppervlakareawatinkontakmetdievloeris,nou0,25 m2is.Virdieboksomteendieselfdesnelheidv te beweeg, moet die kragwatuitgeoefenword,veranderna:

A 2F B ½ F C 4F D F (2)

3.2 ’nLeerderbesluitomhaarradiosevolumehardertestel.Wattereenvandievolgendekenmerkevanklanksaltoeneemasdievolumetoeneem?

A golflengte B amplitude C frekwensie D snelheid (2)

3.3 Dieversnellingweens’nplaneetseswaartekragis… A direkeweredigaandiekwadraatvandieplaneetseradius. B direkeweredigaandieplaneetsemassa. C omgekeerdeweredigaandieplaneetseradius. D omgekeerdeweredigaandieplaneetsemassa. (2)

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 4 van 15

3.4 ’nKapasitorwordaan’nbatteryverbind,sooshierondergetoonword.

Wattereenvandievolgendegrafiekeillustreertenbestedieveranderingindieammeterlesingoordietydperkvanafdieoomblikdatdieongelaaidekapasitorverbindword,totdatdittenvollegelaaiis?

(2)

I (A)

I (A)

I (A)

I (A)

A

t (s) t (s)

t (s) t (s)

B

C D

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 5 van 15

3.5 Bestudeerdieelektriesestroombaanhieronder.

AsgloeilampYuitbrand,hoesaldieammeter-envoltmeterlesingverander?

Ammeterlesing VoltmeterlesingA 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

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 6 van 15

Afdeling B

Instruksies en inligting1. BeantwoordVraag8.3opdiegrafiekpapier.2. ToonformulesensubstitusiesinALjouberekeninge.3. RondjouantwoordetotTWEEdesimaleplekkeaf.

Vraag 4

4.1 Steldiebeginselvanbehoudvanmomentum. (2)

4.2 ’nKoeëlmet’nmassavan20gneem4×10–4somby’ngeweerseloopuittekomnadatditafgevuuris.Diegeweersemassais7kg.Asdiekragwatopdiekoeëluitgeoefenword,3×103Nis,bereken:4.2.1 diesnelheidvandiekoeël,dieoomblikwanneerditbydieloop

uitkom. (5)4.2.2 diegeweerseterugslagsnelheid. (4)

[11]

Vraag 5

5.1 Dieuitwerkingvanwrywingskragtekandikwelsongewenswees,entogiswrywinginbaiegevallewenslik.

Hoekomisdieuitwerkingvanwrywing…

5.1.1 onwenslik (2)5.1.2 wenslik? (2)

5.2 ’n50-kg-bokswordop’nskuinsvlakgeplaas,wat’nhoekvan30° met die horisontaalmaak.Diekoëffisiëntvanglywrywingis0,30.

5.2.1 Teken’nvryeliggaamdiagram(kragdiagram)vanaldiekragtewatopdieboksinwerk.Geebyskriftevirdiekragte. (5)

5.2.2 Berekendieresulterendekragwatopdieboksinwerk. (10)[19]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 7 van 15

Vraag 6

’nVerwerstaanop’nhorisontale,uniformesteierwatbysypunteaantweeloodregtetoue,AenB,hang.AenBis5mvanmekaaraf.Diesteierweeg20kg.DiespanningintouAis600NendiéintouBis200N.

6.1 Berekendiegewigvandieverwer. (5)

6.2 HoevervantouAafstaandieverwer? (6)[11]

Vraag 7

’nVoorwerpwat3mmlankis,worddeur’neenvoudigevergrootglasmet’nbrandpuntafstandvan20mmbekyk.Dievoorwerpis10mmvandielensaf.

7.1 Omskryfdiebegripbrandpuntafstand van ’n konvekse lens. (1)

7.2 Teken’nakkuratestraaldiagramomdieposisievandiebeeldwatdeurdievergrootglasgevormword,tebepaal. (6)

7.3 Skryfdrieeienskappevanhierdiebeeldneer. (3)

7.4 Berekendievergroting. (3)[13]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 8 van 15

Vraag 8

8.1 Bestudeerdieposisie–tyd-grafieke(A,B,C,D)watverskillendeklankgolwevoorstel.

8.1.1 Wattersoortgolfis’nklankgolf? (1)8.1.2 Watterklankgolfhetdiehoogstefrekwensie?Watishierdie

klankgolfsefrekwensie? (3)8.1.3 Wattergrafieksteldiehardsteklankmetdielaagstetoonhoogte

voor? (1)8.1.4 BerekendiespoedvandieklankingrafiekA. (4)

8.2 ’nSpeelgoedsirenemaaktrillingsvan’nkonstantefrekwensie.Diesirenestuurgolwevan10cmlankdeurmediumAengolwevan15cmlankdeurmediumB.DiegolfsesnelheidinAis90cm⋅s–1.BerekendiegolfsesnelheidinB. (5)

[14]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy9van15

Vraag 9

’nKitaarsnaartrilmetdiestaandegolfwathierondergetoonword.

9.1 Omskryfdiebegripfundamentele frekwensie vandiesnaar. (1)

9.2 Watishierdiestaandegolfsegolflengte? (2)

9.3 Skryf’nuitdrukkingvirdiefrekwensievanhierdiebotoonmetverwysingna die lengte L ensnelheid. (3)

[6]

Vraag 10

Tweegelaaidevlierpitballetjies,AenB,wordsooshierondergetoondeur’nvakuumomhul.BalletjieAhangboballetjieB.Elkeballetjiesemassais2g.BalletjieBhet’nladingvan6µC.

10.1 WatisdieladingopballetjieA?Gee’nredevirjouantwoord. (2)

10.2 AsballetjieA5cmbodiemiddelpuntvanballetjieBis,watisdieladingopA? (6)

[8]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 10 van 15

Vraag 11

Diediagramhierondertoon’nstroombaanmet’n2,5µF-kapasitorwatinseriemet’n12V-batterymet’n280Ω-weerstandverbindis.Ná’nspesifieketyd,t, hetdiepotensiaalverskiloordiekapasitortot2Vgestyg.Jykandiebatteryseinterneweerstandbuiterekeninglaat.

SkakelaarSwordnoutoegemaak.

11.1 Berekendieaanvanklikelaaistroom. (3)

11.2 Watisdiepotensiaalverskiloordieweerstandnátydt? (2)

11.3 Berekendiestroomwanneerdiepotensiaalverskiloordiekapasitor 2Vis. (2)

11.4 Teenwattertemponeemdiepotensiaalverskiloordiekapasitortoe? (4)[11]

Vraag 12

’nSirkelvormigespoeldraadmet’nradiusvan2cmhet50draaie.’nMagneetwat’nmagnetieseveldvan0,05Tskep,wordvinnigvanbinnekantdiespoeluitgetrektotdatditvergenoegisvirdieveldombinne0,2snulteword. 12.1 StelFaradayseWetvanelektromagnetieseinduksie. (1)

12.2 Berekendiee.m.k.watgedurendet = 0 s tot t=0,2sindiespoelgeïnduseerword. (6)

[7]

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 11 van 15

Vraag 13

13.1 Indiestroombaanhieronderword’n12V-batteryvanonbeduidendeinterneweerstandaan’nreeksresistorsgekoppel.

13.1.1BerekendiewaardevanRx as die stroombaan se totale weerstand gelykisaanRx. (5)

13.1.2Berekendiestroomwatdeurdie20Ω-resistorvloei. (5)

13.2 ’nTransformatormetonbeduidendekragverlieswordaan’n120V-toevoergekoppel.Diesekondêrespoelisaan’nladingvan 2,8×105 Ωgekoppel.Dieprimêrespoelhet600draaieendiesekondêrespoelhet15000draaie.

13.2.1Berekendieuitgangspotensiaalverskil. (3)13.2.2Berekendiekragwataandieladinggelewerword. (3)

13.3 Wattersoortbesoedelingkannaby’nkernkragstasiesoosKoebergvoorkom?Watteruitwerkingsalditopdieomgewinghê? (2)

[18]

Rx

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 12 van 15

Vraag 14

Dieeienskappevanhalfgeleierssoossilikonhetdieontwikkelingvanrekenaarsmoontlikgemaak.

14.1 Watishalfgeleiers? (1)

14.2 Diediagramhierondertoon’ndiode.

14.2.1Identifiseerdiesoortdiodewathierbogeïllustreerword. (1)

14.2.2Watisdiediodesefunksie? (2)

14.2.3’nLeerdersêbogenoemdeis’ndiodemetteenvoorspanning.Stemjysaam?Gee’nredevirjouantwoord. (3)

[7]

Totaal Afdeling B: 125Groottotaal: 150

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 13 van 15

DATA VIR FISIESE WETENSKAPPE GRAAD 11 FISIKA: Vraestel 1

TABEL1: FISIESE KONSTANTES

NAAM SIMBOOL WAARDE

Swaartekragversnelling g 9,8m⋅s–2

Spoedvanligin’nvakuum c 3,0×108 m⋅s–1

Swaartekragkonstante G 6,67×10–11 N⋅m2⋅kg–2

Coulombsekonstante k 9,0×109N⋅m2⋅C–2

Ladingopelektron e– –1,6×10–19 C

Elektronmassa me 9,11×10–31kg

Permittiwiteitvan’nvakuum ε0 8,85×10–12 F⋅m–1

TABEL 2:FORMULES

BEWEGING

ve = vb + aΔt Δx = vbΔt = 1 __ 2 aΔt2

ve2 = vb

2 + 2aΔx Δx = (  ve + vb ______ 2 ) Δt

KRAG

Fnet = ma p = mv

F = Gm1m2 ______ r2 FΔt = Δp = mv−mu

μs = fs(maks) _____ N μk =

fk __ N

GEWIG EN MEGANIESE ENERGIE

Fg = mg U = Ep = mgh

K = Ek = 1 __ 2 mv2

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 14 van 15

GOLWE, LIG EN KLANK

v = f λ of v = v λ T = 1 __ f of T = 1 __ v

ELEKTROSTATIKA

F = kQ1Q2 _____ r2 (k=9,0×109N⋅m2·C-2) E = F __ q

E = kQ

___ r2 (k=9,0×109N⋅m2·C-2) E = V __ d

V = W __ Q W = QEs

U = kQ1Q2 _____ r (k=9,0×109N⋅m2⋅C-2) C =

Q __ V

C = ε0A ___ d

ELEKTROMAGNETISME

ε=−N ΔΦ ___ Δt Φ = BA

Vs ___ Vp

= Ns ___ Np

F = qvB

ELEKTRIESE STROOMBANE

I = Q

___ Δt R = V __ I

e.m.k. = I(R + r) R = r1 + r2 + r3 + …

1 __ R = 1 __ r1 + 1 __ r2

+ 1 __ r3 + …

MaskewMillerLongman,Verken Natuur- en SkeikundeGraad11–Fisika:Vraestel1 Bladsy 15 van 15

GRAFIEKPAPIER

VRAAG 7.2

10 mm

L