Soalan & Skema Jawapan
Bahagian A · Soalan 1 · 4 markah
Rajah 1
Rajah 1 menunjukkan sebuah satelit P mengorbit Bumi dengan laju linear, v.
(a) Tandakan (✓) bagi jawapan yang betul dalam kotak yang disediakan.
Apakah hukum yang menerangkan daya F.
☐ Hukum Kegravitian Semesta Newton
☐ Hukum Gerakan Newton Pertama
(b) Namakan daya F.
(c) Satelit Q dengan jisim yang lebih besar berada pada orbit yang sama dengan satelit P. Bandingkan magnitud laju linear satelit Q dan satelit P.
Berikan sebab bagi jawapan anda.
Bahagian A · Soalan 2 · 5 markah
Rajah 2.1
Rajah 2.1 menunjukkan satu blok perspeks yang diletakkan di atas dulang satu tangki riak untuk mengkaji corak gelombang air.
(a) Nyatakan satu kuantiti fizik yang berkurang apabila gelombang air merambat ke blok perspeks.
(b) Rajah 2.2 menunjukkan corak muka gelombang tuju bagi gelombang air sebelum merambat ke blok perspeks.
(b)(i) Lukis corak muka gelombang bagi gelombang air apabila merambat di kawasan perspeks.
(b)(ii) Gelombang air dengan panjang gelombang 1.2 m merambat ke sempadan PQ dengan laju 2.5 m s$^{-1}$. Selepas melepasi sempadan PQ, laju gelombang di kawasan perspeks ialah 1.8 m s$^{-1}$. Hitung panjang gelombang di kawasan itu.
Bahagian A · Soalan 3 · 6 markah
Rajah 3
Rajah 3 menunjukkan tiub vakum yang mengandungi logam yang disambungkan kepada satu litar lengkap.
(a) Namakan fenomenon yang menyebabkan elektron terpancar keluar dari permukaan logam?
(b) Keamatan cahaya yang menyinari permukaan logam ditingkatkan tanpa mengubah frekuensinya.
(b)(i) Apakah yang berlaku kepada bilangan fotoelektron yang dibebaskan?
(b)(ii) Nyatakan perubahan terhadap tenaga kinetik maksimum fotoelektron.
(c) Satu logam mempunyai frekuensi ambang, f$_{0}$ = 5.0 × 10$^{14}$ Hz. Logam itu disinari dengan cahaya berfrekuensi, f = 8.0 × 10$^{14}$ Hz.
Hitung tenaga kinetik maksimum fotoelektron yang terhasil.
Bahagian A · Soalan 4 · 9 markah
Rajah 4.1
Rajah 4.1 menunjukkan sebuah diod semikonduktor yang digunakan dalam sebuah litar.
(a) Apakah fungsi diod semikonduktor?
(b) Berdasarkan Rajah 4.1,
(b)(i) apakah jenis sambungan diod yang menyebabkan mentol menyala?
(b)(ii) terangkan proses yang menyebabkan arus mengalir.
(c) Rajah 4.2 menunjukkan litar rektifikasi gelombang penuh yang disusun untuk menukarkan arus ulang alik kepada arus terus yang dipaparkan pada skrin osiloskop sinar katod, O.S.K.
(c)(i) Pada Rajah 4.2 lukiskan dua diod dalam kotak yang disediakan untuk membentuk susunan rektifier tetimbang.
(c)(ii) Lakarkan surihan yang terhasil pada skrin O.S.K pada Rajah 4.3.
(c)(iii) Satu kapasitor disambungkan secara selari dengan perintang R dalam Rajah 4.2 untuk meratakan arus output.
Terangkan bagaimana kapasitor berfungsi.
Bahagian A · Soalan 5 · 9 markah
Rajah 5.1
Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 menunjukkan dua kanta cembung yang serupa. Satu kon diletakkan di hadapan kanta pada kedudukan yang berbeza.
Rajah 5.2
[Rajah 5.2: kanta cembung yang sama; objek diletakkan lebih dekat dengan kanta dengan jarak objek, u yang lebih kecil.]
(a) Apakah nama lain bagi kanta cembung?
(b) Berikan satu ciri sepunya imej yang terhasil pada Rajah 5.1 dan Rajah 5.2?
(c) Berdasarkan Rajah 5.1 dan Rajah 5.2, bandingkan
(c)(i) panjang fokus kanta, f
(c)(ii) jarak imej, v
(c)(iii) saiz imej, h$_{i}$.
(d) Nyatakan hubungan antara jarak objek, u dan jarak imej, v.
(e) Rajah 5.1 diganti dengan kanta cembung yang lebih tebal.
Apakah yang berlaku pada saiz imej?
(f) Rajah 5.3 menunjukkan pembentukan imej suatu objek oleh kanta cembung.
(f) Tentukan tinggi objek, h$_{0}$.
Bahagian A · Soalan 6 · 9 markah
Rajah 6.1
Rajah 6.1 dan Rajah 6.2 menunjukkan transformer dengan bilangan gegelung primer yang sama disambungkan pada bekalan kuasa 12 V dan sebuah mentol 24 V, 18 W yang serupa. Apabila suis bekalan kuasa dihidupkan, mentol pada Rajah 6.1 menyala pada kecerahan normal, manakala Rajah 6.2 menyala pada kecerahan lebih malap.
(a) Nyatakan fungsi transformer.
(b) Berdasarkan Rajah 6.1,
(b)(i) bandingkan bilangan lilitan gegelung primer dan gegelung sekunder
(b)(ii) nyatakan jenis transformer tersebut.
(c) Berdasarkan Rajah 6.1 dan Rajah 6.2, bandingkan
(c)(i) bilangan lilitan gegelung sekunder
(c)(ii) voltan sekunder.
(d) Berdasarkan jawapan di 6(c), nyatakan hubungan antara bilangan lilitan gegelung sekunder dan voltan sekunder.
(e) Berdasarkan Rajah 6.1, terangkan bagaimana mentol tersebut boleh menyala.
Bahagian A · Soalan 7 · 9 markah
Rajah 7.1
Rajah 7.1 menunjukkan satu litar elektrik yang mengandungi satu sel kering dengan daya gerak elektrik, ε = 6 V, rintangan dalam, r = 0.5 Ω, dan satu perintang luar, R = 4 Ω. Sebuah ammeter disambungkan untuk mengukur arus mengalir dalam litar.
(a) Apakah maksud daya gerak elektrik (d.g.e)?
(b) Terangkan mengapa bacaan ammeter adalah sifar apabila suis terbuka.
(c) Hitung bacaan ammeter dalam Rajah 7.1 apabila suis ditutup.
(d) Rajah 7.2 menunjukkan sebuah kipas mini yang berfungsi menggunakan bateri. Kipas ini berpusing dengan perlahan apabila dihidupkan.
(d) Jadual 7.2 menunjukkan ciri-ciri bateri yang digunakan dalam sebuah kipas mini.
| Jenis bateri / Type of battery | Daya gerak elektrik bateri / Electromotive force of battery | Rintangan dalam bateri (Ω) / Internal resistance of battery (Ω) |
|---|---|---|
| P | Tinggi / High | 0.3 |
| Q | Rendah / Low | 0.8 |
| R | Tinggi / High | 0.7 |
| S | Rendah / Low | 0.2 |
Berdasarkan Jadual 7.2, nyatakan ciri-ciri bateri yang sesuai digunakan untuk memastikan kipas dapat berputar dengan lebih laju dalam tempoh yang lebih lama.
(d)(i) Daya gerak elektrik bateri
Sebab
(d)(ii) Rintangan dalam bateri
Sebab
(e) Berdasarkan jawapan di 7(d), pilih jenis bateri yang sesuai.
Bahagian A · Soalan 8 · 9 markah
(a) Rajah 8.1 menunjukkan sebuah kereta berjisim 1500 kg bergerak dengan kelajuan 30 m s$^{-1}$.
(a)(i) Apakah maksud momentum?
(a)(ii) Hitung momentum kereta tersebut?
(b) Rajah 8.2 menunjukkan seorang tukang masak menggunakan penukul daging untuk melembutkan daging sebelum dimasak.
(b) Cadangkan pengubahsuaian yang sesuai untuk melembutkan daging dengan lebih berkesan berdasarkan aspek-aspek yang berikut:
(b)(i) Jisim penukul daging
Sebab
(b)(ii) Permukaan penukul daging
Sebab
(b)(iii) Bahan papan pemotong
Sebab
Bahagian B · Soalan 9 · 20 markah
Rajah 9.1
Rajah 9.1 menunjukkan sebuah cerek elektrik yang digunakan untuk memanaskan air.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan suhu?
(b) Berdasarkan konsep fizik yang sesuai, terangkan bagaimana air pada suhu bilik dapat dididihkan menggunakan cerek elektrik pada Rajah 9.1 apabila suis dihidupkan.
(c) Sebuah cerek elektrik berlabel 240 V, 1.8 kW digunakan untuk memanaskan air berjisim 1.4 kg pada suhu 30 °C sehingga mendidih.
(c)(i) Hitung tenaga yang dibebaskan oleh cerek elektrik untuk mendidihkan air tersebut. Anggapkan tenaga yang dibebaskan oleh gegelung pemanas diserap sepenuhnya oleh air.
[Muatan haba tentu air = 4200 J kg$^{-1}$ °C$^{-1}$]
(c)(ii) Hitung masa yang diambil untuk mendidihkan air tersebut.
(d) Rajah 9.2 menunjukkan sebuah kotak penyejuk yang digunakan untuk menyimpan ais. Didapati ais mula mencair setelah 3 jam disimpan di dalam kotak ini.
(d) | Jenis kotak penyejuk / Type of cooler box | Ketumpatan / Density | Bahan dinding luar / Material of outer wall | Ruang antara dinding / Space between wall | Muatan haba tentu dinding dalam (J kg$^{-1}$ °C$^{-1}$) / Specific heat capacity inner wall (J kg$^{-1}$ °C$^{-1}$) |
|---|---|---|---|---|
| P | Tinggi / High | Polivinil Klorida / Polyvinyl Chloride (PVC) | Busa poliuretana / Polyurethane (PU) foam | 900 |
| Q | Rendah / Low | Polietilena / Polyethylene | Busa poliuretana / Polyurethane (PU) foam | 2300 |
| R | Rendah / Low | Polietilena / Polyethylene | Gabus semula jadi / Natural cork | 850 |
| S | Tinggi / High | Polivinil Klorida / Polyvinyl Chloride (PVC) | Gabus semula jadi / Natural cork | 2000 |
Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri kotak penyejuk P, Q, R dan S seperti dalam Jadual 9. Terangkan kesesuaian setiap ciri kotak penyejuk tersebut supaya dapat digunakan untuk menyimpan ais dan makanan sejuk beku dengan lebih cekap seterusnya tentukan kotak penyejuk yang paling sesuai. Beri sebab untuk pilihan anda.
Bahagian B · Soalan 10 · 20 markah
Rajah 10.1
Rajah 10.1 menunjukkan sebuah pistol air mainan.
(a) Nyatakan prinsip Pascal.
(b) Terangkan bagaimana air terpancut keluar dari nozel apabila picu ditekan berdasarkan prinsip Pascal.
(c) Rajah 10.2 menunjukkan satu sistem hidraulik ringkas.
(c) Luas keratan rentas pada omboh A dan omboh B masing-masing ialah 0.05 m$^{2}$ dan 1.0 m$^{2}$. Daya, F$_{1}$ = 10 N dikenakan pada omboh A.
Hitung
(c)(i) tekanan yang terhasil di dalam bendalir
(c)(ii) daya F$_{2}$
(c)(iii) faktor penggandaan bagi sistem hidraulik itu.
(d) Rajah 10.3 menunjukkan sebuah pengekstrak jus hidraulik.
(d) Jadual 10 menunjukkan ciri-ciri empat pengekstrak jus K, L, M dan N.
| Pengekstrak jus / Juice extractor | Nisbah luas A$_{1}$ kepada A$_{2}$ / Ratio of area of A$_{1}$ to A$_{2}$ | Jenis bahan / Type of material | Jenis bendalir / Type of fluid | Luas dulang mampatan (cm$^{2}$) / Area of pressing tray (cm$^{2}$) |
|---|---|---|---|---|
| K | 20: 1 | Besi / Iron | Air / Water | 80 |
| L | 40: 1 | Keluli / Steel | Minyak / Oil | 15 |
| M | 1: 40 | Keluli / Steel | Minyak / Oil | 75 |
| N | 1: 20 | Besi / Iron | Air / Water | 20 |
Kaji kesesuaian setiap ciri pengekstrak jus mampatan tersebut. Seterusnya, tentukan pengekstrak jus yang dapat mengekstrak jus buah-buahan dengan berkesan. Beri sebab untuk pilihan anda.
Bahagian C · Soalan 11 · 20 markah
Rajah 11.1
Rajah 11.1 menunjukkan sebuah lastik yang talinya sedang ditarik.
(a) Nyatakan maksud kekenyalan.
(b) Terangkan bagaimana batu dalam kantung dapat dipecutkan ke hadapan.
(c) Rajah 11.2 dan Rajah 11.3 menunjukkan dua buah lastik yang serupa. Batu yang sama dalam kantung pada Rajah 11.3 dilepaskan lebih jauh berbanding lastik pada Rajah 11.2.
(c)(i) Berdasarkan Rajah 11.2 dan Rajah 11.3, bandingkan:
- kekenyalan tali lastik
- pemanjangan tali lastik
- daya yang dikenakan ke atas tali lastik
(c)(ii) Nyatakan hubungan antara:
- daya yang dikenakan ke atas tali lastik dengan pemanjangan tali lastik
- pemanjangan tali lastik dengan tenaga yang disimpan oleh tali lastik
(d) Rajah 11.4 menunjukkan seorang pemancing menggunakan anak panah untuk menangkap ikan di sungai.
(d) Anda dikehendaki memberi cadangan pengubahsuaian untuk meningkatkan kecekapan alat memancing ini agar pemancing dapat menangkap ikan yang tangkas dan jauh dari kedudukan pemancing itu.
Dengan menggunakan konsep fizik yang sesuai, nyatakan dan terangkan cadangan anda berdasarkan aspek berikut:
- anak panah
- tali lastik
- tali pancing
- gelendong