Nama : …………………………………………………………
Tingkatan : …………..
MODUL PENINGKATAN PRESTASI TINGKATAN 4 TAHUN 2014 MAJLIS PENGETUA SEKOLAH MALAYSIA (KEDAH)
FIZIK Kertas 2 Dua jam tiga puluh minit
1. 2. 3.
4. 5
Untuk Kegunaan Pemeriksa Markah Markah Kertas soalan ini adalah dalam dwibahasa. Bahagian Soalan Penuh Diperoleh Soalan dalam bahasa Inggeris mendahului 1 4 soalan yang sepadan dalam bahasa Melayu. 2 5 Calon dibenarkan menjawab keseluruhan 3 6 atau sebahagian soalan sama ada dalam 4 7 bahasa A 5 8 Inggeris atau bahasa Melayu. 6 8 Anda dibenarkan menggunakan kalkulator 7 10 saintifik. 8 12 Anda dinasihati supaya mengambil masa 9 20 90 minit untuk menjawab soalan dalam B Bahagian A, 30 minit untuk Bahagian B 10 20 dan 30 minit untuk Bahagian C. 11 20 C 12 20 Jumlah
Kertas soalan ini mengandungi 28 halaman bercetak
2
The following information may be useful. The symbols have their usual meaning. Maklumat berikut mungkin berfaedah. Simbol-simbol mempunyai makna yang biasa. v−u t
1 1 1 = + f u v
1.
a=
2.
4.
v 2 = u 2 + 2as 1 s = ut + at 2 2 Momentum = mv
19.
v = fλ
5.
F = ma
20.
λ=
6.
Kinetic energy / Tenaga kinetik =
21.
Q = It
7.
Gravitational potential energy /
22.
E = VQ
Tenaga keupayaan graviti = mgh
23.
V = IR
Elastic potential energy /
24.
Power / Kuasa, P = IV
3.
8.
17.
18.
Kuasa pembesaran =
Tenaga keupayaan kenyal = 9.
Magnifying power /
1 2 mv 2
1 Fx 2
energy time tenaga Kuasa, P = masa
ax D
Power / Kuasa, P = I 2 R
Power, P =
Power / Kuasa, P =
m V
10.
Density / Ketumpatan, ρ =
11.
Pressure / Tekanan, p = hρg
12.
Pressure / Tekanan, p =
13. 14.
F A
25.
VS N S = VP N P
26.
Efficiency / Kecekapan =
E = mc 2
Heat / Haba, Q = mcθ
28.
g = 10 m s–2
Heat / Haba, Q = ml
29.
c = 3.0 × 108 m s–1
pV = constant / pemalar T
16.
n=
sin i sin r
n=
1 sin c
V2 R
I SVS × 100 % I PV P
27.
15.
fO fE
3
Section A Bahagian A [60 marks] Answer all questions in this section. Jawab semua soalan dalam bahagian ini. 1
Diagram 1 shows a metal sphere being immersed in water. The initial temperatures of the metal sphere and water are 100 oC and 25 oC respectively. Rajah 1 menunjukkan sebiji sfera logam ditenggelamkan ke dalam air. Suhu awal sfera logam dan air ialah 100 oC dan 25 oC masing-masing.
Water : Initial temperature = 25 oC Air : Suhu awal = 25 oC
Metal sphere : Initial temperature = 100 oC Sfera logam : Suhu awal = 100 oC
Diagram 1 / Rajah 1 (a)
Name the physical quantity that is changing in Diagram 1. Namakan kuantiti fizik yang sedang berubah dalam Rajah 1.
(b)
.................................................................................................................................... [1 mark / 1 markah] Why does the physical quantity in 1(a) change? Mengapakah kuantiti fizik di 1(a) berubah?
(c)
................................................................................................................................... [1 mark / 1 markah] After a few hours, is the physical quantity in 1(a) still changing? Selepas dibiarkan beberapa jam, adakah kuantiti fizik di 1(a) masih berubah? ....................................................................................................[1 mark / 1 markah]
(d)
Name the situation in 1(c). Namakan keadaan di 1(c). ....................................................................................................[1 mark / 1 markah]
4
2
Diagram 2.1 shows a stopwatch after it has been reset. Diagram 2.2 shows the reading of the stopwatch after it was used to measure the time taken for 20 oscillations of a simple pendulum. Rajah 2.1 menunjukkan sebuah jam randik selepas jam randik itu diset semula. Rajah 2.2 menunjukkan bacaan jam randik itu selepas jam randik itu digunakan untuk mengukur masa yang diambil untuk 20 ayunan sebuah bandul ringkas.
Diagram 2.1 / Rajah 2.1 (a)
Diagram 2.2 / Rajah 2.2
Name the type of error found on the stopwatch in Diagram 2.1. Namakan jenis ralat yang terdapat pada jam randik dalam Rajah 2.1. …………………………………………………………....... [1 mark] / [1 markah]
(b)
(i)
What is the actual time taken for 20 oscillations of the simple pendulum? Apakah masa yang sebenar untuk 20 ayunan bagi bandul ringkas itu? ……………………………………………………....... [1 mark] / [1 markah]
(ii)
Calculate the period of oscillation of the simple pendulum. Hitungkan tempoh ayunan bandul ringkas itu.
[2 marks] / [2 markah] (c)
What will happen to the period of oscillation if the length of the simple pendulum is increased? Apakah yang akan terjadi kepada tempoh ayunan jika panjang bandul ringkas itu ditambah? …………………………………………………………....... [1 mark] / [1 markah]
5
3
Diagram 3.1 shows a ticker tape obtained by a student for a moving trolley in an experiment using a ticker timer. The ticker timer records 50 ticks per second. Rajah 3.1 menunjukkan satu pita detik yang diperoleh oleh seorang pelajar bagi pergerakan sebuah troli dalam suatu eksperimen menggunakan jangkamasa detik. Jangkamasa detik tersebut merakamkan 50 detik setiap saat.
Direction of motion Arah pergerakan
0
2
8
17
28
40
Scale in cm / Skala dalam cm
Diagram 3.1 / Rajah 3.1 The scale given shows the length of the ticker tape measured in centimetres from the first dot marked on the tape. Skala yang diberi menunjukkan panjang pita detik diukur dalam sentimeter bermula dari titik pertama yang ditandakan di atas pita. (a)
(b)
State the type of electric current which is used to operate the ticker timer. Nyatakan jenis arus elektrik yang digunakan untuk mengendalikan jangkamasa detik itu. ……………………………………………………………………………………… [1 mark] / [1 markah] What is the meaning of '1 tick'? Apakah maksud '1 detik '? ……………………………………………………………………………………… [1 mark] / [1 markah]
(c)
The ticker tape obtained is then cut into five strips consisting of 3 ticks each. All the five strips of ticker tape are then pasted side by side to form a tape chart. Draw the tape chart on the graph in Diagram 3.2. Pita detik yang diperolehi kemudian dipotong kepada lima keratan yang mengandungi 3 detik setiap satu. Kesemua lima keratan itu dilekatkan sebelah menyebelah untuk membentuk satu carta pita. Lukiskan carta pita itu pada graf di dalam Rajah 3.2.
6
Length of strip / cm Panjang keratan / cm
14 12 10 8 6 4 2 0 Number of ticks Bilangan detik
Diagram 3.2 / Rajah 3.2 [2 marks] / [2 markah]
(d)
Based on the tape chart, describe the motion of the trolley. Berdasarkan carta pita, huraikan pergerakan troli itu. ……………………………………………………………………………………… [2 marks] / [2 markah]
7
4
Diagram 4.1 shows a model of a hydraulic jack. The force F1 applied on the small piston R is able to support two loads which are placed on piston S and T. Rajah 4.1 menunjukkan sebuah model jek hidraulik. Daya F1 bertindak pada omboh kecil R untuk menyokong dua beban yang diletakkan pada omboh S dan T. F2
F1
F3
AR = 2 cm2
R
S
AS = 5 cm2 T
S
AT = 15 cm2
Diagram 4.1 / Rajah 4.1 (a)
(b)
Name the principle used in the hydraulic jack. Namakan prinsip yang digunakan dalam jek hidraulik. ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah] (i) If F1 = 5.0 N, calculate the pressure exerted on piston R. Jika F1 = 5.0 N, hitungkan tekanan yang dikenakan pada omboh R. ………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah] (ii) Compare the fluid pressure at S and T to the pressure at R Bandingkan tekanan bendalir pada S dan T dengan tekanan bendalir pada R. ………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah]
8
(iii) Determine the magnitude of the force F2. Tentukan magnitude daya F2.
(c)
[2 marks] / [ 2 markah] The hydraulic jack system is less effective if some air bubbles are trapped inside the fluid. Explain why. Sistem jek hidraulik itu kurang berkesan jika sedikit gelembung udara terperangkap di dalam bendalir. Jelaskan mengapa. ……………………………..………………………………………………. ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah]
(d)
Give one reason why it is more suitable to use oil instead of water as the hydraulic fluid. Berikan satu sebab mengapa minyak lebih sesuai digunakan sebagai bendalir hidraulik berbanding air. ……………………………..………………………………………………. ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah]
9
5
Diagram 5.1 and Diagram 5.2 show identical metal blocks of mass 50 g hanging from a spring balance and immersed in water and cooking oil respectively. Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 menunjukkan blok logam yang serupa berjisim 50 g digantung daripada neraca spring dan direndam ke dalam air dan minyak masak masing-masing.
0.2 N 0.3 N newton s
newton s
A B
Diagram 5.1 / Rajah 5.1 (a)
Cooking oil Minyak masak
Water Air
Diagram 5.2 / Rajah 5.2
State the physical quantity measured by a spring balance. Nyatakan kuantiti fizik yang diukur oleh neraca spring itu. …………………………………………………………....... [1 mark] / [1 markah]
(b)
(i)
Compare the pressure at point A and point B in Diagram 5.1. Explain your answer. Bandingkan tekanan di titik A dan titik B dalam Rajah 5.1. Jelaskan jawapan anda. ………………………………………………………………………………..
(ii)
……………………………………………………………………………….. [2 marks] / [2 markah] Explain how the difference in pressure in 5(b)(i) exerts an upthrust on the metal block. Terangkan bagaimana perbezaan tekanan di 5(b)(i) mengenakan satu daya tujah ke atas pada blok logam itu. ……………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………….. [1 mark] / [1 markah]
10
(c)
Based on Diagram 5.1 and Diagram 5.2: Berdasarkan Rajah 5.1 dan Rajah 5.2: (i)
Compare the readings of the spring balances. Bandingkan bacaan neraca-neraca spring itu. ……………………………………………………………………………….. [1 mark] / [1 markah]
(ii)
Relate the reading of the spring balance to the upthrust on the metal block. Hubungkaitkan bacaan neraca spring kepada daya tujah ke atas pada blok logam itu. ……………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………….. [1 mark] / [1 markah]
(iii) Compare the density of water to the density of cooking oil. Bandingkan ketumpatan air dengan ketumpatan minyak masak. ……………………………………………………………………………….. [1 mark] / [1 markah] (iv) State the relationship between the density of a liquid and the upthrust exerted by the liquid. Nyatakan hubungan antara ketumpatan suatu cecair dengan daya tujah ke atas yang dikenakan oleh cecair itu. ……………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………….. [1 mark] / [1 markah]
11
6
Diagram 6.1 shows a ray of light entering from air into water. Diagram 6.2 shows a ray of light entering from air into glass. Rajah 6.1 menunjukkan satu sinar cahaya bergerak dari udara ke dalam air. Rajah 6.2 menunjukkan satu sinar cahaya bergerak dari udara ke dalam kaca.
Water Air
Glass Kaca
Diagram 6.1 / Rajah 6.1 (a)
(i)
Diagram 6.2 / Rajah 6.2
Compare the speed of light in water with the speed of light in air. Banding laju cahaya dalam air dengan laju cahaya dalam udara. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah]
(ii)
Compare the speed of light in glass with the speed of light in air. Banding laju cahaya dalam kaca dengan laju cahaya dalam udara. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah]
(iii) State the relationship between the speed of light in a medium and the direction of bending of light in that medium. Nyatakan hubungan antara laju cahaya dalam suatu medium dan arah pembengkokannya dalam medium itu. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah] (iv) Name the phenomenon shown in Diagram 6.1 and Diagram 6.2. Namakan fenomena yang ditunjukkan dalam Rajah 6.1 dan Rajah 6.2. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah]
12
(b)
Diagram 6.3 shows a point P at the bottom of a swimming pool appears to be at the point Q to the observer. Rajah 6.3 menunjukkan satu titik P pada dasar satu kolam renang kelihatan pada titik Q kepada pemerhati itu. Observer Pemerhati
1.2 m 1.6 m Q P
Diagram 6.3 / Rajah 6.3 (i)
Complete Diagram 6.3 by drawing light rays to show how the image of the point P is seen at Q. Lengkapkan Rajah 6.3 dengan melukis sinar cahaya untuk menunjukkan bagaimana imej titik P kelihatan pada titik Q. [2 marks] / [2 markah]
(ii)
Calculate the refractive index of the water in the swimming pool. Hitung indeks biasan air dalam kolam renang itu.
[2 marks] / [2 markah]
13
7
Diagram 7.1 shows a cooling pad used to lower the temperature of a person having fever. The pad consists of a gel and is cooled in a refrigerator before it is placed on the forehead of the person to remove the heat. Rajah 7.1 menunjukkan satu pelapik penyejuk yang digunakan untuk menurunkan suhu seorang yang demam panas. Pelapik itu mengandungi satu gel dan disejukkan dalam peti sejuk sebelum diletakkan pada dahi orang itu untuk mengeluarkan haba. Cooling pad / Pelapik penyejuk
(a)
(i)
(ii)
Diagram 7.1 / Rajah 7.1 What is meant by heat? Apakah yang dimaksudkan dengan haba? …………………………..……………………………………………. [1 mark] / [1 markah] Explain how the heat is removed from the forehead of the person. Jelaskan bagaimana haba dikeluarkan dari dahi orang itu. …………………………..……………………………………………. …………………………..…………………………………………….
(b)
…………………………..……………………………………………. [2 marks] / [2 markah] The mass of the gel in the pad is 30 g and its’ specific heat capacity is 4.3 J g-1 o -1 C . The initial temperature of the pad is 15 oC and the final temperature is 36 oC. Calculate the amount of heat removed by the pad. Jisim jel dalam pelapik itu ialah 30 g dan muatan haba tentunya ialah 4.3 J g-1 o -1 C . Suhu awal pelapik itu ialah 15 oC dan suhu akhir ialah 36 oC. Hitungkan haba yang dikeluarkan oleh pelapik itu.
[3 marks] / [3 markah]
14
(c)
It is suggested that the cooling pad should be modified so that it can remove more heat. Give two suggestions and the reasons for doing so. Adalah dicadangkan bahawa pelapik penyejuk itu perlu diubahsuai supaya ia dapat mengeluarkan lebih banyak haba. Berikan dua cadangan dan sebabsebabnya. Suggestion 1 / Cadangan 1 ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah] Reason / Sebab ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah] Suggestion 2 / Cadangan 2 ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah] Reason / Sebab ……………………………..………………………………………………. [1 mark] / [1 markah]
15
8
Diagram 8 shows the graph of force against extension for three springs P, Q and R. Rajah 8 menunjukkan graf daya melawan pemanjangan bagi tiga spring P, Q dan R. Force / N Daya / N
120 Q
100
P
80 R
60
40
20
0
2
4
6
8
10
12
Extension / cm Pemanjangan / cm
Diagram 8 / Rajah 8 (a)
(i)
A law states that the extension of a spring is directly proportional to the force applied if the elastic limit of the spring is not exceeded. Name this law. Suatu hukum menyatakan bahawa pemanjangan seutas spring adalah berkadar terus dengan daya yang dikenakan jika had kenyal tidak dilebihi. Nyatakan hukum ini. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah]
16
(ii)
On the graph in Diagram 8, mark ' X ' at the elastic limit for each spring. Pada graf dalam Rajah 8, tandakan ' X ' pada had kenyal setiap spring. [2 marks] / [2 markah]
(b)
The spring stores energy when it is extended. Spring itu menyimpan tenaga apabila diregang. (i) Name the energy stored in the spring when it is extended. Namakan tenaga yang disimpan dalam spring yang diregang. …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah] (ii)
Calculate the energy stored in spring R when its extension is 8.0 cm. Hitung tenaga yang disimpan dalam spring R apabila pemanjangannya 8.0 cm.
[3 marks] / [3 markah] (c)
The springs are to be used in a Newton balance to measure a maximum load of mass 8 kg. Spring-spring tersebut akan digunakan di dalam neraca Newton untuk mengukur beban maksimum berjisim 8 kg. (i) What is the maximum weight of the load? Berapakah berat maksimum beban itu? …...................................................................................................................... [1 mark] / [1 markah] (ii)
Based on Diagram 8, choose two springs which are suitable to be used in the Newton balance specified above. Berdasarkan Rajah 8, pilih dua spring yang sesuai untuk digunakan di dalam neraca Newton tersebut di atas. …...................................................................................................................... [2 marks] / [2 markah]
17
(iii) Which spring is the most suitable to be used in the Newton balance? Explain your answer. Spring yang manakah paling sesuai untuk digunakan di dalam neraca Newton itu. Terangkan jawapan anda. …...................................................................................................................... …...................................................................................................................... [2 marks] / [2 markah]
18
Section B Bahagian B [20 marks] Answer any one question from this section. Jawab mana-mana satu soalan daripada bahagian ini. 9
Diagram 9.1 shows two beakers A and B containing water at 0 oC, with beaker A containing some pieces of ice. Rajah 9.1 menunjukkan dua buah bikar A dan B yang berisi air pada 0 oC, dengan bikar A mengandungi beberapa ketul ais.
o
o
0 C
0 C
10 oC
o
0 C
After 10 minutes Selepas 10 minit
A
B
Diagram 9.1 / Rajah 9.1
A
B
Diagram 9.2 / Rajah 9.2
Diagram 9.2 shows the temperature of the water in beaker A and beaker B after 10 minutes. Rajah 9.2 menunjukkan suhu bagi air dalam bikar A dan bikar B selepas 10 minit. (a)
What is the meaning of temperature? Apakah maksud suhu? [1 mark] / [1 markah]
(b)
(i)
(ii)
Name the physical quantity involved in the melting of the ice. Namakan kuantiti fizik yang terlibat dalam peleburan ais. [1 mark] / [1 markah] Using the kinetic theory of matter: Dengan menggunakan teori kinetik jirim: •
Explain why the temperature of the water in beaker A remains constant at 0 oC Terangkan mengapa suhu air dalam bikar A kekal malar pada 0 oC
•
Explain why the temperature of the water in beaker B has risen. Terangkan mengapa suhu air dalam bikar B telah naik. [4 marks] / [4 markah]
19
(c)
Relate the temperature increase of a substance to its specific heat capacity. Use this relationship to explain why a piece of iron becomes hotter than a piece of wood of the same mass when both absorb the same amount of heat. Hubungkaitkan kenaikan suhu suatu bahan dengan muatan haba tentunya. Gunakan hubungan ini untuk menerangkan mengapa seketul besi menjadi lebih panas daripada seketul kayu yang mempunyai jisim yang sama selepas keduaduanya menyerap kuantiti haba yang sama. [4 marks] / [4 markah]
(d)
Diagram 9.3 shows food being fried in a wok of cooking oil. Rajah 9.3 menunjukkan makanan digoreng dalam sebuah kuali yang mengandungi minyak masak. Wok Kuali
Cooking oil Minyak masak
Diagram 9.3 / Rajah 9.3 Suggest and explain how the food to be fried can be cooked in a short time based on the following aspects of the material of the wok and the cooking oil. Cadang dan terangkan bagaimana makanan yang digoreng boleh menjadi masak dalam masa yang singkat berdasarkan aspek-aspek berikut mengenai bahan kuali dan minyak masak. Material of the wok / Bahan kuali: • • •
specific heat capacity / muatan haba tentunya thermal conductivity / kekonduksian termanya melting point / takat leburnya
Cooking oil / Minyak masak: • •
specific heat capacity / muatan haba tentunya boiling point / takat didihnya [10 marks] / [10 markah]
20
10
Diagram 10.1 shows a stationary pistol on a smooth surface. Diagram 10.2 shows the pistol and bullet after the pistol has been fired by remote control. Rajah 10.1 menunjukkan sebuah pistol pegun di atas permukaan licin. Rajah 10.2 menunjukkan pistol dan peluru selepas tembakan dilepaskan secara kawalan jauh.
Stationary pistol Pistol pegun
Diagram 10.1 / Rajah 10.1
Pistol recoils at lower speed Pistol tersentak dengan laju yang lebih rendah
Bullet moves at high speed Peluru bergerak dengan laju tinggi
Diagram 10.2 / Rajah 10.2 (a)
(i)
(ii)
What is the meaning of momentum? Apakah maksud momentum? [1 mark] / [1 markah] State the total momentum of the pistol and bullet in Diagram 10.1 Using Diagram 10.1 and Diagram 10.2, compare the total momentum before and after the bullet is fired. Using Diagram 10.2, compare the magnitude and direction of the momentum of the bullet and pistol. Name the physics principle that can be applied to the motion of the bullet and pistol. Nyatakan jumlah momentum bagi pistol dan peluru dalam Rajah 10.1. Menggunakan Rajah 10.1 dan Rajah 10.2, bandingkan jumlah momentum sebelum dan selepas peluru itu ditembak. Menggunakan Rajah 10.2, bandingkan magnitud dan arah momentum peluru dan pistol. Nyatakan prinsip fizik yang boleh diaplikasi kepada gerakan peluru dan pistol itu. [5 marks] / [5 markah]
21
(b)
Describe, in terms of momentum, the propulsion of a rocket engine. Dengan menggunakan konsep momentum, terangkan rejangan sebuah enjin roket. [4 marks] / [4 markah]
(c)
Diagram 10.3 shows the structure of a jet engine for a small jet plane. Rajah 10.3 menunjukkan struktur sebuah enjin jet bagi sebuah kapal terbang jet yang kecil. Combustion chamber Kebuk pembakaran
Compression blades Bilah pemampat
Turbine blades Bilah turbin
Nozzle Nozel
Fuel injector Pemancut bahan api
Diagram 10.3 / Rajah 10.3 You are required to give some suggestions to improve the design of the jet engine so that it can be used on a larger jet plane that travels at a higher speed. Using the knowledge on forces and motion and the properties of materials, explain the suggestions based on the aspects labeled on Diagram 10.3 Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk membaiki reka bentuk enjin jet itu supaya enjin jet itu boleh digunakan pada sebuah kapal terbang jet yang lebih besar dan bergerak lebih laju. Menggunakan pengetahuan tentang gerakan, daya dan sifat-sifat bahan terangkan cadangan itu yang merangkumi aspek-aspek yang dilabel pada Rajah 10.3. [10 marks] / [10 markah]
22
Section C Bahagian C [20 marks] Answer any one question from this section. Jawab mana-mana satu soalan daripada bahagian ini.
11
Diagram 11.1 shows the air pressure in the tyre of a car being measured by a pressure gauge. Rajah 11.1 menunjukkan tekanan udara di dalam tayar sebuah kereta diukur oleh sebuah tolok tekanan.
Pressure gauge Tolok tekanan
Diagram 11.1 / Rajah 11.1 (a)
What is the meaning of pressure? Apakah maksud tekanan? [1 mark] / [1 markah]
(b)
Based on kinetic theory of gases, explain why the air pressure in the tyre increases Berdasarkan teori kinetik gas, terangkan mengapa tekanan udara di dalam tayar bertambah (i)
when more air is pumped into it apabila lebih banyak udara dipam ke dalamnya
(ii)
after the car has completed a long journey. selepas kereta menamatkan perjalanan yang jauh. [4 marks] / [4 markah]
23
(c)
Diagram 11.2 shows a sheet of glass being lifted by a vacuum suction cup. Air is removed from the cup by a vacuum pump to produce a partial vacuum inside the cup. Atmospheric pressure outside pushes the glass onto the cup. Rajah 11.2 menunjukkan sekeping kaca diangkat oleh sebuah mangkuk penyedut vakum. Udara dikeluarkan daripada mangkuk oleh sebuah pam vakum untuk menghasilkan vakum separa di dalam mangkuk itu. Tekanan atmosfera di luar menolak kepingan kaca pada mangkuk itu.
Handle Pemegang Suction cup Mangkuk penyedut
To vacuum pump Ke pam vakum Seal lining Lapik kedap
Glass sheet Kepingan kaca
Diagram 11.2 / Rajah 11.2 The area of the glass sheet covered by the suction cup is 0.0025 m2. The pressure inside the cup is reduced to 45000 Pa. The atmospheric pressure outside is 100 000 Pa. Luas kepingan kaca yang diliputi oleh mangkuk penyedut ialah 0.0025 m2. Tekanan di dalam mangkuk dikurangkan kepada 45 000 Pa. Tekanan atmosfera di luar ialah 100 000 Pa. (i)
What is the difference between the atmospheric pressure and the pressure inside the cup? Berapakah perbezaan antara tekanan atmosfera dan tekanan di dalam mangkuk? [1 mark] / [1 markah]
(ii)
Calculate the force exerted on the glass sheet due to the difference of pressure in 11(c)(i). Hitungkan daya yang dikenakan pada kepingan kaca disebabkan oleh beza tekanan di 11(c)(i). [2 marks] / [2 markah]
(iii) Calculate the maximum mass of glass sheet that can be lifted with this cup. Hitungkan jisim maksimum kepingan kaca yang boleh diangkat oleh mangkuk ini. [2 marks] / [2 markah]
24
(d)
Diagram 11.3 shows two different glass lifters which are used to lift heavy glass panels. When the hinged levers are pushed down, air is forced out of the sucker cup and a lifting force is produced. The glass lifters can hold tightly on a glass panel by pressing it onto the glass. Rajah 11.3 menunjukkan dua jenis pengangkat kaca yang digunakan untuk mengangkat panel kaca yang berat. Apabila tuas berengsel ditolak ke bawah, udara dipaksa keluar daripada mangkuk penyedut dan daya angkat dihasilkan. Pengangkat kaca itu boleh melekap dengan kuat pada panel kaca dengan cara menekannya ke atas kaca itu.
Hinged lever Tuas berengsel
Sucker cup Mangkuk penyedut Seal lining Lapik kedap
Double-sucker cup Mangkuk penyedut ganda dua
Triple-sucker cup Mangkuk penyedut ganda tiga
Diagram 11.3 / Rajah 11.3 Table 11 shows the characteristics of four different types of glass lifters. Jadual 11 menunjukkan ciri-ciri empat jenis pengangkat kaca.
Type of glass lifter
Pressure in cup after hinged lever is pressed down
Diameter of cup
Seal lining
Number of cups
Lapik kedap
Bilangan mangkuk
Jenis pengangkat kaca
Tekanan dalam mangkuk selepas tuas berengsel ditolak ke bawah
W
6.47 x 104 Pa
120 mm
Plastic Plastik
Three Tiga
X
6.47 x 104 Pa
105 mm
Rubber Getah
Two Dua
Y
2.06 x 104 Pa
120 mm
Rubber Getah
Three Tiga
Z
2.06 x 104 Pa
105 mm
Plastic Plastik
Two Dua
Diameter mangkuk
Table 11 / Jadual 11
25
You are required to determine the most suitable glass lifter that can be used for lifting large and heavier pieces of glass safely. Anda dikehendaki menentukan pengangkat kaca yang paling sesuai untuk mengangkat kepingan kaca yang besar dan berat dengan selamat. Study the properties of all the four glass lifters based on the following aspects: Kaji ciri-ciri keempat-empat pengangkat kaca itu berdasarkan aspek-aspek berikut: (i)
Pressure in cup after hinged lever is pressed down.
(ii)
Tekanan dalam mangkuk selepas tuas berengsel ditolak ke bawah. [2 marks] / [2 markah] Diameter of cup Diameter mangkuk.
[2 marks] / [2 markah]
(iii) Seal lining. Lapik kedap.
[2 marks] / [2 markah]
(iv) Number of cups. Bilangan mangkuk.
[2 marks] / [2 markah]
Explain the suitability of each property and then determine the most suitable glass lifter. Give the reasons for your choice. Terangkan kesesuaian setiap ciri dan seterusnya tentukan pengangkat kaca yang paling sesuai. Beri sebab untuk pilihan anda. [2 marks] / [2 markah]
26
12
Diagram 12.1 shows a simple astronomical telescope at normal adjustment. The power of the objective lens is 5 D. Rajah 12.1 menunjukkan sebuah teleskop astronomi ringkas pada pelarasan normal. Kuasa kanta objek ialah 5 D. Objective lens Kanta objek
Eye lens Kanta mata
25 cm
Diagram 12.1 / Rajah 12.1 (a)
(i)
(ii)
What is the meaning of the power of a lens? Apakah maksud kuasa suatu kanta? What is the focal length of the objective lens? Berapakah panjang fokus bagi kanta objek?
[1 mark] / [1 markah]
[2 marks] / [2 markah]
(iii) Calculate the magnification of the astronomical telescope. Hitungkan pembesaran teleskop astronomi itu. [2 marks] / [2 markah] (b)
(i)
What is the relationship between the thickness and power of a convex lens? Apakah hubungan antara ketebalan dan kuasa sebuah kanta cembung? [1 mark] / [1 markah]
(ii)
Describe a simple method to estimate the power of a convex lens. Huraikan satu kaedah ringkas untuk menganggar kuasa sebuah kanta cembung. [4 marks] / [4 markah]
27
(c)
Diagram 12.2 shows a slide projector that is used to display an image of a picture slide on the screen. Rajah 12.2 menunjukkan sebuah projektor slaid yang digunakan untuk menayangkan imej bagi sekeping slaid gambar pada skrin.
Light source Sumber cahaya
Screen Skrin
Picture slide Slaid gambar
Image of picture slide Imej bagi slaid gambar
Mirror Cermin
Condenser Kondenser
Projection lens : Focal length = f Kanta penayang : Panjang fokus = f
Diagram 12.2 / Rajah 12.2 Table 11 gives the characteristics of the components of a slide projector. Jadual 11 memberikan ciri-ciri bagi komponen-komponen sebuah projektor slaid.
Slide projector Projektor slaid
Type of mirror Jenis cermin
Distance, u, between picture slide and projection lens Jarak, u, antara slaid gambar dan kanta penayang
P
Concave Cekung
f < u < 2f
Inverted Songsang
High Tinggi
Q
Convex Cembung
u = 2f
Upright Tegak
High Tinggi
R
Concave Cekung
u = 2f
Inverted Songsang
Low Rendah
S
Convex Cembung
f < u < 2f
Inverted Songsang
High Tinggi
T
Concave Cekung
u > 2f
Upright Tegak
Low Rendah
Orientation of picture slide Orientasi slaid gambar
Power of projection lens Kuasa kanta penayang
Table 11 / Jadual 11
28
Explain the suitability of each characteristic of the components of the slide projector to display a sharp and large image. Determine the most suitable slide projector and give reasons for your choice. Terangkan kesesuaian setiap ciri bagi komponen projektor slaid itu untuk menayangkan satu imej yang tajam dan besar pada skrin. Tentukan projektor slaid yang paling sesuai dan beri sebab-sebab bagi pilihan anda. [10 marks] / [10 markah]
