MAKTAB RENDAH SAINS MARA

 

PEPERIKSAAN PERCUBAANSIJIL PELAJARAN MALAYSIA 1999

 

 FIZIK  

Kertas 2Dua jam tiga puluh minit

 

©1999 Hak Cipta Bahagian Pelajaran Menengah, MARA

 

1. Kertas soalan ini mengandungi dua bahagian

2. Jawab semua soalan dalam bahagian A dan mana-mana dua soalan dalam bahagian B.                  

Maklumat yang berikut mungkin  berfaedah (simbol-simbol mempunyai makna yang biasa):

F = ma V = IR P = VI E = Vlt

v = f

Ipmkd  =  Ipuncak /  2

d sin  n = n Q = It

a = (v-u)/t E = mc2

Kekuatan medan graviti bumi, g = 10 Nkg-1 Kelajuan cahaya, c = 3.0 x 108 ms-1 Cas elektron, e = 1.6 x 10-19 C

Bahagian  A( 60 markah)

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

     RAJAH 1

1.  Rajah 1 di atas menunjukkan sebuat bot penunda sedang menarik sebuah kapal kargo dengan menggunakan seutas kabel dengan daya 5000 N pada arah 300 dari garis ufuk.

  (a) Daya 5000 N yang dikenakan disepanjang kabel itu boleh dileraikan kepada komponen mengufuk, FX dan komponen mencancang, FY .

   (i) Pada rajah di atas lukis dan labelkan komponen-komponen daya  tersebut.

[2 markah]   (ii) Kirakan magnitud FX  dan FY                          [2markah]     (iii) Jika jisim kapal kargo dan muatannya ialah 1000 kg dan daya  seretan oleh air ialah 1330 N, berapakah pecutan kapal?                      [2 markah]

 (b)  Sebuah kapal perlu melambatkan gerakannya pada jarak beberapa kilometer sebelum ia dapat dihentikan.

  (i) Jelaskan mengapa sukar untuk menghentikan kapal tersebut           [2 markah]

  (ii) Cadangkan satu cara bagaimana kapal melambatkan gerakannya          [1 markah]

Jumlah = 9 markah 

Jisim beban / g  20 40 60 80 100

Panjang spring / cm 

12.1

12.9

13.9

15.1

16.1

Daya regangan / N 

         

Pemanjangan / cm 

         

Jadual 1

2. Jadual 1 menunjukkan jisim beban dan panjang spring ketika beban digantungkan pada spring sebelum had kenyalnya tercapai. Panjang asal spring ialah 11.0 cm.

 a) Lengkapkan jadual di atas dengan nilai-nilai daya regangan dan pemanjangan.  [2 markah]

  b) Lukiskan graf pemanjangan melawan daya regangan di atas kertas graf yang  disediakan di bawah.            [4 markah]

(c)  Daripada  graf yang telah anda lukis , tentukan

   (i) pemanjangan spring jika jisim beban 45 g digunakan             [1 markah]

   (ii)  pemalar spring                    [3 markah]

Jumlah = 10 markah

Rajah 2

3.  Rajah 2 di atas menunjukkan laluan air pancutan yang keluar dari muncung sebuah paip air P.

(a) (i) Dengan menganggap aliran pancutan air itu adalah terdiri daripada gabungan titisan-titisan air, nyatakan bentuk tenaga yang dipunyai oleh  setiap titisan air apabila ia meninggalkan muncung paip P               [1 markah]

  (ii)  Apakah yang berlaku kepada tenaga dalam (a)(i) apabila titisan air sampai ke puncak X.

[1 markah]

 (b) Jika setiap titisan air mempunyai jisim 0.001 kg, hitungkan kerja yang digunakan untuk memindahkan setiap titisan air itu dari muncung paip P ke puncak X, pada ketinggian 12 m.

 [2 markah] (c) Jika  muncung paip air , P itu mengeluarkan  2000 titisan air setiap saat, berapakah  kuasa minimum pam yang diperlukan untuk menghasilkan pancutan air tersebut ?

[2 markah]  (d) Lukiskan pada rajah  2  kemungkinan laluan pancutan air itu apabila kelajuan pancutan air ditambah.         [2 markah]

Jumlah = 8 markah

Rajah 3

4. Rajah 3 di atas menunjukkan suatu eksperimen yang dijalankan untuk menentukan panjang gelombang cahaya biru dengan menggunakan parutan belauan yang mempunyai 2000 celah per cm.

 (a) Namakan dua fenomena gelombang yang dialami oleh cahaya biru apabila melalui  parutan belauan.       [2 markah]

 (b)  Lukis dan labelkan corak imej yang dapat diperhatikan oleh pemerhati melalui parutan belauan,  pada ruang di bawah.         [2 markah]

 (c) (i) Hitungkan sudut belauan tertib pertama jika jarak di antara belauan tertib sifar dengan belauan tertib pertama ialah 10 cm.                   [1 markah]

  (ii) Berapakah panjang gelombang cahaya biru itu dalam unit nm  ?       [2 markah]

 (d)  Anggarkan bilangan tertib yang dapat diperhatikan.        [2 markah]

 (e) Apakah yang dapat diperhatikan jika parutan belauan tersebut digantikan dengan parutan belauan yang lain yang mempunyai 5000 celah per cm ?          [1 markah]

Jumlah = 10 markah

Rajah 4a

5. Rajah 4a  menunjukkan  susunan  radas  yang digunakan untuk  mengkaji  medan  elektrik.   Suatu voltan lampau tinggi ,V.L.T dikenakan di antara plat logam dan bebola polistirena disesarkan ke arah plat A. Bebola itu kemudiannya bergetar dan menyentuh kedua-dua plat logam bergilir-gilir.

 (a) (i) Apakah ciri yang ada pada bebola itu yang menyebabkan ia boleh bergetar  antara kedua-dua plat.         [1 markah]

(ii) Terangkan bagaimana ciri dalam soalan (a)(i) mempengaruhi getaran bebola.             [2 markah]

 (b) Apabila jarak antara kedua-dua itu dikurangkan , bebola bergetar lebih cepat.  Terangkan fenomena ini.         [2 markah]

Rajah 4b

(c) Rajah 4b menunjukkan plat B disambung ke satu miliammeter dan terus ke bumi. Bebola polistirena bergetar dan miliammeter memberikan bacaan 0.2 mA. Hitungkan bilangan elektron yang dipindahkan dalam masa 1s  jika cas elektron ialah 1.6 x 10-19 C.             [2 markah]

 (d) Lukiskan corak medan elektrik yang terbentuk  antara plat A dan B pada rajah 4c  di bawah.  

Rajah 4c[2 markah]

Jumlah = 9 markah 

Rajah 5

 6. Rajah 5 menunjukkan  satu transistor digunakan sebagai satu suis untuk menyalakan sebiji mentol, M.  Rintangan PPC, R1  bergantung pada jumlah cahaya yang menimpanya.   Mentol akan menyala jika voltan merentasi B dan C melebihi 0.6 V.

 (a) Apakah fungsi perintang Rb ?                  [1 markah]

 (b) Apakah nilai voltan merentasi A dan C ?      [1 markah]    (c) Di waktu siang hari bila terdapat cahaya rintangan R1 ialah

100 ? dan rintangan R2 ditetapkan pada nilai 900 .

  (i) Hitungkan voltan yang merentasi B dan C ?            [2 markah]

  (ii) Apakah yang terjadi pada mentol ?            [1 markah]

 (d) Jika seseorang ingin menyalakan mentol pada waktu malam apakah perubahan  yang perlu dilakukan  terhadap litar diatas.         [1 markah]

 (e)  Jika transistor pada Rajah 5 digantikan dengan transistor jenis pnp, apakah perubahan  yang perlu dilakukan supaya mentol akan menyala pada waktu siang  hari.     [1 markah]  

 Jumlah = 7 markah

  7. Seorang petani menyediakan satu litar seperti yang ditunjukkan pada rajah 6 supaya  sebuah pam air dapat menyiram pokok  tomato hanya apabila tanah itu kering pada waktu malam dengan logik outputnya '1'.

 Alat pengesan cahaya menghasilkan logik '1' pada waktu siang manakala alat pengesan kelembapan tanah pula menghasilkan logik '1' apabila tanah kering.

 Rajah 6

 (a) (i) Namakan get logik A dan B yang terdapat pada litar di atas.      [2 markah]

  (ii) Lengkapkan jadual  kebenaran berikut.    

Waktu  malam / siang

Tanah  lembap / kering

 Pam air  berfungsi / tidak berfungsi 

     

     

     

     

  [4 markah]

   (b) Pam air  dalam litar  seperti dalam rajah 6 digantikan dengan sebuah penggera.  Lukiskan litar yang diubahsuai supaya penggera berbunyi apabila keadaan berkabus di waktu malam .

[2 markah] Jumlah = 8 markah

   BAHAGIAN B(40 Markah)

Jawab dua soalan daripada bahagian ini.  Markah maksimum yang diperlukan ditunjukkan  dalam kurungan pada hujung tiap-tiap

soalan atau ceraian soalan.  

Rajah 7

1. (a) En. Samad sedang memandu keretanya dengan halaju seragam 30 ms-1.  Beliau terpandang seekor kerbau sedang melintas jalan pada jarak 90 meter di hadapan kereta tersebut.  Serentak dengan itu, beliau terus menekan brek dan kereta akan mengalami nyahpecutan. En. Samad mendapati keretanya masih bergerak laju dan beliau  menekan brek dengan lebih kuat lagi sehingga keretanya berhenti.   Graf pada rajah 7 di atas menggambarkisahkan gerakan kereta En. Samad sehingga kereta itu berhenti.   (i) Beri definisi perkataan-perkataan yang bergaris dalam pernyataan di atas.

[2 markah]  (ii) Dari graf pada rajah 7  lakarkan graf pecutan melawan masa.

[2 markah]  (iii) Hitungkan jarak antara kereta dan kerbau apabila kereta berhenti.

[3 markah]  (iv) Sekiranya En. Samad mengenakan brek dengan sekata dan kereta mengalami nyahpecutan 6 ms-2, adakah beliau akan melanggar kerbau itu ?   Terangkan jawapan anda.

[3 markah] (b) "Objek yang jatuh bebas dalam  medan graviti akan mengalami pecutan yang sama walaupun jisim objek adalah berbeza."

 Dengan menggunakan jangkamasa detik, pemberat dan lain-lain radas yang sesuai, huraikan satu eksperimen yang boleh dilakukan di dalam makmal untuk menyokong pernyataan di atas.  Tunjukkan dengan jelas bagaimana pecutan diperolehi dari pita detik.

[10 markah]2. (a) Sekumpulan pelajar MRSM dikehendaki mengkaji kuasa penembusan suatu sumber sinar gama. Mereka dibekalkan dengan tiub Geiger Muller, isotop Cobalt-60, beberapa kepingan plumbum yang nipis dan sekata, alat meter kadar dan radas-radas yang lain.  Mereka dikehendaki mengambil  kira `bacaan latar belakang’ dalam eksperimen .

  (i) Apakah yang dimaksudkan bacaan latar belakang ? Nyatakan dua punca yang  menghasilkannya.     [3 markah]

  (ii) Cadangkan satu kaedah eksperimen ringkas untuk mengkaji kuasa penembusan sinar gamma tersebut.     [7 markah]    (b) (i) Proses Pembelahan Nukleus dan Pelakuran Nukleus adalah dua sumber tenaga nuklear.  Nyatakan tiga perbezaan diantara kedua-dua proses.     [3 markah]

  (ii) Terangkan secara ringkas bagaimana matahari boleh menghasilkan  haba yang banyak secara berterusan.    [4 markah]

  (iii) Semasa sebuah bom nukleur diletupkan, hanya 0.1 g uranium daripada jisim asalnya telah bertukar kepada tenaga.  Hitungkan masa yang  diambil untuk jisim uranium menghasilkan kuasa 9 x 1018 W.(Halaju  cahaya= 3 x 108 ms-1).       [3 markah]    3. (a) Pelbagai jenis kaca boleh dibezakan mengikut nilai indeks biasan.

  (i) Beri takrifan indeks biasan.     [1 markah]

   (ii) Berbekalkan satu blok kaca segiempat tepat, kotak cahaya dan alat-alat lain,  huraikan  satu eksperimen untuk mengkaji hubungan sudut tuju dengan sudut  biasan. [ 11 markah]

 (b)  Jika anda diberi dua kanta cembung dengan jarak  fokus 5 cm dan 10 cm, tunjukkan dengan menggunakan rajah sinar bagaimana anda boleh menyusun kanta-kanta tersebut menjadi sebuah mikroskop majmuk ringkas. Nyatakan ciri-ciri imej yang terhasil pada setiap peringkat.

[8 markah]4. (a) Anda dibekalkan dua batang magnet magnadur, teras keluli berbentuk C, gelendung               kayu berlilit dawai kuprum berpenebat (angker), bateri dan alat-alat lain.

  (i) Lukis dan labelkan struktur binaan sebuah motor arus terus dengan menggunakan alat radas yang dibekalkan.     [4 markah]

  (ii) Dengan bantuan gambarajah, huraikan  bagaimana motor arus terus dapat berputar berdasarkan konsep medan elektrik.  [6 markah]

  (iii) Cadangkan cara untuk mengubah motor arus terus kepada  penjana arus terus. [2 markah]   (b) Transformer merupakan alat yang banyak digunakan  dalam

sistem penghantaran tenaga elektrik. Untuk transformer berfungsi, bekalan arus ulang-alik perlu dibekalkan.

  (i) Huraikan mengapa arus terus dari sebuah bateri tidak boleh digunakan dalam sebuah transformer.      [4 markah]

  (ii)

Rajah 8

  Rajah 8 menunjukkan sebuah transformer digunakan untuk menyalakan dua biji mentol 12V, 6W pada kecerahan normal. Transformer itu mempunyai kecekapan 80%.  Jika  voltan input ialah 240 V, a.u. , kirakan arus sekunder dan arus primer yang mengalir melalui transformer itu.

[4 markah] 

 ***** SOALAN TAMAT *****