Soalan & Skema Jawapan
Bahagian A · Soalan 1 · 4 markah
Rajah 1
Rajah 1 menunjukkan graf tekanan melawan suhu bagi suatu gas berjisim tetap pada isi padu malar.
(a) Lengkapkan ayat berikut dengan menandakan ( √ ) di dalam kotak untuk definisi yang betul.
Suhu ialah
☐ satu bentuk tenaga
☐ darjah kepanasan
(b) Berdasarkan Rajah 1,
(b)(i) Apakah hubungan antara suhu dengan tekanan?
(b)(ii) Namakan suhu pada titik X.
(c) Apakah yang berlaku kepada gerakan molekul gas pada titik X?
Bahagian A · Soalan 2 · 5 markah
Rajah 2.1
Rajah 2.1 menunjukkan sebuah Kanta Makro Ultra 100 mm (panjang fokus, f) iaitu kanta tambahan berkuasa tinggi yang membolehkan kamera telefon pintar menangkap butiran mikroskopik dengan membesarkan imej sehingga 10 kali ganda. Ia bertindak sebagai mikroskop mudah alih. Fungsi lain yang terdapat pada kanta ini adalah Apertur F1.05 iaitu bukaan kanta yang sangat besar.
(a) Berdasarkan fungsi kanta di atas yang bertindak sebagai mikroskop mudah alih, nyatakan kedudukan objek, u bagi sebuah mikroskop.
(b) Dalam sebuah mikroskop, kanta mata bertindak sebagai kanta pembesar. Lengkapkan gambar rajah sinar bagi kanta pembesar pada Rajah 2.2.
(c) Apakah kelebihan kanta yang mempunyai apertur (bukaan kanta) yang sangat besar seperti yang terdapat dalam kanta di atas?
Bahagian A · Soalan 3 · 6 markah
Rajah 3
Rajah 3 menunjukkan sebuah jambatan gantung yang dipasang dengan alat peredam bagi mengurangkan ayunan apabila ditiup angin kencang.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan pelembapan?
(b) Mengapa amplitud ayunan jambatan semakin berkurang apabila alat peredam digunakan.
(c) Seorang jurutera bercadang untuk memasang alat peredam yang baru pada jambatan gantung tersebut. Terangkan cadangan itu.
Bahagian A · Soalan 4 · 9 markah
Rajah 4
Rajah 4 menunjukkan sebuah tilam spring yang digunakan di rumah. Apabila seseorang duduk di atas tilam, spring termampat, x sebanyak 10 cm apabila daya 550 N dikenakan.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan kekenyalan?
(b) Nyatakan dua sifat spring yang sesuai digunakan dalam pembuatan tilam.
(c) Berdasarkan teori kinetik, mengapakah tilam spring kembali ke bentuk asal selepas beban dialihkan?
(d) Hitungkan nilai pemalar spring bagi tilam tersebut dalam unit SI.
(e) Nyatakan hukum fizik yang berkaitan dengan pengiraan di 4(d).
Bahagian A · Soalan 5 · 9 markah
Rajah 5
Rajah 5 menunjukkan dua planet bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit masing-masing.
(a) Apakah Hukum Kepler Ketiga?
(b) Berdasarkan Rajah 5, bandingkan
(b)(i) jejari orbit planet A dengan planet B.
(b)(ii) saiz orbit planet A dengan planet B.
(b)(iii) daya graviti antara Matahari dengan dua planet itu.
(c) Berdasarkan jawapan anda di 5(b),
(c)(i) nyatakan hubungan antara jejari orbit planet dengan saiz orbit planet.
(c)(ii) nyatakan hubungan antara jejari orbit planet dengan daya graviti.
(d) Berdasarkan jawapan anda di 5 (c) (ii), namakan hukum fizik yang terlibat.
(e) Jejari orbit planet A ialah 1.50 x 10$^{11}$ m, tempoh orbit planet A dan planet B ialah masing-masing 1 tahun dan 1.88 tahun. Hitungkan jejari orbit planet B.
Bahagian A · Soalan 6 · 9 markah
Rajah 6.1(a)
Rajah 6.1(a) dan Rajah 6.1(b) menunjukkan suatu permukaan logam disinari oleh keamatan alur cahaya yang berbeza tetapi mempunyai frekuensi yang sama menyebabkan elektron daripada logam itu dapat dipancar keluar.
(a) Namakan fenomena yang berlaku dalam Rajah 6.1.
(b) Berdasarkan Rajah 6.1(a) dan Rajah 6.1(b), bandingkan
(b)(i) keamatan alur cahaya.
(b)(ii) bilangan elektron terpancar keluar.
(b)(iii) tenaga foton.
(c) Nyatakan hubungan antara
(c)(i) keamatan alur cahaya dengan bilangan elektron terpancar keluar.
(c)(ii) bilangan elektron terpancar keluar dengan tenaga foton.
(d) Tenaga foton yang tinggi diperlukan dalam kesan fotoelektrik supaya elektron pada permukaan logam mendapat tenaga yang mencukupi untuk keluar daripada logam tersebut. Nyatakan kuantiti fizik yang boleh meningkatkan tenaga foton itu.
(e) Dalam satu eksperimen, arus fotoelektrik sebanyak 4.0×10$^{-6}$ A dihasilkan. Hitungkan kuantiti cas yang mengalir melalui litar dalam masa 5 s.
Bahagian A · Soalan 7 · 9 markah
Rajah 7.1
Rajah 7.1 menunjukkan sistem penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik dari stesen kuasa.
(a)(i) Berdasarkan Rajah 7.1, nyatakan fungsi transformer.
(a)(ii) Pada peringkat penghantaran tenaga elektrik dari stesen kuasa, transformer injak naik digunakan untuk menaikkan voltan dalam kabel kuasa supaya arus dalam kabel kuasa menjadi kecil.
Mengapakah transformer injak naik digunakan pada peringkat penghantaran tenaga elektrik?
(b) Sebuah transformer digunakan untuk menghantar tenaga elektrik dari stesen janakuasa ke sebuah kilang. Transformer tersebut mempunyai nisbah bilangan lilitan gegelung primer dengan bilangan lilitan gegelung sekunder iaitu 10:1. Voltan input ialah 11 000 V dan arus output ke kabel penghantaran ialah 40 A. Jumlah rintangan kabel penghantaran ialah 5 Ω.
Hitung kuasa yang hilang disebabkan oleh kesan pemanasan arus dalam wayar penghantar itu.
(c) Rajah 7.2 menunjukkan sebuah mesin defibrilator. Mesin defibrilator ialah alat perubatan yang digunakan untuk mengembalikan degupan jantung normal seseorang apabila jantungnya berhenti berdegup secara normal.
(c) Seorang pegawai kesihatan diminta untuk memilih mesin defibrillator yang lebih efisien bagi menggantikan mesin yang telah lama digunakan.
Jadual 7 menunjukkan ciri-ciri mesin defibrilator.
| Mesin defibrilator / Defibrillator machine | Jenis transformer / Type of transformer | Komponen elektronik / Electronic component |
|---|---|---|
| A | Injak turun / Step-down | Diod / Diode |
| B | Injak naik / Step-up | Kapasitor / Capasitor |
| C | Injak naik / Step-up | Transistor / Transistor |
Berdasarkan maklumat dalam Jadual 7, anda dikehendaki menentukan spesifikasi yang paling sesuai untuk memilih mesin defibrillator. Terangkan kesesuaian bagi setiap spesifikasi dan beri sebab untuk pilihan anda.
(c)(i) Jenis transformer
Sebab:
(c)(ii) Komponen elektronik
Sebab:
(d) Berdasarkan jawapan anda di 7(c), pilih mesin defibrillator yang efisien dan paling sesuai digunakan.
Bahagian A · Soalan 8 · 9 markah
Rajah 8
Rajah 8 menunjukkan reka bentuk tapak bagi sepasang kasut sukan kategori "Super Shoes" yang digunakan oleh pelari maraton profesional. Tapak kasut ini menggunakan lapisan buih berkomponen khas yang digabungkan dengan plat karbon elastik di dalamnya bagi mengurangkan risiko kecederaan kronik atau haus pada sendi lutut pelari.
(a) Namakan daya yang terlibat.
(b) Seorang pelari marathon yang berjisim 60 kg mendaratkan kakinya ke atas jalan raya dengan halaju menegak 3 ms$^{-1}$ sebelum berhenti seketika. Tapak kasut sukan itu termampat dan mengambil masa 0.09 s untuk memberhentikan momentum gerakan menegak kaki pelari tersebut.
Hitung daya impuls yang bertindak ke atas kaki pelari itu.
(c) Pasukan olahraga sekolah anda ingin menempah kasut larian jarak jauh yang baharu untuk Kejohanan Merentas Desa Majlis Sukan-Sukan Negeri Melaka (MSSNM).
Nyatakan pengubahsuaian yang perlu dilakukan untuk memastikan kasut larian biasa boleh berfungsi sebagai "Super Shoes".
Berikan alasan untuk jawapan anda.
(c)(i) Sifat bahan bagi lapisan buih tapak kasut.
Sebab:
(c)(ii) Ketebalan lapisan buih tapak kasut.
Sebab:
(c)(iii) Ketumpatan kasut.
Sebab:
Bahagian B · Soalan 9 · 20 markah
Rajah 9.1
Rajah 9.1 menunjukkan segelas air kopi panas diletakkan dengan 200 g ais. Setelah beberapa minit, ais mencair dan air kopi menjadi lebih sejuk.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan keseimbangan terma?
(b) Rajah 9.2 menunjukkan seorang ibu meletakkan kain basah di atas dahi anaknya yang mengalami demam panas.
(b) Terangkan bagaimana kain basah tersebut dapat mengurangkan suhu badan anaknya.
(c) Rajah 9.3 menunjukkan sebuah termometer yang belum ditentu ukur.
(c) Panjang turus cecair pada takat lebur, l$_{0}$ ais ialah 3 cm manakala pada takat didih, l$_{100}$ cecair ialah 23 cm. Apabila termometer itu digunakan untuk mengukur suhu suatu cecair A, panjang turus cecair, lθA ialah 15 cm. Manakala apabila termometer itu diletakkan dalam suatu cecair B, panjang turus cecair, lθB menjadi 10 cm.
Hitung:
(c)(i) suhu cecair A.
(c)(ii) perbezaan suhu antara cecair A dan cecair B
(d) Seorang penyelidik akan menjalankan kajian cuaca di Gunung Everest pada musim sejuk yang mempunyai suhu persekitaran rendah yang ekstrem.
Maklumat tambahan: Takat beku merkuri = - 39 °C
Takat beku alkohol = - 112 °C
| Termometer / Thermometer | Jenis cecair / Type of liquid | Kadar pengembangan / Rate of expansion | Diameter tiub kapilari / Diameter of capillary tube | Takat beku / Freezing point |
|---|---|---|---|---|
| K | Merkuri / Mercury | Tinggi / High | Besar / Big | Rendah / Low |
| L | Merkuri / Mercury | Rendah / Low | Kecil / Small | Tinggi / High |
| M | Alkohol / Alcohol | Tinggi / High | Kecil / Small | Rendah / Low |
| N | Alkohol / Alcohol | Rendah / Low | Kecil / Small | Tinggi / High |
Anda dikehendaki menyiasat ciri-ciri termometer yang paling sesuai digunakan untuk kajian tersebut. Berikan sebab bagi pilihan anda berdasarkan ciri-ciri termometer itu.
Bahagian B · Soalan 10 · 20 markah
Rajah 10.1
Rajah 10.1 menunjukkan sebuah penyaman udara yang dipasang di sebuah bilik. Penyaman udara tersebut mempunyai spesifikasi 1.5 kW, 240 V.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan 1.5 kW, 240 V?
(b) Jadual 10.1 menunjukkan spesifikasi bagi sebuah penyaman udara M.
| Ciri-ciri / Characteristics | Penyaman Udara M / Air Conditioner M |
|---|---|
| Kuasa Input (W) / Input Power (W) | 800 |
| Kuasa Output (W) / Output Power (W) | 680 |
(b)(i) Hitungkan kecekapan penyaman udara M.
(b)(ii) Penyaman udara tersebut digunakan selama 8 jam sehari. Hitung kos penggunaan tenaga elektrik bagi bulan April jika kadar tarif elektrik ialah RM 0.218 bagi setiap kWj.
(c) Sebuah penghawa dingin dengan penarafan 5 bintang mempunyai kecekapan tenaga yang tinggi dan menjimatkan tenaga.
Terangkan bagaimana pengguna dapat meningkatkan lagi kecekapan penggunaan penyaman udara tersebut.
(d) Rajah 10.2 menunjukkan komponen unit dalam penghawa dingin.
(d) Jadual 10.2 menunjukkan empat model penyaman udara J, K, L dan M dengan spesifikasi yang berbeza.
| Penyaman Udara / Air Conditioner | Jenis Kompresor / Type of Compressor | Nilai Fius / Fuse Value | Ketebalan Gegelung / Thickness of Coil | Muatan Haba Tentu Bahan Pendingin / Specific Heat Capacity of Refrigerant |
|---|---|---|---|---|
| J | Inverter / Inverter | 10 A | Nipis / Thin | Tinggi / High |
| K | Bukan-Inverter / Non-Inverter | 5 A | Tebal / Thick | Rendah / Low |
| L | Inverter / Inverter | 10 A | Tebal / Thick | Rendah / Low |
| M | Bukan-Inverter / Non-Inverter | 5 A | Nipis / Thin | Tinggi / High |
Anda dikehendaki menentukan penyaman udara yang paling sesuai digunakan di sebuah bilik untuk menyejukkan ruang dengan cepat, mempunyai ciri keselamatan dan lebih cekap tenaga.
Bahagian C · Soalan 11 · 20 markah
Rajah 11.1
Rajah 11.1 menunjukkan suatu tindak balas nuklear apabila Uranium-235 dibedil oleh satu neutron.
(a)(i) Apakah maksud cacat jisim?
(a)(ii) Pembelahan nukleus menghasilkan tindak balas berantai. Huraikan bagaimana tindak balas berantai berlaku di dalam pembelahan nukleus bagi satu atom uranium.
(b) Rajah 11.2(a) dan Rajah 11.2(b) menunjukkan suatu proses reputan radioaktif.
(b)(i) Berdasarkan Rajah 11.2(a) dan 11.2(b), bandingkan:
- jisim nuklid induk sebelum pereputan
- perbezaan jisim sebelum dan selepas pereputan
- tenaga yang dihasilkan.
(b)(ii) Nyatakan hubungan antara tenaga dengan perbezaan jisim sebelum dan selepas pereputan. Namakan jenis pereputan yang terlibat.
(c) Sebuah agensi nuklear bercadang untuk membina stesen penjana kuasa nuklear di negara kita bagi menampung permintaan tenaga yang semakin meningkat. Namun, tindak balas pembelahan nukleus memerlukan bahan api uranium atau plutonium yang sangat mahal.
Andaikan anda sebagai seorang pakar sains nuklear yang ditugaskan untuk pembinaan stesen penjana kuasa nuklear, anda dikehendaki membuat pengubahsuaian ke atas reaktor nuklear tersebut supaya menghasilkan tenaga nuklear yang terkawal dan selamat.