8914 Tiga dawai yang panjang dan selari, X, Y, dan Z, setiap satunya membawa arus, I, yang sama magnitud dalam arah seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. Jika jarak antara X, Y, dan Z adalah sama, gambar rajah yang manakah yang menunjukkan arah daya yang bertindak pada X, Y, dan Z?A BC D15 Satah bagi satu gegelung bulat diletakkan berserenjang dalam medan magnet seragam. Kuantitifizik yang manakah yang tidak mempengaruhi magnitud bagi aliran cas dalam gegelung apabila gegelung itu ditarik keluar dari medan magnet itu?A Luas bagi gegelungB Rintangan bagi gegelungC Ketumpatan fluks magnetD Masa yang diambil untuk menarik gegelung keluar dari medan magnet ituSTPM 960/2IX Y ZI IIX Y ZI I IX Y ZI IIX Y ZI I IX Y ZI I
9016 A conducting rod is pulled from rest to move with a constant acceleration in a uniform magnetic field on two horizontal tracks of negligible resistance is shown in the diagram below.The tracks are connected to a resistor, R, at both of its ends. Which graph shows the variation of the induced current, I, with time, t, for the conducting rod?A BC D17 Which statement is not true about the self-inductance of a coil?A The self-inductance depends on the number of turns of the coil.B The self-inductance depends on the relative permeability of the core.C The self-inductance is equal to the rate of current change in the coil.D The self-inductance is equal to the ratio of the total magnetic flux to the current that flows in the coil.STPM 960/2I0 tI0 tRConducting rodTracksAI0 tI0 t
9116 Sebatang rod pengkonduksi ditarik daripada keadaan rehat untuk bergerak dengan pecutan malar dalam satu medan magnet yang seragam di atas dua landasan mengufuk yang mempunyai rintangan yang boleh diabaikan ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.Landasan itu disambung kepada satu perintang, R, pada kedua-dua hujungnya. Graf yang manakah yang menunjukkan ubahan arus teraruh, I, dengan masa, t, bagi rod pengkonduksi itu?A BC D17 Pernyataan yang manakah yang tidak benar tentang swainduktans bagi suatu gegelung?A Swainduktans bersandar kepada bilangan lilitan gegelung.B Swainduktans bersandar kepada ketelusan relatif bagi teras. C Swainduktans adalah sama dengan kadar perubahan arus dalam gegelung.D Swainduktans adalah sama dengan nisbah jumlah fluks magnet kepada arus yang mengalir dalam gegelung.STPM 960/2I0 tI0 tI0 tRod pengkonduksiRLandasanAI0 t
9218 An alternating current that flows in a coil of inductance L is given by the equation I = I0sinwt .The expression that represents the magnitude of induced e.m.f. in the coil is Asin LI to Bcos LI to Csin LI to Dos LI c to 19 An R-C circuit is shown in the circuit diagram below. The r.m.s. voltage across R is 10 V while the r.m.s. voltage across C is 7.0 V. What is the r.m.s. voltage of the alternating current source?A 3.0 V B 12 V C 17 V D 24 V 20 The variation of voltage, V, across a capacitor with time, t, is shown in the diagram below. Which graph shows the variation of current, I, through the capacitor with time, t?A BC DSTPM 960/2I0tI0tI0tV0tI0tR C
9318 Arus ulang-alik yang mengalir dalam satu gegelung dengan induktans L diberikan oleh persamaan I = I0sinwt. Ungkapan yang mewakili magnitud bagi d.g.e. teraruh dalam gegelung itu ialah Asin LI to Bkos LI to Csin LI to Dkos LI to 19 Satu litar R-C ditunjukkan dalam gambar rajah litar di bawah.Voltan p.m.k.d. yang merentas R ialah 10 V manakala voltan p.m.k.d. yang merentas C ialah7.0 V. Berapakah voltan p.m.k.d. bagi sumber arus ulang-alik itu?A 3.0 V B 12 V C 17 V D 24 V 20 Ubahan voltan, V, merentas satu kapasitor dengan masa, t, ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. Graf yang manakah yang menunjukkan ubahan arus, I, melalui kapasitor itu dengan masa, t?A BC DSTPM 960/2V0tI0tI0tI0tI0tR C
94Section B [14 marks]Answer all questions. Write the answers on the answer sheets provided. Begin each answer on a new page of the answer sheet.21 A wire, PQ, of length l and mass m, and a wire frame connected to a resistor of resistance R, areplaced in a uniform magnetic field, B, which is perpendicular to the plane of the wire frame as shown in the diagram below. PQ falls freely and slides without friction and in contact with the wire frame.(a) Using Lenz’s law, determine the direction of the induced current in PQ. [2](b) Deduce an expression for the induced current, I, in terms of B, l, R and velocity, v, of PQ. [3](c) PQ will finally achieve a maximum velocity. Why? Explain your answer. [2]22 A sinusoidal voltage,V t = 240sin(120 ), is supplied to a circuit which consists of a resistor of resistance 50 and an inductor of inductance 0.20 H as shown in the circuit diagram below.(a) Calculate the impedance of the circuit. [3](b) State the phase relation between the voltage supply and current in the circuit. [1](c) A capacitor is then connected in series to the circuit above. Determine the capacitance of the capacitor so that a maximum current flows through the circuit. [3]STPM 960/2BP QWire frameR0.20 H50 V = 240 sin(120t)
95Bahagian B [14 markah]Jawab semua soalan. Tulis jawapan pada helaian jawapan yang disediakan. Mulakan setiap jawapan pada halaman baharu helaian jawapan.21 Satu dawai, PQ, dengan panjang l dan jisim m, dan satu rangka dawai bersambung kepada satu perintang berintangan R, diletakkan dalam medan magnet seragam, B, yang berserenjang kepada satah rangka dawai itu seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. PQ jatuh secara bebas dan menggelongsor tanpa geseran dan bersambung dengan rangka dawaiitu.(a) Menggunakan hukum Lenz’s, tentukan arah bagi arus teraruh dalam PQ. [2](b) Deduksikan satu ungkapan bagi arus teraruh, I, dalam sebutan B, l, R, dan halaju, v, bagi PQ.[3](c) PQ akhirnya akan mencapai halaju maksimum. Mengapa? Jelaskan jawapan anda. [2]22 Satu voltan sinusoidal, V t = 240sin(120 ), dibekalkan kepada satu litar yang terdiri daripada satu perintang berintangan 50 dan induktor berinduktans 0.20 H seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah litar di bawah.(a) Hitung impedans bagi litar itu. [3](b) Nyatakan hubungan fasa antara bekalan voltan dengan arus dalam litar itu. [1](c) Satu kapasitor kemudiannya disambung secara siri kepada litar di atas. Tentukan kapasitans bagi kapasitor itu supaya arus maksimum mengalir melalui litar itu. [3]STPM 960/2BP QRangka dawaiR0.20 H50 V = 240 sin(120t)
96Section C [26 marks]Answer all questions. Write the answers on the answer sheets provided. Begin each answer on a new page of the answer sheet.23 An air-filled parallel plate capacitor is fully charged by a direct current supply. The dimension of the plates is 0.50 m × 1.0 m and are placed 25 mm apart with one plate maintained at +75 V while the other at – 75 V.(a) Calculate the energy stored in the electric field between the plates. [5](b) If a dielectric is inserted between the plates with the direct current supply remains connected, explain the effect on charge stored in the capacitor. [8]24 A potential difference is applied across both ends of a copper rod.(a) Explain the mechanism of electric conduction in the copper rod and the effect of temperature on the conductivity of the rod. [8] (b) The length of the copper rod is L and the drift velocity of the electrons is v. If the length of copper rod is reduced to 4L, determine the final drift velocity of the electrons. [5]STPM 960/2
97Bahagian C [26 markah]Jawab semua soalan. Tulis jawapan pada helaian jawapan yang disediakan. Mulakan setiap jawapan pada halaman baharu helaian jawapan.23 Satu kapasitor plat selari berisi udara dicas sepenuhnya oleh satu bekalan arus terus. Dimensi bagi plat itu ialah 0.50 m × 1.0 m dan diletakkan 25 mm jauh dengan satu plat dikekalkan pada +75 V manakala plat yang satu lagi pada – 75 V.(a) Hitung tenaga yang tersimpan dalam medan elektrik antara plat itu. [5](b) Jika satu dielektrik disisipkan antara plat dengan bekalan arus terus kekal bersambung, jelaskan kesan pada cas yang tersimpan dalam kapasitor itu. [8]24 Satu beza keupayaan ditindakkan merentas kedua-dua hujung satu rod kuprum.(a) Jelaskan mekanisme bagi konduksi elektrik dalam rod kuprum itu dan kesan suhu pada kekonduksian bagi rod itu. [8] (b) Panjang rod kuprum itu ialah L dan halaju hanyut bagi elektron ialah v. Jika panjang rod kuprum dikurangkan kepada 4L, tentukan halaju hanyut akhir bagi elektron itu. [5]STPM 960/2
98Values of constants(Nilai Pemalar)Acceleration of free fall (Pecutan jatuh bebas) g = 9.81 m s–2Avogadro’s number (Pemalar Avogadro) NA = 6.02 1023 mol–1Boltzmann’s constant (Pemalar Boltzmann) k, kB = 1.38 10–23 J K–1Elementary charge (Magnitud cas elektron) e = 1.60 10–19 CGravitational constant (Pemalar graviti) G = 6.67 10–11 N m2 kg–2Mass of the Earth (Jisim Bumi) ME = 5.97 1024 kgMass of the Sun (Jisim Matahari) MS = 1.99 1030 kgMolar gas constant (Pemalar gas molar) R = 8.31 J K–1 mol–1Permeability of free space (Ketelapan ruang bebas) 0 = 4 10–7 H m–1Permittivity of free space (Ketelusan ruang bebas) 0 = 8.85 10−12 F m–1Planck’s constant (Pemalar Planck) h = 6.63 10–34 J sRadius of the Earth (Jejari Bumi) RE = 6.38 106 mRadius of the Sun (Jejari Matahari) RS = 6.96 108 mRest mass of electron (Jisim rehat elektron) me = 9.11 10–31 kgRest mass of proton (Jisim rehat proton) mp = 1.67 10–27 kgSpeed of light in free space (Laju cahaya dalam ruang bebas) c = 3.00 108 m s–1Stefan-Boltzmann’s constant (Pemalar Stefan-Boltzmann) = 5.67 10–8 W m–2 K–4Unified atomic mass unit (Unit jisim atom bersatu) u = 1.66 10–27 kgWien’s constant (Pemalar Wien) b = 2.90 10–3 m KSTPM 960/2
99SPECIMEN PAPER960/3 STPM SIJIL TINGGI PERSEKOLAHAN MALAYSIA PHYSICS PAPER 3MAJLIS PEPERIKSAAN MALAYSIA(MALAYSIAN EXAMINATIONS COUNCIL)1 Hour 30 MinutesInstructions to candidates:DO NOT OPEN THIS QUESTION PAPER UNTIL YOU ARE ALLOWED TO DO SO.Answer all questions in Section A, Section B and Section C.All working should be shown. For numerical answers, units should be quoted wherever appropriate.Answers may be written either in English or Malay.Arahan kepada calon:JANGAN BUKA KERTAS SOALAN INI SEHINGGA ANDA DIBENARKAN BERBUAT DEMIKIAN.Jawab semua soalan dalam Bahagian A, Bahagian B, dan Bahagian C. Semua kerja hendaklah ditunjukkan. Bagi jawapan berangka, unit hendaklah dinyatakan di mana-mana yang sesuai.Jawapan boleh ditulis dalam bahasa Inggeris atau bahasa Melayu.This question paper consists of printed pages and blank pages.(Kertas soalan ini terdiri daripada halaman bercetak dan halaman kosong.)© Majlis Peperiksaan MalaysiaSTPM 960/3
100Section A [20 marks]Answer all questions.Indicate the correct answer on the Multiple-choice Answer Sheet provided.1 Which is not true about a simple harmonic motion? A A periodic motion B Involves a restoring force C The total energy of the motion is conserved.D The potential energy is always the same with its kinetic energy.2 Which statement is true about a critical damped oscillation?A The system undergoes a few oscillations before it stops.B The system returns to rest at the equilibrium position slowly.C The system undergoes exponential drop in amplitude when oscillating. D The system returns to rest at the equilibrium position in the shortest time.3 The transverse wave in a string is represented by the equationy =10sin[p(x -0.2t)],where x and y are measured in centimetres and t in seconds. What is the phase difference between two points 0.20 cm apart on the wave?A 0.11 rad B 0.13 rad C 0.20 rad D 0.63 rad4 The superposition of two waves of equal amplitude and frequency but propagating in opposite directions at the same speed may result in A a standing wave with the same frequencyB a standing wave with twice the frequencyC a progressive wave with the same frequencyD a progressive wave with twice the frequency5 A pipe of length opens at both ends is shown in the diagram below. If a stationary sound wave at its fundamental mode is generated in the pipe, which statement is not true about the motion of particles, P, Q and R?A Q is always stationary.B P and R are oscillating in phase.C Q experiences maximum pressure variation. D P and R are oscillating with maximum amplitude.STPM 960/322P Q R
101Bahagian A [20 markah]Jawab semua soalan.Tandakan jawapan yang betul pada Borang Jawapan Aneka Pilihan yang dibekalkan.1 Yang manakah yang tidak benar tentang satu gerakan harmonik ringkas? A Satu gerakan berkalaB Melibatkan satu daya pemulih C Jumlah tenaga bagi gerakan itu diabadikan.D Tenaga keupayaan sentiasa sama dengan satu tenaga kinetiknya. 2 Pernyataan yang manakah yang benar tentang satu ayunan lembap genting? A Sistem itu mengalami beberapa ayunan sebelum sistem itu berhenti. B Sistem itu kembali kepada keadaan rehat pada kedudukan keseimbangan secara perlahan.C Sistem itu mengalami penurunan bereksponen dalam amplitud apabila berayun. D Sistem itu kembali kepada keadaan rehat pada kedudukan keseimbangan dalam masa yang paling singkat. 3 Gelombang melintang dalam tali diwakili oleh persamaany x t = − 10sin[ ( 0.2 )], dengan x dan ydiukur dalam sentimeter dan t dalam saat. Berapakah beza fasa antara dua titik yang terpisah 0.20 cm pada gelombang itu?A 0.11 rad B 0.13 rad C 0.20 rad D 0.63 rad4 Superposisi bagi dua gelombang yang beramplitud dan berfrekuensi yang sama tetapi merambat dalam arah yang bertentangan dengan laju yang sama mungkin menghasilkanA satu gelombang pegun dengan frekuensi yang samaB satu gelombang pegun dengan dua kali frekuensinyaC satu gelombang maju dengan frekuensi yang samaD satu gelombang maju dengan dua kali frekuensinya5 Satu paip dengan panjang terbuka pada kedua-dua hujung ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. Jika satu gelombang bunyi pegun pada mod asasnya dijana di dalam paip itu, pernyataan yang manakah yang tidak benar tentang gerakan bagi zarah, P, Q, dan R? A Q adalah sentiasa pegun. B P dan R berayun dalam fasa. C Q mengalami ubahan tekanan maksimum. D P dan R berayun dengan amplitud maksimum.STPM 960/322P Q R
1026 The displacement-time graph for an object that moves in a simple harmonic motion is shown below.Which graph represents the variation of potential energy with time?ABCDSTPM 960/3Potentialenergy0TimePotentialenergy0TimeDisplacement0Time0TimePotentialenergyTime0Potentialenergy
1036 Graf sesaran-masa bagi satu objek yang bergerak dalam gerakan harmonik ringkas ditunjukkan di bawah.Graf yang manakah yang mewakili ubahan bagi tenaga keupayaan dengan masa?ABCDSTPM 960/3Sesaran0MasaTenaga keupayaan0MasaTenaga keupayaan0Masa0MasaTenaga keupayaanMasa0Tenaga keupayaan
1047 If the intensity level of a sound is raised by 10 dB, what is the value of the ratio of the new sound intensity to the original sound intensity?A 10 B 102 C 103 D 1048 A lens of focal length f formed the image of an object as shown in the diagram below. F1 and F2 are the focus points of the lens. x1 is the distance of the object from F1 and x2 is the distance of the image from F2. The distances x1 and x2 can be expressed in terms of f asA x1x2 = f2 B x12+ x22= f2 Cx1x2x1+ x2= fDx1x2x1- x2= f9 The radius of curvature of a spherical concave mirror is 30 cm. What are the characteristics of the image formed by the mirror if an object is placed 35 cm in front of the mirror?A The image is upright, real, magnified and located behind the mirror.B The image is upright, real, diminished and located behind the mirror.C The image is inverted, real, magnified and located in front of the mirror.D The image is inverted, real, diminished and located in front of the mirror.10 Two parallel light rays from two sources, S1 and S2, are shown in the diagram below. The geometrical distances, S1P and S2Q, are equal. If the ray from S1 passes through a piece of glass of thickness 1.0 mm and refractive index 1.5, what is the optical path difference between bothrays?A 0 B 0.3 mm C 0.5 mm D 1.0 mmSTPM 960/3GlassPQS1S2F1Objectx2x1F2Image
1057 Jika aras keamatan bagi satu bunyi dinaikkan sebanyak 10 dB, berapakah nilai nisbah keamatan bunyi yang baharu kepada keamatan bunyi yang asal?A 10 B 102 C 103 D 1048 Satu kanta dengan panjang fokus f membentuk imej bagi satu objek seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. F1 dan F2 ialah titik fokus bagi kanta itu. x1 ialah jarak objek dari F1 dan x2 ialah jarak imej dari F2. Jarak x1 dan jarak x2 dapat diungkapkan dalam sebutan f sebagaiA x1x2 = f2 B x12+ x22= f2 Cx1x2x1+ x2= fDx1x2x1- x2= f9 Jejari kelengkungan bagi satu cermin sfera cekung ialah 30 cm. Apakah ciri imej yang terbentuk oleh cermin itu jika satu objek diletakkan 35 cm di hadapan cermin itu?A Imej adalah tegak, nyata, dibesarkan, dan terletak di belakang cermin.B Imej adalah tegak, nyata, dikecilkan, dan terletak di belakang cermin.C Imej adalah terbalik, nyata, dibesarkan, dan terletak di hadapan cermin.D Imej adalah terbalik, nyata, dikecilkan, dan terletak di hadapan cermin.10 Dua sinar cahaya selari daripada dua sumber, S1 dan S2, ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. Jarak geometri, S1P dan S2Q, adalah sama. Jika sinar dari S1 melalui satu kepingan kaca berketebalan 1.0 mm dan indeks biasan 1.5, berapakah beza lintasan optik antara kedua-dua sinar itu?A 0 B 0.3 mm C 0.5 mm D 1.0 mmSTPM 960/3QKacaPS1S2F1Objekx2x1F2Imej
10611 Monochromatic light is incident on a single slit of width a. Secondary sources, A1 and A2, emit wavelets that meet at point P on a screen. Which diagram shows the correct path difference between the two wavelets to produce the first minimum of the diffraction pattern at point P? A BC D12 An experiment is carried out to determine the wavelength of monochromatic light using a diffraction grating which has N lines per unit length. A diffraction angle, , for each order, m, isdetermined. The variation of sin with m is shown in the graph below. What is the wavelength of the light?AaNbBbNaCNabDNbaSTPM 960/32To point PTo point PA1A2aTo point PTo point PA1A2aTo point PTo point PA1A2a4To point PTo point P2A1A2aasinb0 m
10711 Cahaya monokromat ditujukan pada satu celah tunggal yang lebarnya a. Sumber sekunder, A1dan A2, memancarkan anak gelombang yang bertemu pada titik P pada satu skrin. Gambar rajah yang manakah yang menunjukkan beza lintasan yang betul antara dua anak gelombang untuk menghasilkan minimum pertama bagi corak belauan pada titik P?A BC D12 Satu uji kaji dijalankan untuk menentukan panjang gelombang bagi cahaya monokromat menggunakan parutan belauan yang mempunyai N garis per unit panjang. Sudut belauan, , bagi setiap tertib, m, ditentukan. Ubahan sin dengan m ditunjukkan dalam graf di bawah. Berapakah panjang bagi gelombang cahaya itu?AaNbBbNaCNabDNbaSTPM 960/32Ke titik PKe titik PA1A2aKe titik PKe titik PA1A2a4Ke titik PKe titik PA1A2aKe titik PKe titik P2A1A2aasinb0 m
10813 A beam of unpolarised light of intensity I0 which passess through polarisers, P1 and P2, is shown in the diagram below. The intensity of the light after passing through P2 isA18I0B14I0C 38I0D34I014 In a photoelectric effect experiment, monochromatic light of wavelength 400 nm is irradiated on a metal surface to produce photoelectrons. If the stopping potential is 1.20 V, what is the threshold wavelength of the metal?A 289 nm B 400 nm C 652 nm D 1040 nm15 Which statement is true about the de Broglie wavelength?A A photon is associated with the wavelength. B A particle with higher speed has a longer wavelength. C A moving tennis ball has a wavelength in the range of microwave. D An electron can have a wavelength in the order of the size of an atom.STPM 960/3Unpolarisedlight beamDirection ofpolarisationI0P1P230°
10913 Satu alur cahaya tak terkutub dengan keamatan I0 yang melalui pengutub, P1 and P2, ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah.Keamatan bagi cahaya itu selepas melalui P2 ialahA18I0B14I0C 38I0D34I014 Dalam suatu uji kaji kesan fotoelektrik, cahaya monokromat dengan panjang gelombang 400 nm disinarkan ke atas satu permukaan logam untuk menghasilkan fotoelektron. Jika keupayaan penghenti ialah 1.20 V, berapakah panjang gelombang ambang bagi logam itu? A 289 nm B 400 nm C 652 nm D 1040 nm15 Pernyataan yang manakah yang benar tentang panjang gelombang de Broglie?A Satu foton dikaitkan dengan panjang gelombang itu.B Satu zarah dengan laju yang lebih tinggi mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang.C Sebiji bola tenis yang bergerak mempunyai panjang gelombang dalam julat gelombang mikro.D Satu elektron boleh mempunyai panjang gelombang dalam tertib saiz bagi satu atom.STPM 960/3Alur cahayatak terkutubArahpengutubanI0P1P230°
11016 In a photoelectric effect experiment, the work function, W, of a metal is measured against a frequency, f, of an incident light. Which graph shows the variation of W with the frequency f?A BC D17 In an X-ray tube, the continuous spectrum is produced whenA the mass of an electron is converted into a photon during decelerationB the electron in the innermost orbit is knocked out from the target atomC the kinetic energy of an electron is radiated as photon during decelerationD the electron in the target atom makes a transition from the outer orbit to the innermost orbit18 An atom of elementZA Xhas a mass of MX. The masses of proton, neutron and electron are mp, mn and me respectively, and the speed of light in a vacuum is c. What is the binding energy of the nucleusZA X?A [Zmp + (A – Z)mn – (MX + me)] c2B [Zmp + (A – Z)mn – (MX – me)] c2C [Zmp + (A – Z)mn – (MX – Zme)] c2 D [Zmp + (A – Z)mn – (MX + Zme)] c2STPM 960/3W0fW0fW0fW0f
11116 Dalam uji kaji kesan fotoelektrik, fungsi kerja, W, bagi satu logam diukur lawan frekuensi, f,suatu cahaya tuju. Graf yang manakah yang menunjukkan ubahan W dengan f?A BC D17 Dalam satu tiub sinar-X, spektrum selanjar dihasilkan apabilaA jisim bagi satu elektron ditukar kepada foton semasa nyahpecutanB elektron dalam orbit yang terkedalam disingkir keluar daripada atom sasaranC tenaga kinetik bagi satu elektron disinarkan sebagai foton semasa nyahpecutanD elektron dalam atom sasaran melakukan peralihan dari orbit luar ke orbit yang terkedalam18 Satu atom unsur ZA Xmempunyai jisim MX. Jisim proton, neutron, dan elektron masing-masing ialah mp, mn, dan me, dan laju cahaya dalam vakum ialah c. Berapakah tenaga pengikat bagi nukleus ZA X?A [Zmp + (A – Z)mn – (MX + me)] c2B [Zmp + (A – Z)mn – (MX – me)] c2C [Zmp + (A – Z)mn – (MX – Zme)] c2D [Zmp + (A – Z)mn – (MX + Zme)] c2STPM 960/3W0fW0fW0fW0f
11219 A radioactive element, X, decays to a stable element, Y, by emitting a radioactive particle. Starting with a sample of nucleus X about No, and without nucleus Y, which graph shows the variation of nucleus number, NY, with time, t?A BC D20 A radioactive sample of a certain nuclide with a molar mass of 32 g mol–1produces an activity of 4.0 107s–1. If the decay constant is 5.6 10–7s–1, what is the mass of the sample?A 1.2 10–10g B 3.8 10–9g C 7.1 1013g D 2.3 1015gSTPM 960/30NYNot0NYNot0NYNot0NYNot
11319 Satu unsur radioaktif, X, mereput kepada unsur stabil, Y, dengan memancarkan satu zarah radioaktif. Bermula dengan satu sampel bagi nukleus X sebanyak No, dan tanpa nukleus Y, graf yang manakah yang menunjukkan ubahan bilangan nukleus, NY, dengan masa, t?A BC D20 Satu sampel radioaktif bagi suatu nuklid yang tertentu dengan jisim molar 32 g mol–1menghasilkan satu aktiviti 4.0 107s–1. Jika pemalar reputan ialah 5.6 10–7s–1, berapakah jisim bagi sampel itu? A 1.2 10–10g B 3.8 10–9g C 7.1 1013g D 2.3 1015gSTPM 960/30NYNot0NYNot0NYNot0NYNot
114Section B [14 marks]Answer all questions. Write the answers on the answer sheets provided. Begin each answer on a new page of the answer sheet.21 Two stretched strings of the same length produce the same fundamental frequency of 135 Hz.(a) Sketch the fundamental mode of the string. [1](b) If one of the strings is tightened and the two strings are sounded simultaneously, the stringproduces three beats for every 2.0 s. Determine the frequency of the tightened string. [4](c) State two other ways to change the fundamental frequency of the string. [2] 22 (a) A fusion reaction is represented by2 3 11 1 0 H H 18.2 MeV. + → + + X n(i) Determine nuclide X. [1](ii) Calculate the atomic mass of X in u. [3](b) A tritium H31nucleus decays into an isotope of helium He 32by emitting a low energy beta particle. Initially, there is 6.0 g sample of tritium. The half-life of tritium is 12.3 years. Determine the final mass of the sample which will remain after 5.0 years. [3][Atomic mass of neutron is 1.008665 u, atomic mass of deuterium is 2.014102 u, atomic mass of tritium is 3.016049 u and 1 u 931 MeV.]STPM 960/3
115Bahagian B [14 markah]Jawab semua soalan. Tulis jawapan pada helaian jawapan yang disediakan. Mulakan setiap jawapan pada halaman baharu helaian jawapan.21 Dua utas tali teregang yang sama panjang menghasilkan frekuensi asas yang sama, iaitu 135 Hz.(a) Lakar mod asas bagi tali itu. [1](b) Jika satu daripada tali itu ditegangkan dan dua tali itu dibunyikan serentak, tali itu menghasilkan tiga rentak bagi setiap 2.0 s. Tentukan frekuensi bagi tali teregang itu. [4](c) Nyatakan dua cara lain untuk mengubah frekuensi asas bagi tali itu. [2] 22 (a) Satu tindak balas lakuran diwakili oleh2 3 11 1 0 H H 18.2 MeV. + → + + X n(i) Tentukan nuklid X. [1](ii) Hitung jisim atom bagi X dalam u. [3](b) Satu nukleus tritium H31mereput menjadi satu isotop helium He 32dengan memancarkan zarah beta bertenaga rendah. Pada awalnya, terdapat 6.0 g sampel bagi tritium. Setengah hayat bagi tritium ialah 12.3 tahun. Tentukan jisim akhir bagi sampel yang akan tinggal selepas 5.0 tahun. [3][Jisim atom neutron ialah 1.008665 u, jisim atom deuterium ialah 2.014102 u, jisim atom bagitritium ialah 3.016049 u dan 1 u 931 MeV.]STPM 960/3
116Section C [26 marks]Answer all questions. Write the answers on the answer sheets provided. Begin each answer on a new page of the answer sheet.23 (a) Explain, with the aid of suitable graphs, under damping, critical damping and over damping.[6](b) A spring-mass system, attached to an oscillator of variable frequency. The variation of amplitude, A, with frequency, f, is shown in the graph below.(i) If the mass is 200 g, determine the spring constant. [3](ii) Calculate the total energy of the system during resonance. [2](iii) What will happen to the oscillation if the mass is immersed in water? Explain your answer. [2]24 (a) (i) What is meant by coherence? [1](ii) State the conditions to obtain two coherent light sources. How coherent light sources are obtained in Young’s two-slit experiment and thin film interference? Describe your answer, with the aid of diagrams. [7](b) In a Young’s two slits experiment, monochromatic light of wavelength 600 nm is used. If a thin glass of refractive index 1.50 is placed in front of one of the slits, the central maximum is changed into the 10th maximum. Calculate the thickness of the thin glass. [5]STPM 960/3A/ cm2.0 f/ Hz5.00
117Bahagian C [26 markah]Jawab semua soalan. Tulis jawapan pada helaian jawapan yang disediakan. Mulakan setiap jawapan pada halaman baharu helaian jawapan.23 (a) Jelaskan, dengan bantuan graf yang sesuai, kurang lembap, lembap genting dan lembap lampau. [6](b) Satu sistem jisim-spring disambung kepada satu pengayun dengan pelbagai frekuensi. Ubahan amplitud, A, dengan frekuensi, f, ditunjukkan dalam graf di bawah.(i) Jika jisim ialah 200 g, tentukan pemalar spring. [3](ii) Hitung jumlah tenaga bagi sistem itu semasa resonans. [2](iii) Apakah yang akan berlaku kepada ayunan jika jisim direndam dalam air? Jelaskan jawapan anda. [2]24 (a) (i) Apakah yang dimaksudkan dengan koheren? [1](ii) Nyatakan syarat untuk memperoleh dua sumber cahaya yang koheren. Bagaimanakahsumber cahaya koheren diperoleh dalam uji kaji dua celah Young dan interferens filem nipis? Perihalkan jawapan anda dengan bantuan gambar rajah. [7](b) Dalam uji kaji dua celah Young, cahaya monokromat dengan panjang gelombang 600 nm digunakan. Jika indeks biasan bagi kaca nipis 1.50 diletakkan di hadapan satu daripada celah itu, maksimum tengah berubah menjadi maksimum ke 10. Hitung ketebalan bagi kaca nipis itu. [5]STPM 960/3A/ cm2.0 f/ Hz5.00
118Values of constants(Nilai Pemalar)Acceleration of free fall (Pecutan jatuh bebas) g = 9.81 m s–2Avogadro’s number (Pemalar Avogadro) NA = 6.02 1023 mol–1Boltzmann’s constant (Pemalar Boltzmann) k, kB = 1.38 10–23 J K–1Elementary charge (Magnitud cas elektron) e = 1.60 10–19 CGravitational constant (Pemalar graviti) G = 6.67 10–11 N m2 kg–2Mass of the Earth (Jisim Bumi) ME = 5.97 1024 kgMass of the Sun (Jisim Matahari) MS = 1.99 1030 kgMolar gas constant (Pemalar gas molar) R = 8.31 J K–1 mol–1Permeability of free space (Ketelapan ruang bebas) 0 = 4 10–7 H m–1Permittivity of free space (Ketelusan ruang bebas) 0 = 8.85 10−12 F m–1Planck’s constant (Pemalar Planck) h = 6.63 10–34 J sRadius of the Earth (Jejari Bumi) RE = 6.38 106 mRadius of the Sun (Jejari Matahari) RS = 6.96 108 mRest mass of electron (Jisim rehat elektron) me = 9.11 10–31 kgRest mass of proton (Jisim rehat proton) mp = 1.67 10–27 kgSpeed of light in free space (Laju cahaya dalam ruang bebas) c = 3.00 108 m s–1Stefan-Boltzmann’s constant (Pemalar Stefan-Boltzmann) = 5.67 10–8 W m–2 K–4Unified atomic mass unit (Unit jisim atom bersatu) u = 1.66 10–27 kgWien’s constant (Pemalar Wien) b = 2.90 10–3 m KSTPM 960/3
119SPECIMEN PAPER960/4 STPM SIJIL TINGGI PERSEKOLAHAN MALAYSIA PHYSICS PAPER 4MAJLIS PEPERIKSAAN MALAYSIA(MALAYSIAN EXAMINATIONS COUNCIL)This manual consists of printed pages and blank pages.© Majlis Peperiksaan MalaysiaSTPM 960/4
120ExperimentTopic: Waves motionTitle: Standing wavesObjective: To determine the mass per unit length of a thread Theory:The frequency of a standing wave in a stretched thread is given by1,2Tf=where f is the frequency, T is the tension in the thread, is the mass per unit length and is the distance between two successive nodes.Apparatus: (i) A G clamp (ii) An alternating current power supply (2 − 12 V, 50 Hz) (iii) A ticker timer (iv) A pulley (v) Thread (vi) A wedge (vii) A light pan (viii) Masses 1, 2, 5, 10 and 20 g (ix) A metre rule(x) A triple beam balance Procedure:(a) Set-up the apparatus as shown in the diagram below.STPM 960/4Ticker timerG clampThreadPulleyWedgeMassesPower supply
121(b) Tie one end of the thread to the vibrator of the ticker timer and the other end to the light pan. (c) The length of the thread from the vibrator to the pulley should not be less than 1.5 m.(d) Add 10 g to the light pan and record the total mass, M.(e) Switch on the power supply.(f) Place the wedge below the thread near to the pulley. Adjust the position of the wedge so that a steady stationary wave is observed.(g) Measure and record the distance between two successive nodes.(h) Add extra masses in increment of 1 g until another standing wave is observed. Measure and record and M.(i) Repeat step (h) to obtain at least five sets of reading.(j) Tabulate and W where W = Mg.(k) Plot a graph of W against 2.(l) Determine the mass per unit length, , of the thread used.STPM 960/4
122BLANK PAGE
123SPECIMEN PAPER960/5 STPM SIJIL TINGGI PERSEKOLAHAN MALAYSIA PHYSICS PAPER 5MAJLIS PEPERIKSAAN MALAYSIA(MALAYSIAN EXAMINATIONS COUNCIL)1 Hour 30 MinutesInstructions to candidates:DO NOT OPEN THIS QUESTION PAPER UNTIL YOU ARE ALLOWED TO DO SO.Answer all questions. Write the answer in the spaces provided.All working should be shown. For numerical answers, units should be quoted wherever appropriate.Answers may be written either in English or Malay.Arahan kepada calon:JANGAN BUKA KERTAS SOALAN INI SEHINGGA ANDA DIBENARKANBERBUAT DEMIKIAN.Jawab semua soalan. Tulis jawapan dalam ruang disediakan.Semua kerja hendaklah ditunjukkan. Bagi jawapan berangka, unit hendaklah dinyatakan di mana-mana yang sesuai.Jawapan boleh ditulis dalam bahasa Inggeris atau Bahasa Malaysia.This question paper consists of printed pages and blank pages.(Kertas soalan ini terdiri daripada halaman bercetak dan halaman kosong.)© Majlis Peperiksaan MalaysiaSTPM 960/5For examiner’s use(Untuk kegunaan pemeriksa)123Total(Jumlah)
1241 A student carried out an experiment to determine the moment of inertia of a flywheel using the apparatus set-up as shown in the diagram below. The flywheel is pivoted on supports, A and B, with a light thread wound round its axle. When a weight of mass m hung at the other end of the thread is released, the flywheel rotates freely about its axle of diameter D. The rotational motion of the flywheel is given by the equations T2D= I ……..…..………… (1)and a =2 D ……..…..…… (2)where T is the tension in the thread, I is the moment of inertia, is the angular acceleration and a is the linear acceleration.By substituting from equation (1) into equation (2), the linear acceleration becomes a =24DTI. If the mass, m, falls from rest through a height h in time t, then T = m (g− a) dan a = 22th. STPM 960/5FlywheelDmTA B
1251 Seorang pelajar menjalankan satu uji kaji untuk menentukan momen inersia bagi satu roda putarmenggunakan susunan radas seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah di bawah. Roda putar itu dipangsikan pada penyokong, A dan B, dengan tali ringan yang dililitkan pada gandarnya. Apabila satu pemberat dengan jisim m yang tergantung pada hujung yang satu lagi tali itu dilepaskan, roda putar itu berputar dengan bebas di sekitar gandarnya yang bergaris pusat D. Gerakan putaran roda putar itu diberikan oleh persamaan T2D= I ……..…..………… (1)dan a =2 D ……..…..…… (2)dengan T ialah tegangan dalam tali, I ialah momen inersia, ialah pecutan sudut, dan a ialah pecutan linear.Dengan menggantikan daripada persamaan (1) ke dalam persamaan (2), pecutan linear menjadi a =24DTI. Jika jisim, m, jatuh daripada keadaan rehat pada ketinggian h dalam masa t, maka T = m (g− a) dan a = 22th. STPM 960/5Roda putarDmTA B
126The height, h, and the diameter, D, measured by the student are 75.0 cm and 3.86 cm respectively. The following are the experimental results recorded by the student.m/gt/sFirst reading Second reading100 4.10 4.08150 3.03 2.99200 2.48 2.50250 2.07 2.22300 1.87 1.95350 1.70 1.79(a) State a source of error in measuring D, and suggest a procedure to reduce it. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(b) Tabulate the mean value of t and the values of a and T. [4]STPM 960/5
127Ketinggian, h, dan garis pusat, D, yang diukur oleh pelajar itu masing-masing ialah 75.0 cm dan 3.86 cm. Yang berikut adalah keputusan uji kaji yang telah direkodkan oleh pelajar itu.m/gt/sBacaan pertama Bacaan kedua100 4.10 4.08150 3.03 2.99200 2.48 2.50250 2.07 2.22300 1.87 1.95350 1.70 1.79(a) Nyatakan satu sumber ralat dalam mengukur D, dan cadangkan satu prosedur untuk mengurangkannya. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(b) Jadualkan nilai min bagi t, nilai bagi a, dan nilai bagi T. [4]STPM 960/5
128(c) Plot a graph of a against T. [3]STPM 960/5
129(c) Plot graf a lawan T. [3]STPM 960/5
130(d) (i) Determine the gradient of the graph. [2](ii) Calculate the moment of inertia, I, of the flywheel. [2](e) State two reasons for the graph does not pass through the origin. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5
131(d) (i) Tentukan kecerunan graf. [2](ii) Hitung momen inersia, I, bagi roda putar itu. [2](e) Nyatakan dua sebab bagi graf itu tidak melalui asalan. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5
1322 The apparatus set-up of an experiment to measure the capacitance, C, of a capacitor is shown in the circuit diagram below. The capacitor, C, is first charged by the battery and then discharged through a resistor, R, of resistance 6500 Ω by using the two-way switch, S. The discharged current is measured by a milliammeter. A stop watch is started at the same time when S is switched from A to B. The current, I, is recorded for the corresponding discharging time, t. When the capacitor is discharged through a resistor, the discharged current, I, is given by toI I e −= , where Io is the initial discharging current, t is the discharging time and is the time duration from any instant of the discharging process for the current to reduce to 36.8% of its initial discharging current.The variation of I with t is shown by the graph on page ___.(a) State two reasons of the usage of milliammeter in the circuit. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(b) State two functions of R in the circuit. [2] ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5mACSRBatteryA B
1332 Susunan radas bagi satu uji kaji untuk mengukur kapasitans, C, satu kapasitor ditunjukkan dalam gambar rajah litar di bawah.Kapasitor, C, pada mulanya dicas oleh bateri dan kemudiannya dinyahcas melalui satu perintang, R, berintangan 6500 Ω dengan menggunakan suis dua hala, S. Arus yang dinyahcas diukur oleh satu miliammeter. Jam randik dimulakan pada masa yang sama apabila S ditukar dari A ke B. Arus, I, direkodkan bagi masa nyahcas, t, yang sepadan. Apabila satu kapasitor dinyahcas melalui perintang, arus ternyahcas, I, diberikan oleh toI I e −= ,dengan Io ialah arus nyahcas awal, t ialah masa nyahcas dan ialah tempoh masa dari bila ketika proses nyahcas bagi arus untuk kurang kepada 36.8% dari arus nyahcas awal. Ubahan bagi I dengan t ditunjukkan oleh graf pada halaman ___.(a) Nyatakan dua sebab bagi penggunaan miliammeter dalam litar itu. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ (b) Nyatakan dua fungsi bagi R dalam litar itu. [2] ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5mACSRBateriA B
134Graph of I against t.Graf I lawan t.STPM 960/5I/ mAt/s0.100.300.200.400.500.600.700.800.900 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
135Graf I lawan t.STPM 960/5I/ mAt/s0.100.300.200.400.500.600.700.800.900 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
136(c) (i) Label Io on the graf and determine its value. [2] (ii) Calculate the value of I at t =and indicate I on the graph. [2] (iii) Hence, determine the value of from the graph. [1](d) Calculate C from the value of obtained in (c)(iii). [2] (e) (i) State two sources of error in obtaining I during discharging throught t. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(ii) Suggest a way to overcome each error mentioned in (e)(i). [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5
137(c) (i) Label Io pada graf dan tentukan nilainya. [2] (ii) Hitung nilai I pada t =dan tandakan I pada graf itu. [2] (iii) Oleh yang demikian, tentukan nilai daripada graf. [1](d) Hitung C daripada nilai yang diperoleh di (c)(iii). [2] (e) (i) Nyatakan dua sumber ralat dalam memperoleh I semasa menyahcas di sepanjang t. [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(ii) Cadangkan cara untuk mengatasi setiap ralat yang dinyatakan di (e)(i). [2]........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................STPM 960/5
1383 The apparatus set-up of an experiment to determine the focal length of a plano-convex lens and the refractive index of a liquid is shown in the diagram below.Six measurements of the diameter, d, of the round bottomed flask are shown in the table below. d/cm 9.8 9.9 10.1 10.2 10.1 9.9A small amount of water is poured into the round bottomed flask to form a plano-convex lens. A lamp is used as an object and the image of the object is observed on the screen placed below the lens. The screen is initially placed at a distance of 20.0 cm from the lens. The height of the lamp is then adjusted until a sharp image is seen on the screen. The object distance, u, is then measured. The method is then repeated for different values of the image distance, v. For each value of v, two measurements of u are measured.The focal length, f, of a thin lens is given by .f u v1 1 1= +STPM 960/5uvLampStoolWaterRoundbottomed flaskScreenRetortstandRetortstand