fizik stpm 2012

Bahagian B [15 markah]

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

16 Satu dawai dengan luas kerata rentas 0.50 mm2 dan panjang 20.0 cm ditarik di kedua-dua hujung
oleh satu daya 55 N seperti ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.

F = 55 N Dawai F = 55 N

(a) Tentukan tegasan dalam dawai itu. [2 markah]

(b) Jika pemanjangan ialah 0.40 cm, hitung terikan dalam dawai itu. [2 markah]

Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini. (c) Tentukan modulus Young dawai itu. [2 markah]

(d) Hitung tenaga terikan yang tersimpan dalam dawai itu. [2 markah]

17 (a) Nyatakan dua anggapan suatu gas unggul. [2 markah]

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

(b) Nyatakan dua syarat fizikal yang mana satu gas bertindak sebagai satu gas unggul.
[2 markah]

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

(c) Sebuah tangki gas 0.035 m3 mengandungi 7.0 kg gas butana. Andaikan bahawa gas itu

bertindak sebagai satu gas unggul, hitung tekanannya pada 27 C. [3 markah]

[Jisim molekul butana ialah 58 g mol–1.]

960/1

47

BLANK PAGE

960/1

48

HALAMAN KOSONG

960/1

49

Section C [30 marks]

Answer any two questions in this section.

18 (a) (i) State the principle of conservation of linear momentum. [2 marks]

(ii) In a perfect elastic collision, the total kinetic energy is conserved. Discuss a case where

the total kinetic energy is lost completely after a collision between two objects. [2 marks]

(b) An object of mass M is moving with velocity u, and collides elastically with another object of
mass m at rest. After the collision, M and m move with velocities v1 and v2 respectively.

(i) Write the equations to show the conservation of the kinetic energy and the conservation

of the linear momentum. [2 marks]

(ii) Using the equations in (b)(i), obtain a relationship between u, v1 and v2. [3 marks]

(iii) Determine the condition required for the object of mass M to stop after the collision.

[3 marks]

(iv) If M = 40.0 g, m = 60.0 g and u = 8.0 m s–1, calculate the percentage change in kinetic

energy of the object of mass M after the collision. [3 marks]

19 (a) (i) State Newton’s law of universal gravitation. [2 marks]

(ii) Explain why the force of gravity of the Earth on an object causes the object to

accelerate towards the Earth. [2 marks]

(b) The weight of a satellite in a circular orbit around the Earth is half of its weight on the surface
of the Earth. The mass of the satellite is 8.0 102 kg.

(i) Determine the altitude of the orbit. [3 marks]

(ii) Determine the speed of the satellite. [2 marks]

(iii) Determine the minimum energy required by the satellite to escape from its orbit to

space. [3 marks]

(iv) If the satellite is replaced with another satellite of mass 1.6 103 kg, state the effect on

your answers for (i), (ii) and (iii). . [3 marks]

960/1

50

Bahagian C [30 markah]

Jawab mana-mana dua soalan dalam bahagian ini.

18 (a) (i) Nyatakan prinsip keabadian momentum linear. [2 markah]

(ii) Dalam satu perlanggaran elastik yang sempurna, jumlah tenaga kinetik diabadikan.

Bincangkan satu kes dengan jumlah tenaga kinetik hilang sepenuhnya selepas perlanggaran antara dua

objek. [2 markah]

(b) Satu objek berjisim M bergerak dengan halaju u, dan berlanggar secara elastik dengan objek
lain berjisim m yang berada dalam keadaan rehat. Selepas perlanggaran, M dan m bergerak masing-
masing dengan halaju v1 dan v2.

(i) Tuliskan persamaan untuk menunjukkan keabadian tenaga kinetik dan keabadian

momentum linear. [2 markah]

(ii) Dengan menggunakan persamaan dalam (b)(i), dapatkan satu perhubungan antara u, v1,

dan v2. [3 markah]

(iii) Tentukan syarat yang diperlukan bagi objek berjisim M itu untuk berhenti selepas

perlanggaran. [3 markah]

(iv) Jika M = 40.0 g, m = 60.0 g, dan u = 8.0 m s–1, hitung peratusan perubahan tenaga

kinetik objek berjisim M itu selepas perlanggaran. [3 markah]

19 (a) (i) Nyatakan hukum kegravitian semesta Newton. [2 markah]

(ii) Jelaskan mengapa daya graviti Bumi pada satu objek menyebabkan objek itu memecut

ke arah Bumi. [2 markah]

(b) Berat satu satelit dalam satu orbit bulat yang mengelilingi Bumi ialah setengah daripada
beratnya pada permukaan Bumi. Jisim satelit itu ialah 8.0 102 kg.

(i) Tentukan altitud orbit itu. [3 markah]

(ii) Tentukan laju satelit itu. [2 markah]

(iii) Tentukan tenaga minimum yang diperlukan oleh satelit untuk terlepas dari orbitnya ke

angkasa. [3 markah]

(iv) Jika satelit itu digantikan dengan satelit yang lain berjisim 1.6 103 kg, nyatakan kesan

pada jawapan anda dalam (i), (ii), dan (iii). [3 markah]

960/1

51

20 (a) (i) State the first law of thermodynamics. [2 marks]

(ii) Using the first law of thermodynamics, explain the changes due to the work done in an

isothermal expansion and an adiabatic expansion for an ideal gas. [5 marks]

(b) A pump which is used to compress air into a big tank is shown in the diagram below.

To tank Valve Piston

0.300 m

Initially the air in the pump is at atmospheric pressure 1.01 × 105 Pa and temperature 300 K. The

pump has a uniform cylindrical space of length 0.300 m, and the valve opens when the air in the pump
exceeds a pressure of 6.25 × 105 Pa. Assuming that the compression is adiabatic and that the air

behaves as a diatomic ideal gas,

(i) determine the distance for which the piston moves before the air starts to enter the tank,
[4 marks]

(ii) determine the temperature of the compressed air, [2 marks]

(iii) determine the work done by the pump to fill 50.0 mol of air into the tank. [2 marks]

960/1

52

20 (a) (i) Nyatakan hukum termodinamik pertama. [2 markah]

(ii) Dengan menggunakan hukum termodinamik pertama, jelaskan perubahan yang

disebabkan oleh kerja yang dilakukan dalam pengembangan isoterma dan pengembangan adiabatik

bagi satu gas unggul. [5 markah]

(b) Satu pam yang digunakan untuk memampatkan udara ke dalam satu tangki besar ditunjukkan
dalam gambar rajah di bawah.

Ke tangki Injap Piston

0.300 m

Pada awalnya udara di dalam pam ialah pada tekanan atmosfera 1.01 × 105 Pa dan suhu 300 K.

Pam itu mempunyai ruang silinder yang seragam dengan panjang 0.300 m, dan injap terbuka apabila
udara di dalam pam melebihi tekanan 6.25 × 105 Pa. Andaikan bahawa mampatan itu ialah mampatan

adiabatik dan udaranya bertindak sebagai satu gas unggul dwiatom,

(i) tentukan jarak pada ketika piston bergerak sebelum udara mula memasuki tangki,
[4 markah]

(ii) tentukan suhu udara yang termampat, [2 markah]

(iii) tentukan kerja yang dilakukan oleh pam untuk memenuhkan 50.0 mol udara ke dalam

tangki itu. [2 markah]

960/1

53

Acceleration of free fall Values of constants g= 9.81 m s 2
Avogadro constant (Nilai Pemalar) NA = 6.02 1023 mol 1
Boltzmann constant k, kB = 1.38 10 23 J K 1
Gravitational constant (Pecutan jatuh bebas) G= 6.67 10 11 N m2 kg 2
Magnitude of electronic (Pemalar Avogadro) e= 1.60 10 19 C
charge (Pemalar Boltzmann)
Mass of the Earth (Pemalar graviti)
Mass of the Sun (Magnitud cas elektron)
Molar gas constant
Permeability of free space (Jisim Bumi) ME = 5.97 1024 kg
Permittivity of free space (Jisim Matahari) MS = 1.99 1030 kg
(Pemalar gas molar) R = 8.31 J K 1 mol 1
Planck’s constant (Ketelapan ruang bebas) μ0 = 4 10 7 H m 1
Radius of the Earth (Ketelusan ruang bebas) ε0 = 8.85 10 12 F m 1
Radius of the Sun
Rest mass of electron (Pemalar Planck) h = 1 10 9 F m 1
Rest mass of proton 36
Speed of light in free space (Jejari Bumi) RE
Stefan-Boltzmann constant (Jejari Matahari) RS = 6.63 10 34 J s
Unified atomic mass unit (Jisim rehat elektron) me = 6.38 106 m
= 6.96 108 m
(Jisim rehat proton) mp = 9.11 10 31 kg
= 1.67 10 27 kg
(Laju cahaya dalam ruang bebas) c
= 3.00 108 m s 1
(Pemalar Stefan-Boltzmann) = 5.67 10 8 W m 2 K 4
= 1.66 10 27 kg
(Unit jisim atom bersatu) u

960/1

54

Identity card number:………………………….. Centre number/index number:……………………….

(Nombor kad pengenalan) (Nombor pusat/angka giliran)

SPECIMEN PAPER

960/2 STPM

PHYSICS (FIZIK)

PAPER 2 (KERTAS 2)

One and a half hours (Satu jam setengah)

MAJLIS PEPERIKSAAN MALAYSIA

(MALAYSIAN EXAMINATIONS COUNCIL)

SIJIL TINGGI PERSEKOLAHAN MALAYSIA

(MALAYSIA HIGHER SCHOOL CERTIFICATE)

Please tear off along the perforated line. Instructions to candidates:
(Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini.) DO NOT OPEN THIS QUESTION PAPER UNTIL YOU ARE For examiner’s use

TOLD TO DO SO. (Untuk kegunaan

There are fifteen questions in Section A. For each question, four choices pemeriksa)
of answers are given. Choose one correct answer and indicate it on the
Multiple-choice Answer Sheet provided. Read the instructions on the Section B
Multiple-choice Answer Sheet very carefully. Answer all questions. Marks (Bahagian B)

will not be deducted for wrong answers. 16
Answer all questions in Section B. Write your answers in the spaces 17

provided.

Answer any two questions in Section C. All essential working should be Section C
shown. For numerical answers, unit should be quoted wherever appropriate. (Bahagian C)
Begin each answer on a fresh sheet of paper and arrange your answers in

numerical order.

Tear off the front page of this question paper and your answer sheets of

Section B, and tie both of them together with your answer sheets of Section C.

Values of constants are provided on page in this question paper. Total
Answers may be written in either English or Bahasa Malaysia. (Jumlah)

Arahan kepada calon:

JANGAN BUKA KERTAS SOALAN INI SEHINGGA ANDA DIBENARKAN BERBUAT

DEMIKIAN.

Ada lima belas soalan dalam Bahagian A. Bagi setiap soalan, empat pilihan jawapan diberikan.

Pilih satu jawapan yang betul dan tandakan jawapan itu pada Borang Jawapan Aneka Pilihan yang

dibekalkan. Baca arahan pada Borang Jawapan Aneka Pilihan itu dengan teliti. Jawab semua soalan.

Markah tidak akan ditolak bagi jawapan yang salah.

Jawab semua soalan dalam Bahagian B. Tulis jawapan anda di ruang yang disediakan.

Jawab mana-mana dua soalan dalam Bahagian C. Semua jalan kerja yang sesuai hendaklah

ditunjukkan. Bagi jawapan berangka, unit hendaklah dinyatakan di mana-mana yang sesuai. Mulakan

setiap jawapan pada helaian kertas jawapan yang baharu dan susun jawapan anda mengikut tertib

berangka.

Koyakkan muka hadapan kertas soalan ini dan helaian jawapan anda bagi Bahagian B, dan ikatkan

kedua-duanya bersama-sama dengan helaian jawapan anda bagi Bahagian C.

Nilai pemalar dibekalkan pada halaman kertas soalan ini.

Jawapan boleh ditulis dalam bahasa Inggeris atau Bahasa Malaysia.

This question paper consists of printed pages and blank page.
(Kertas soalan ini terdiri daripada halaman bercetak dan halaman kosong.)

© Majlis Peperiksaan Malaysia
STPM 960/2

55

BLANK PAGE

960/2

56

HALAMAN KOSONG

960/2

57

Section A [15 marks]

Answer all questions in this section.

1 A Gaussian surface encloses a charge of 2.0 C in vacuum. What is the electric flux through the
surface?

A 1.8 × 10 17 V m

B 4.4 × 10 6 V m
C 1.8 × 104 V m
D 2.3 × 105 V m

2 Which statement is not true of an isolated charged conducting sphere?
A Electric field exists inside the conductor.
B The potential in the conductor is constant.
C The charge distribution on the conductor is uniform.
D The charge is distributed only on the surface of the conductor.

3 The space between the plates of a parallel-plate capacitor needs to be completely filled by a
dielectric material to increase its capacitance. Which will give the highest capacitance?

Dielectric material Permittivity Thickness

A Teflon 2 0 0.4 mm

B Quartz 3 0 0.8 mm

C Glass 4 0 1.0 mm

D Mica 5 0 1.2 mm

960/2

58

Bahagian A [15 markah]

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

1 Satu permukaan Gauss mengurungi cas 2.0 C dalam vakum. Berapakah fluks elektrik menerusi
permukaan itu?

A 1.8 × 10 17 V m

B 4.4 × 10 6 V m
C 1.8 × 104 V m
D 2.3 × 105 V m

2 Penyataan yang manakah yang tidak benar tentang cas terpencil sfera pengkonduksi?
A Medan elektrik wujud di dalam konduktor.
B Keupayaan di dalam konduktor adalah malar.
C Taburan cas pada konduktor adalah seragam.
D Cas ditaburkan hanya pada permukaan konduktor.

3 Ruang di antara plat-plat satu kapasitor plat selari perlu dipenuhkan selengkapnya dengan bahan
dielektrik untuk meningkatkan nilai kapasitans. Yang manakah yang akan memberikan kapasitans
yang paling tinggi?

Bahan dielektrik Ketelusan Ketebalan

A Teflon 2 0 0.4 mm

B Kuartz 3 0 0.8 mm

C Kaca 4 0 1.0 mm

D Mika 5 0 1.2 mm

960/2

59

4 A switch S connected to terminal 1 at time t = 0 is shown in the circuit diagram below.

S

When the voltmeter reading has reached V0 at time t = T, the switch S is flipped to terminal 2.
Which graph shows the correct variation of voltmeter reading V with time t?

5 The equation which relates the electrical conductivity of the material of a conductor with other

quantities is ne2t , where n, e and m are symbols with the usual meaning. t in the equation
m

represents

A the thickness of the conductor

B the mean distance between adjacent atoms in the conductor

C the mean time between the collisions of free electrons with lattice ions

D the mean time for a free electron to move from one end to the other end of the conductor

960/2

60

4 Satu suis S yang disambungkan ke terminal 1 pada masa t = 0 ditunjukkan dalam gambar rajah
litar di bawah.

S

Apabila bacaan voltmeter telah mencapai V0 pada masa t = T, suis S ditukar ke terminal 2. Graf
yang manakah yang menunjukkan dengan betul ubahan bacaan voltmeter V dengan masa t?

5 Persamaan yang mengaitkan kekonduksian elektrik bahan suatu konduktor dengan kuantiti-

kuantiti lain ialah ne2t , dengan n, e, dan m adalah simbol yang membawa makna yang biasa. t
m

dalam persamaan itu mewakili

A ketebalan konduktor itu

B min jarak antara atom-atom bersebelahan dalam konduktor itu

C min masa antara perlanggaran elektron bebas dengan ion kekisi

D min masa bagi satu elektron bebas untuk bergerak dari satu hujung konduktor ke hujung yang
lain

960/2

61

6 When a potential difference V is applied across two ends of a copper wire with diameter d and
length L, the drift velocity of the electrons is v. If a copper wire of diameter d and length L with

24
potential difference of 2V applied across the two ends, the drift velocity, in terms of v, is

Av B 2v C 4v D 8v

7 A cell of e.m.f. ε connected to three identical bulbs R, S and T and a rheostat XY is shown in the
circuit diagram below.

εS X
R P

Y
T

If the contact P of the rheostat is adjusted towards Y, which statement is true of the changes in the
brightness of the three bulbs?

A R, S and T become brighter.
B R and T become brighter, but S becomes dimmer.
C R becomes brighter, but S and T become dimmer.
D R and S become brighter, but T becomes dimmer.

8 A potentiometer with a 100 cm wire XY is shown in the circuit diagram below.

P
XY

K

E is a dry cell of e.m.f. 1.5 V and internal resistance 0.50 . R is a resistor of 2.0 . When switch
K is open, the balance point P from X is 75 cm. When switch K is closed, the new balance point from
X is

A 30 cm B 40 cm C 60 cm D 75 cm

960/2

62

6 Apabila beza keupayaan V dikenakan merentas dua hujung satu dawai kuprum dengan garis pusat

d dan panjang L, halaju hanyut elektron ialah v. Jika satu dawai kuprum bergaris pusat d dan panjang
2

L dengan beza keupayaan 2V dikenakan merentas dua hujung, halaju hanyut, dalam sebutan v, ialah
4

Av B 2v C 4v D 8v

7 Satu sel dengan d.g.e ε disambungkan ke tiga mentol R, S, dan T yang seiras dan satu reostat XY
ditunjukkan dalam gambar rajah litar di bawah.

εS X
R P

Y
T

Jika sesentuh P reostat dilaraskan ke arah Y, penyataan yang manakah yang benar tentang
perubahan kecerahan tiga mentol itu?

A R, S, dan T menjadi lebih cerah.
B R dan T menjadi lebih cerah, tetapi S menjadi malap.
C R menjadi lebih cerah, tetapi S dan T menjadi malap.
D R dan S menjadi lebih cerah, tetapi T menjadi malap.

8 Satu potentiometer dengan 100 cm dawai XY ditunjukkan dalam gambar rajah litar di bawah.

P
XY

K

E ialah sel kering dengan d.g.e. 1.5 V dan rintangan dalam 0.50 . R ialah perintang 2.0 .
Apabila suis K dibuka, titik seimbang P daripada X ialah 75 cm. Apabila suis K ditutup, titik
seimbang daripada X yang baharu ialah

A 30 cm B 40 cm C 60 cm D 75 cm

960/2

63

9 An electron moves into a uniform magnetic field with a certain velocity. If the velocity of the
electron is in the same direction as the magnetic field,

A the electron accelerates
B the electron decelerates
C the electron continues to move with its original velocity
D the electron is deflected and moves in a circle at constant speed

10 Four parallel wires passing through the four vertices of a square WXYZ is shown in the diagram
below.

WM X

P OQ

Z NY

These wires carry currents of equal magnitude in the directions shown. The resultant magnetic

field at the centre O of the square is in the direction of 
  
A OM B ON C OP D OQ

11 Which statement is true of Hall effect?
A The Hall voltage for ordinary metal is a few volts.
B Hall effect can be used to determine the type of charge carrier.
C The Hall voltage is not dependent on the dimensions of the material.
D The electric force by the Hall voltage on the charge carriers exceeds the magnetic force.

12 A circular coil is placed in a uniform magnetic field. Which quantity does not influence the
magnitude of the charge flow in the coil when the coil is pulled out from the magnetic field?

A Area of the coil
B Resistance of the coil
C Magnetic flux density
D The time taken to pull the coil out from the magnetic field

960/2

64

9 Satu elektron bergerak masuk ke dalam medan magnet seragam dengan satu halaju tertentu. Jika
halaju elektron itu adalah searah dengan medan magnet,

A elektron itu memecut
B elektron itu nyahpecutan
C elektron itu terus bergerak dengan halaju asal
D elektron itu dipesongkan dan bergerak dalam satu bulatan dengan laju malar

10 Empat dawai selari yang melalui empat bucu satu segi empat sama WXYZ ditunjukkan dalam
gambar rajah di bawah.

WM X

P OQ

Z NY

Dawai-dawai ini membawa arus yang sama magnitudnya mengikut arah yang ditunjukkan.

Medan magnet paduan di pusat O segi empat itu ialah dalam arah
   

A OM B ON C OP D OQ

11 Penyataan yang manakah yang benar tentang kesan Hall?
A Voltan Hall pada logam biasa ialah beberapa volt.
B Kesan Hall dapat digunakan untuk menentukan jenis pembawa cas.
C Voltan Hall tidak bergantung pada dimensi sesuatu bahan.
D Daya elektrik oleh voltan Hall pada pembawa cas melebihi daya magnet.

12 Satu gegelung bulat diletakkan dalam medan magnet seragam. Kuantiti yang manakah yang tidak
mempengaruhi magnitud aliran cas dalam gegelung apabila gegelung itu ditarik keluar dari medan
magnet?

A Luas gegelung

B Rintangan gegelung

C Ketumpatan fluks magnet

D Masa yang diambil untuk menarik gegelung keluar dari medan magnet

960/2

65

13 The mutual inductance M between two coils is defined by M P . What do P and Q represent?
Q

P Q
A E.m.f. induced in primary coil Rate of change of current in secondary coil

B E.m.f. induced in secondary coil Rate of change of current in primary coil

C Potential difference across primary coil Potential difference across secondary coil

D Potential difference across secondary coil Potential difference across primary coil

14 An alternating current I which flows through a 5 resistor is given by I = 2 sin (50t), where I is
in amperes and t in seconds. The mean power dissipated in the resistor is

A 5W B 10 W C 20 W D 50 W

15 An R-C circuit is shown in the diagram below. C
R

The r.m.s. voltage across R and C are 10 V and 7 V respectively. What is the r.m.s. voltage of the
source?

A 3V B 12 V C 17 V D 24 V

960/2

66

13 Induktan saling M antara dua gegelung ditakrifkan sebagai M P . Apakah yang mewakili P
dan Q? Q

PQ

A D.g.e. teraruh dalam gegelung primer Kadar perubahan arus dalam gegelung
sekunder

B D.g.e. teraruh dalam gegelung sekunder Kadar perubahan arus dalam gegelung
primer

C Beza keupayaan merentas gegelung primer Beza keupayaan merentas gegelung
sekunder

D Beza keupayaan merentas gegelung sekunder Beza keupayaan merentas gegelung primer

14 Arus ulang-alik I yang mengalir melalui satu perintang 5 diberikan sebagai I = 2 sin (50t),
dengan I dalam ampere dan t dalam saat. Min kuasa yang terlesap dalam perintang ialah

A 5W B 10 W C 20 W D 50 W

15 Satu litar R-C ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.
RC

Voltan p.m.k.d. merentas R dan C ialah masing-masing 10 V dan 7 V. Berapakah voltan p.m.k.d.
sumber itu?

A 3V B 12 V C 17 V D 24 V

960/2

67

BLANK PAGE

960/2

68

Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini.

960/2

69 HALAMAN KOSONG

Section B [15 marks]

Answer all questions in this section.

16 Two thin conducting plates have an area of 0.50 m2 each. They are placed parallel to each other
and 25 mm apart. One plate is maintained at +75 V while the other at –75 V by a d.c. supply.

(a) Define capacitance of a capacitor. [1 mark]

……………………………………………………………………………………………………………

(b) Determine the amount of charge stored on each plate. [4 marks]

(c) Calculate the energy stored in the electric field between the plates. [2 marks]

17 (a) State Kirchhoff’s laws. [2 marks]

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

(b) Cell X of e.m.f. 3.0 V with internal resistance 1.0 and cell Y of e.m.f. 3.0 V with internal
resistance 2.0 are connected as shown in the circuit diagram below.

XY

I2 I I1

5.0 3.0
P Q

(i) Calculate current I1 and I2. [4 marks]

(ii) Determine the potential different between P and Q. [2 marks]

960/2

70

Bahagian B [15 markah]

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

16 Dua plat pengkonduksi nipis tiap-tiap satu mempunyai luas 0.50 m2. Plat-plat itu diletakkan selari

antara satu sama lain dan terpisah sejauh 25 mm. Satu plat dikekalkan pada +75 V manakala plat
yang satu lagi pada –75 V oleh satu bekalan a.t.

(a) Takrifkan kapasitans satu kapasitor. [1 markah]

……………………………………………………………………………………………………………

(b) Tentukan amaun cas yang tersimpan pada setiap plat. [4 markah]

Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini. (c) Hitung tenaga yang tersimpan dalam medan elektrik di antara plat-plat itu. [2 markah]

17 (a) Nyatakan hukum Kirchhoff. [2 markah]

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

(b) Sel X mempunyai d.g.e. 3.0 V dengan rintangan dalam 1.0 dan sel Y mempunyai d.g.e.
3.0 V dengan rintangan dalam 2.0 disambungkan seperti ditunjukkan dalam gambar rajah litar
di bawah.

XY

I2 I I1

5.0 3.0
P Q

(i) Hitung arus I1 dan I2. [4 markah]

(ii) Tentukan beza keupayaan antara P dengan Q. [2 markah]

960/2

71

BLANK PAGE

960/2

72

HALAMAN KOSONG

960/2

73

Section C [30 marks]

Answer any two questions in this section.

18 (a) Two fixed spherical conductors X and Y which is separated by a distance of 0.50 m is shown
in the diagram below.

+3.0 C –2.0 C
X Y

0.50 m

Conductor X has a radius 0.15 cm and charge +3.0 C. Conductor Y has a radius of 0.30 cm and
charge –2.0 C.

(i) Calculate the force between the two spheres. [3 marks]

(ii) The two spheres are then connected with a thin wire. The wire is then removed from

the spheres. Calculate the charge on each sphere. [5 marks]

(b) (i) Using Gauss’s law, explain why a person inside a hollow metallic sphere of radius R

maintained at a high electric potential does not experience an electric shock. [4 marks]

(ii) Sketch a graph of electric field E against distance r for r < R and r > R for the situation

in (b)(i). [4 marks]

19 (a) Explain microscopically why

(i) metal becomes hot when an electric current flows through it, [2 marks]

(ii) the resistivity of a metal increases while the resistivity of a semiconductor decreases

when the temperature rises. [4 marks]

(b) A current of 5.0 A flows in a wire of length 1.50 m and cross-sectional area 1.2 mm2. The
potential difference is 6.0 V.

(i) Determine the power dissipated in the wire. [3 marks]

(ii) Determine the drift velocity of free electrons if the electron density is
1.5 × 1028 m–3.
[3 marks]

(iii) Calculate the force experienced by a free electron if all the power dissipated in the wire

is used to drift the free electrons. [3 marks]

960/2

74

Bahagian C [30 markah]

Jawab mana-mana dua soalan dalam bahagian ini.

18 (a) Dua konduktor sfera yang ditetapkan X dan Y yang dipisahkan oleh satu jarak 0.50 m
ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.

+3.0 C –2.0 C
X Y

0.50 m

Konduktor X mempunyai jejari 0.15 cm dan cas +3.0 C. Konduktor Y mempunyai jejari 0.30
cm dan cas –2.0 C.

(i) Hitung daya di antara dua sfera itu. [3 markah]

(ii) Dua sfera itu kemudiannya dihubungkan dengan satu dawai nipis. Dawai itu

kemudiannya ditanggalkan dari sfera-sfera itu. Hitung cas pada setiap sfera. [5 markah]

(b) (i) Dengan menggunakan hukum Gauss, jelaskan mengapa seseorang di dalam satu sfera

logam lompang berjejari R dikekalkan pada suatu keupayaan elektrik yang tinggi tidak mengalami

renjatan elektrik. [4 markah]

(ii) Lakar satu graf medan elektrik E lawan jarak r untuk r < R dan r > R bagi situasi dalam

(b)(i). [4 markah]

19 (a) Jelaskan secara mikroskopik mengapa

(i) logam menjadi panas apabila arus elektrik mengalir melaluinya, [2 markah]

(ii) kerintangan satu logam bertambah manakala kerintangan satu semikonduktor berkurang

apabila suhu meningkat. [4 markah]

(b) Satu arus 5.0 A mengalir dalam satu dawai yang panjang 1.50 m dan luas keratan rentas
1.2 mm2. Beza keupayaan ialah 6.0 V.

(i) Tentukan kuasa terlesap dalam dawai itu. [3 markah]

(ii) Tentukan halaju hanyut elektron bebas jika ketumpatan elektron ialah 1.5 × 1028 m–3.

[3 markah]

(iii) Hitung daya yang dialami oleh satu elektron bebas jika semua kuasa yang terlesap

dalam dawai itu digunakan untuk menghanyutkan elektron bebas itu. [3 markah]

960/2

75

20 (a) (i) Define magnetic flux density, and state its unit. [3 marks]

(ii) State two differences between the force due to electric field and the force due to

magnetic field on a charged particle. [2 marks]

(iii) State Ampere’s law, and use it to derive the magnetic field of a long straight wire.
[4 marks]

(b) A long fixed horizontal wire PQ carries current 80.0 A in the direction QP as shown in the
diagram below.

P Q
80.0 A
80.0 A

String 0.15 m

RS

A copper wire RS of diameter 0.40 mm having the same length of PQ hanging horizontally

0.15 m below PQ on two light strings. An e.m.f. source is connected across terminals R and S. If the

density of copper is 8930 kg m 3, determine the minimum current and its direction needed to flow

through RS so that the tension in the strings is zero. [6 marks]

960/2

76

20 (a) (i) Takrifkan ketumpatan magnetik fluks, dan nyatakan unitnya. [3 markah]

(ii) Nyatakan dua perbezaan antara daya yang disebabkan oleh medan elektrik dengan daya

yang disebabkan oleh medan magnet pada satu zarah bercas. [2 markah]

(iii) Nyatakan hukum Ampere, dan gunakan hukum Ampere untuk terbitkan medan magnet

satu dawai lurus yang panjang. [4 markah]

(b) Satu dawai panjang mengufuk yang tetap PQ membawa arus 80.0 A dalam arah QP seperti
ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.

P Q
80.0 A
80.0 A
Tali 0.15 m

RS

Satu dawai kuprum RS bergaris pusat 0.40 mm mempunyai panjang yang sama dengan PQ
tergantung secara mengufuk 0.15 m di bawah PQ pada dua tali ringan. Satu sumber d.g.e. disambung
merentas terminal R dan S. Jika ketumpatan kuprum ialah 8930 kg m 3, tentukan arus minimum dan
arah yang diperlukannya untuk mengalir melalui RS supaya tegangan dalam tali adalah sifar.

[6 markah]

960/2

77

Acceleration of free fall Values of constants g= 9.81 m s 2
Avogadro constant (Nilai Pemalar) NA = 6.02 1023 mol 1
Boltzmann constant k, kB = 1.38 10 23 J K 1
Gravitational constant (Pecutan jatuh bebas) G= 6.67 10 11 N m2 kg 2
Magnitude of electronic (Pemalar Avogadro) e= 1.60 10 19 C
charge (Pemalar Boltzmann)
Mass of the Earth (Pemalar graviti)
Mass of the Sun (Magnitud cas elektron)
Molar gas constant
Permeability of free space (Jisim Bumi) ME = 5.97 1024 kg
Permittivity of free space (Jisim Matahari) MS = 1.99 1030 kg
(Pemalar gas molar) R = 8.31 J K 1 mol 1
Planck’s constant (Ketelapan ruang bebas) μ0 = 4 10 7 H m 1
Radius of the Earth (Ketelusan ruang bebas) ε0 = 8.85 10 12 F m 1
Radius of the Sun
Rest mass of electron (Pemalar Planck) h = 1 10 9 F m 1
Rest mass of proton 36
Speed of light in free space (Jejari Bumi) RE
Stefan-Boltzmann constant (Jejari Matahari) RS = 6.63 10 34 J s
Unified atomic mass unit (Jisim rehat elektron) me = 6.38 106 m
= 6.96 108 m
(Jisim rehat proton) mp = 9.11 10 31 kg
= 1.67 10 27 kg
(Laju cahaya dalam ruang bebas) c
= 3.00 108 m s 1
(Pemalar Stefan-Boltzmann) = 5.67 10 8 W m 2 K 4
= 1.66 10 27 kg
(Unit jisim atom bersatu) u

960/2

78

Identity card number:………………………….. Centre number/index number:……………………….

(Nombor kad pengenalan) (Nombor pusat/angka giliran)

SPECIMEN PAPER

960/3 STPM

PHYSICS (FIZIK)

PAPER 3 (KERTAS 3)

One and a half hours (Satu jam setengah)

MAJLIS PEPERIKSAAN MALAYSIA

(MALAYSIAN EXAMINATIONS COUNCIL)

SIJIL TINGGI PERSEKOLAHAN MALAYSIA

(MALAYSIA HIGHER SCHOOL CERTIFICATE)

Please tear off along the perforated line. Instructions to candidates: For examiner’s use
(Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini.) DO NOT OPEN THIS QUESTION PAPER UNTIL YOU ARE (Untuk kegunaan

TOLD TO DO SO. pemeriksa)
There are fifteen questions in Section A. For each question, four choices Section B
(Bahagian B)
of answers are given. Choose one correct answer and indicate it on the 16
Multiple-choice Answer Sheet provided. Read the instructions on the 17
Multiple-choice Answer Sheet very carefully. Answer all questions. Marks Section C
will not be deducted for wrong answers. (Bahagian C)

Answer all questions in Section B. Write your answers in the spaces Total
provided. (Jumlah)

Answer any two questions in Section C. All essential working should be
shown. For numerical answers, unit should be quoted wherever appropriate.
Begin each answer on a fresh sheet of paper and arrange your answers in
numerical order.

Tear off the front page of this question paper and your answer sheets of
Section B, and tie both of them together with your answer sheets of Section C.

Values of constants are provided on page in this question paper.
Answers may be written in either English or Bahasa Malaysia.

Arahan kepada calon:
JANGAN BUKA KERTAS SOALAN INI SEHINGGA ANDA DIBENARKAN BERBUAT

DEMIKIAN.
Ada lima belas soalan dalam Bahagian A. Bagi setiap soalan, empat pilihan jawapan diberikan.

Pilih satu jawapan yang betul dan tandakan jawapan itu pada Borang Jawapan Aneka Pilihan yang
dibekalkan. Baca arahan pada Borang Jawapan Aneka Pilihan itu dengan teliti. Jawab semua soalan.
Markah tidak akan ditolak bagi jawapan yang salah.

Jawab semua soalan dalam Bahagian B. Tulis jawapan anda di ruang yang disediakan.
Jawab mana-mana dua soalan dalam Bahagian C. Semua jalan kerja yang sesuai hendaklah
ditunjukkan. Bagi jawapan berangka, unit hendaklah dinyatakan di mana-mana yang sesuai. Mulakan
setiap jawapan pada helaian kertas jawapan yang baharu dan susun jawapan anda mengikut tertib
berangka.
Koyakkan muka hadapan kertas soalan ini dan helaian jawapan anda bagi Bahagian B, dan ikatkan
kedua-duanya bersama-sama dengan helaian jawapan anda bagi Bahagian C.
Nilai pemalar dibekalkan pada halaman kertas soalan ini.
Jawapan boleh ditulis dalam bahasa Inggeris atau Bahasa Malaysia.

This question paper consists of printed pages and blank page.
(Kertas soalan ini terdiri daripada halaman bercetak dan halaman kosong.)

© Majlis Peperiksaan Malaysia
STPM 960/3

79

BLANK PAGE

960/3

80

HALAMAN KOSONG

960/3

81

Section A [15 marks]

Answer all questions in this section.

1 A particle of mass m performs a simple harmonic motion with amplitude A and frequency f. The
total energy of this simple harmonic motion is

A 1 mA2f 2 B 2mA2f 2 C 2 2mA2f 2 D 4 2mA2f 2

2

2 A spring-mass system experiences critical damping. Which graph represents the variation of the
displacement s with time t of the motion of the mass?

3 The oscillations of the particles between consecutive nodes of a standing wave have the same
A amplitude
B phase
C maximum velocity
D energy

4 Which statement is not true of an electromagnetic wave?
A It is a transverse wave.

B The expression for its speed is 0 0.

C It consists of vibrations in magnetic and electric fields.
D It can be polarised.

960/3

82

Bahagian A [15 markah]

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

1 Satu zarah berjisim m melakukan gerakan harmonik ringkas dengan amplitud A dan frekuensi f.
Jumlah tenaga gerakan harmonik ringkas ini ialah

A 1 mA2f 2 B 2mA2f 2 C 2 2mA2f 2 D 4 2mA2f 2

2

2 Satu sistem jisim-spring mengalami pelembapan genting. Graf yang manakah yang mewakili
ubahan sesaran s dengan masa t bagi gerakan jisim itu?

3 Ayunan satu zarah antara nod berturutan satu gelombang pegun mempunyai sama
A amplitud
B fasa
C halaju maksimum
D tenaga

4 Penyataan yang manakah yang tidak benar tentang gelombang elektromagnet?
A Merupakan gelombang melintang.

B Ungkapan bagi laju ialah 0 0.

C Terdiri daripada getaran dalam medan magnet dan medan elektrik.
D Boleh dikutubkan.

960/3

83

5 If the level of intensity of a sound is raised by 10 dB, what is the ratio of the new sound intensity
to the original sound intensity?

A 0.1 B1 C 10 D 1010

6 A guitar wire is 0.80 m long and of mass 5.0 g. If its frequency of fundamental mode of vibration
is 100 Hz, its tension is

A 40 N B 128 N C 160 N D 200 N

7 Two thin lenses L1 and L2 which are placed coaxially at a distance 30 cm apart is shown in the
diagram below.

L1 L2

Each lens has a focal length of 40 cm. If the incident rays to L1 are parallel, the final image which
is produced after the rays pass through lenses L1 and L2 is

A real and located between L1 and L2
B virtual and located between L1 and L2
C real and located on the right side of L2
D virtual and located on the left side of L1

8 A concave mirror produces a virtual image at a distance 60 cm from the mirror. The height of the
image is three times the height of the object. What is the focal length of the concave mirror?

A 10 cm B 20 cm C 30 cm D 40 cm

9 The resolving power of an aperture can be increased by using
A an aperture of smaller diameter
B light with higher frequency
C light with longer wavelength
D light with higher intensity

960/3

84

5 Jika paras keamatan satu bunyi dinaikkan sebanyak 10 dB, berapakah nisbah keamatan bunyi
baharu itu kepada keamatan bunyi asal?

A 0.1 B1 C 10 D 1010

6 Seutas dawai gitar panjangnya 0.80 m dan berjisim 5.0 g. Jika frekuensi getaran mod asasnya
ialah 100 Hz, tegangannya ialah

A 40 N B 128 N C 160 N D 200 N

7 Dua kanta nipis L1 and L2 yang diletakkan sepaksi pada jarak 30 cm di antara satu sama lain
ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.

L1 L2

Setiap kanta mempunyai jarak fokus 40 cm. Jika sinar tuju ke L1 adalah selari, imej akhir yang
terhasil selepas sinar melalui kanta L1 dan L2 adalah

A nyata dan terletak di antara L1 dengan L2
B maya dan terletak di antara L1 dengan L2
C nyata dan terletak di sebelah kanan L2
D maya dan terletak di sebelah kiri L1

8 Satu cermin cekung menghasilkan satu imej maya pada jarak 60 cm dari cermin. Tinggi imej ialah
tiga kali daripada tinggi objek itu. Berapakah panjang fokus cermin cekung itu?

A 10 cm B 20 cm C 30 cm D 40 cm

9 Kuasa pembezaan jelas satu bukaan boleh ditingkatkan dengan menggunakan
A bukaan garis pusat yang lebih kecil
B cahaya dengan frekuensi yang lebih tinggi
C cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang
D cahaya dengan keamatan yang lebih tinggi

960/3

85

10 Which statement is not true of multimode step index optical fibres?
A The refractive index of the cladding layer is greater than that of the core index.
B The refractive index of the cladding layer is smaller than that of the core index.
C Total internal reflections occur at core-cladding boundaries.
D All wavelengths arrive at the other end of the fibre at different times.

11 When light with wavelength 300 nm incidents on the surface of a metal, photoelectrons with
maximum kinetic energy 2.0 eV are emitted from the surface of the metal. What is the maximum
wavelength for the light which can cause this emission of photoelectrons from the surface of the
metal?

A 200 nm B 600 nm C 650 nm D 880 nm

12 The characteristic lines in an X-ray spectrum is caused by
A deceleration of the energetic incident electrons while they approach the target
B collision of energetic incident electrons with the target atoms
C release of energy when the target atoms undergo ionisation
D transitions of electrons between innermost shells of the target atom

13 Nanoscience is generally known as the study on systems with
A sizes less than one nanometer
B sizes from one to one hundred nanometres
C mass of one to one hundred nanograms
D interaction time of one to one hundred nanoseconds

14 The binding energy per nucleon is
A almost constant when the nucleon number is between 60 and 80
B directly proportional to the nucleon number
C maximum when the nucleon number is between 1 to 20
D maximum when the nucleon number is between 220 to 240

15 The count rate of a radioactive sample was originally 208 s–1 as recorded by a detector. Four
minutes later, the count rate had decreased to 40 s–1. The average background count was found to be
16 s–1. What is the half-life of the radioactive sample?

A 30 s B 40 s C 60 s D 80 s

960/3

86

10 Penyataan yang manakah yang tidak benar tentang gentian optik multimod indeks berperingkat?
A Indeks biasan lapisan salutan adalah lebih besar daripada indeks teras lapisan salutan.
B Indeks biasan lapisan salutan adalah lebih kecil daripada indeks teras lapisan salutan.
C Jumlah pesongan dalaman berlaku pada sempadan salutan teras.
D Semua panjang gelombang sampai di hujung yang lain gentian pada masa yang berbeza.

11 Apabila cahaya dengan panjang gelombang 300 nm tuju pada permukaan satu logam, fotoelektron
dengan tenaga kinetik maksimum 2.0 eV dipancarkan dari permukaan logam itu. Berapakah panjang
gelombang maksimum cahaya yang boleh menyebabkan pancaran fotoelektron ini dari permukaan
logam itu?

A 200 nm B 600 nm C 650 nm D 880 nm

12 Garis cirian dalam spektrum X-ray disebabkan oleh
A nyahpecutan elektron tuju yang bertenaga semasa menghampiri sasaran
B perlanggaran elektron tuju yang bertenaga dengan atom sasaran
C pembebasan tenaga apabila atom sasaran mengalami pengionan
D peralihan elektron di antara petala-petala yang paling dalam atom sasaran

13 Nanosains secara umumnya dikenali sebagai kajian terhadap sistem dengan
A saiz yang kurang daripada satu nanometer
B saiz daripada satu nanometer hingga seratus nanometer
C jisim satu nanogram hingga seratus nanogram
D interaksi masa satu nanosaat hingga seratus nanosaat

14 Tenaga pengikat per nukleon ialah
A hampir malar apabila nombor nukleon adalah di antara 60 dengan 80
B berkadar terus kepada nombor nukleon
C maksimum apabila nombor nukleon adalah di antara 1 hingga 20
D maksimum apabila nombor nukleon adalah di antara 220 hingga 240

15 Kadar bilang satu sampel radioaktif pada asalnya 208 s–1 seperti yang tercatat oleh satu pengesan.
Empat minit kemudian, kadar bilang telah berkurang kepada 40 s–1. Purata kadar bilang latar belakang
didapati menjadi 16 s–1. Berapakah setengah hayat sampel radioaktif itu?

A 30 s B 40 s C 60 s D 80 s

960/3

87

BLANK PAGE

960/3

88

Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini.

960/3

89 HALAMAN KOSONG

Section B [15 marks]

Answer all questions in this section.

16 A body of mass 2.0 kg moves in simple harmonic motion. The displacement x from the
equilibrium position at time t is given by x 6.0cos0.22 t , where x is in metres and t in seconds.

(a) Determine is the amplitude and the period of the simple harmonic motion. [3 marks]

(b) Calculate the maximum acceleration of the motion. [2 marks]

(c) Calculate the kinetic energy of the body at time t = 3 seconds. [3 marks]

17 In an electron diffraction experiment, an electron beam which is accelerated on a potential
difference is incident normally on a very thin gold film. Several circular diffraction rings are seen on a
photographic film.

(a) If the voltage at the anode is increased, what happens to the circular rings? [1 mark]

....................................................................................................................................................................

(b) If a particular ring of radius R is chosen and different values of accelerating voltage V are

recorded, sketch a graph of R against 1 . Deduce that the experiment is in agreement with de
V

Broglie’s hypothesis. [6 marks]

960/3

90

Bahagian B [15 markah]

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

16 Satu jasad berjisim 2.0 kg bergerak dalam gerakan harmonik ringkas. Sesaran x daripada
kedudukan keseimbangan pada masa t berikan oleh x 6.0kos 0.22 t , dengan x dalam meter dan t

dalam saat.

(a) Tentukan amplitud dan tempoh gerakan harmonik ringkas itu? [3 markah]

(b) Hitung pecutan maksimum gerakan itu. [2 markah]

Sila koyakkan di sepanjang garis putus-putus ini. (c) Hitung tenaga kinetik jasad itu pada masa t = 3 saat. [3 markah]

17 Dalam satu uji kaji belauan elektron, satu alur elektron yang dipecutkan pada satu beza keupayaan
menuju secara normal pada satu filem emas yang sangat nipis. Beberapa gelang belauan bulat dilihat
pada satu filem fotograf.

(a) Jika voltan pada anod ditingkatkan, apakah yang terjadi pada gelang bulat itu? [1 markah]

....................................................................................................................................................................

(b) Jika satu gelang tertentu yang berjejari R dipilih dan nilai berbeza voltan pecutan V

direkodkan, lakar graf R lawan 1 . Deduksikan bahawa uji kaji itu bersetuju dengan hipotesis de
V

Broglie. [6 markah]

960/3

91

BLANK PAGE

960/3

92

HALAMAN KOSONG

960/3

93

Section C [30 marks]

Answer any two questions in this section.

18 (a) The displacement y at distance x and time t of a sound wave propagating in air can be
represented by

y = 7.5 × 10 4 sin (315t 1.05x),

where x and y are in metres and t in seconds.

(i) Sketch, on the same axes, graphs of y against x at times t = 0 and t = T , where T is the
4

period of the wave. [2 marks]

(ii) Determine the velocity and the frequency of the wave. [4 marks]

(iii) Calculate the phase difference between the origin and a point 2.0 m from it. [3 marks]

(b) (i) What is meant by Doppler effect? [2 marks]

(ii) Describe the principle of Doppler radar used by the police to determine the speed of an

automobile. [4 marks]

960/3

94

Bahagian C [30 markah]

Jawab mana-mana dua soalan dalam bahagian ini.

18 (a) Sesaran y pada jarak x dan masa t suatu gelombang bunyi yang merambat di udara boleh
diwakili oleh

y = 7.5 × 10 4 sin (315t 1.05x),

dengan x dan y dalam meter dan t dalam saat.

(i) Lakar, pada paksi yang sama, graf y lawan x pada masa t = 0 dan t = T , dengan T kala
4

gelombang itu. [2 markah]

(ii) Tentukan halaju dan frekuensi gelombang itu. [4 markah]

(iii) Hitung beza fasa di antara asalan dengan satu titik 2.0 m dari asalan. [3 markah]

(b) (i) Apakah yang dimaksudkan dengan kesan Doppler? [2 markah]

(ii) Perihalkan prinsip radar Doppler yang digunakan oleh polis untuk menentukan laju

sesebuah kenderaan. [4 markah]

960/3

95

19 (a) (i) State the principle of superposition. [2 marks]

(ii) Explain the conditions needed to obtain a well-defined interference pattern. [4 marks]

(b) The set-up for a Young’s double slit experiment is shown in the diagram below.

Light a
source D

Red
filter

Screen

The fringe pattern observed has fringe separation of 1.6 mm.

D
(i) If is 2500, calculate the wavelength of the red light that passes through the filter.

a
[2 marks]

(ii) A blue filter is inserted to replace the red filter. Suggest what can be done to the set-up

to obtain the fringe pattern of the same fringe separation as in (b)(i). [2 marks]

(iii) If a thin sheet of mica with refractive index 1.58 is placed in front of the upper slit,

explain the changes occurred to the fringe pattern. [2 marks]

(iv) Given that the thickness of mica in (b)(iii) is 6.64 m, calculate the shift of fringe

D [3 marks]
pattern using = 2500 and = 450 nm.

a

960/3

96