edexel gcse (9-1) science cp1 motion and cp2 forces and motion test 15_16 with mark scheme

8/20/2019 Edexel GCSE (9-1) Science CP1 Motion and CP2 Forces and Motion Test 15_16 With Mark Scheme

1/16

PhysicsTest (2nd Semester )

Date: 25 February 201 6

Time: 40 minutes

LETTER GRADEPERCENTAGERAW MARK

4


2/16Turn over

1 (a) State the similarity and the difference between scalars and vectors.(2)

similarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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difference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Complete the table by ticking ( ) the correct boxes to show whether each quantityis a scalar or a vector.

The first one has been done for you.(3)

Quantity Scalar Vector

density

time

force

momentum

speed

velocity

(Total for Question 1 = 5 marks)


3/16Turn over

2 Some cars have a pedestrian airbag for safety.

If a pedestrian is hit and lands on the front of the car, the airbag inflates.

©volvocars

Use ideas about momentum to explain how this airbag can reduce injuries to pedestrians.(4)

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pedestrianairbag


4/16Turn over

The diagram shows a box attached to a parachute, falling at constant velocity.

( ) Explain, in terms of forces, why the box and parachute fall at constant velocity.(4)

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(Total for Question = marks)


5/16

Motion and forces

4 Sam and Joe are on their bikes. They are on a at, straight road.

(a) Joe is stationary when Sam rides past at a constant velocity of 10 m/s.

Joe waits for 4 s and then follows Sam.

This is a velocity/time graph of their motion.

(i) How far did Sam travel during these 15 s? Put a cross ( ) in the box next to your answer.

(1)

A

B 10 m

C 100 m

D 150 m

20 –

15 –

10 –

5 –

0 –

0 5 10 15time / s

velocity /m/s

Sam

Joe

Joe

Sam

Turn over


6/16Turn over

(ii) At which of these times is the resultant force on Joe bigger than the resultantforce on Sam?

Put a cross ( ) in the box next to your answer.(1)

A at 3 s

B at 7 s

C at 11 s

D at 15 s

(iii) For how many seconds was Joe accelerating?(1)

number of seconds = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . s

(iv) Calculate Joe’s acceleration during this time.(2)

Joe’s acceleration = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m/s 2


7/16

(b) The diagram shows the horizontal forces acting on Joe at one point while he isaccelerating.

(i) Calculate the size of the resultant horizontal force acting on Joe and his bike.(2)

size of resultant force = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N

(ii) The total mass of Joe, his heavy bag, and his bike is 55 kg.

Calculate the total weight.

Gravitational field strength, g = 10 N/kg(1)

total weight = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . N

(c) On another day, Joe is riding the same bike on the same piece of road.

This time he does not have the heavy bag on his back.

He finds that it is easier to accelerate.

Explain why Joe finds it easier to accelerate.

(2)

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backwards force = 30 N forwards force = 100 N

Turn over


8/16

5 The graph shows the minimum stopping distances, in metres, for a car travelling atdifferent speeds on a dry road.

(a) Complete the equation to show the link between stopping distance, thinkingdistance and braking distance.

(1)

Stopping distance = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Describe the patterns shown in the graph.(2)

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100

80

60

40

20

020 30 40 50 60 70

stoppingdistance

in m

speed of car in miles per hour

Braking distance

Thinking distance

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Turn over


9/16Turn over

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(c ) The tests were carried out on a dry road.

If the road is icy, describe and explain what change there would be, if any, to

(i) the thinking distance(2)

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(ii) the braking distance(2)

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10/16

A bowling ball rolls for 3 s and hits a pin.

The graph shows how the velocity of the ball changes with time.

(a) How can the graph be used to find the of the ball before it hits the pin?(1)

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Time in s

Velocityin m/s

7

6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4

pin

ball


11/16

(b) The mass of the ball is 6.4 kg.

(ii) Calculate the momentum of the ball before it hits the pin.Give the unit.

(3)

Momentum = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) (i) What is the velocity of the ball after it hits the pin (Hint: use the graph) ?(1)

Velocity = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m/s

(ii) After the collision, the ball and the pin have the same velocity.

Calculate the mass of the pin.(3)

Mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kg



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7. A book is resting on a table. A student draws a correct free-body diagram for the book asshown below:

The book is in equilibrium because:

A the forces labelled have opposite direction

B of Newton’s 1st law

C of Newton’s 3rd law

D None of the above(Total 1 mark)

8. A plane moves 400 km south, then 400 km west and finally 400 km north.

The distance and displacement of the plane is:

Distance Displacement

A 400 km south west 400 km north

B 400km 400 km south

C 1200 km south west 400 km

D 1200 km 400 km west

(Total 1 mark)

Push of table

Weight


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Mark scheme

2 any four from -

MP1momentumreduced;MP2 bysameamount;MP3 over

Responsesshould be inthe context ofmomentum

ignore “momentum absorbed”

ignore “impact reduced”

max 4

3 Any four of - ignore motion before

terminal velocity

4

MP1. weight acts downwards; gravity

allow force of gravityMP2. drag/friction acts upwards; air resistance

acts to oppose motionMP3. Idea that forces are

balanced; drag = weight force up = force down no resultant force

MP4. reference to f (R ) = ma;MP5. Idea that when forces are

balanced then accelerationis zero;

Allow answers in terms ofN I

Questionnumber

Answer Notes Marks

1(a) Similarity - both havemagnitude/OWTTE; Difference - vectorhas direction OR scalar does not havedirection;

2

(b) 3

Ignore density(alreadycompleted)


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MP6. constant velocity = noacceleration;

forces may be shownon diagram

4(ai) D 150 m (1)

(1)

4(aii) B at 7 s (1)

(1)

4(aiii) 6 (s) (1)

(1)

4(aiv) Substitution:15 ÷ 6 (1)

Evaluation2.5 (m/s 2 ) (1)

Allow ecf from 4(aiii) Must be 15 dividedby their 4(aiii)

ECF allowed from firstmarking point ieevaluation of 15 dividedby their answer from4(aiii)

Award 2 marks forcorrect answer, no

(2)

4(bi) 100 - 30 100 + 30 or 130 gains 1(1)

Award 2 marks for correct 70 (N) answer, no

(1) working (2)

4(bii) 550 (N) 539 (N) allow use of g =(1) N/kg

539.55 (N) for use of g = 9.81N/kg Award mark for correctno (1) working

4(c) An explanation linking ignore references to

(combined) mass is less friction or backwards force (1)

ignore “easier tosmaller force required for same stem acceleration OR less force needed (tomore acceleration from same (2) force (1)


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5 (a)

(b)

(stopping distance =) thinkingdistance + braking distance

Any two of:

as speed increases /car goes faster, the(thinking/braking/stopping) distanceincreases;

as thinking distanceincreases so does brakingdistance;

difference in pattern

between thinking/brakingdistances identified;e.g:increase in thinking distance <increase in braking distance /increase in thinkingdistance is linear orproportional /increase (in braking /stopping) is non linear /

C

ou

ld

be

re

ve

rs

ed

Ig

1

2

(c)

(i) thinking distance – no change; 2 depends on speed/ driver /

2 (ii

braking distance – Ignore reference to timeincrease; Ignore skidding, sliding,less friction/ less grip


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Question Answer Accept Reject Marks

6 a) gradientzero

1

(b)() ubstitution

in correctequation;Calculation;e.g. 6.4 x 6= 38.4

Ns;

3

6 (c) (i)

(ii)

4.8 (m/s) ;

Idea thatmomentum isconserved;Substitution;Calculation;

e.g.p 1 = p 2 / m 1 x

v 1 = (m 1 + m 2) x v 26.4 x 6 = (6.4 +m 2) x 4.8

m 2 = (38.4 4.8) – 6.4 = 8 – 6.4= 1.6 (kg)

Allowe.c.f.fromincorrectmomentumcalculation in(b)(ii)and /orincorrectvelocityreading

e.g.:Idea ofconservation ofmomentum;m 2 = [(b)(ii)

1

3

7(a) B7(b) D

edexel gcse (9-1) science cp1 motion and cp2 forces and motion test 15_16 with mark scheme

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