edexcel gce physics unit 5 - qp
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6PH05 - Question PaperTRANSCRIPT
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P41630A©2013 Pearson Education Ltd.
1/1/1/1/1/
*P41630A0128*
Edexcel GCE
PhysicsAdvancedUnit 5: Physics from Creation to Collapse
Wednesday 23 January 2013 – AfternoonTime: 1 hour 35 minutes 6PH05/01You must have:Ruler
Instructions
Use black ink or ball-point pen. Fill in the boxes at the top of this page with your name,
centre number and candidate number. Answer all questions. Answer the questions in the spaces provided
– there may be more space than you need.
Information The total mark for this paper is 80. The marks for each question are shown in brackets
– use this as a guide as to how much time to spend on each question. Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your
written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar,
as well as the clarity of expression, on these questions. The list of data, formulae and relationships is printed at the end of this booklet. Candidates may use a scientific calculator.
Advice
Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.
2
*P41630A0228*
SECTION A
Answer ALL questions.
For questions 1–10, in Section A, select one answer from A to D and put a cross in the box . If you change your mind, put a line through the box and then
mark your new answer with a cross .
1 The ionising properties of radiations determine their penetrating power.
Which of the following statements is correct?
A ��������� ��� ��� ���� �������� �� ���� ��� ������� �� ���� ������
B ��������� ��� ���� �������� �� �� ��� ����� � ��� ���������� �� ����
C ����������� �� ���� ����������� ������ �� �� ���� ���������
D ����������� �� ��� ���� ����������� ������ �� �� ���� ���������
(Total for Question 1 = 1 mark)
2 � ��� ������� ��� � ������ �� ���� ! �� ��� "����#� ������� $� �� ������ ���� � ����� ����� ���� ������ �%�� �� ���� ��� ������ �� ��� "����� &�� ������ �� ��� ������� �� ���� ����� ��
A 0 N
B 300 N
C 600 N
D 1200 N
(Total for Question 2 = 1 mark)
3 � ������ �� ��������� ���� �� ��� �� ��� ������ �� �������� ���� �� �� ���� '��� ��������( �� � ����� �� ��������( �� not �������� ��� ����� ������ �� ���)
A ���� ���� �������
B ���� ���� ����
C ���� ���� ��������
D ���� ���� �����������
(Total for Question 3 = 1 mark)
3
*P41630A0328* Turn over
4 !�� �������� �� �����%��*� +���� ��� ����� �������� �� �� �����%��*� ���������� ,�� �������� ���������� ��������� �� ����� ��� �������� �� *����� ������ ���� ��� ������ �� ��� ��������
'��� �� ��� ������� ���� �� ��� ���� ��������� �������� �� � ������� ���� �� ��� a mechanism?
A �������
B �������
C stiffness
D strength
(Total for Question 4 = 1 mark)
5 &�� ������ �� � ������� ��� ������� *����� ������ E* ��� �������� ������ Ep.
&�� ������� ������ �� �%�� ��
A - E*
B - E* / - Ep
C - E* 4 - Ep
D - Ep
(Total for Question 5 = 1 mark)
6 5��������� ���� �� ��������� �������� �� ����� ������������ $� ���� ����7� ����������� �����
A ������� �� ������� ��� �����
B ��� ���� �� �������
C ��� ���� �� �� ���������
D ��� ���� �� �7���������
(Total for Question 6 = 1 mark)
4
*P41630A0428*
Questions 7 and 8 refer to the Hertzsprung-Russell diagram below.
7 Which letter A, B, C or D represents the region on the diagram where a white dwarf star ���� �� �����)
A
B
C
D
(Total for Question 7 = 1 mark)
8 '��� ����� �( 9( : �� ; ���������� ��� ������ �� ��� ������� ����� ��� ,�� ���� �� shown?
A
B
C
D
(Total for Question 8 = 1 mark)
10,000
100
1
0.01
0.000124000 12000 6000 3000
T/K
>��
����
���@L
A
B
C
D
5
*P41630A0528* Turn over
Questions 9 and 10 refer to the diagram below.
&�� ����� ���� ����� ��� ��� ������ ������ ���� ���� ��� �� ��E�� ���������� ����� ������� motion.
9 '��� ����� ����� ��� ��������� �� ���������� ���� ����)
A
B
C
D
(Total for Question 9 = 1 mark)
10 '��� ����� ����� ��� ��������� �� ���� ������ ���� ����)
A
B
C
D
(Total for Question 10 = 1 mark)
TOTAL FOR SECTION A = 10 MARKS
0
v
t
t
E
t
E
A B
t
E
C
t
E
D
t
A
0
B C D
0t 0 t
x x
0
x x
t
6
*P41630A0628*
SECTION B
Answer ALL questions in the spaces provided.
11 � ������� ������ ��� �� �7�������� �� ����������� ��� ��� ����� ������ �� � ��� ������� ���� ��� ������������
F�G '��� �������� ���� ��� ������� ����� �� ���� �������������)(2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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F�G &�� ������� ����� �� ���������
"7���� ��� ������ ��� �� ���� ������� ������� ��� �� ������� +��� �� ������������
(2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(Total for Question 11 = 4 marks)
1.6 –
1.4 –
1.2 –
1.0 –
0.8 –
0.6 –
0.4 –
0.2 –
0 –0
–
20
–
40
–
60
–
80
–
100
–
&���������� @ I:
J��
��
@ �
3
7
*P41630A0728* Turn over
12 � ����� ��������� ������ 12: ��� ���������� 14C. The concentration of 14C in the �������� �� ���������� ����� ��� �������� �� ����( ��� ������ �� �� ��� ����� ��� �������
F�G &�� ���� ���� �������� ���� ���� ���� �� �� J�*��� ���� �� �L�M ���–1 per gram �� ����( ����� ����� ������� ��� ��*������ ���������� &�� ������� ���� ���� ���� ������ ����� ���� �� �O�P ���–1 per gram of wood.
:����� ��� ��� �� ��� ���� �� ������
14: ��� � ��� ��� �� PM�� ������ (4)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Age of ship = .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . �����
F�G &�� ����������� �� 14: �� ����� ��������� ����� ���� ���� ������� �� ��� �����
"7���� ��� ���� ���� ����� ��� ��� ���� ��� ���� �������(2)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(Total for Question 12 = 6 marks)
8
*P41630A0828*
13 9�������� �� ��� ������� ��� ������ $� ��� � ��������� �� L�LR S ��31 W and emits ��������� ���� � ���* ������ �������� ������� �� � ��������� �� UP� ���
,��� ���� 9�������� ��� � ������ ����������� �� ����� V��� X� Y��� ����� ��� ����� �� ��� ������ �� 9��������( rB �� ��� ������ �� ��� ,��( r,.
r, Z O�RP S ��8 m(5)
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(Total for Question 13 = 5 marks)
9
*P41630A0928* Turn over
*14 :������ ������� ����� ���� ��� ���� ���� �� �7����� �� �������� ������ 5���� ������������ ���� �������� ���� ��� �������� �� ��� ���� ������� ���������� ������� ����� ����� �� ��� ��������� �� � ���� �� ���� ������ ��� ����� &��� ������ ��� ������ ��� ���� ��������
"7���� ��� �������� ����� ��� ���� �� ���������( ��� ������� ��� ��� �7������ �� � ���� �� ���� ������ � :������ ������� ���� ����� ����� ��� �������� ����� �� astronomers.
(6)
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(Total for Question 14 = 6 marks)
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*P41630A01028*
15 � ������ �������� ������� �� � ����� �������� ������� �� � ���*� &�� ��������#� ����� ��� ������� �� ��� ���� ���� �������( ��� ���� ������ �� ��� ���� �� � ����� ����+��
F�G '��� ��� ��� �� ��� ������ ��� ��� ����� ��� ������� ������� � ��� ������ �������( ���� ������� &�� ���� ��� �� ��������� �� �������� &��� �� �������� twice more.
Time / s
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6.2 6.6 O�R
F�G :����� ��� ���%���� �� �������� �� ��� ������(3)
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11
*P41630A01128* Turn over
F��G &�� �������� �� ��� ����� �� ������� �� �� ����� ������� �������
,���� ��� ��������� ��%����� ��� ��� ��������� �� �� ����� ��������(2)
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(Total for Question 16 = 12 marks)
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*P41630A01528* Turn over
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*P41630A01628*
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*P41630A01728* Turn over
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(Total for Question 17 = 12 marks)
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18 "����� ����� ��������� �� ����� ������� ��*�� �� ��������� ����������� �� ���� ������ ������ Y������ 5���������( ��� �� ������� ���� ��� �������� ��� ����� �������� �� ��� ����� ����( ���� ����^
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Gas centrifuge
Rotor
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20
*P41630A02028*
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Centripetal acceleration = .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F���G &�� ����� �� ���E���� �� ���� ����� ������ �� ��� ���� ���� �����
~��� two mechanical properties essential for the material from which the rotor is made.
(2)
�������� � . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
�������� � . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(d) The waste heat from some power stations is transferred to water.
&�� ,�� z����� !���� ~��������� ,������ �� :�������� ��� ������� ���� � ���� ������ ����� �� ���� {'� &���� ������� ������ ��� ����� �� �� ������� ���� ��� ���� �� M�� S ��4 *� �–1� &�� ����� �� ������ �� �����7������ �� X ����� ��� ����� ����������� �� �� ���� ������� ���������( ������ ����� ��������� ��* ���� the ocean.
21
*P41630A02128*
,��� ���� ��� ���� �� ���� ������ �� ������� ���� ��� ������� �� ����� V��� {'( ��� ���� �������� � ���� ��� ��� �������� �� ��� ������ ����� ���������� process.
������ ���� ������ �� ��� ��� ����� Z VRR� � *�–1 K–1
(4)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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"������� Z .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(Total for Question 18 = 16 marks)
TOTAL FOR SECTION B = 70 MARKS
TOTAL FOR PAPER = 80 MARKS
22
*P41630A02228*
List of data, formulae and relationships
Acceleration of free fall g Z R�U� � �–2 F��� �� "����#� ������G
9��+���� ������� k Z ��VU S��/�V � X/�
:�����#� �� ������� k = 1/4��0
Z U�RR S ��R N m2 C–2
Electron charge e Z ���O� S ����R C
Electron mass me Z R��� S ��–31 *�
"�������� � �J Z ��O� S ����R �
~����������� ������� G Z O�OM S ��/�� N m2 *�/�
~����������� ���� �������� g Z R�U� ! *�–1 F��� �� "����#� ������G
������������ �� ���� ���� �0 Z U�UP S ��/�� F m/�
���* ������� h Z O�OV S ��–34 � �
Proton mass mp Z ��OM S ��/�M *�
,���� �� ���� �� � ����� c Z V��� S ��8 m s–1
,������9��+���� ������� � Z P�OM S ��–8 W m–2 K–4
\������ ����� ���� ���� u Z ��OO S ����M *�
Unit 1
Mechanics
X������� �%������� �� ������ v = u + at s = ut + ½at2
v2 = u2 + 2as
Forces -F = ma g = F/m W = mg
'��* ��� ������ �W = F�s E* = ½mv2
�E���� = mg�h
Materials
,��*��# �� F Z O����
Y��*�#� �� F = k�x
;������� �����
�������� p = F/A
����� ������� ����� where ,����� ��= F/A ,����������x/x
"���� ������ ������ Eel = ½F�x
23
*P41630A02328* Turn over
Unit 2
Waves
'��� ����� �����
5�������� ����7 1�2 = sin i /sin r = v1/v2
Electricity
Potential difference ������
Resistance� ������
"����� �����( ������ ��� ����� �������� ���� 2R� � ���� 2/R� � ������
5����������� ����� ��
:������� �������t ��= nqvA
Resistors in series R = R1 + R2 + R3
Resistors in parallel 1 1 1 1
1 2 3R R R R= + +
���������!"#$"
Photon model E = hf
Einstein’s photoelectric hf = o/ + ½mv2max
�%������
} �������� Z����� ������ ������
S ������� ������ �����
} �������� Z����� ����� ������
S ������� ����� �����
24
*P41630A02428*
Unit 4
Mechanics
{������� p = mv
X����� ������ �� � �������������� ������ Ek = p2/2m
{����� �� � ��� ���%� T = ��@� F = ma = mv2/r a = v2/r� � ����%2
Fields
:�����#� �� F = &�1�2/r2 where k = �@L��0
Electric field� ��'�� � � ��&���2 � � ����(
Capacitance )�����
"����� ������ �� ������� W = ½��
Capacitor discharge� ����0e–t/RC
$� � ������� ���� '��*���sin�, F = Bqv sin�, � � �����*�
[������#� ��� >��+#� >��� � = –d(No/ )/dt
Particle physics
{���������� �E = c2 �m
�� 9����� ��������� � = h/p
25
*P41630A02528*
Unit 5
Energy and matter
Y������ �E = mc�,
{����� *����� ������ ½m�c2� = ³/²kT
$��� ��� �%������ ����-&.
Nuclear Physics
5��������� ���� �N/dt Z ��N
� = ln 2/t½
N = N0e��t
Mechanics
,���� ������� ������ ���0%2x� � ���0�%2 cos %� ���0�%�sin %� x = A cos %� T = 1/ f = ��@%
~����������� ���� F = Gm1m2/r2
Observing the universe
5������ ������ ��7 F = L/L�d 2
,������9��+���� �� L = �T 4A L = L�r2�T 4
'���#� >�� �maxT Z ��URU S ��–3 m K
Redshift of electromagnetic radiation z = ��@� � � f / f � v/c
Cosmological expansion v = H0d