Soalan & Skema Jawapan
Bahagian A · Soalan 1 · 4 markah
Rajah 1 / Diagram 1
Rajah 1 menunjukkan keratan rentas tiub palang Maltese yang digunakan untuk mengkaji sifat-sifat sinar katod. Sinar katod dihasilkan apabila elektron terpancar dari katod yang dipanaskan.
(a) Namakan proses pemancaran elektron dari katod yang dipanaskan.
(b) Nyatakan perubahan tenaga yang dialami oleh elektron yang bergerak dari katod ke anod.
(c) Apabila suis S$_{1}$ dan S$_{2}$ ditutup, satu bayang-bayang terbentuk pada skrin berpendarfluor.
(c)(i) Mengapakah bayang-bayang boleh terbentuk pada skrin berpendarfluor?
(c)(ii) Berdasarkan jawapan di (c)(i), nyatakan satu ciri sinar katod.
Bahagian A · Soalan 2 · 5 markah
Rajah 2 / Diagram 2
Rajah 2 menunjukkan satu sistem hidraulik.
(a) Gariskan jawapan yang betul pada pernyataan di bawah.
(Daya, Tekanan) dipindahkan secara seragam dari omboh input ke omboh output.
(b) Berdasarkan struktur sistem hidraulik di Rajah 2, berikan satu sebab mengapa beban yang berat dapat diangkat dengan mengenakan daya input yang kecil.
(c) Dalam Rajah 2, luas keratan rentas omboh input dan omboh output masing-masing adalah 3 cm$^{2}$ dan 12 cm$^{2}$. Hitungkan faktor penggandaan bagi sistem hidraulik itu.
Bahagian A · Soalan 3 · 6 markah
Rajah 3 / Diagram 3
Rajah 3 menunjukkan sebuah transformer ringkas yang disambungkan pada sebuah lampu. Transformer tersebut disambungkan ke bekalan kuasa 240 V.
(a) Nyatakan jenis transformer ringkas yang digunakan dalam Rajah 3.
(b) Terangkan prinsip kerja transformer ringkas tersebut.
(c) Transformer pada Rajah 3 mempunyai kuasa input 150 W dan kecekapan 60%, hitung
(c)(i) Kuasa output yang terhasil dalam gegelung sekunder.
(c)(ii) Nyatakan satu kaedah bagi meningkatkan kecekapan transformer tersebut.
Bahagian A · Soalan 4 · 9 markah
Rajah 4 / Diagram 4
Rajah 4 menunjukkan sebuah satelit yang melakukan gerakan membulat mengelilingi Bumi dengan jejari orbit, r dan tempoh orbit, T.
(a) Nyatakan Hukum Kepler Ketiga.
(b) Dua satelit, A dan B, mengorbit Bumi. Satelit A berada pada jejari orbit yang lebih besar daripada satelit B.
Bandingkan tempoh orbit kedua-dua satelit dan terangkan jawapan anda berdasarkan Hukum Kepler Ketiga.
(c) Terbitkan hubungan antara tempoh orbit dan jejari orbit dengan menggunakan persamaan daya memusat dan daya graviti.
(d) Satelit A mengorbit Bumi dengan jejari orbit, r$_{1}$ = 4.0 × 10$^{7}$ m dan tempoh orbit, T$_{1}$ = 12 jam.
Satelit B mengorbit pada jejari orbit, r$_{2}$ = 2.0 × 10$^{7}$ m.
Hitung tempoh orbit satelit B dalam unit saat.
Bahagian A · Soalan 5 · 9 markah
Rajah 5.1 / Diagram 5.1
Rajah 5.1 dan 5.2 menunjukkan dua orang penerjun yang mempunyai jisim yang sama terjun dari sebuah helikopter pada ketinggian yang sama.
Penerjun di Rajah 5.1 mengalami masalah di mana payung terjunnya tidak terbuka.
Penerjun di Rajah 5.2 pula berjaya membuka payung terjun. Kedua-dua penerjun mendarat pada masa yang berbeza.
(a) Nyatakan Hukum Gerakan Newton Kedua.
(b) Bandingkan gerakan kedua-dua penerjun dari segi:
(b)(i) rintangan udara
(b)(ii) pecutan
(b)(iii) masa untuk sampai ke tanah.
(c) Berdasarkan jawapan di 5(b), deduksikan hubungan antara
(c)(i) rintangan udara dan pecutan
(c)(ii) rintangan udara dan masa untuk sampai ke tanah.
(d)(i) Berdasarkan Rajah 5.1, nyatakan daya yang terlibat apabila penerjun jatuh ke tanah.
(d)(ii) Cadangkan SATU cara untuk mengurangkan daya yang dinyatakan dalam soalan 5(d)(i). Berikan justifikasi bagi jawapan anda.
Bahagian A · Soalan 6 · 9 markah
Rajah 6.1 / Diagram 6.1
Rajah 6.1 dan 6.2 menunjukkan perbandingan dua spring motosikal yang serupa. Kedua-dua spring adalah kenyal dan dipasang pada sebuah motosikal.
Spring pada Rajah 6.1 menampung beban 70 kg manakala spring pada Rajah 6.2 menampung beban 140 kg.
(a) Nyatakan maksud kekenyalan.
(b) Berdasarkan Rajah 6.1 dan Rajah 6.2, bandingkan
(b)(i) daya yang dikenakan ke atas spring
(b)(ii) jarak mampatan spring
(b)(iii) pemalar spring.
(c) Berdasarkan jawapan di 6(b), nyatakan hubungan antara
(c)(i) daya yang dikenakan ke atas spring dan jarak mampatan spring
(c)(ii) jarak mampatan spring dan tenaga keupayaan kenyal.
(d) Nyatakan hukum fizik yang terlibat dalam situasi pada Rajah 6.1 dan 6.2.
(e) Dengan merujuk kepada Rajah 6.2,
(e)(i) apakah yang akan berlaku kepada jarak mampatan spring jika ketebalan dawai spring yang lebih besar digunakan?
(e)(ii) nyatakan satu sebab bagi jawapan anda di 6(e)(i).
Bahagian A · Soalan 7 · 9 markah
Rajah 7 / Diagram 7
Rajah 7 menunjukkan sederet lampu jalan di suatu kawasan perumahan.
(a)(i) Tandakan (√) untuk jawapan yang betul dalam petak yang disediakan.
Kesan fotoelektrik berlaku apabila
☐ frekuensi foton cahaya sama atau lebih tinggi daripada frekuensi ambang.
☐ frekuensi foton cahaya lebih rendah daripada frekuensi ambang.
(a)(ii) Apabila keadaan di 7(a)(i) tercapai, apakah yang akan berlaku kepada elektron-elektron dalam logam?
(b) Tenaga foton yang diterima oleh elektron dalam sel suria lampu LED ialah 5.0 × 10$^{-19}$ J manakala tenaga minimum yang diperlukan untuk membebaskan fotoelektron daripada sel suria ialah 3.2 × 10$^{-19}$ J.
Hitung tenaga kinetik maksimum fotoelektron.
(c) Didapati lampu LED pada Rajah 7 kurang terang pada waktu malam. Nyatakan ciri-ciri sel suria yang sesuai untuk menggantikan sel suria sedia ada.
Jadual 1 menunjukkan ciri-ciri bagi tiga buah sel suria yang berbeza.
| Sel suria | Luas permukaan | Fungsi kerja |
|---|---|---|
| X | Lebih besar | 1.76 × 10$^{-19}$ J |
| Y | Lebih kecil | 2.40 × 10$^{-19}$ J |
| Z | Lebih besar | 2.88 × 10$^{-19}$ J |
Berdasarkan Jadual 1, nyatakan ciri-ciri sel suria yang sesuai untuk menghasilkan lampu LED yang lebih terang.
(c)(i) Luas permukaan
Sebab
(c)(ii) Fungsi kerja
Sebab
(d) Berdasarkan jawapan anda dalam 7(c)(i) dan 7(c)(ii), tentukan sel suria yang paling sesuai.
Bahagian A · Soalan 8 · 9 markah
Rajah 8 / Diagram 8
Rajah 8 menunjukkan sebuah periuk pengukus yang digunakan untuk mengukus makanan.
(a) Apakah yang dimaksudkan dengan haba?
(b) Seekor ikan dimasak di dalam periuk pengukus pada Rajah 8.
Sebanyak 0.5 kg air pada suhu 30°C dipanaskan sehingga mencapai 100°C. Hitungkan kuantiti tenaga haba yang diperlukan untuk meningkatkan suhu air tersebut daripada 30°C ke 100°C.
[Muatan haba tentu air, c = 4200 J kg$^{-1}$ °C$^{-1}$]
(c) Periuk pengukus pada Rajah 8 mengambil masa yang terlalu panjang untuk mengukus makanan.
Nyatakan pengubahsuaian yang boleh dilakukan terhadap periuk pengukus tersebut supaya dapat mengukus makanan yang banyak dengan lebih cepat berdasarkan aspek-aspek berikut:
(c)(i) Bahan untuk dasar periuk pengukus
Sebab
(c)(ii) Muatan haba tentu penutup
Sebab
(c)(iii) Bilangan lapisan rak pengukus
Sebab
Bahagian B · Soalan 9 · 20 markah
Rajah 9.1 / Diagram 9.1
Rajah 9.1 menunjukkan cermin melengkung di dalam sebuah lampu suluh. Cermin melengkung itu digunakan untuk memantulkan cahaya daripada mentol supaya menghasilkan alur cahaya yang terang ke hadapan.
(a) Namakan fenomena gelombang yang digunakan oleh cermin melengkung dalam lampu suluh.
(b) Berdasarkan fenomena yang dinamakan di 9(a), terangkan bagaimana lampu suluh menghasilkan alur cahaya yang terang ke hadapan.
(c) Rajah 9.2 menunjukkan cermin melengkung bagi sebuah lampu suluh. Jejari kelengkungan cermin itu ialah 12.5 cm. Mentol diletakkan 2.0 cm lebih jauh daripada titik fokus cermin.
(c) Hitung,
(c)(i) panjang fokus cermin melengkung.
(c)(ii) jarak mentol dari cermin melengkung.
(d) Rajah 9.3 menunjukkan seorang murid menyusun peralatan dapur solar untuk memasak air menggunakan sejenis cermin.
(d) Jadual 2 menunjukkan ciri-ciri empat susunan dapur solar P, Q, R dan S.
| Susunan dapur solar | Jenis salutan permukaan cermin | Diameter cermin | Jenis cermin | Kedudukan periuk |
|---|---|---|---|---|
| P | Salutan aluminium | Besar | Cermin cekung | Di 2F |
| Q | Salutan aluminium | Kecil | Cermin cembung | Di F |
| R | Salutan perak | Besar | Cermin cekung | Di F |
| S | Salutan perak | Kecil | Cermin cembung | Di 2F |
Berdasarkan ciri-ciri susunan dapur solar dalam Jadual 2, anda dikehendaki memilih susunan dapur solar yang paling sesuai supaya air mendidih dengan cepat.
Berikan sebab-sebab bagi pilihan anda.
Bahagian B · Soalan 10 · 20 markah
Rajah 10 / Diagram 10
Rajah 10 menunjukkan dua mentol yang disambung secara bersiri dan selari kepada bateri.
(a) Nyatakan definisi arus elektrik.
(b) Terangkan dan bandingkan litar bersiri dan litar selari dari aspek arus elektrik, rintangan berkesan dan kecerahan mentol.
(c) Jika Mentol 1 dan Mentol 2 mempunyai rintangan 6 Ω dan 3 Ω masing-masing disambung kepada bateri 12 V.
Hitung:
(c)(i) rintangan berkesan bagi kedua-dua litar di Rajah 10.
(c)(ii) jumlah arus yang mengalir dalam setiap litar.
(d) Sebuah rumah ingin memasang sistem lampu yang lebih selamat dan menjimatkan tenaga.
(d) Anda dikehendaki untuk menentukan sistem lampu yang paling sesuai berdasarkan ciri-ciri di Jadual 3. Berikan sebab-sebab bagi pilihan anda.
Bahagian C · Soalan 11 · 20 markah
Rajah 11.1 / Diagram 11.1
Rajah 11 menunjukkan seorang murid yang sedang mendengar bunyi yang terpantul melalui dua jenis permukaan yang berbeza selepas dia menjerit ke arah dua dinding yang berbeza.
(a) Apakah ciri gelombang bunyi yang akan berubah selepas berlakunya pantulan?
(b) Berdasarkan ciri-ciri gelombang bunyi, terangkan bagaimana murid itu dapat mendengar gelombang bunyi yang dipantulkan.
(c) Berdasarkan Rajah 11.1 dan 11.2, bandingkan jenis permukaan, arah pantulan gelombang bunyi dan kekuatan bunyi yang didengar.
Nyatakan hubungan antara jenis permukaan dan kekuatan bunyi yang didengar dan deduksikan hubungan antara kekuatan bunyi yang didengar dengan amplitud bunyi.
(d) Rajah 11.3 menunjukkan sebuah arena e-sukan futuristik digunakan untuk pertandingan permainan realiti maya. Sistem audio berkuasa tinggi dipasang untuk memberi arahan taktikal kepada pemain dan menghasilkan kesan bunyi imersif semasa perlawanan. Namun ramai penonton mengadu suara pengulas dan arahan ketua pasukan tidak dapat didengar dengan jelas kerana berlaku gema, gangguan bunyi dan bunyi siulan yang kuat semasa pertandingan berlangsung.
(d) Sebagai jurutera akustik profesional, anda dikehendaki mengubah suai reka bentuk sistem audio arena tersebut meliputi kedudukan pembesar suara, kedudukan mikrofon, bahan penutup dinding, jarak antara dua pembesar suara serta beberapa ciri lain yang sesuai bagi menghasilkan kualiti audio yang lebih jelas dan stabil semasa pertandingan.