1 (a) A man monitors how much money he spends on electricity.

He uses a device which calculates the cost of electrical energy used.

He connects his 2.9 kW electric kettle to the 230 V mains supply.
(i) Calculate the current in the kettle element.
(3)

current = ................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A
(ii) The device shows that in one week the total cost of the electrical energy used
by the kettle is 97 p.
1kW h of electrical energy costs 17 p.
Calculate the length of time for which the kettle has been switched on during
the week.
(3)

time = ............................. . . . . . . . . . . . . . hours

*(b) The diagram shows a model used to generate electricity from water waves in
a tank.
A ball floats on the surface of the water in the tank.
A coil of wire is fixed to the floor of the tank.
A magnet is suspended from the ball inside the coil.
When a wave is sent along the surface of the water the ball moves up and down.
ball
direction of
water wave

water

coil of wire
N
to circuit magnet
S
floor

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 The graph shows the current induced in the coil.

0.40

0.30 P

0.20

0.10
current O Q S
0
/ mA 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
−0.10 time / s

−0.20

−0.30
R
−0.40

Explain how this current is induced in the coil in the model.

You should refer to the model and to the labelled points on the graph in your answer.
(6)

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

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

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

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(Total for Question 6 = 12 marks)

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 Using electricity

2 (a) Complete the sentence by putting a cross ( ) in the box next to your answer.

An electric current is the rate of flow of

(1)
A atoms
B charge
C voltage
D watts

(b) An electric kettle is connected to a mains voltage of 230 V.

The current in the kettle is 12 A.
Calculate the power of the kettle.
(2)

power of the kettle = ....................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W

(c) A television has a power of 400 W.

The cost of 1 kW h of electrical energy is 15p.
Calculate the cost of using the television for 10 hours.
(3)

cost of using the television for 10 hours = ...................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p

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 *(d) Some students found this information about an energy saving lamp and a
filament lamp that give out almost the same amount of light.

energy saving lamp filament lamp

power = 15 W power = 60 W
cost = £1.50 cost = £0.30
lifetime = 10 000 hours lifetime = 1 000 hours
produces 20 J of light energy produces 5 J of light energy
for each 100 J of electrical for each 100 J of electrical
energy supplied energy supplied

Describe the advantages and disadvantages of each type of lamp.

(6)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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PhysicsAndMathsTutor.com (Total for Question 5 = 12 marks)

3 (a) Complete the sentence by putting a cross ( ) in the box next to your answer.

The output power of a solar panel is the rate of transfer of

(1)
A current
B electrons
C energy
D voltage

(b) A solar panel generates direct current.

(i) Describe the difference between direct current and alternating current.
(2)

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

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

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

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

(ii) The output from the solar panel is 60 V.

State why a transformer cannot be used to increase this voltage.
(1)

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

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

(c) Homeowners are being encouraged to fit solar panels to the roofs of their homes.

Explain why using solar panels to generate electricity for the National Grid
benefits the environment.
(2)

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

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

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

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

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

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 (d) A homeowner fits a solar panel to her roof.
The cost of the solar panel is £4800.
The solar panel supplies an average of 800 kW h of electrical energy to the
National Grid each year.
The homeowner is paid 40p for each kW h of energy supplied to the National Grid.

Calculate the payback time for the solar panels by selling energy to the National
Grid.
(3)

payback time = ......................................................... years

(Total for Question 3 = 9 marks)

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 Electrical power
4 (a) Electricity costs 20 p for each kW h.
The pictures show a domestic electricity meter at two different times.

(i) Calculate the cost of the electricity used between the two readings.
(2)

cost = ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p
(ii) The time between these two readings is 15 hours.
Calculate the average power supplied.
(2)

average power = .......... . . . . . . . . . . . . . . . . . kW

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 (b) Explain why step-up transformers are used in the transmission of electricity in the
National Grid.
(2)

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

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 *(c) The diagram shows a magnet moving into a coil of wire.
The coil of wire is attached to a sensitive ammeter.

magnet

coil
–0.5 0 0.5
–1.0 1.0 sensitive
ammeter

The moving magnet and the coil of wire are producing an electric current.
The size and direction of the current can be changed in a number of ways.
Describe changes that can be made to produce different currents and the effect
of each change.
(6)

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

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(Total for Question 6 = 12 marks)

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