ii Kandungan Mesti Tahu iii – x Bab 1 Daya dan Gerakan II 1 – 20 NOTA 1 Kertas 1 3 Kertas 2 11 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 19 Bab 2 Tekanan 21 – 42 NOTA 21 Kertas 1 23 Kertas 2 33 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 41 Bab 3 Elektrik 43 – 61 NOTA 43 Kertas 1 46 Kertas 2 52 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 60 Bab 4 Keelektromagnetan 62 – 79 NOTA 62 Kertas 1 65 Kertas 2 72 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 78 Bab 5 Elektronik 80 – 101 NOTA 80 Kertas 1 84 Kertas 2 92 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 100 Bab 6 Fizik Nuklear 102 – 115 NOTA 102 Kertas 1 104 Kertas 2 108 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 114 Bab 7 Fizik Kuantum 116 – 132 NOTA 116 Kertas 1 119 Kertas 2 124 Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 131 Jawapan 133 – 150 Kand_1202 BS Fizik Tg5.indd 2 22/03/2022 12:42 PM
Mnemonik (Bab 1) 1 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 3) 3 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 5) 5 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 4) 7 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 4) 9 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Mnemonik (Bab 5) 11 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Segi Tiga Daya Segi tiga daya: • ialah gambar rajah vektor yang mana sisinya mewakili tiga daya dalam keseimbangan. • ialah satu segi tiga tertutup dengan daya-daya dalam susunan ikut arah jam atau ikut arah lawan jam. a b F3 F2 F1 c (q) Arus dan Beza Keupayaan Elektron bergerak dari terminal Negatif ke Positif → ENaP Arus bergerak dari terminal Positif ke Negatif → AProN Transistor npn Nak Pergi N (Arus keluar) Transistor pnp Sebaliknya untuk transistor pnp (Arus masuk) Faktor-faktor yang Mempengaruhi Rintangan Dawai Mnemonik Faktor Pak Panjang dawai, L Ramli Rintangan dawai, r Kena Keratan rentas dawai, A Saman Suhu dawai, q Petua Tangan Kiri Fleming Arah daya dapat ditentukan dengan petua tangan kiri Fleming. Daya, F Arus, I Medan magnet, B Petua tangan kiri Fleming → FBI Petua Tangan Kanan Fleming Arah arus teraruh dalam konduktor dapat ditentukan dengan petua tangan kanan Fleming. Pergerakan Arus teraruh Medan magnet B C C n P n E Pengumpul Pengeluar B Tapak E B C C P n P E Pengumpul Pengeluar B Tapak E Transistor npn dan Transistor pnp Petua tangan kanan Fleming → PeMA F1 sin a = F2 sin b = F3 sin c F2 3 = F2 1 + F2 2 + 2F1 F2 kos q TAHU Mnemonik MESTI Mesti Tahu_1202 Fizik Tg5.indd 1 07/04/2022 2:30 PM
Fluks Magnet dan Transformer Unggul • Fluks magnet merujuk kepada garis-garis medan magnet yang melalui suatu permukaan. • Transformer unggul ialah transformer yang tidak mengalami kehilangan tenaga, iaitu kecekapannya, h ialah 100%. Definisi Penting (Bab 1) 13 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 2) 15 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 3) 17 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 4) 19 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 5) 21 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Definisi Penting (Bab 6) 23 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Pancaran Termion • Pancaran termion ialah proses pembebasan elektron dari permukaan logam apabila dipanaskan. Logam Elektron Filamen tungsten • Jika satu lapisan oksida logam disalut ke atas permukaan logam katod dalam tiub vakum, suhu yang diperlukan untuk pembebasan elektron akan berkurang. Reputan Radioaktif • Reputan radioaktif ialah reputan secara spontan dan rawak satu nukleus yang tidak stabil kepada nukleus yang stabil dengan memancarkan zarah alfa, beta atau sinar gama. • Reputan secara spontan tidak dipengaruhi oleh faktor luar seperti suhu, keamatan cahaya, tekanan, medan elektrik dan medan magnet. • Reputan secara rawak adalah mustahil untuk meramalkan pereputan atom individu yang seterusnya. Prinsip Pascal Prinsip Pascal menyatakan bahawa tekanan yang dikenakan ke atas bendalir tertutup akan dipindahkan secara seragam ke semua arah dalam bendalir itu. Tekanan = Daya Luas permukaan P = F A Rumus prinsip Pascal: P2 = P1 F2 A2 = F1 A1 Arus Elektrik dan Beza Keupayaan • Arus elektrik, I adalah kadar pengaliran cas, Q dalam satu konduktor. I = Q t iaitu I = arus, Q = jumlah cas, t = masa • Beza keupayaan, V ialah kerja, W yang dilakukan untuk menggerakkan satu coulomb cas, Q antara dua titik dalam suatu medan elektrik. V = W Q atau V = E Q iaitu, V = beza keupayaan W = kerja yang dilakukan E = tenaga yang digunakan Q = jumlah cas yang mengalir Leraian Daya Leraian daya ialah proses meleraikan satu daya tunggal kepada komponen-komponen daya. Fx = F kos q Fy = F sin q Komponen menegak daya tarikan, Fy F q Komponen mengufuk daya tarikan, Fx TAHU Definisi Penting MESTI Mesti Tahu_1202 Fizik Tg5.indd 3 07/04/2022 2:30 PM
Leraian Daya Salah Betul 30° Garis mencancang 100 N Fx = 100 kos 30° Fy = 100 sin 30° Fx = 100 sin 30° Fy = 100 kos 30° atau cari sudut dengan garis ufukan dahulu: 60° Garis ufukan 100 N Fx = 100 sin 30° atau 100 kos 60° Fy = 100 kos 30° atau 100 sin 60° Jumlah Tekanan Berapakah nisbah tekanan di X ke tekanan di Y? Udara Air X Y 20 m 30 m Salah Betul Px Py = 20 m H2 O 30 m H2 O = 2 : 3 Px Py = (10 + 20) m H2 O (10 + 30) m H2 O = 3 : 4 Nota: Jumlah tekanan = Tekanan atmosfera + tekanan oleh air Medan Magnet Salah Betul • Garis medan magnet salah dilabel. • Zarah bercas positif • Zarah bercas negatif • Garis medan magnet di sekeliling suatu zarah cas positif menghala ke luar untuk cas positif. • Garis medan magnet di sekeliling suatu zarah cas negatif menghala ke dalam untuk cas negatif. Kesalahan Umum (Bab 1) 37 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesalahan Umum (Bab 2) 39 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesalahan Umum (Bab 3) 41 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesalahan Umum (Bab 4) 43 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesalahan Umum (Bab 5) 45 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesalahan Umum (Bab 7) 47 @ Pan Asia Publications Sdn. Bhd. Kesan Medan Magnet ke atas Sinar Katod • Rajah di bawah menunjukkan satu Tiub Palang Maltese. Filamen Katod + – Anod Palang maltese Bayang • Apakah akan berlaku pada halaju sinar katod jika beza keupayaan, V antara katod dan anod ditambah? Salah Betul Tiada perubahan Halaju sinar katod, v = 2eV m , maka halaju bertambah apabila V bertambah. Konduktor Pembawa Arus • Rajah di bawah menunjukkan konduktor pembawa arus yang diletakkan dalam medan magnet. I U S • Nyatakan arah daya pada konduktor. Salah Betul Petua tangan kanan Fleming digunakan untuk menentukan arah daya. Konduktor pembawa arus bukannya arus teraruh, maka perlu gunakan petua tangan kiri Fleming untuk menentukan arah daya. Fungsi Kerja bagi Kesan Fotoelektrik Jika panjang gelombang ambang adalah 420 nm, hitungkan fungsi kerja logam dalam unit eV. Salah Betul Murid menyelesaikan soalan ini dengan menggunakan persamaan: hc l = 1 2 mv2 + W Murid perlu ringkaskan persamaan di atas maka: W = hfo + – + – TAHU Kesalahan Umum MESTI Mesti Tahu_1202 Fizik Tg5.indd 7 07/04/2022 2:30 PM
1 Bab 1 Daya dan Gerakan II 1.1 Daya Paduan 1. Daya paduan ialah satu daya tunggal yang menghasilkan kesan yang sama apabila menggantikan dua atau lebih daya yang bertindak pada objek itu. F1 m a = 3 m s–2 a = 3 m s–2 = F2 FR m FR = ma 2. Peraturan ringkas: (a) Daya arah sama F1 = 3 N F2 = 4 N FR = 7 N = FR = F1 + F2 (b) Daya arah berlawanan F1 = 3 N F2 = 4 N FR = 1 N = FR = F1 – F2 (c) Daya berserenjang F1 F2 F2 FR θ FR = F1 2 + F2 2 (d) Daya tidak serenjang F1 F2 θ FR 2 = F1 2 + F2 2 + 2F1 F2 kos q 3. Dengan melukis rajah berskala: A C B O FR θ Guna skala = 1 cm : p N (a) Lukis OA dan OB sama arah dengan F1 dan F2 masing-masing. (b) Lukis segi empat selari OACB. (c) Ukur panjang OC = q cm. FR = p µ q N 4. Sebaliknya, jika F = 0, jasad pegun/ bergerak dengan halaju seragam. Jika F ≠ 0, jasad bergerak dengan pecutan seragam. u = v = 0 a = 0 u = v � 0 a = 0 u � v a � 0 F = ma � 0 F = ma = 0 Pegun v – u a = –––– t Halaju seragam Pecutan seragam u v 1.2 Leraian Daya 1. Satu daya boleh dileraikan kepada dua komponen, biasanya komponen menegak, Fy dan komponen mengufuk, Fx. F F sin θ F kos θ θ Sudut dengan ufuk 2. Di atas satah licin condong, di mana jisim jasad = m dan R = daya tindak balas normal. R = mg kos θ Jisim, m a = g sin θ θ NOTA u = v = 0 a = 0 u = v ≠ 0 a = 0 u ≠ v a ≠ 0 F = ma = 0 F = ma ≠ 0 123 Bab 1_1202 BS Fizik Tg5.indd 1 06/04/2022 10:19 AM
2 1.3 Keseimbangan Daya 1. Daya-daya adalah seimbang apabila daya paduan sama dengan sifar. 2. Kaedah menyelesaikan masalah berangka bagi tiga daya dalam keseimbangan. (a) Kaedah meleraikan daya β α F2 F1 F3 F3 F2 kos β F1 kos α F1 sin α F2 sin β (b) Kaedah melukis rajah segi tiga berskala F3 F2 F1 β α (i) Gunakan skala yang sesuai. (ii) Ukur panjang sisi berkenaan. (iii) Hitungkan daya yang diperlukan menggunakan skala terpilih. (c) Jika terdapat sudut tepat pada lakaran segi tiga daya, gunakan trigonometri ringkas. F3 F3 F2 F2 F1 F1 β β β α α Example: F1 = F3 sin α F2 = F3 cos α F3 F3 F2 F2 F1 F1 β β β α α Contoh: F1 = F3 sin α F2 = F3 kos α 3. Kaedah alternatif: (a) Menggunakan hukum sinus F3 F1 F2 a b c sin a –––– = F1 sin b –––– = F2 sin c –––– F3 sin a F1 = sin b F2 = sin c F3 (b) Menggunakan hukum kosinus F3 F3 2 = F1 2 + F2 2 – 2F1 F2 cos θ F1 F2 θ F3 2 = F1 2 + F2 2 – 2F1 F2 kos q 1.4 Kekenyalan 1. Hukum Hooke menyatakan pemanjangan spring berkadar langsung dengan daya dikenakan. (a) F ∝ x F = kx di mana k = pemalar daya spring Kecerunan graf = k 1 0.1 0.2 0.3 Pemanjangan spring/ m 0.4 0 2 3 4 Daya/ N (b) Kecerunan graf X > Kecerunan graf Y Kecerunan lebih ˜ Nilai k lebih besar ˜ Spring lebih keras. x/ cm F/ N X Y 2. Luas di bawah graf daya-pemanjangan: Pemanjangan/ mampatan Daya Luas = = Tenaga keupayaan kenyal x F O 1 – Fx 2 Tenaga keupayaan kenyal = Luas di bawah graf EP = 1 2 Fx = 1 2 (kx)(x) = 1 2 kx2 Secara mencancang F1 sin a + F2 sin b = F3 Secara mengufuk F1 kos a = F2 kos b Bab 1_1202 BS Fizik Tg5.indd 2 06/04/2022 10:19 AM
23TIP SOS Jawab semua soalan. Ambil g = 10 N kg–1, ketumpatan Hg, r = 13 600 kg m–3 dan ketumpatan air, r = 1 000 kg m–3 kecuali dinyatakan yang lain. KERTAS 1 2.1 Tekanan Cecair 1. Rajah 1 menunjukkan sistem bekalan air ke rumah. h X Rajah 1 Jika bacaan meter tekanan di X ialah 6.2 × 105 Pa, berapakah nilai h? A 6.2 m C 620 m B 62 m D 6 200 m 2. Rajah 2 menunjukkan laju pengaliran air dapat ditingkatkan dengan mencondongkan bekas air. Blok kayu Bekas air Rajah 2 Faktor yang manakah menghasilkan kesan tersebut? A Ketumpatan air B Kedalaman air C Graviti D Isi padu air 3. Tekanan cecair bergantung pada I kedalaman cecair II ketumpatan cecair III isi padu cecair IV pecutan disebabkan graviti di situ A I dan II C I, II dan III B II dan IV D I, II dan IV KLON SPM KLON SPM 4. Rajah 3 menunjukkan sebatang tiub berisi cecair P. Ketumpatan cecair ialah 1.2 g cm–3. Sudut antara tiub dengan garisan mengufuk ialah 50°. Cecair P 50° Rajah 3 Jika tekanan disebabkan cecair ialah 7 200 Pa, berapakah panjang turus cecair di dalam tiub? A 78 cm C 100 cm B 90 cm D 110 cm 5. Rajah 4 menunjukkan tiga bekas yang diisi dengan merkuri, air dan minyak masak. Tekanan di dasar bekas masing-masing ialah PX, PY dan PZ. X Air Minyak masak Merkuri Y Z Rajah 4 Perbandingan antara tekanan yang manakah betul? A PX = PY PZ C PX PZ PY B PX PY PZ D PZ PY PX 6. Rajah 5 menunjukkan satu silinder logam direndam di dalam suatu cecair. Permukaan atas silinder, X berada pada kedalaman h m dari permukaan cecair. Cecair Silinder Permukaan Y h Rajah 5 Soalan 4: P = hrg h = kedalaman dari permukaan cecair Bab 2_1202 BS Fizik Tg5.indd 23 07/04/2022 2:31 PM
24TIP SOS Tekanan pada permukaan X bergantung pada yang berikut kecuali A ketumpatan cecair B pecutan disebabkan graviti C nilai h D luas permukaan X 7. Tekanan disebabkan cecair di dasar bekas berisi cecair ialah 3 600 Pa. Berapakah tekanan apabila bekas berada di permukaan planet dengan kekuatan medan graviti ialah 5.6 N kg– 1? KBAT Mengaplikasi A 640 Pa C 2 000 Pa B 1 800 Pa D 3 600 Pa 8. Rajah 6 menunjukkan dua cecair, iaitu P dan Q masing-masing dengan ketumpatan 1 200 kg m–3 dan 1 600 kg m–3. Cecair P X 20 cm Cecair Q Rajah 6 Berapakah kedalaman dalam cecair Q di mana tekanannya sama dengan 20 cm di bawah permukaan cecair P? A 12.0 cm C 18.0 cm B 15.0 cm D 26.7 cm 9. Rajah 7 menunjukkan dua lubang yang sama aras, iaitu P dan Q yang berlainan saiz pada dinding sebuah silinder tinggi. Air dari lubang P dan Q melintasi satu jarak mengufuk, x (dalam rajah) dan x’ masing-masing. Lubang kecil P Lubang besar Q X Rajah 7 Perbandingan yang manakah benar? A x < x’ B x = x’ C x > x’ 10. Rajah 8 menunjukkan air dipancutkan keluar dengan laju yang sama pada titik-titik yang ditebuk pada permukaan tin berisi air. Lubang pada aras yang sama Rajah 8 Pernyataan berikut adalah kesimpulan daripada pemerhatian kecuali A tekanan cecair bertindak normal ke atas permukaan B tekanan cecair pada aras yang sama adalah sama kuat C tekanan cecair bertindak pada semua arah D tekanan cecair bergantung pada luas permukaan 11. Rajah 9 menunjukkan sebuah bekas berisi air. Air Rajah 9 Antara berikut, yang manakah rajah vektor tekanan air bertindak ke atas dinding bekas? A C B D Soalan 7: P = hrg P ∝ g Soalan 9: Tekanan cecair tidak bergantung pada luas. Soalan 11: Panjang anak panah menunjukkan magnitud tekanan. Bab 2_1202 BS Fizik Tg5.indd 24 07/04/2022 2:31 PM
25TIP SOS 12. Rajah 10 menunjukkan sebuah bekas berisi air. X Y Z Rajah 10 Perbandingan yang manakah benar mengenai tekanan air di titik-titik X, Y dan Z? A PX PY PZ C PX = PY = PZ B PX = PY PZ D PX PY = PZ 13. Empangan dibina dengan keadaan bahagian bawah yang lebih tebal daripada bahagian atas. Apakah alasan untuk berbuat demikian? A Tekanan air bertambah dengan kedalaman air B Semakin dalam air, semakin sejuk air C Ketumpatan air berkadar langsung dengan kedalaman air D Saiz molekul air bertambah mengikut kedalaman air 14. Berapakah daya disebabkan tekanan air ke atas seekor ikan dengan luas permukaan badan 360 cm2 di kedalaman 25 m di bawah permukaan air laut? [Diberi ketumpatan air laut = 1 025 kg m–3] A 900 N C 9 000 N B 8 600 N D 9 200 N 15. Sebuah silinder dengan diameter D mengandungi merkuri. Tekanan disebabkan merkuri ialah P. Jika merkuri dituang ke dalam silinder lain dengan diameter 2D, apakah tekanan baharu P’ akibat merkuri tersebut? KBAT Mengaplikasi A P C 1 4P B 1 2P D 1 8P 2.2 Tekanan Atmosfera 16. Merkuri digunakan dalam barometer Fortin kerana merkuri A legap B berkilat C tidak melekat pada tiub kaca D ketumpatannya yang sangat tinggi 17. Peralatan yang biasanya digunakan untuk membaca altitud dari aras laut biasanya ialah A barometer Aneroid B barometer Fortin C tolok Bourdon D manometer merkuri 18. Rajah 11 menunjukkan sebatang tiub dengan turus merkuri pada aras laut. h mm Vakum Merkuri Patm Rajah 11 Berapakah nilai h? A 760 mm B 800 mm C 100 cm D 120 cm 19. Rajah 12 menunjukkan dua ekor penyu. Penyu kecil Penyu besar Rajah 12 Penyu kecil berada di kedalaman 10 m di bawah permukaan air. Berapakah nisbah jumlah tekanan ke atas penyu besar terhadap penyu kecil? A 1:1 C 2:1 B 1:2 D 4:1 20. Anggap ketumpatan udara ialah 1.29 kg m–3 dan tidak berubah dengan ketinggian. Berapakah perubahan tekanan antara tanah dengan puncak sebuah bukit pada ketinggian 300 m? A 890 Pa B 1 927 Pa C 3 870 Pa D 5 600 Pa Soalan 15: Luas tapak ∝ diameter2 . Soalan 20: ∆tekanan = hr∆h Bab 2_1202 BS Fizik Tg5.indd 25 07/04/2022 2:31 PM
92TIP SOS Bahagian A Jawab semua soalan. 1. Rajah 1 menunjukkan pancaran termal dan penghasilan sinar katod. – + e X Y V.L.T. Tiub nyahcas e Rajah 1 (a) Apakah yang dimaksudkan dengan pancaran termion? [1 markah] (b) Namakan X dan Y. [2 markah] (c) Mengapakah tiub nyahcas mestilah berkeadaan vakum? [1 markah] (d) Nyatakan dua faktor yang mempengaruhi kadar pancaran termion. [2 markah] (e) Beza keupayaan, V = 2 500 V dibekalkan antara X dan Y, KBAT Mengaplikasi (i) hitungkan halaju elektron. [2 markah] (ii) nyatakan sebarang perubahan pada halaju elektron jika beza keupayaan antara X dan Y bertambah? [1 markah] KLON SPM KERTAS 2 Soalan 1: (b) Gunakan konsep keabadian tenaga, kerja yang dilakukan (W = eV) bersamaan dengan pertambahan dalam tenaga kinetik ( 1 2 mv2 ). Bab 5_1202 BS Fizik Tg5.indd 92 07/04/2022 2:38 PM
97TIP SOS Bahagian B Jawab semua soalan. 6. (a) Rajah 6.1 menunjukkan simbol transistor. E C B Rajah 6.1 (i) Namakan jenis transistor di atas. [1 markah] (ii) Tuliskan persamaan hubungan antara IB, IC dan IE. [1 markah] (iii) Terangkan prinsip operasi transistor di atas dengan menggunakan litar ringkas. [4 markah] (b) Rajah 6.2 menunjukkan satu litar bertransistor untuk menghidupkan alat penggera. R Suis geganti Loceng Bekalan kuasa tinggi 1 kΩ 100 kΩ Diod 5V Termistor Rajah 6.2 Terangkan bagaimana litar bertransistor berfungsi sebagai suis automatik bagi sistem penggera kebakaran. [4 markah] (c) Rajah 6.3 menunjukkan sebuah litar bertransistor yang digunakan untuk amplifier suara. R Q P S Rajah 6.3 Soalan 6: (c) Antara empat peranti elektronik, pembesar suara ialah peranti elektronik yang sangat penting untuk amplifier suara. Bab 5_1202 BS Fizik Tg5.indd 97 07/04/2022 2:38 PM
99TIP SOS Bahagian C Jawab semua soalan. 7. Rajah 7.1(a) dan 7.1(b) menunjukkan kesan sinar katod menggunakan tiub pemesongan. Bekalan kuasa Katod Anod Vakum 0.5 kV Tompok cahaya Beza keupayaan Bekalan kuasa Katod Anod Vakum 2.5 kV Tompok cahaya Beza keupayaan Rajah 7.1(a) Rajah 7.1(b) (a) Apakah yang dimaksudkan dengan pancaran termion? [1 markah] (b) (i) Perhatikan Rajah 7.1(a) dan 7.1(b). Bandingkan saiz bagi tompok cahaya yang kelihatan pada skrin dengan beza keupayaan yang diberikan. [2 markah] (ii) Nyatakan hubungan antara saiz tompok cahaya dengan beza keupayaan untuk membuat deduksi tentang hubungan saiz tompok cahaya dengan tenaga kinetik sinar katod. [2 markah] (iii) Nyatakan kuantiti fizik yang terlibat di 7(b)(ii). [1 markah] (c) Rajah 7.2 menunjukkan sinar katod memasuki kawasan medan elektrik dan medan magnet di dalam tiub pemesongan. Alur elektron O 1 cm – U U + Rajah 7.2 Nyatakan dan terangkan arah sinar katod akan terpesong. [4 markah] (d) Anda diberi tugasan untuk mengubahsuai reka bentuk tiub pemesongan sinar katod supaya dapat meningkatkan kadar pancaran termion dan kecerahan tompok cahaya pada skrin. Nyatakan dan terangkan pengubahsuaian berdasarkan aspek-aspek yang berikut: [10 markah] (i) Jenis logam yang digunakan sebagai katod (ii) Jenis dawai sebagai filamen (iii) Luas permukaan katod (iv) Beza keupayaan yang dikenakan dalam senapang katod (v) Jenis skrin Soalan 7: (b) (ii) Arah daya magnet yang dikenakan pada sinar katod boleh ditentukan dengan menggunakan petua tangan kiri Fleming. Bab 5_1202 BS Fizik Tg5.indd 99 07/04/2022 2:38 PM
100TIP SOS Pengukuhan dan Pengujian Kemahiran Proses Sains untuk Kertas 3 (Ujian Amali) 1. Dalam eksperimen ini, anda akan menyiasat hubungan antara arus tapak, IB dengan arus pengumpul, IC bagi transistor npn. (a) Susunkan radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. I B R1 = 1 kΩ R3 = 1 kΩ R4 = 0 – 1 kΩ R2 = 50 kΩ I C A1 6 V A2 Rajah 1 (i) Tutup suis dan laras reostat sehingga bacaan pada ammeter A1 ialah 10 mA. (ii) Rekodkan bacaan pada ammeter A2 dalam jadual. (iii) Ulangi prosedur di atas dengan melaraskan reostat sehingga bacaan pada ammeter A2 ialah 20 mA, 30 mA, 40 mA dan 50 mA. [6 markah] IB / mA IC / mA (b) Nyatakan pemboleh ubah bagi eksperimen ini; (i) Pemboleh ubah dimanipulasikan [1 markah] (ii) Pemboleh ubah bergerak balas [1 markah] (c) (i) Plotkan graf arus pengumpul, IC (paksi-y) melawan arus tapak, IB (paksi-x). (ii) Hitungkan kecerunan graf. [3 markah] (d) (i) Persamaan yang menghubungkaitkan arus pengumpul, IC dengan arus tapak, IB ialah IC = kIB di mana k ialah pemalar Menggunakan jawapan di (c)(ii), hitungkan nilai pemalar k. (ii) Hitungkan magnitud arus pengumpul, IC apabila arus tapak ialah, IB is 85 mA. [3 markah] Soalan 1: (d) Tukarkan persamaan kepada bentuk linear dan bandingkan dengan y = mx + c. Bab 5_1202 BS Fizik Tg5.indd 100 07/04/2022 2:38 PM
101TIP SOS (e) Nyatakan satu langkah berjaga-jaga yang perlu diambil untuk memperbaiki ketepatan bacaan dalam eksperimen ini. [1 markah] Sekiranya anda tidak dapat menjalankan eksperimen yang diperihalkan, anda boleh menjawab soalan ini dengan menggunakan data yang diperoleh daripada Jadual 1. Jadual 1 IB/A IC/A µA 0 10 20 40 30 50 µA 0 5 10 20 15 25 µA 0 10 20 40 30 50 µA 0 5 10 20 15 25 µA 0 10 20 40 30 50 µA 0 5 10 20 15 25 µA 0 10 20 40 30 50 µA 0 5 10 20 15 25 µA 0 10 20 40 30 50 µA 0 5 10 20 15 25 Soalan 1: (e) Elakkan ralat paralaks semasa mengambil bacaan daripada alat pengukuran. Bab 5_1202 BS Fizik Tg5.indd 101 07/04/2022 2:38 PM
133 BAB 1 Kertas 1 1. D 2. C 3. C 4. B 5. C 6. A 7. A 8. A Apabila daya paduan sifar, pecutan juga sifar. Halaju juga sifar atau seragam. 9. D Bacaan = Berat + ma 10. C Daya paduan ke atas = Berat imbangan 11. A FR = ma 500 – 120 = (60 + 10)a a = 5.4 m s–1 12. D 13. D 14. C Daya geseran sentiasa menentang gerakan 15. B Guna rumus: Fp 2 = F1 2 + F2 2 + 2F1 + 2F1 F2 kos q 16. C FR = ma F – 20 = 5(2) F = 30 N 17. A 18. B 19. C 20. D Fg = 30 – 12 sin 30° = 24 N 21. B Ff ialah daya geseran manakala R ialah daya tindak balas normal. 22. D 23. C 24. B 25. B Magnitud daya paduan adalah dua kali ganda dan menghala ke kiri. 26. A Berat ke bawah satah = mg sin q 27. D Bergerak sepanjang OX bermakna daya-daya menegak adalah seimbang. 28. A 29. B 30. D 31. A 32. A 33. B 34. B Meleraikan daya secara menegak. 35. D Apakah maksud daya-daya seimbang? 36. A 37. A 38. B 39. B 40. D 41. C Berat ke bawah satah diimbangkan oleh daya geseran. 42. B 43. B 44. D 45. B Hukum Hooke adalah benar untuk mampatan dan regangan. 46. D 47. A 48. B 49. B Tenaga kekenyalan berkadar terus dengan kuasa dua pemanjangan. 50. A Penambahan beban 150 g menyebabkan mampatan sebanyak 6 cm. 51. A 52. A Perhatikan spring separuh panjang masih hanya boleh menampung 10 kg (walaupun spring lebih keras). 53. C Kertas 2 Bahagian A 1. (a) 6 cm 8 cm 120o R (i) Guna skala 1 cm : 10 N. Lukis sebuah segi empat selari Panjang pepenjuru = 7.0 cm Magnitud daya paduan = 7 µ 10 N = 70 N Arah = 39o arah lawan jam dari 80 N atau U51o T (pengukuran menggunakan protraktor) (ii) Fp 2 = 602 + 802 + 2(60)(80) kos 120° Fp = 72 N (b) F-geseran = ma 70 − 30 = 20a a = 2.0 m s–2 (c) Magnitud daya tentangan = 40 N arah = S51o B 40 + 30 = 70 N (d) Pecutan baharu melebihi 4.0 m s–2 kerana daya paduan = 2(70) − 30 = 110 > 2 kali daya paduan sebelumnya (40 N) 2. (a) Berat = mg = 5 µ 10 = 50 N (b) 50 – 30 = 20 N (c) (i) F = msistem µ a 20 = (50 + 30)a a = 0.25 m s–2 (ii) Anggapkan jisim 5 kg sahaja T 5 kg 50 N a = 0.25 m s-2 F = m µ a 50 – T = 5(0.25) T = 48.75 N (d) (i) a’ a (ii) Kerana kini, daya tegangan bagi tali ialah 50 N, melebihi daya tegangan sebelumnya. 3. (a) (i) Apabila daya paduan adalah sifar. (ii) 10 N (b) Fbersih = ma 30 – 10 = 5a a = 4 m s–2 Bab 1 Jawapan Jwpan_1202 BS Fizik Tg5.indd 133 07/04/2022 2:46 PM
134 (c) Fbersih = ma 30 – 10 – daya geseran = ma 20 – 10 = 5a a = 2 m s–2 (d) Fbersih = ma 2(30) kos q 2 – 10 = 0 q 2 = 80.4° q = 160.8° (e) (i) Troli akan nyahpecut (ii) Troli akan memecut (f) Kerana komponen ke arah kanan untuk kedua-dua 30 N akan berkurang apabila sudut bertambah (F kos q 2 akan berkurang apabila q bertambah). 4. (a) R mg (b) Wx = mg sin q (c) Daya paduan (d) a = g sin q a / m s-2 9.8 q/° 90° (e) S u = 0 h 30o t = 1.2 s a = g sin q = 9.8 sin 30° = 4.9 m s–2 s = ut + 1 2 at 2 h sin 30° = 0 + 1 2 (4.9)(1.2)2 h = 1.8 m 5. (a) Kuantiti vektor: daya Kuantiti skalar: regangan, tenaga, kerja, panjang Arah yang membezakan kuantiti vektor daripada skalar. (b) (i) Berkadar terus (ii) x / m F / N (a) (b) 0.5 1600 (c) F = kx k = 1 600 0.5 = 3 200 N m–2 kʹ = 3k = 3 µ 3 200 = 9 600 N m–2 (d) W = 1 2 kx2 = 1 2 (9 600)(0.15)2 = 108 J Bahagian B 6. (a) • Papan seharusnya lebih panjang supaya komponen berat ke bawah landasan akan berkurang. Pekerja memerlukan daya yang kurang untuk melakukan kerjanya. • Papan seharusnya kuat dan teguh supaya tidak patah disebabkan beban yang berat. • Permukaan papan seharusnya licin untuk mengurangkan daya geseran yang menentang gerakan beban. • Sudut θ = 0° supaya tali adalah selari dengan papan untuk memastikan daya tarikan adalah minimum. • Susunan Q dipilih kerana papan adalah panjang, teguh, permukaan licin dan daya tarikan yang selari dengan papan. (b) Katakan daya geseran = Fg , Fbersih = ma 5 – Fg = 2(1) Fg = 3 N Guna Fbersih = ma sekali lagi 20 – 10 – 3 = 2a a = 3.5 m s–2 (c) (i) Daya apungan, FB Daya likat, FV W = mg (ii) Pada mulanya, berat sfera melebihi daya apungan dan daya likat. Sfera memecut. Bagaimanapun, apabila laju sfera bertambah, daya likat turut bertambah sehingga akhirnya, hasil tambah daya apungan dan daya likat bermagnitud sama dengan berat sfera. Ketika itu dan seterusnya, dayadaya adalah seimbang dan sfera turut bergerak dengan halaju seragam ke bawah. Bahagian C 7. (a) (i) Kekerasan ialah ukuran bagi daya penentang yang ditawarkan oleh badan yang kenyal terhadap perubahan bentuk. (ii) • Tebal lilitan gegelung untuk Y adalah lebih. • Pemanjangan untuk Y adalah kurang. • Masa untuk 20 ayunan untuk Y adalah kurang, maka tempoh ayunan beban adalah kurang. • Semakin keras spring, semakin kurang tempoh ayunan. (b) • Pemalar spring seharusnya tinggi supaya spring adalah keras dan dapat menyokong dan menahan berat kanak-kanak termasuk yang gemuk. • Bahan untuk spring dan tempat duduk seharusnya tahan lama dan tahan cuaca supaya boleh kekal lebih lama. • Diameter spring seharusnya besar untuk menambahkan kestabilan dan menahan kanak-kanak daripada tergelincir. • Pusat graviti penunggang spring ialah pada paksi spring untuk menambahkan kestabilan semasa kanak-kanak menggunakannya. • Tempat duduk seharusnya kasar supaya kanak-kanak tidak tergelincir semasa menggunakannya. • Spring penunggang itu seharusnya dipasang pada bahan fabrik kasar untuk mengelakkan kecederaan sekiranya kanak-kanak terjatuh. (c) l o x Bab 1 Jwpan_1202 BS Fizik Tg5.indd 134 07/04/2022 2:46 PM
137 (b) h1 r1 = h2 r2 0.760 µ 13.6 = h2 µ 1 hair = 10.3 m (c) h1 r1 = h2 r2 0.760 µ 13 600 = h2 µ 1.2 hudara = 8 613 m (d) Turus merkuri di sebelah kanan akan kurang menurun kerana ruang yang lebih besar akan menghasilkan tekanan udara terperangkap yang kurang daripada ruang di sebelah kiri. (e) 2 µ 13.6 cm = 27.2 cm Bahagian B 7. (a) • Luas keratan rentas omboh output seharusnya besar untuk menghasilkan daya output yang besar. • Takat didih cecair seharusnya tinggi supaya cecair tidak mudah mendidih atau menyejat dengan mudah. Jika gelembung dihasilkan sedemikian dalam cecair, kecekapan sistem akan berkurang. • Kebolehmampatan cecair seharusnya rendah supaya tiada kerja digunakan untuk memampatkannya. • Bahan untuk paip penghantaran seharusnya keluli supaya kadar hakisan adalah perlahan dan paip penghantaran boleh tahan lama. • Sistem S dipilih kerana mempunyai omboh output yang besar, cecair hidraulik bertakat didih tinggi dan cecair hidraulik berkebolehmampatan rendah dan paip penghantaran diperbuat daripada keluli. (b) F1 F2 = A1 A2 , W0 = Berat omboh besar 80 + W0 6 + 2 = p 4 (3.5d) 2 p 4 d2 W = 18 N (c) (i) Sama (ii) Turus merkuri barometer Q naik lebih tinggi. Luas bekas bagi Q berkurang, maka tinggi air di dalam bekas adalah lebih tinggi bagi isi padu air yang sama dituang. Oleh sebab tekanan cecair bertambah dengan kedalaman, tekanan yang dikenakan oleh air ke atas merkuri di dalam bekas Q adalah lebih tinggi dan menolak turus merkuri naik lebih tinggi. Bahagian C 8. (a) (i) Tekanan cecair bertindak dalam semua arah, bertindak secara normal ke atas permukaan dan bertambah dengan kedalaman cecair. (ii) h adalah lebih tinggi dalam Rajah 8.1. Jarak mengufuk yang dilintasi oleh air sebelum menyentuh besen adalah lebih jauh untuk Rajah 8.1. (iii) Semakin dalam air, semakin laju air terpancut ke luar. Deduksi: Tekanan air bertambah dengan kedalaman air. (b) • Bentuk bot mestilah laras untuk mengurangkan daya likat oleh air. • Ketumpatan keseluruhan bot mestilah kurang untuk memuatkan lebih ramai pelancong. • Dasar bot mestilah diperbuat daripada bahan kaca supaya dapat melihat terumbu karang. Hal ini juga lebih baik kerana dapat menghilangkan gangguan di permukaan seperti pantulan cahaya matahari. • Kaca yang digunakan mestilah berkualiti tinggi agar tidak mudah pecah dan tercalar. • Kaca mestilah jenis cembung sedikit untuk membesarkan imej yang dilihat. (c) • Berat cecair adalah sama dengan berat kubus yang terapung. Maka, berat atau jisim air yang disesarkan adalah sama dengan berat atau jisim minyak yang disesarkan. • Jisim sama dengan hasil darab ketumpatan dan isi padu. • Oleh sebab ketumpatan minyak adalah kurang, isi padu yang perlu disesarkan mestilah lebih banyak. Maka, kubus kayu lebih tenggelam untuk berbuat demikian. Kertas 3 1. (a) (i) Pemboleh ubah dimanipulasikan: Ketinggian turus turpentin, h1 (ii) Pemboleh ubah bergerak balas: Ketinggian turus air, h2 (b) h1 / cm h2 / cm 3.1 2.6 6.0 5.2 9.2 7.6 11.8 10.2 15.0 12.8 (c) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2 4 6 8 10 12 h2 / cm Graf h2 melawan h1 h1 / cm (d) k = 11.0 – 3.4 13.0 – 4.0 = 0.844 (e) Kecerunan kekal sama BAB 3 Kertas 1 1. C Berdasarkan maksud medan elektrik. 2. D Arah medan elektrik mestilah ke luar. 3. D Magnitud medan elektrik di P dan Q adalah sama. Oleh kerana medan elektrik ialah kuantiti vektor, maka medan elektrik bersih pada X menjadi sifar. 4. B Berdasarkan maksud, E = F q . 5. C Berdasarkan maksud, I = Q t . 6. C Ion positif yang lebih berat ditarik ke arah plat negatif secara perlahan-lahan. 7. C Q = It = 0.85(8 × 60) × 60 = 2.45 × 104 C 8. C Kerja, W dilakukan untuk menggerakkan satu cas coulomb, Q di antara dua titik dalam medan elektrik. 9. B Berdasarkan maksud, V = W Q. 10. B W = QV V = 85 000 × 10–3 18 = 4.72 V 11. D Berdasarkan maksud Hukum Ohm, I ∝ V, T kekal tetap. 12. C Pada mulanya, Hukum Ohm dipatuhi dan apabila suhu mentol meningkat, rintangan juga meningkat. Kecerunan graf I melawan V mewakili 1 R . Kecerunan menurun maka rintangan lampu bertambah. Bab 2 – Bab 3 Jwpan_1202 BS Fizik Tg5.indd 137 07/04/2022 2:46 PM