PMT

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Candidate surname Other names

Centre Number Candidate Number

Pearson Edexcel International Advanced Level

Time 1 hour 20 minutes
Paper
reference WPH13/01
Physics
 

International Advanced Subsidiary/Advanced Level

UNIT 3: Practical Skills in Physics I

You must have: Total Marks

Scientific calculator, ruler

Instructions
• Use black ink or ball‑point pen.
• centrethe
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• Answer all questions.
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• Show all your working out in calculations and include units where appropriate.
Information
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• The marks for each question are shown in brackets
– use this as a guide as to how much time to spend on each question.
• The list of data, formulae and relationships is printed at the end of this booklet.
Advice
• Read each question carefully before you start to answer it.
• Try to answer every question.
• your answers if you have time at the end.
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Turn over

*P71880A0120*
P71880A
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Q:1/1/1/
 PMT

Answer ALL questions.

1 A student was given a collection of old coins.

She placed the coins alongside a ruler, as shown, to determine the diameter and
thickness of the coins.

20 coins

2
*P71880A0220* 
 PMT

(a) Determine the average volume of one of the coins.

(4)

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Average volume = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) The mass of the 20 coins shown is 196 g.

Determine the average density of the coins.
(2)

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Average density = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Determine whether the coins could be made from brass.

density of brass = 8550 kg m–3 ± 2%
(2)

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3
 *P71880A0320* Turn over
 PMT

(d) The surfaces of the coins are uneven, which introduces a systematic error.
Describe an alternative method the student could have used to determine the average
volume of one of the coins, which would avoid this error.
Your description should include details of how any measuring equipment is used.
(4)

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(Total for Question 1 = 12 marks)

4
*P71880A0420* 
 PMT

BLANK PAGE

5
 *P71880A0520* Turn over
 PMT

2 A student directed a ray of light from air into a semi‑circular block of transparent
material as shown.

incident ray semi-circular block

θ1
θ2

refracted ray

He varied the angle of incidence θ1 and measured the corresponding angles of refraction
θ2. He used the protractor shown below.

(Source: PAL)

(a) When the measured value of θ1 is 35°, the measured value of θ2 is 62°.
Calculate the percentage uncertainty in each of these values.
(3)

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Percentage uncertainty in θ1 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Percentage uncertainty in θ2 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6
*P71880A0620* 
 PMT

(b) The student plotted a graph of sin θ2 against sin θ1 as shown.

1.00

0.90

0.80

0.70

0.60
sin θ2
0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
sin θ1

(i) Explain why the gradient of this graph can be used to determine the refractive
index of the transparent material.
(3)

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(ii) Determine the refractive index of the transparent material.

(2)

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Refractive index = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7
 *P71880A0720* Turn over
 PMT

(c) The line of best fit on the graph does not pass through the origin.
Describe a possible cause for this error, and how the student could reduce the effect
of this error.
(2)

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(Total for Question 2 = 10 marks)

8
*P71880A0820* 
 PMT

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9
 *P71880A0920* Turn over
 PMT

3 A student investigated the relationship between the resistance R of a light dependent

resistor (LDR) and the light intensity I incident upon the LDR.

(a) The student determined R using a circuit that included an ammeter and a voltmeter.
Draw a circuit the student could have used.
(2)

(b) She varied I by varying the distance d between the LDR and a filament bulb.
Describe a method the student could have used to obtain accurate values for
R and d.
(3)

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10
*P71880A01020* 
 PMT

(c) Sketch the relationship between I and d on the axes below.

(2)
I

(d) The student calculated the intensity of light incident on the LDR at each value of d.
The output power of the filament lamp was 9.0 W.
Calculate the intensity of the light incident on the LDR when d is 20 cm.
(3)

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Light intensity = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(e) (i) Identify one control variable in this investigation.

(1)

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(ii) State how this variable can be controlled.

(1)

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(Total for Question 3 = 12 marks)

11
 *P71880A01120* Turn over
 PMT

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12
*P71880A01220* 
 PMT

4 A student investigated the motion of a small metal sphere moving horizontally from the
lower end of a rigid curved track.
The track was supported by a clamp stand. The student adjusted the position of the track
so that the end of the track was a height H above the ground as shown.
She determined the horizontal distance D travelled by the sphere before it reached the
ground, for different values of H.

metal sphere

curved track

ground
D

(a) For each value of H, the student released the sphere from the same position on
the track.
Explain why this ensured the sphere always reached the end of the track with the
same horizontal speed.
(3)

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13
 *P71880A01320* Turn over
 PMT

(b) The student derived the following equation for the relationship between D and H

2v 2
D2 = H
g

where v is the horizontal velocity of the sphere at the end of the track.
She recorded her results in a table.

H/m D/m

0.2 0.38

0.35 0.53

0.5 0.63

0.75 0.76

1 0.89

1.2 0.96

Criticise the recording of these results.

(2)

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14
*P71880A01420* 
 PMT

(c) (i) Plot a graph of D2 on the y‑axis against H on the x‑axis. Use the additional
column of the table for your processed data.
(6)

15
 *P71880A01520* Turn over
 PMT

2v 2
(ii) The gradient of the graph is equal to
g

Determine the value of v using your graph.

(3)

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v = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m s–1

(iii) The student used a light gate and data logger to measure v. The measured value
was 1.98 m s–1.
Comment on the value of v determined using your graph.
(2)

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(Total for Question 4 = 16 marks)

TOTAL FOR PAPER = 50 MARKS

16
*P71880A01620* 
 PMT

List of data, formulae and relationships

Acceleration of free fall g = 9.81 m s–2 (close to Earth’s surface)

Electron charge e = –1.60 × 10–19 C
Electron mass me = 9.11 × 10–31 kg
Electronvolt 1 eV = 1.60 × 10–19 J
Gravitational field strength g = 9.81 N kg–1 (close to Earth’s surface)
Planck constant h = 6.63 × 10–34 J s
Speed of light in a vacuum c = 3.00 × 108 m s–1

Unit 1
Mechanics
(u + v)t
Kinematic equations of motion s=
2
v = u + at
1
s = ut + 2 at2

v 2 = u2 + 2as
Forces ΣF = ma
F
g=
m
W = mg
Momentum p = mv
Moment of force moment = Fx
Work and energy ΔW = FΔs
1
Ek = 2 mv 2

ΔEgrav = mgΔh
E
Power P=
t
W
P=
t

17
*P71880A01720*
16
 *P70970A01620* Turnover

 PMT

Efficiency useful energy output

efficiency =
total energy input
useful power output
efficiency =
total power input
Materials
m
Density ρ=
V
Stokes’ law F = 6�ηrv
Hooke’s law ΔF = kΔx
1
Elastic strain energy ΔEel = 2
FΔx

σ
Young modulus E= where
ε
F
Stress σ =
A
∆x
Strain ε =
x

18
*P71880A01820*
17
 *P70970A01720* over
Turn 
 PMT

Unit 2
Waves
Wave speed v = fλ
T
Speed of a transverse wave v=
μ
on a string
P
Intensity of radiation I=
A
Refractive index n1 sin θ1 = n2 sin θ2
c
n=
v
1
Critical angle sin C =
n
Diffraction grating nλ = d sin θ

Electricity
W
Potential difference V=
Q
V
Resistance R=
I
Electrical power, energy P = VI
P = I 2R
V2
P=
R
W = VIt
ρl
Resistivity R=
A
∆Q
Current I=
∆t
I = nqvA
Resistors in series R = R1 + R2 + R3
1 1 1 1
Resistors in parallel = + +
R R1 R2 R3
Particle nature of light

Photon model E = hf
1
Einstein’s photoelectric hf = o/ + 2 mv 2max
equation
h
de Broglie wavelength λ=
p

19
*P71880A01920*
18
 *P70970A01820* 
 PMT

BLANK PAGE

20
*P71880A02020* 