Top Class Fizik Tg 5

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics

9. Nuclear fusion / Pelakuran nuklear 1 2. Mass defect is [sum of the masses before
Nuclear fusion is the combining of two reaction – sum of the masses after
reaction]
lighter nuclei to form a heavier nucleus,
Kecacatan jisim adalah [jumlah jisim sebelum
releasing a vast amount of energy during tindak balas – jumlah jisim selepas tindak
balas]
the process.
1 3. Mass and energy can be exchanged one for
Pelakuran nuklear adalah menggabungkan dua the other.
nukleus ringan untuk membentuk nukleus yang
lebih berat, membebaskan sejumlah besar tenaga Jisim dan tenaga boleh ditukar antara satu sama
semasa proses tersebut. lain.

Deuterium Deuterium Helium Neutron 14. A loss of mass in a nuclear reaction means
nucleus nucleus nucleus Neutron that the mass had changed to energy.
Nukleus Nukleus Nukleus
deuterium deuterium helium Kehilangan jisim dalam tindak balas nuklear
bermakna jisim telah berubah kepada tenaga.
2 H + 2 H 3 He + 1 n + Energy
1 1 2 0 Tenaga 1 5. The relationship between the mass and the
energy:
1 0. Both nuclear fission and fusion release a
large amount of energy. The source of this Hubungan antara jisim dan tenaga:
energy is from the loss of mass in nuclear
reactions. E = mc2

Kedua-dua pembelahan nuklear dan pelakuran Where / Di mana
membebaskan sejumlah besar tenaga. Sumber E = energy released, in joules, J
tenaga ini adalah dari kehilangan jisim dalam
tindak balas nuklear. tenaga dibebaskan, dalam joule, J

1 1. The sum of the masses of the particles before m = loss of mass or mass defect, in kg
the reaction is more than the sum of the
masses of the particles after the reaction. kehilangan jisim atau kecacatan jisim,
dalam kg
Jumlah bagi jisim zarah sebelum tindak balas
adalah lebih daripada jumlah jisim zarah selepas c = speed of light = 3.0 × 108 m s–1
tindak balas.
kelajuan cahaya = 3.0 × 108 m s–1



Nuclear reactor / Reaktor nuklear

Heat exchanger Steam chamber
Penukar haba Ruang wap
Shaft
Graphite core Steam Turbine Aci
Teras grafit Wap Turbin

Nuclear reactor Steam Generator
Reaktor nuklear Wap Penjana
Thick concerete wall
Dinding konkrit tebal Water Water out
Uranium rods Air Air keluar
Plat uranium Water in
Cadmium / boron Condenser Air masuk
control rods
Plat kawalan Pump Pemeluap
kadmium / boron
Pam Water recirculates
Air dikitar semula

Pressurized water (as coolant) Electric distribution system
Air bertekanan (sebagai penyejuk) Sistem pengedaran elektrik

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 92

Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

Radioactive Decay

6.1 Reputan Radioaktif

1. State the nucleon number and proton number for each isotope. TP 1

Nyatakan nombor nukleon dan nombor proton bagi setiap isotop.

(b) Uranium-238 emits an alpha particle and (b) Strontium-90 decays to yttrium-90.
disintegrates into a thorium atom. Strontium-90 mereput menjadi yttrium-90.

Uranium-238 memancarkan zarah alfa dan pecah 3980Sr –10e + Y90
menjadi atom thorium.
39

U238 24He + 23904Th
92



2. Complete the equation to show the emission of alpha particle. TP 2

Lengkapkan persamaan berikut untuk menunjukkan pancaran zarah alfa.

(a) 84Po 206Pb + 42He (b) 238U 90Th + 24He (c) 28226Pb Rn + 42He

3. Complete the equation to show the emission of beta particle. TP 2

Lengkapkan persamaan berikut untuk menunjukkan pancaran zarah beta.

(a) 9380Sr Y + –10e (b) Pa U239 + –10e (c) 6C 14N + –10e
92

4. Complete the following table. TP 1

Lengkapkan jadual berikut.

Radiactive emission Dectector

Pancaran radioaktif Alat pengesan

Beta and gamma (a)

Beta dan gama

(b) Gold leaf electroscopes

Kerajang emas elektroskop

Alpha, beta and gamma (c)

Alpha, beta dan gama

(d) Geiger – Muller tube (G.M tube)

Tiub Geiger-Muller (Tiub GM)

93 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics

Nuclear Energy

6.2 Tenaga Nuklear

Nuclear Fission / Pembelahan Nuklear

5. What is nuclear fission? / Apakah itu pembelahan nuklear? TP 1



6. In a nuclear reaction, U-235 is bombarded by a Radioactive Atomic mass unit, u
neutron, releasing Cs-141, Rb-93, 2 neutrons element
and energy. From the table, determine the Unit jisim atom
energy released when one U-235 atom Unsur radioaktif
undergoes such nuclear reaction. TP 3 235.0492
U-235 93.92157
Dalam suatu tindak balas nuklear, U-235 dilanggar 140.91963
dengan neutron menghasilkan Cs-141, Rb-93, dua Rb-93 1.00867
neutron dan tenaga. Dari jadual berikut, tentukan
tenaga yang dibebaskan ketika sebiji atom U-235 Cs-141
mengalami tindak balas nuklear tersebut.
Neutron


Nuclear Fusion / Pelakuran Nuklear

7. What is nuclear fusion? TP 1

Apakah itu pelakuran nuklear?




8. The following equation shown a fusion reaction. TP 3

Persamaan berikut menunjukkan tindak balas pelakuran.

21H + 31H ➞ 42He + 01n + energy / tenaga
2.01410 u 3.01605 u 4.00260 u 1.00867 u

[1 u = 1.66 × 10–27 kg, c = 3.00 × 108 m s–1]

What is the energy produced?

Berapakah tenaga yang terhasil?



© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 94

SPM Practice Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

6

Paper 1

6.1 Radioactive decay B Activity Nukleus suatu unsur X diwakili
oblielahngsaimnbporlot1o74Xn., Berapakah
Reputan radioaktif Aktiviti neutron dan

1. Nucleon number of an elektron terdapat dalam sebuah
element is the number of atom neutral X?

Nombor nukleon suatu unsur 0 Time Proton Neutron Electron
ialah bilangan Masa
C Activity Proton Neutron Elektron
A proton in nucleus.
Aktiviti A7 7 7
proton dalam nukleus. B7 9 7
C9 7 7
B neutron in nucleus. D9 7 8

neutron dalam nukleus. 0 Time 6. What are isotopes?
Masa
C proton and electron in D Activity Apakah itu isotop?
nucleus.
Aktiviti A Atoms which are stable.
proton dan elektron dalam
nukleus. Atom yang stabil.

D proton and neutron in B Atoms of different
nucleus. elements with the same
number of neutrons.
proton dan neutron dalam
nukleus. Atom yang berlainan unsur
dengan bilangan neutron
2. The following devices can Time yang sama.
be used to detect radioactive 0 Masa
emissions except C Atoms of the same
4. γ-rays are not deflected by elements with the same
Alat-alat berikut boleh digunakan an electric and magnetic field proton number but
untuk mengesan pancaran because different nucleon number.
radioaktif kecuali
Sinar-γ tidak dipesongkan oleh Atom yang sama unsur
A cloud chamber. medan elektrik dan medan dengan nombor proton yang
magnet kerana sama tetapi nombor nukleon
kebuk kabus. yang berbeza.
A they travel at the speed of
B cathode ray oscilloscope. light. D Atoms of the same
elements with the same
oskilskop sinar katod. ia bergerak dengan kelajuan proton and nucleon
cahaya. number.
C gold leaf electroscope.
B they have higher ionizing Atom yang sama unsur
elektroskop daun emas. power. dengan nombor proton dan
nukleon yang sama.
D Geiger-Muller tube. ia mempunyai kuasa
pengionan yang kuat.
tiub Geiger-Muller.
C they have no mass.
3. Which of the following 7. The following equation
graphs shows how the ia tiada jisim. represents the radioactive
activity of a radioactive decay of lead Pb.
substance varies with time? D they are neutral.
Persamaan berikut mewakili
Antara graf berikut, yang ia adalah neutral. reputan radioaktif plumbum Pb.
manakah menunjukkan
bagaimana aktiviti bahan 5. The nucleus of an element X
radioaktif berubah dengan masa? is represented by the symbol
174X. How many protons,
A Activity neutrons and electrons are
there in a neutral atom of X?
Aktiviti

28124Pb ➞28143Bi + –10X + Y

Time
0 Masa

95 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics

What are X and Y? A the static produced by the 12. U238 decays and emits an
speaker. 92
Apakah X dan Y? α particle followed by a β
statik yang dihasilkan oleh
X Y pembesar suara. particle to become more
Aβ α
Bα B the current produced by stable. The nucleon number
Cα β the ions formed.
Dβ γ and proton number of the
γ arus yang dihasilkan oleh ion
yang terbentuk. daughter nuclide is
8. Half-life is the time taken for
C flashes of light produced z239a28rUahmαerdeipikuuttidoalnehmzeanrgaehluβarkan
Separuh hayat ialah masa untuk by the radiation. menjadi lebih stabil. Nombor
nukleon dan nombor proton anak
A the activity of a kilatan cahaya yang nuklid adalah
radioactive substance to dihasilkan oleh sinaran.
be halved. A 29322Ra C 23940Ph
D the length of the track
aktiviti bahan radioaktif produced by the radiation. B 29341Pa C 29300Th
menjadi setengah.
panjang trek yang dihasilkan 13. The following equation
B the electrons to be oleh sinaran. represents an alpha decay.
released from the nucleus
of a radioactive element. 11. Diagram 1 shows a series of Persamaan berikut menunjukkan
radioactive decays for the pereputan alpha.
elektron dipancarkan dari nucleus of Uranium-238 to
bahan radioaktif. that of Radium-226. abX ➞ dcY + α

C the volume of a Rajah 1 menunjukkan satu siri Which relationship is correct?
radioactive substance to pereputan radioaktif bagi nukleus
be halved. Uranium-238 hingga Radium-226. Hubungan manakah yang betul?

isi padu bahan radioaktif Nucleon number (A) A a – b = c – d
menjadi setengah. Nombor nukleon (A) B a + b = c + d
C a = c + 2
D the radioactive element to 238 U D b + 4 = d
completely decay.
234 Th Pa U 6.2 Nuclear Energy
unsur radioaktif reput
sepenuhnya. 230 Th Tenaga Nuklear

9. The activity of a certain 226 Ra
radioactive material is 2400
counts per second. If the 222 88 89 90 91 92 14. Diagram 2 shows
half-life of the material is 87 Proton number (Z)
3 minutes, how long will it Nombor proton (Z) Rajah 2 menunjukkan
take for the activity to fall to
150 counts per second? Diagram 1 / Rajah 1 145 Ba
56
Aktiviti suatu bahan radioaktif
ialah 2400 bilangan sesaat. Jika U235
separuh hayat bahan itu ialah 92
3 minit, berapa lamakah ia akan
ambil untuk aktiviti jatuh kepada How many alpha and beta Neutron
150 bilangan sesaat? particles are emitted in this
process? 92 Kr
A 6 minutes / 6 minit 36
B 9 minutes / 9 minit Berapa banyak zarah alfa dan
C 12 minutes / 12 minit beta yang dipancarkan dalam Diagram 2 / Rajah 2
D 15 minutes / 15 minit proses ini?

10. A Geiger-Muller tube Number Number A a chain reaction.
indirectly measures radiation of alpha of beta
by measuring particles particles satu tindak balas berantai.

Tiub Geiger-Muller secara tidak Bilangan Bilangan B a nuclear fission.
langsung mengukur radiasi zarah alfa zarah beta
dengan mengukur pelakuran nuklear.
A3 2
B2 3 C an α-decay.
C4 1
D1 1 pereputan-α.

D a neutron decay.

pereputan neutron.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 96

Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

15. The following equation C absorb heat produced. A 2.23 × 10–13 J
represents a nuclear fusion. B 3.56 × 10–13 J
menyerap haba yang C 5.19 × 10–13 J
Persamaan berikut mewakili dihasilkan. D 6.47 × 10–13 J
pelakuran nuklear.
D conduct electricity. 21. A chain reaction can occur
in a reactor because during
mengalirkan arus elektrik. nuclear fission

21H + 21H ➞ 32H + 01n + energy 18. The source of energy from Tindak balas berantai boleh
the sun is due to berlaku dalam reaktor kerana
tenaga semasa pembelahan nuklear
Punca tenaga dari matahari
What conditions must exist adalah kerana A new neutrons are produced.
before the reaction above can
take place? A combustion. neutron baru dihasilkan.

Apakah syarat-syarat yang mesti pembakaran. B two fission fragments are
wujud sebelum tindak balas di produced.
atas boleh berlaku? B nuclear fission.
dua serpihan pembelahan
A Very high temperature pembelahan nuklear. dihasilkan.
and pressure is required.
C nuclear fusion. C a large amount of energy
Suhu dan tekanan yang is released.
sangat tinggi diperlukan. pelakuran nuklear.
sejumlah besar tenaga
B A catalyst must be added. D radioactive decay. dibebaskan.

Pemangkin perlu pereputan radioaktif. D the temperature is very
ditambahkan. high.
19. What is the quantity of
C Neutrons must be energy released when there is suhunya sangat tinggi.
bombarded to the a mass defect of 0.01 g?
reacting materials. 22. In a nuclear reaction,
Berapakah kuantiti tenaga yang 5.265 × 10–10 J of energy is
Neutron mesti ditembak dibebaskan apabila terdapat released. What is the mass
kepada bahan-bahan tindak kecacatan jisim 0.01 g? defect of this reaction?
balas.
A 9 × 1014 J Dalam suatu tindak balas nuklear,
D Oxygen must be present. B 9 × 1011 J 5.265 × 10–10 J tenaga dilepaskan.
C 3 × 106 J
Oksigen mesti wujud. D 1 × 10–19 J Apakah kecacatan jisim tindak
balas ini?
16. In which type of nuclear 20. A possible fusion reaction is
reaction is the nuclei heavier represented by the following A 4.74 × 107 kg
after the reaction than before equation: B 1.76 × 10–18 kg
the reaction? C 1.58 × 10–2 kg
Suatu tindak balas pelakuran D 5.85 × 10–27 kg
Dalam tindak balas nuklear yang mungkin berlaku
manakah nuklei adalah lebih berat ditunjukkan oleh persamaan 23. The process of a heavier
selepas tindak balas berbanding berikut: nucleus splitting to form two
dengan sebelum tindak balas? lighter nuclei is known as
21H + 12H ➞ 13H + 11H
A Nuclear fission Proses pemisahan nukleus yang
[Mass of deuterium, 21H lebih berat untuk membentuk dua
Pembelahan nuklear nuklei yang lebih ringan dikenali
Jisim deuterium sebagai
B Nuclear fusion
= 2.014102 u] A combustion.
Pelakuran nuklear
[Mass of tritium / Jisim tritium, pembakaran.
C α-decay 31H = 3.016049 u]
11H B nuclear fission.
Pereputan-α [Mass of hydrogen,
pembelahan nuklear.
D β-decay Jisim hidrogen
C nuclear fusion.
Pereputan-β = 1.007825 u]
pelakuran nuklear.
17. The function of the graphite [1 u = 1.66 × 10–27 kg]
core in a nuclear reactor is to [speed of light / halaju cahaya, D chain reaction.

Fungsi teras grafit dalam reaktor c = 3.0 × 108 m s–1] tindak balas berantai.
nuklear ialah untuk
What is the quantity of
A slow down neutrons. energy released?

memperlahankan neutron. Berapakah kuantiti tenaga yang
dibebaskan?
B act as a catalyst.

bertindak sebagai pemangkin.

97 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics Nucleon number
Nombor nukleon
Paper 2
222 Rn
Section A / Bahagian A
1. Diagram 1 shows the decay series of Radon-222. 218 Po
214 Pb Bi Po
Rajah 1 menunjukkan siri reputan bagi Radon-222. 210 Pb

(a) What is the meaning of nucleon number?

Apakah yang dimaksudkan dengan nombor nukleon?

81 82 83 84 85 86 87
Proton number
[1 mark / 1 markah] Nombor proton
(b) Write an equation to show the decay of Rn-222 to Po-218.
Diagram 1 / Rajah 1
Tuliskan satu persamaan untuk menunjukkan reputan Rn-222 kepada Po-218.

[2 marks / 2 markah]

(c) Based on Diagram 1, state the most stable nuclide.

Berdasarkan Rajah 1, nyatakan nuklid yang paling stabil.

[1 mark / 1 markah]
(d) Determine the number of alpha particles and beta particles produced in the decay.

Tentukan bilangan zarah alfa dan zarah beta yang dihasilkan dalam reputan tersebut.

[2 marks / 2 markah]

2. Diagram 2 is a graph that shows how the number of radioactive atoms, N, of N
radioactive isotope in a specimen changes with time, t.
Time
Rajah 2 ialah graf yang menunjukkan bagaimana bilangan atom radioaktif, N, bagi suatu 0 Masa
radioisotop dalam suatu spesimen berubah dengan masa, t.
Diagram 2 / Rajah 2
(a) What is the meaning of radioactive decay?

Apakah maksud reputan radioaktif?

[1 mark / 1 markah]

(b) Explain why the rate of decay decreases with time.

Jelaskan kenapa kadar reputan berkurang dengan masa.

[2 marks / 2 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 98

Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

(c) Two nuclear reactions can be represented by the following equations.

Dua tindak balas nuklear boleh diwakili oleh persamaan-persamaan berikut.

Nuclear reaction 1 / Tindak balas nuklear 1 : A + B ➞ C + D
Nuclear reaction 2 / Tindak balas nuklear 2 : P + Q ➞ R + S
The total mass of the nuclides A + B, C + D, P + Q and R + S, are shown in Table 2.

Jumlah jisim nuklid A + B, C + D, P + Q dan R + S, ditunjukkan dalam Jadual 2.
Table 2 / Jadual 2

Nuclide A+B C+D P+Q R+S

Nuklid

Total mass (u) 92.03421 92.02142 6.13823 6.09847

Jumlah jisim (u)

(i) Compare the total mass of the nuclides before and after the reactions.

Bandingkan jumlah jisim nuklid-nuklid sebelum dan selepas tindak balas.

[1 mark / 1 markah]

(ii) Compare the mass defect of nuclear reaction 1 and nuclear reaction 2.

Bandingkan kecacatan jisim tindak balas nuklear 1 dan tindak balas nuklear 2.

[1 mark / 1 markah]
(iii) Which reaction will produce more nuclear energy? Explain your answer.

Tindak balas manakah akan menghasilkan lebih banyak tenaga nuklear? Jelaskan jawapan anda.

[2 marks / 2 markah]

(iv) Name the equation that relates the nuclear energy to the mass defect.

Namakan persamaan yang menghubungkan tenaga nuklear dan kecacatan jisim.

[1 mark / 1 markah]

3. Radioactive material is used in the field of agriculture as tracers to study Plant Detector
the absorption of fertilizers by plants. A researcher conducted a study Tumbuhan Pengesan
on absorption of fertilizers by plants using a radioisotope. Diagram 3.1
shows how the radioisotope is injected into the stem of the plant. ON

Bahan radioaktif digunakan dalam bidang pertanian sebagai penyurih untuk Radioisotope Counter
mengkaji penyerapan baja oleh tumbuhan. Seorang penyelidik telah menjalankan Radioisotop Pembilang
sejenis radioisotop. Rajah 3.1 menunjukkan bagaimana radioisotop tersebut
disuntik ke dalam batang tumbuhan.

(a) (i) What is meant by radioisotope?

Apakah yang dimaksudkan dengan radioisotop?

Diagram 3.1 / Rajah 3.1

[1 mark / 1 markah]

99 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics

(ii) The detector used is able to detect background radiation. State two sources of background radiation.

Alat pengesan yang digunakan dapat mengesan sinaran latar belakang. Nyatakan dua sumber bagi sinaran
latar belakang.

(b) Table 3 shows the characteristics of four radioisotopes. [2 marks / 2 markah]

Jadual 3 menunjukkan ciri-ciri bagi empat radioisotop State of matter
Table 3 / Jadual 3
Keadaan jirim
Radioisotope Ionizing power by radiation Half life
Solid / Pepejal
Radioisotop Kesan pengionan oleh sinaran Separuh hayat Liquid / Cecair
Solid / Pepejal
J High / Tinggi 140 days / hari Liquid / Cecair

K High / Tinggi 8 years / tahun

L Low / Rendah 5.27 years / tahun

M Low / Rendah 14.3 days / hari

You are assigned to study the characteristics of some radioisotopes that are suitable to be use in
studying the absorption of fertilizers by plants.

Anda ditugaskan untuk mengkaji ciri-ciri beberapa radioisotop yang sesuai digunakan dalam mengkaji penyerapan
baja oleh tumbuhan.

(i) Ionizing power by radiation / Kesan pengionan oleh sinaran

Reason / Sebab [1 mark / 1 markah]

[1 mark / 1 markah]

(ii) Half life / Separuh hayat

Reason / Sebab [1 mark / 1 markah]

[1 mark / 1 markah]

(iii) State of matter / Keadaan jirim

Reason / Sebab [1 mark / 1 markah]

[1 mark / 1 markah]
(iv) Determine the most suitable radioisotopes. / Tentukan radioisotop yang paling sesuai.

[1 mark / 1 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 100

Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

(c) The radioactive atoms in a substance decay to become stable atoms.
It was found that after 288 s, 6.25% of the atoms have not decayed.
What is the half-life of the substance?

Atom radioaktif dalam suatu bahan mereput menjadi atom stabil.
Didapati bahawa selepas 288 s, 6.25% atom tidak reput.
Berapakah separuh hayat bahan tersebut?

[2 marks / 2 markah]

Section B / Bahagian B

( ) 4. (a) Neptunium-239 23938Np has a proton number of 93 and decays to a nuclide, X, with proton number 94.
( )
Neptunium-239 29383Np mempunyai nombor proton 93 dan mereput untuk menjadi nuklid X, yang mempunyai nombor
proton 94.

(i) What is the meaning of proton number?

Apakah maksud nombor proton?

[1 mark / 1 markah]

(ii) Name the radiation given out in the decay of neptunium-239.

Namakan sinaran yang dipancar oleh reputan neptunium-239.

[1 mark / 1 markah]

(iii) Write the equation for the decay of neptunium-239.

Tuliskan persamaan bagi reputan neptunium-239.

[1 mark / 1 markah]

(iv) Explain how energy is released in the decay of neptunium-239.

Terangkan bagaimana tenaga dibebaskan oleh reputan neptunium-239.

[2 marks / 2 markah]

( )(b) (i) The radioisotope radium-226 29206Ra undergoes a series of decays to become the stable isotope
( )lead-206 28026Pb .

( ) ( ) Radioisotop radium-226 29260Ra menjalani satu siri reputan untuk menjadi isotop yang stabil plumbum-206 20862Pb .

Determine the number of α-particles and β-particles emitted when radium-226 decays to lead-206.

Tentukan bilangan zarah-α dan zarah-β yang dipancar apabila radium-226 mereput menjadi plumbum-206.

[3 marks / 3 markah]

(ii) Polonium-210 is another radioisotope that decays to T days Polonium-210
lead-206. The half-life of polonium-210 is 138 days. T hari Polonium-210
Diagram 4.1 shows the decay of polonium-210 to Lead-206
lead-206. Plumbum-206

Polonium-210 adalah satu radioisotop lain yang mereput
menjadi plumbum-206. Setengah hayat polonium-210 ialah
138 hari. Rajah 4.1 menunjukkan reputan polonium-210
menjadi plumbum-206.

Determine the value of T. Diagram 4.1 / Rajah 4.1

Tentukan nilai T.

[2 marks / 2 markah]

101 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics

(c) Diagram 4.2 shows the schematic diagram of a nuclear reactor at a nuclear power station.

Rajah 4.2 menunjukkan gambar rajah skematik sebuah reaktor di sebuah stesen kuasa nuklear.

Shield Gas
Perisai Gas
Control rod Steam to turbines
Rod pengawal Stim ke turbin

Fuel rod Water
Rod bahan api Air

Moderator
Moderator

Pump
Pam
Diagram 4.2 / Rajah 4.2

Table 4 shows four designs P, Q, R and S of nuclear reactors with different specifications.

Jadual 4 menunjukkan empat reka bentuk P, Q, R dan S bagi reaktor nuklear dengan spesifikasi yang berlainan.
Table 4 / Jadual 4

Design Type of reaction Half-life of Specific heat Material of
Reka bentuk Jenis tindak balas nuclear fuel capacity of the gas the shield

Separuh hayat Muatan haba Bahan perisai
bahan api tentu gas

P Fusion Long Low Brick

Pelakuran Panjang Rendah Bata

Q Fission Short High Concrete

Pembelahan Pendek Tinggi Konkrit

R Fission Long Low Concrete

Pembelahan Panjang Rendah Konkrit

S Fusion Short High Brick

Pelakuran Pendek Tinggi Bata

You are required to determine the most suitable design of nuclear reactor so that nuclear energy can
be used efficiently and safely in the generation of electricity. Explain the suitability of the aspects and
determine the most suitable design of nuclear reactor. Give reasons for your choice.

Anda dikehendaki menentukan reka bentuk reaktor nuklear yang paling sesuai supaya tenaga nuklear boleh
digunakan dengan cekap dan selamat dalam penjanaan elektrik. Terangkan kesesuaian aspek-aspek itu dan
tentukan reka bentuk reaktor nuklear yang paling sesuai. Beri sebab bagi pilihan anda.

[10 marks / 10 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 102

Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics 

Section C / Bahagian C
5. Diagram 5.1 and Diagram 5.2 show the decay graphs of two difference radioactive sources.

Rajah 5.1 dan Rajah 5.2 menunjukkan graf reputan bagi dua sumber radioaktif yang berlainan.

Activity / Counts per second Activity / Counts per second
Aktiviti / Kiraan per saat Aktiviti / Kiraan per saat
80 80

60 Source A 60 Source B
Sumber A Sumber B

40 40

20 20

Time / Year Time / Year
0 10 20 30 Masa / Tahun      0 Masa / Tahun
123

Diagram 5.1 / Rajah 5.1 Diagram 5.2 / Rajah 5.2

(a) What is the meaning of radioactivity?

Apakah yang dimaksudkan dengan keradioaktifan?

[1 mark / 1 markah]

(b) Using Diagram 5.1 and Diagram 5.2, compare the initial activity of the sources, the time interval for
the activity to be halved and the rate of decay of the radioactives.

Menggunakan Rajah 5.1 dan Rajah 5.2, bandingkan aktiviti awal sumber-sumber itu, sela masa untuk aktiviti menjadi
separuh dan kadar pereputan radioaktif-radioaktif itu.

[3 marks / 3 markah]

(c) State the relationship between

Nyatakan hubungan antara

(i) the rate of decay of the radioactives and the time of interval for the radioactive to be halved.

kadar penyusutan radioaktif dan sela masa untuk radioaktif menjadi separuh.

[1 mark / 1 markah]

(ii) half-life and the rate of decay of the radioactives.

separuh hayat dan kadar pereputan radioaktif.

[1 mark / 1 markah]

(d) Uranium-238 decays to Thorium (Th) by emitting an alpha particle.

Uranium-238 mereput kepada Thorium dengan memancarkan satu zarah alfa.

(i) Write the nuclear equation expressing the alpha decay of 23928U.

Tuliskan persamaan nuklear bagi pereputan alfa bagi 29328U.

[2 marks / 2 markah]

(ii) What happens to the proton number and neutron number of U-238 after the decay process?

Apakah yang berlaku kepada nombor proton dan nombor neutron bagi U-238 selepas proses pereputan?

[2 marks / 2 markah]

(e) Radiotherapy is used in the treatment of cancer. The radioactive ray used can cause side effects to the
patient. Using the knowledge about radioactivity, explain the steps taken to reduce the side effects. In
your explanation, emphasize the aspects of:

Radioterapi digunakan dalam rawatan barah Sinar radioaktif yang digunakan boleh menyebabkan kesan sampingan
kepada pesakit. Dengan menggunakan pengetahuan mengenai radioaktiviti, terangkan langkah-langkah yang
diambil untuk mengurangkan kesan sampingan. Dalam penjelasan anda, tekankan aspek:

103 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 6 Nuclear Physics [10 marks / 10 markah]

(i) The type of ray used / Jenis sinar yang digunakan
(ii) How the radioactive radiation is targeted on the cancer cells

Bagaimana sinaran radioaktif disasarkan pada sel barah

(iii) The dosage of the ray required / Dos sinar diperlukan
(iv) The time of the ray exposure / Masa pendedahan sinar

HOTS Challenge

Diagram 1.1 and Diagram 1.2 represent the radioactive decay of Radium-226 and Carbon-14
respectively.

Rajah 1.1 dan Rajah 1.2. masing-masing mewakilan pereputan radioaktif bagi unsur Radium-226 dan Karbon-14.

Ra Rn + He + Energy

226.025406 a.m.u 222.017574 a.m.u 4.002603 a.m.u 7.81 x 10–13j
u.j.a u.j.a u.j.a
Diagram 1.1 / Rajah 1.1

C N + Beta particle + Energy
Zarah Beta Tenaga

14.003242 a.m.u 14.003074 a.m.u Negligible 2.51 x 10–14j
u.j.a u.j.a Jisim amat kecil

Diagram 1.2 / Rajah 1.2

(a) Why does the parent nuclide decay?

Mengapakah nukleus asal mereput?

(b) Based on Diagram 1.1 and Diagram 1.2,

Merujuk pada Rajah 1.1 dan Rajah 1.2,

(i) compare the total mass in a.m.u before and after the decay process.

bandingkan jumlah jisim dalam u.j.a sebelum dan selepas proses pereputan.

(ii) explain the reason for the observation in (b)(i).

nyatakan sebab untuk pemerhatian (b)(i).

(c) The half-life of Radium-226 and Carbon-14 are 1600 years and 5 00 years respectively.

Separuh hayat bagi Radium-226 dan Karbon-14 masing-masing ialah 1600 tahun dan 5600 tahun.

(i) What is meant by half-life? / Apakah yang dimaksudkan dengan separuh hayat?
(ii) Which radioactive material will decay at a faster rate ? Explain your answer.

Unsur radioaktif yang manakah yang mereput pada kadar yang lebih tinggi? Terangkan jawapan anda.

Quiz 6

21PAK-

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 104

PTER Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

CHA 71 Quantum Physics

Fizik Kuantum

SMART Notes The Photoelectric
Effect
VIDEO 7 Kesan Fotoelektrik

Quantum Theory of Light 4. Based on Planck’s idea, Einstein created
the quantum theory of light, which light
Teori Kuantum Cahaya exists as tiny packets or particles, which
known as photons.
1. Blackbody is an ideal absober and emitter
of electromagnetic radiation, including Berdasarkan idea Planck, Einstein mencipta teori
light and heat. kuantum bagi cahaya, iaitu cahaya wujud sebagai
paket kecil atau zarah yang dikenali sebagai foton.
Jasad hitam ialah penyerap dan pemancar yang
unggul bagi radiasi elektromagnet termasuk • The energy of a photon depends on
cahaya dan haba yang unggul.

Actual curve radiation frequency.
Lengkung sebenar Tenaga suatu foton bergantung kepada frekuensi
sinaran.
14
5000K Classical theory E = ℎf, ℎ = 6.626 × 10−34
Teori klasik
12 (Planck’s constant / Pemalar Planck)

Intensity/ Keamatan 10 • Oscillation frequency, / Frekuensi getaran,
c hc
8 f = λ . Hence / Maka: E = λ

6 5. Louis de Broglie introduces a hypothesis
4000K that particles also show wave behavior.

4 Louis de Broglie memperkenalkan hipotesis
bahawa zarah juga menunjukkan sifat gelombang.
2 3000K
6. Einstein and de Broglie’s ideas led to wave-
0 particle duality.
0 0.5 1 1.5 2 2.4 3
Wavelength Idea Einstein dan de Broglie menyebabkan
Panjang gelombang tercetusnya sifat kedualan gelombang zarah.

2. Classical theory explains that light behaves • Wave-particle duality is the property of
as a wave with continuous energy. It
cannot explain the graph at a shorter range an entity behaving as particles as well as
of wavelength (ultraviolet catastrophe).
wave in particular different conditions. The
Teori klasik menerangkan bahawa cahaya
berkelakuan seperti gelombang dengan tenaga duality is not very effective in large matter.
yang selanjar. Teori klasik tidak dapat menerangkan Kedualan gelombang zarah ialah sifat suatu entiti
graf pada panjang gelombang yang lebih pendek berkelakuan seperti zarah dan juga gelombang
(malapetaka ultralembayung). dalam keadaan tertentu yang berbeza. Kedualan
ini kurang berkesan bagi jasad berjisim besar.
3. Planck introduces the idea of quanta
(discrete packet of energy or known as Momentum / Momentum,
quantum) which explains the part of the h
graph that could not be explained by p = mv and / dan p = λ
classical theory.
De Broglie wavelength, λ = h
Planck memperkenalkan idea berkenaan kuanta Panjang gelombang de Broglie mv
(paket tenaga yang diskrit) yang menerangkan
bahagian graf yang tidak dapat dijelaskan oleh • Since h is a constant, de Broglie wavelength
teori klasik.
depends on mass and speed of a particle.
Memandangkan h adalah pemalar, panjang
gelombang de Broglie bergantung kepada jisim
dan laju zarah.

105 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

7. A photon has energy equal to their 2. Threshold frequency fo is minimum
oscillation frequency, f times Planck's frequency of the light in order to eject
constant, h. electrons from the metal surface.

Suatu foton mempunyai tenaga menyamai cFarehkauyeansui natmukbamngemfo biaelbaahsfkraenkueenleski tmroinnimduamripbaadgai
frekuensi getaran, f darab pemalar Plank, h. permukaan logam.

Energy of a photon / Tenaga suatu foton, E = ℎf 3. Maximum kinetic energy, KEmax of an
electon ejected from the metal surface
If n is number of photons emitted per depends on the frequency of incident
second, Power, P = nhf radiation:

Jika n ialah bilangan foton yang dipancarkan dTeibneabgaaskkainnedtaikripmadaakspiemrummu,kaKaEnmloakgsambabgei rgealenktturnogn
sesaat, Kuasa, P = nhf kepada frekuensi sinaran tuju:

Photoelectric Effect / Kesan fotoelektrik

1. The photoelectric effect is the emission of KEmax = 1 mev2 = hf – W
2
electrons from the surface of metal when

light shines on it. me = rest mass of an electron

Kesan fotoelektrik ialah pancaran elektron daripada jisim pegun elektron
permukaan logam apabila disinari cahaya.

2. Characteristics of photoelectric effect that

cannot be explained using wave theory = 9.1 × 10−31 kg

Ciri-ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat KEmak /J
diterangkan dengan teori gelombang
KEmak=hf0 – W
• There is no time lag between incident of

radiation and ejection of electrons.

Tiada selang masa diantara sinar tuju dengan
pelepasan elektron.

• Increase intensity of light (number of

photons) will increase the number of f0 f/ Hz

electrons emitted. 4. The light intensity corresponds to the
number of photons arriving at the metal
Peningkatan keamatan cahaya (bilangan surface per unit time.
foton) akan menambah bilangan elektron yang
dilepaskan. Keamatan cahaya bersepadan dengan bilangan
foton yang tiba di permukaan logam dalam suatu
• Increase frequency of radiation, will unit masa.

increase kinetic energy.

Peningkatan frekuensi sinaran akan
meningkatkan tenaga kinetik.

• Light of frequency exceeding threshold

frequency can make electrons come out 5. Photons with frequencies larger than
from metal.
the threshold frequency fo will produce
Cahaya dengan frekuensi melebihi frekuensi photoelectrons
ambang boleh menyebabkan elektron keluar Foton dengan frekuensi lebih besar daripada
dari logam.

Einstein’s Photoelectric Theory frekuensi ambang fo akan menghasilkan
fotoelektron.
Teori fotoelektrik Enstein
6. The larger the number of photons, the
1. Work function, W is the minimum energy larger is the number of photoelectrons,
required to free the electron from a which leads to a larger photocurrent in the
particular metal surface. Its unit is Joule circuit.
(J). Work function, W =ℎfo where fo is
threshold frequency. Semakin bertambah bilangan foton, semakin besar
bilangan fotoelektron, seterusnya menyumbang
Fungsi kerja, W ialah tenaga minimum yang kepada arus fotoelektrk yang lebih besar dalam
diperlukan untuk membebaskan elektron daripada litar.
permukaan logam tertentu. Unitnya ialah J. Fungsi
kerja, W = hfo dengan fo ialah frekuensi ambang.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 106

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

Quantum Theory of Light

7.1 Teori Kuantum Cahaya

1. Match the scientist with their contribution. / Padankan saintis dengan sumbangannya. TP 1
(a) Classical theory scientists / Saintis teori klasik

Scientist Contribution

Saintis Sumbangan

Thomas Put forth Newton’s Laws of Motion and Newton’s Law of Universal
Young Gravitation.

Mengemukakan Hukum Gerakan Newton dan Hukum Kegravitian Semesta Newton.

J.J. Thomson Double-slit experiment is a demonstration of the wave behavior of light.

Ekperimen dwicelah merupakan demonstrasi sifat gelombang bagi cahaya.

Isaac Atomic theory proposed that all matter was composed of indivisible
Newton atoms. Different elements had atoms of differing size and mass.

John Teori atom mencadangkan bahawa semua jirim terdiri daripada atom yang tidak
Dalton terbelah. Elemen berlainan mengandungi atom yang berlainan saiz dan jisim.

Discovered electron. He believed atoms could be divided and proposed
a plum pudding model of the atom, in which electrons were embedded
in a mass of positive charge to yield an electrically neutral atom.

Menemui elektron. Beliau percaya bahawa atom dapat dibahagi dan mencadangkan
model ‘plum pudding’ bagi atom, dengan keadaan elektron tertampal pada suatu
jisim yang bercas positif untuk menghasilkan atom yang neutral.

(b) Quantum theory scientists / Saintis teori kuantum

Scientist Contribution

Saintis Sumbangan

Louis de Proposed that the energy of a blackbody radiation are multiple of a
Broglie basic, minimum value called quantum which is directly proportional
to the frequency of the radiation.
Niels Bohr
Mencadangkan bahawa tenaga bagi jasad hitam adalah gandaan bagi nilai asas
Albert yang minimum yang dikenali sebagai kuantum yang berkadar langsung kepada
Einstein frekuensi sinaran.

Max Discovered the photoelectric effect. Electrons will be ejected from the
Planck metal surface if a quantum of light energy was greater than the work
function of the metal's surface.

Menemui kesan fotoelektrik. Elektron akan dibebaskan daripada permukaan logam
jika satu kuantum cahaya mempunyai tenaga yang melebihi fungsi kerja bagi
permukaan logam tersebut.

Discovered that electrons travel in separate orbits around the nucleus
and the number of electrons in the outer orbit determines the
properties of an element.

Menemui elektron mengelilingi nukleus dalam orbit tersendiri dan bilangan
elektron dalam orbit paling luar menentukan ciri-ciri elemen tersebut.

Proposed that not only do light waves sometimes exhibit particlelike
properties, but particles may also exhibit wavelike properties. The
theory is known as the principle of wave-particle duality.

Mencadangkan bahawa bukan hanya gelombang cahaya menunjukkan sifat-sifat
zarah, malah zarah-zarah juga menunjukkan sifat-sifat gelombang. Teori ini dikenali
sebagai prinsip kedualan gelombang zarah.

107 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

2. Complete the following for the summary of the birth of quantum theory. TP 1

Lengkapkan yang berikut bagi ringkasan kelahiran teori kuantum.

(a) An ideal absorber can also perfectly emit radiation it has absorbed. A perfect

absorber will not any radiation falls on it and so it looks black. Therefore, it

is known as .

Penyerap yang unggul juga dapat secara unggul memancarkan sinaran yang diserapnya.

Penyerap yang unggul tidak akan sebarang sinaran yang jatuh padanya menyebabkannya

kelihatan hitam. Maka, penyerap unggul dikenali sebagai .

(b) Heating the blackbody to a particular temperature causes the blackbody to emit

with a spectrum correspond to that .

Pemanasan jasad hitam kepada suhu tertentu menyebabkannya memancarkan dalam julat

spektrum yang bersepadanan dengan tersebut.

(c) With decreasing temperature, the peak of the blackbody intensity of radiation curve shifts to

wavelengths and also has intensity.

Apabila suhu berkurang, puncak graf bagi lengkung keamatan sinaran jasad hitam akan berganjak ke sebelah

panjang gelombang yang dan keamatan sinaran .

(d) Classical physics predicted that the energy emitted at small wavelengths by a hot object

was to be . However, it did not radiate energy infinitely but rather emits

wavelengths correspond to the ultraviolet end of the spectrum. This

phenomenon was known as the .

Fizik klasik meramalkan bahawa tenaga yang dibebaskan pada panjang gelombang yang pendek daripada

suatu jasad yang panas adalah . Namun, keadaan ini tidak berlaku malah jasad panas

tersebut membebaskan sinaran dengan panjang gelombang yang iaitu ke arah hujung

ultraungu dalam spektrum elektromagnet. Fenomena in dikenali sebagai .

(e) Planck found that at certain , energy from a glowing body will occupy specific

areas of the colour spectrum. He proposed theory that limits energy to a set

of specific values which is not but rather increases from one allowed value
to another by a quantum jump.

Planck mendapati bahawa pada tertentu, tenaga daripada jasad yang membara mempunyai

julat warna tertentu dalam spektrum warna. Beliau mencadangkan teori yang mengehadkan

tenaga kepada suatu nilai tertentu yang tidak malah bertambah nilai melalui gandaan kuantum.

(f) Various metals ejects electrons when light exceeding certain is shone on their

surface. The of light could not explain this phenomenon.

Pelbagai logam akan membebaskan elektron apabila permukaannya disinari cahaya yang melebihi

tertentu. cahaya tidak dapat menjelaskan fenomena ini.

(g) A beam of electrons can be just like a beam of light or a water wave. All

matter exhibits behaviour. However, the wavelength is too

to be observable in our daily activities.

Alur elektron dapat seperti sinar cahaya atau gelombang air. Semua jirim menunjukkan

kelakuan . Walau bagaimanapun, panjang gelombang tersebut terlalu
untuk diperhatikan dalam aktiviti harian kita.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 108

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

(h) are example of wave–particle duality. On the atomic and subatomic level,
they may behave as if made of either particles or waves.

Sifat adalah contoh kedualan zarah gelombang. Pada tahap atom dan subatomic, jirim
berkelakuan seperti ia diperbuat daripada zarah atau gelombang.

3. Complete the following regarding quantum energy. TP 1

Lengkapkan yang berikut mengenai tenaga kuantum.

(a) The energy of each discrete packet is proportional to the frequency of the radiation.

Tenaga setiap paket diskrit adalah berkadar dengan frekuensi sinaran.

(b) where h is called Planck constant. Its value is and f is the
frequency.
, dimana h ialah pemalar Planck. Nilainya ialah dan f ialah frekuensi.


(c) Spectrum of visible light can be form by Visible spectrum / Spektrum tampak
directing a narrow beam of white light at
Violet Indigo Blue Green Yellow Orange Red
a triangular glass . Ungu Indigo Biru Hijau Kuning Jingga Merah
Spektrum cahaya tampak dapat dibentuk dengan

menyinar alur cahaya putih yang sempit melalui kaca segi tiga.

(d) The spectrum obtained is and Mercury
Merkuri
contains light wavelength in the range 400 nm 700

to 700 nm.
Spektrum yang diperoleh adalah
dan mengandungi panjang gelombang cahaya dalam 800 500 400
Wavelength
julat 400 nm hingga 700 nm.
Panjang gelombang

(e) When a mercury vapour lamp is view through a narrow slit and a diffraction grating, an

emission spectrum is seen.

Apabila lampu wap raksa diperhatikan melalui celah sempit dan parutan belauan, spektrum
akan kelihatan.

(f) Lines spectrum from mercury vapour lamp is the evidence for the existence of

energy. Each line has its own unique shows that the energy levels in an atom

are . The emission lines correspond to discrete energies that are emitted when

electron state in the atom make transitions back to level.

Garis-garis spektrum daripada lampu wap raksa adalah bukti kewujudan tenaga . Setiap

garis mempunyai tersendiri menunjukkan bahawa aras-aras tenaga dalam atom adalah

. Garis-garis spektrum yang terbentuk adalah bersepadan dengan tenaga diskrit yang

dibebaskan apabila elektron yang kembali ke aras tenaga yang lebih .

4. The following text is regarding the wave-particle duality. Fill in the blank with given words. TP 2

Teks berikut berkenaan kedualan gelombang zarah. Isi tempat kosong dengan perkataan yang diberi.

Diffraction Wave Electron Momentum Wavelength

Pembelauan Gelombang Elektron Momentum Panjang gelombang

Mass Increases Diffraction Electron Atom

Jisim Bertambah Pembelauan Elektron Atom

E = ℎf E = mc2 mv2 = ℎf mc2 = ℎf λ= h
mv
Increases Mass

Bertambah Jisim

109 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

(a) In certain condition, waves behaving as particles have and .

However, in other conditions, particles behaving as waves which have that

show .

Dalam keadaan tertentu, gelombang berkelakuan seperti zarah mempunyai dan

. Manakala, dalam keadaan lain, zarah berkelakuan seperti gelombang yang mempunyai

dan menunjukkan .

(b) Louis de Broglie proposed a hypothesis that particles hold properties of .

Louis de Broglie mencadangkan hipotesis bahawa zarah mempunyai sifat .

(c) De Broglie wavelength is derived using:

Panjang gelombang De Broglie diterbitkan dengan:

(i) Einstein's equation relating mass and energy:

Persamaan Einstein yang menghubungkait jisim dengan tenaga:



E = energy, m = mass, c = speed of light / E = tenaga, m = jisim, c = laju cahaya
(ii) Planck's theory / Teori Planck:



E = energy, Planck's constant, h = 6.63 × 10–34 J s–1, f = frequency

E = tenaga, Pemalar Planck, h = 6.63 × 10–34 J s–1, f = frekuensi

(iii) Since De Broglie believes particles and wave have the same traits:

Memandangkan De Broglie menyatakan zarah dan gelombang adalah setara



c = the speed of light / laju cahaya

(iv) Real particles do not travel at the speed of light:

Zarah sebenar tidak bergerak pada kelajuan cahaya:



v = velocity / halaju

(v) Substituted v for f and arrived at the final expression
λ
v
Menggantikan bagi f dan memperoleh ungkapan akhir
λ
hv
mv2 = λ

de Broglie wavelength, / panjang gelombang de Broglie,



(d) De Broglie wavelength decreases when mass of a particle or speed of the

particle . .

Panjang de Broglie berkurang apabila jisim zarah atau laju zarah

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 110

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

(e) De Broglie’s wavelength is too small to be observable for objects with greater mass than

. Only small mass particles such as shows observable wave

characteristics.
Panjang gelombang De Broglie adalah terlalu kecil untuk diperhatikan bagi objek yang lebih besar daripada

. Hanya zarah yang kecil seperti dapat menunjukkan ciri-ciri gelombang
yang dapat diperhatikan.

(f) A transmission microscope can achieve better than 5 × 10–11 m resolution

and magnifications of up to about 10,000,000 times whereas most light microscopes ability are

limited by to about 2 × 10–7 m resolution and useful magnifications below
2000 times.

Mikroskop pemancar dapat mencapai resolusi yang lebih baik daripada 5 × 10–11 m dan
pembesaran sehingga 10,000,000 kali manakala keupayaan kebanyakan mikroskop cahaya adalah terhad

disebabkan oleh kesan sehingga resolusi 2 × 10–7 m dan pembesaran berkesan di bawah
2000 kali.

5. Complete the following text. TP 1

Lengkapkan teks berikut.

(a) Albert Einstein proposed the light energy packet is a particle which is called

. bagi cahaya ialah zarah yang dikenali

Albert Einstein mencadangkan bahawa paket tenaga

sebagai .

(b) In the photoelectric effect, are released from a metal surface when it is

exposed to light with exceeding certain .

Dalam kesan fotoelektrik, dibebaskan daripada permukaan logam apabila didedahkan

kepada cahaya yang melebihi tertentu.

(c) If light is a , the photoelectric effect cannot happen.

Jika cahaya ialah , kesan fotoelektrik tidak akan berlaku.

Photoelectric Effect

7.2 Kesan Fotoelektrik

6. The following text explaining photoelectric effect. Fill in the blank with suitable words. TP 1

Teks berikut menerangkan kesan fotoelektrik. Isi ruang kosong dengan perkataan yang sesuai.

(a) Electrons that are emitted in this process are called .

Elektron yang dibebaskan dalam proses ini dikenali sebagai .

(b) The target material serves as the cathode, which will emit photoelectrons when it is illuminated

by monochromatic radiation, this cathode is called .

Bahan sasaran yang bertindak sebagai katod akan membebaskan fotoelektron apabila disinari cahaya

monokromatik, katod ini dikenali sebagai .

(c) But when the target material is connected to the negative terminal of a battery and exposed

to radiation, a current is registered in this circuit, this current is called the .

Apabila bahan sasaran disambungkan kepada terminal negatif bagi bateri dan didedahkan kepada sinaran,

arus elektrik akan terhasil dalam litar ini dan arus ini dikenali sebagai .

111 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

7. Complete the following sentences regarding the characteristics of photoelectric effect that cannot
be explained using wave theory. TP 1

Lengkapkan ayat berikut mengenai ciri-ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan menggunakan teori
gelombang.

Photoelectric can be only explained by assuming that light is made up of particle not wave because

Fotoelektrik hanya dapat diterangkan dengan menganggap bahawa cahaya terdiri daripada zarah-zarah dan
bukannya gelombang kerana

(a) If light is a wave, then electrons will take some to come out from metal

because light wave of same energy would be over large number of electrons.

Jika cahaya adalah gelombang, maka elektron akan mengambil untuk terbebas keluar

daripada logam disebabkan gelombang cahaya dengan tenaga yang sama perlu kepada
sejumlah bilangan elektron yang banyak.

(b) Increasing number of photons incidented, the number of electrons emitted .
If light is wave, increasing light intensity will only change its , so it will have
no effect on number of electrons emitted rather it will only change
of electron.
Apabila bilangan foton ditujukan bertambah, bilangan elektron yang terbebas
adalah gelombang, peningkatan keamatan cahaya hanya akan mengubah . Jika cahaya
tiada kesan terhadap bilangan elektron yang dibebaskan malah hanya mengubah sahaja, maka

elektron.

(c) When we increase frequency of radiation, the more energy is supplied to electrons which

their kinetic energy not number of emitted.

Apabila frekuensi cahaya ditambah, tenaga yang dibekalkan kepada elektron bertambah menyebabkan tenaga

kinetiknya , bukannya menambahkan bilangan yang dibebaskan.

(d) According to wave physics, energy of a wave depends on of a wave which

means that light of any can make electrons come out from metal but it
did not happen.

Menurut fizik gelombang, tenaga gelombang bergantung kepada gelombang bermaksud

cahaya dengan sebarang dapat membebaskan elektron keluar daripada permukaan
logam, namun keadaan ini tidak berlaku.

Einstein’s Photoelectric Theory

7.3 Teori Fotoelektrik Einstein

8. Complete the following sentences. TP 1

Lengkapkan pernyataan berikut.

(a) Work function is the energy needed to release the electron from the metal.

Fungsi kerja ialah tenaga yang diperlukan untuk membebaskan elektron daripada
permukaan logam.

(b) depends on the type of metal.

bergantung kepada jenis logam.

(c) The greater the frequency of the photon, the greater the of the ejected
electron.

Semakin tinggi frekuensi foton, semakin besar bagi elektron yang dibebaskan.

(d) Blue light will cause emission of electrons with a kinetic energy than red light.

Cahaya biru akan membebaskan elektron dengan tenaga kinetik yang daripada cahaya
merah.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 112

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

(e) Kinetic energy of the photoelectron linearly with frequency as long as the

photon is greater than the work function.

Tenaga kinetik bagi fotoelektron secara linear dengan frekuensi asalkan

foton melebihi fungsi kerja logam tersebut.

(f) Even at very low light , the photoelectric effect still occurs.

Walaupun pada cahaya yang rendah, kesan fotoelektrik masih berlaku.

(g) When the incident radiation has wavelengths than the cut-off wavelength,
the photoelectric effect does not occur.
daripada panjang gelombang
Apabila sinar tuju mempunyai panjang gelombang yang
potong, kesan fotoelektrik tidak akan berlaku.

(h) The photocurrent will reach a at certain potential difference because

number of incident photons does not depend on the applied potential difference but only

depends on the of incident radiation.

Fotoarus pada beza keupayaan tertentu akan sampai ke disebabkan bilangan foton yang

dituju tidak bergantung kepada beza keupayaan tetapi hanya bergantung kepada sinar tuju.

9. Complete the following description of the application of photoelectric effect.

Lengkapkan huraian berikut mengenai aplikasi kesan fotoelektrik.

(a) is found in solar panels. It works on principle that light striking the cathode

causes the emission of , hence in turn produces current.

terdapat di dalam panel solar. Prinsip kerja fotosel adalah berdasarkan penghasilan

arus elektrik oleh pembebasan daripada katod apabila cahaya jatuh pada katod.

(b) Infrared near the light sensor will send out infrared light. When a person

passing through a doorway, the infrared beam is , causing a drop in the

that triggers a switch to open the door.

inframerah berdekatan dengan sensor cahaya akan memancarkan cahaya inframerah.

Apabila seseorang melintasi laluan pintu itu, alur inframerah , menyebabkan nilai

jatuh dan mengaktifkan suis untuk membuka pintu.

(c) During photographic exposure, incident carrying energy are absorbed by

the charge-coupled device (CCD), an sensors. Electrons are ejected and

accumulate in individual detector elements called the of the CCD. The

brighter is the light shining on the metal of the CCD surface, the the
number of electrons ejected.

Semasa pendedahan fotografi, yang masuk membawa tenaga akan diserap oleh

peranti terganding cas (PTC), suatu sensor . Elektron akan dibebaskan dan dikumpul di

dalam elemen pengesan yang berasingan yang dikenali bagi PTC. Semakin bertambah

kecerahan cahaya yang jatuh pada PTC, semakin bilangan elektron yang dibebaskan.

(d) Solar cells are made of semiconductor materials, such as . When light photon

strikes the solar cell, electrons are knocked loose from the atoms. If electrical conductors are

attached to the positive and negative sides, electric will flow.

Sel solar adalah diperbuat daripada bahan semikonduktor seperti . Apabila foton cahaya

jatuh pada sel solar, elektron akan dibebaskan daripada atom. Jika konduktor elektrik disambungkan antara

hujung positif dan hujung negatif, elektrik akan mengalir.

113 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics 7

SPM Practice

Paper 1

7.1 Quantum Theory of Light B Particles Physics. A Lines spectrum from
mercury vapour lamp.
Teori Kuantum bagi Cahaya Fizik zarah.
Garis spektrum daripada
1. Which of the following is not C Classical Mechanics. lampu wap raksa.
related to classical theory?
Mekanik klasik. B Spectrum of visible light.
Antara berikut, yang manakah
tidak berkaitan dengan teori D Newtonian Mechanics. Spektrum cahaya nampak.
klasik?
Mekanik Newton. C Young’s double-slit
A Study of the motion of experiment of light.
everyday objects and the 3. The scientist not contribute
forces that affect them. to quantum theory is Eksperiment dwicelah Young
bagi cahaya.
Mengkaji gerakan objek Saintis yang tidak menyumbang
dalam kehidupan harian dan kepada teori kuantum ialah D Dalton’s atomic theory.
daya yang mempengaruhinya.
A J. J. Thomson. Teori atom Dalton.
B Describes the behaviour B Max Planck.
of most objects which are C Albert Einstein. 7. Determine the momentum
larger than a molecule D Niels Bohr. of a photon of visible light
and smaller than a planet. which has wavelength of
4. Quantum energy refer to 500 nm.
Menerangkan kelakuan
kebanyakan objek yang lebih Tenaga kuantum merujuk kepada Tentukan momentum suatu foton
besar daripada molekul dan bagi cahaya tampak dengan
lebih kecil daripada planet. A wave of energy. panjang gelombang 500 nm.

C Describes the behaviour of gelombang tenaga. A 3.32 × 10–40 kg m s–1
most objects close to room B 9.95 × 10–32 kg m s–1
temperature and going at B continuous energy C 1.33 × 10–27 kg m s–1
speeds significantly slower radiation. D 3.98 × 10–19 kg m s–1
than the speed of light.
sinaran tenaga yang selanjar. 8. A photon of electromagnetic
Menjelaskan kelakuan wave has the same
kebanyakan objek yang C discrete packet of energy. momentum with an electron
menghampiri suhu bilik dan which moves with speed of
bergerak pada kelajuan yang paket tenaga yang diskrit. 2.0 × 106 m s–1. What is the
kurang daripada laju cahaya. de Broglie wavelength of the
D spectrum of light energy. photon?
D State that gravity is
not real force but it is spektrum tenaga cahaya. [Mass of electron
merely an inertial effect = 9.1 × 10–31 kg]
similar to what we feel in 5. Determine the energy
decelerating car. released by a quantum of Suatu foton bagi gelombang
radiowave with frequency elektromagnet mempunyai
Menyatakan graviti bukanlah of 103.3 MHz from a radio momentum menyamai elektron
sejenis daya sebenar tetapi station. yang bergerak pada kelajuan
ia seolah-olah kesan inersia 2.0 × 106 m s–1. Apakah panjang
seperti yang dialami semasa Tentukan tenaga yang gelombang de Broglie bagi foton
kereta sedang menyahpecut. dibebaskan oleh satu kuantum tersebut?
gelombang radio pada frekuensi
2. Classical theory is also 103.3 MHz dari suatu stesen [Jisim elektron = 9.1 × 10–31 kg]
known as following except radio.
A 3.64 × 10–11 m
Teori klasik juga dikenali seperti A 6.42 × 10–42 J B 3.64 × 10–10 m
yang berikut kecuali B 2.29 × 10–34 J C 1.46 × 10–3 m
C 1.93 × 10–33 J D 1.46 × 103 m
A Classical Physics. D 6.84 × 10–26 J

Fizik Klasik. 6. Which of the following is the
evidence for the existence of
discrete energy?

Antara berikut, yang manakah
adalah bukti kewujudan tenaga
yang diskrit?

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 114

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

9. The speed of a particle of A 4.98 × 10–19 J 15. The diagram shows result
B 2.43 × 10–18 J of experiment to investigate
mass m and de Broglie C 2.01 × 1018 J relationship between stopping
D 7.96 × 1032 J potential, V and frequency, f
wavelength λ is of the incident light.

Laju bagi suatu zarah yang Rajah berikut menunjukkan
berjisim m dan panjang keputusan eksperimen bagi
gelombang λ ialah penyiasatan hubungan antara
h mλ 13. Ultraviolet ray of wavelength voltan pengaktifan, V dan
A mλ C h 365 nm is incident on frekuensi, f bagi cahaya tuju.
rubidium in a vacuumised V/ V
B 2h D mλ photocell. Total power of
mλ hc ultraviolet arrived on the f/ Hz
rubidium surface is Diagram 1 / Rajah 1
10. A photon refers to 4.8 × 10–5 J s–1. The number
of photons arrived on the Gradient of the graph depends
Foton adalah rubidium surface in a second on
is
A an electron released from Kecerunan bagi graf bergantung
a metal surface due to the Sinaran ultraungu dengan kepada
shining of light on the panjang gelombang 365 nm
metal. ditujukan pada rubidium yang A intensity of the incident
berada dalam fotosel yang light.
elektron yang dibebaskan divakumkan. Jumlah kuasa bagi
daripada permukaan logam ultraungu yang tiba di permukaan keamatan cahaya tuju.
yang disinari cahaya. rubidium ialah 4.8 × 10–5 J s–1.
Bilangan foton yang tiba di B wavelength of the
B a quantum of permukaan rubidium dalam satu incident light.
electromagnetic radiation. saat ialah
panjang gelombang cahaya
suatu kuantum sinaran A 1.32 × 102. tuju.
elektromagnet. B 8.81 × 1013.
C 6.61 × 1026. C work function of the
C a positively charged atom. D 1.98 × 1035. targeted metal.

satu atom yang telah fungsi kerja bagi logam
dicaskan positif. sasaran.

D a unit of energy. D Planck’s constant.

satu unit tenaga. pemalar Planck.

11. Which of the following has 7.2 Photoelectric effect 16. Determine the stopping
the biggest amount of energy? potential required to stop
Kesan fotoelektrik the fastest photoelectron
Antara berikut, yang manakah ejected from nickel surface
mempunyai tenaga yang paling 14. In photoelectric effect, if if ultraviolet of wavelength
banyak? wavelength of incident light 220 nm is shined on it. Work
increases, function of nickel is 5.01 eV.
A 102 photons of
wavelength 1 pm Dalam kesan fotoelektrik, jika Tentukan voltan pengaktifan yang
panjang gelombang bagi cahaya diperlukan bagi menghentikan
102 foton dengan panjang tuju bertambah, fotoelektron yang paling laju yang
gelombang 1 pm dibebaskan daripada permukaan
A average kinetic energy of nikel jika cahaya ultraungu
B 106 photons of photoelectron decreases. dengan panjang gelombang
wavelength 5 μm 220 nm disinarkan pada nikel.
tenaga kinetik purata bagi Fungsi kerja nikel ialah 5.01 eV.
106 foton dengan panjang fotoelektron berkurang.
gelombang 5 μm A 0.02 eV
B maximum kinetic B 0.64 eV
C 107 photons of energy of photoelectron C 10.66 eV
wavelength 300 nm increases. D 43.91 eV

107 foton dengan panjang tenaga kinetik maksimum
gelombang 300 nm bagi fotoelektron bertambah.

D 108 photons of C minimum kinetic energy
wavelength 600 nm of photoelectron increases.

108 foton dengan panjang tenaga kinetik minimum bagi
gelombang 600 nm fotoelektron bertambah.

12. Determine energy of a light D work function of the
photon of wavelength 400 nm. targeted metal increases.

Tentukan tenaga bagi satu fungsi kerja bagi logam
foton cahaya dengan panjang sasaran bertambah.
gelombang 400 nm.

115 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

17. Intensity of monochromatic 19. A quantum of light with B V
light source is doubled. The energy 3.5 × 10–19 J fall
momentum of a photon of on cathode in a photocell. Y
the light source will Current flowing through the X
cell is reduced to zero by
Keamatan bagi sumber cahaya reversing potential which f
monokromatik telah digandakan. cathode is at positive 0.25 V
Momentum bagi setiap foton relative to anode. The C V
cahaya akan minimum energy needed to
eject an electron from the X
A increase by four times. cathode is Y

bertambah sebanyak empat Satu kuantum cahaya dengan f
kali. tenaga 3.5 × 10–19 J jatuh
pada katod bagi suatu fotosel. D V
B double. Arus yang mengalir melalui
sel berkurang ke sifar dengan Y
berganda. menyongsangkan keupayaan X
iaitu katod disambungkan
C remain unchange. pada keupayaan positif 0.25 V f
berbanding dengan anod. Tenaga
tidak berubah. minimum yang diperlukan untuk 21. Maximum kinectic energy of
membebaskan elektron daripada a photoelectron released from
D become half. katod ialah tungsten surface is
8.6 × 10–20 J when it is shined
menjadi separuh. A 8.8 × 10–20 J with monochromatic light of
B 3.1 × 10–19 J wavelength 248 nm. What is
18. The following photoelectric C 1.4 × 10–18 J work function of tungsten?
effect can be only explained D 7.1 × 1017 J
by assuming that light is Tenaga kinetik maksimum
made up of particle except 20. In a photoelectric bagi suatu fotoelektron yang
experiment, photoemission dibebaskan daripada permukaan
Kesan fotoelektrik berikut is produced by metal X and tungsten ialah 8.6 × 10–20 J
hanya dapat dijelaskan dengan metal Y with the same light apabila ia disinari dengan cahaya
menganggap bahawa cahaya intensity I and frequency f. If monokromatik dengan panjang
terdiri daripada zarah kecuali metal Y has the greater work gelombang 248 nm. Apakah
function than metal X, which fungsi kerja tungsten?
A there is no time lag of the following graph shows
between incident of the correct relationship A 8.9 × 10–19 J
radiation and ejection of between stopping potential V B 7.2 × 10–19 J
electrons. and frequency f? C 3.5 × 10–13 J
D 2.9 × 1012 J
tiada kelewatan masa antara Dalam eksperimen fotoelektrik,
sinar tuju dan pembebasan elektron telah dibebaskan 7.3 tEhinesotreyin's photoelectric
elektron. daripada logam X dan logam Y
dengan keamatan I dan frekuensi Teori fotoelektrik Einstein
B increase intensity of light f yang sama. Jika fungsi kerja
will increase the number logam Y melebihi fungsi kerja 22. Which of the following graph
of electrons emitted. logam X, manakah antara graf shows correct relationship
berikut menunjukkan hubungan between maximum
peningkatan keamatan yang betul antara voltan kinetic energy, Emax of the
cahaya akan menambahkan pengaktifan dan frekuensi f? photoelectrons and intensity
bilangan elektron yang of light, I in a photoelectric
dibebaskan. A V effect experiment?

C increase frequency of X Antara berikut, graf yang
radiation will increase Y manakah menunjukkan hubungan
photocurrent. yang betul antara tenaga kinetik
f mdaankskiemaumma,taEnmacksahbaaygai ,foItodealleakmtron
peningkatan frekuensi sinaran eksperimen kesan fotoelekrtik?
akan menambahkan fotoarus.

D light of frequency
exceeding threshold
frequency can make
electrons come out from
metal surface.

frekuensi cahaya yang
melebihi frekuensi ambang
membolehkan elektron
dibebaskan daripada
permukaan logam.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 116

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

A W I Apabila cahaya dengan frekuensi C wavelength of the
B W 8.22 × 1014 Hz disinarkan pada incident light is doubled.
Sesium, tenaga kinetik maksimum
yang dibebaskan daripada panjang gelombang cahaya
Sesium ialah 2.00 × 10–19 J. tuju digandakan.
Tentukan frekuensi ambang bagi
pembebasan elektron itu. D temperature of the metal
X is doubled.
A 3.02 × 1014 Hz
B 5.20 × 1014 Hz suhu logam Xa digandakan.
C 3.02 × 1015 Hz
D 1.34 × 1015 Hz 27. When light of wavelength λ or

25. In photoelectric experiment, shorter than λ is incident on a
targeted metal of work
C W I function, W is incident with metal, electrons are released.
monochromatic light at Iinfcliidgehnt toofnwtahveelseanmgethmλ2etaisl,
frequency f and intensity of
light I. Maximum kinetic maximum kinetic energy
energy of electrons ejected
from the metal surface of the ejected electron is E.
depends on
I What is the maximum kinetic
Dalam ekperimen fotoelektrik,
D W logam sasaran dengan fungsi energy of the ejected electron
kerja, W telah disinarkan dengan iinf cliigdhent toof nwtahveelseanmgethmλ4etaisl?
cahaya monokromatik pada Apabila panjang gelombang λ
I frekuensi f dan keamatan cahaya ataupun lebih pendek daripada
I. Tenaga kinetik maksimum bagi λ ditujukan pada logam, elektron
23. The maximum wavelength elektron dibebaskan daripada akan dibebaskan. Jika cahaya
able to release electron from permukaan logam bergantung λ
Sodium surface is 650 nm. kepada dengan panjang gelombang 2
Determine the maximum
kinetic energy of electron A W only. ditujukan pada logam yang sama,
ejected from Sodium surface tenaga kinetik maksimum bagi
if light of wavelength 436 W sahaja. elektron yang dibebaskan ialah E.
nm is incident on its surface Apakah tenaga kinetik maksimum
in vacuum. B W and I only. bagi elektron yang dibebaskan
jika cahaya dengan panjang
Panjang gelombang maksimum W dan I sahaja.
yang dapat membebaskan gelombang λ ditujukan pada
elektron daripada permukaan C W and f only. 4
Natrium ialah 650 nm. Tentukan permukaan logam tersebut?
tenaga kinetik maksimum bagi W dan f sahaja. E
elektron yang dibebaskan daripada A 8 C 2E
permukaan Natrium jika cahaya D W, f and I.
dengan panjang gelombang 436 B E D 3E
nm ditujukan pada permukaannya W, f dan I. 2
dalam vakum.
26. A beam of monochromatic 28. Photoelectric effect is applied
A 1.50 × 10–18 J light is incident on metal in the following application
B 1.50 × 10–19 J X causes production of except
C 3.06 × 10–19 J photoelectrons. The rate of
D 4.56 × 10–19 J photoelectrons produced will Kesan fotoelektrik digunakan
be double if dalam aplikasi berikut kecuali
24. When light of frequency
8.22 × 1014 Hz is shined on Suatu alur cahaya monokromatik A to count vehicle passing a
Caesium, maximum kinetic telah ditujukan pada logam road.
energy of ejected electron X menyebabkan terhasilnya
from Caesium surface is fotoelektron. Kadar penghasilan mengira kenderaan yang
2.00 × 10–19 J. Determine the fotoelektron akan berganda jika melalui jalan.
threshold frequency of the
photoemission. A intensity of the incident B to operate burglar alarms.
light is doubled.
penggera kecurian.
keamatan cahaya tuju
digandakan. C to operate school electric
bell.
B frequency of the incident
light is doubled. loceng elektrik di sekolah.

frekuensi cahaya tuju D to count items running on
digandakan. a conveyer belt.

mengira bilangan item yang
melalui tali sawat.

117 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

Paper 2

Section A / Bahagian A

1. Diagram 1 shows an effect being observed when Electrons
electron beam is allowed to pass through two slits Elektron
and the slits are very close.
Opaque slide Optical Optical screen
Rajah 1 menunjukkan kesan yang diperhatikan apabila with two slits screen (front view)
alur elektron dibiarkan melalui dwicelah dan celah-celah Skrin optik Skrin optik
tersebut adalah sangat rapat. Slaid legap
dengan dua celah (pandangan hadapan)
(a) What has happened to electrons after passing
through each slit? Diagram 1 / Rajah 1

Apakah yang telah berlaku kepada elektron selepas
melalui setiap celah?

[1 mark / 1 markah]

(b) What is the phenomenon being observed on the screen?

Apakah fenomena yang telah diperhatikan pada skrin?

[1 mark / 1 markah]

(c) Based on the effects shown on Diagram 1,

Berdasarkan pada kesan yang ditunjukkan pada Rajah 1,

(i) is electron a particle? Why?

adakah elektron merupakan zarah? Mengapa?

[1 mark / 1 markah]

(ii) is electron a wave? Why?

adakah elektron merupakan gelombang? Mengapa?

[1 mark / 1 markah]

(d) Name the phenomenon that has happened on electrons in (c).

Namakan fenomena yang telah berlaku kepada elektron di (c).

[1 mark / 1 markah]

(e) State one important application of the behaviour of electron stated in (d).

Nyatakan satu kegunaan penting bagi kelakuan elektron yang dinyatakan di (d).

[1 mark / 1 markah]

(f) Determine the de Broglie wavelength of a gun bullet of mass 0.02 kg which is moving at velocity of
250 m s–1. [Planck constant = 6.63 × 10–34]

Tentukan panjang gelombang de Broglie bagi peluru senapang berjisim 0.02 kg yang bergerak pada halaju 250 m s–1.
[Pemalar Planck = 6.63 × 10–34]

[2 marks / 2 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 118

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

2. Picture below shows a laser pointer which is usually used together with presenter. Diagram 2 / Rajah 2
The laser pointer produces laser light at a wavelength of 6.7 × 10−7 m. The power
of the laser pointer is 1 mW.

Gambar rajah berikut menunjukkan penunjuk laser yang digunakan ketika pembentangan.
Penunjuk laser menghasilkan cahaya laser pada panjang gelombang 6.7 × 10−7 m. Kuasa
penunjuk laser ialah 1 mW.

Based on the information given,

Berdasarkan maklumat yang diberi,

(a) State one characteristic of photon.

Nyatakan satu ciri foton.

[1 mark / 1 markah]

(b) Calculate / Kirakan
(i) the energy of a single photon of the laser light.

tenaga bagi satu foton bagi cahaya laser.

[2 marks / 2 markah]

(ii) number of photons produced per second.

bilangan foton yang dihasilkan sesaat.

[2 marks / 2 markah]
(c) Is its possible to notice the individual photon in laser with unaided eyes? Explain why.

Adakah mata kasar dapat memerhati setiap foton secara indivitu dalam cahaya laser? Jelaskan mengapa.

3. Graph in Diagram 3.1 shows the relationship between maximum kinetic Electron kinetic energy (J) [2 marks / 2 markah]
energy of electrons ejected from the metal surface and the frequency of Tenaga kinetik elektron (J)
incident light on a metal in a photocell. Light frequency (Hz)
Frekuensi cahaya (Hz)
Graf di dalam Rajah 3.1 menunjukkan hubungan antara tenaga kinetik maksimum Diagram 3.1 / Rajah 3.1
bagi elektron yang dibebaskan daripada permukaan logam dan frekuensi bagi © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.
cahaya tuju pada logam di dalam fotosel.

(a) State condition in the photocell space that will allow the photons to
achieved maximum kinetic energy.

Nyatakan keadaan ruang dalam fotosel yang membenarkan foton mencapai
tenaga kinetik maksimum.

[1 mark / 1 markah]

119

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

(b) The behaviour of electron as shown in the graph is according to certain physics theory.

Kelakuan elektron yang ditunjukkan dalam graf tersebut adalah berdasarkan teori fizik yang tertentu.

(i) Name the physics theory.

Namakan teori fizik tersebut.

[1 mark / 1 markah]

(ii) It is proved by other theory that the behaviour of electron shown in the graph is wrong. Name this
correct physics theory.

Teori tertentu telah membuktikan bahawa kelakuan elektron yang ditunjukkan dalam graf tersebut adalah
salah. Namakan teori fizik tersebut.

[1 mark / 1 markah]

(iii) Draw a line according to the theory in b(ii) on graph in Electron kinetic energy (J)
Diagram 3.2 to show the correct relationship. Tenaga kinetik elektron (J)

Lukis satu garisan berdasarkan teori dalam b(ii) pada graf di dalam
Rajah 3.2 untuk menunjukkan hubungan yang betul.

[1 mark / 1 markah]

(c) Minimum frequency, fo of incident light is needed for the electron to
show behaviour as in graph in Diagram 3.2.
mFreenkuunejnuskikamninkimeluamku,afno bagi cahaya tuju adalah diperlukan untuk elektron
seperti graf di dalam Rajah 3.2.

(i) Name the minimum frequency. Light frequency (Hz)
Frekuensi cahaya (Hz)
Namakan frekuensi minimum tersebut. Diagram 3.2 / Rajah 3.2

[1 mark / 1 markah]

(ii) On the graph, mark the minimum frequency with symbol fo.

Pada graf, tandakan frekuensi minimum dengan symbol fo.

[1 mark / 1 markah]

(iii) Draw a line to show the relationship between maximum kinetic energy of electron and the
frequency of incident light if metal of higher work function is used.

Lukis satu garisan untuk menunjukkan hubungan antara tenaga kinetik maksimum bagi elektron dengan
frekuensi bagi cahaya tuju jika logam dengan fungsi kerja yang lebih tinggi digunakan.

[1 mark / 1 markah]

4. Diagram 4 shows green light of frequency 6 × 1014 Hz is shined on Metal surface Incident light
a metal in a photocell. It is found that the maximum kinetic energy Permukaan Sinar tuju
ejected from the metal surface is 6.2 × 10–20 J. The ammeter is able logam
to measure a very small current.
e
Rajah 4 menunjukkan cahaya hijau dengan frekuensi 6 × 1014 Hz disinarkan
pada logam dalam fotosel. Tenaga kinetik maksimum yang dibebaskan Battery A
daripada permukaan logam ialah 6.2 × 10–20 J. Ammeter dapat mengukur Bateri Ammeter
arus yang kecil.
Diagram 4 / Rajah 4
Based on the information given,

Berdasarkan maklumat yang diberi,

(a) State whether the ammeter will show reading if intensity of the green light is low.

Nyatakan samada ammeter tersebut akan menunjukkan bacaan jika keamatan cahaya hijau adalah rendah.

[2 marks / 2 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 120

(b) Calculate / Kirakan Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  
(i) work function of the metal.
[2 marks / 2 markah]
fungsi kerja bagi logam.

(ii) threshold frequency of incident light.

frekuensi ambang bagi cahaya tuju.

(c) What will happen to the ammeter reading if [2 marks / 2 markah]
[1 mark / 1 markah]
Apakah akan berlaku kepada bacaan ammeter jika [1 mark / 1 markah]
[1 mark / 1 markah]
(i) the connection of the battery terminal is reversed?
Diagram 5.1 / Rajah 5.1
sambungan bagi terminal bateri diterbalikkan?

(ii) higher intensity of green light is shined on the metal?

keamatan cahaya hijau yang lebih tinggi disinarkan pada logam?

(iii) green light is replaced with ultaviolet light?

cahaya hijau digantikan dengan cahaya ultraungu?

Section B / Bahagian B

5. Diagrams 5.1 shows the pattern observed on the screen when electron beam
is allowed to pass through a thin sheet of graphite film in an electron gun.

Rajah 5.1 menunjukkan corak yang diperhatikan pada skrin apabila alur elektron
dibiarkan melalui kepingan nipis filem grafit dalam senapang elektron.

(a) What is the meaning of wave-particle duality??

Apakah maksud kedualan gelombang-zarah?

[1 mark / 1 markah]

(b) Explain why electron is said exhibits wave-particle duality.

Jelaskan mengapa elektron dikatakan mempamerkan kedualan gelombang-zarah.

[4 marks / 4 markah]

(c) Table 5 shows the characteristics of four different microscopes.

Jadual 5 menunjukkan sifat-sifat empat mikroskop yang berbeza.

121 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

Table 5 / Jadual 5

Microscope Method of Medium of Rest mass of Speed of the
production of propagation for the illuminating illuminating
Mikroskop illuminating source, m (kg) source, v (m s–1)
illuminating
source source Jisim rehat bagi Laju sumber
sumber sinaran, sinaran, v (m s–1)
keadah penghasilan medium perambatan
sumber sinaran bagi sinaran m (kg) 1.5 × 103

W Electric field Vacuum 6.64 × 10–27 1.5 × 107

Medan elektrik Vakum 3.11 × 10–31 5.0 × 106

X Nuclear reactor Atmosphere 6.64 × 10–27 5.0 × 107

Reaktor nuklear Atmosfera 3.11 × 10–31

Y Electric field Atmosphere

Medan elektrik Atmosfera

Z Electric field Vacuum

Medan elektrik Vakum

Based on knowledge of wave-particles duality and de Broglie wavelength, explain the suitability
of each characteristics and determine the most suitable microscope to be used by scientist to study
COVID-19 virus in order to find cure for the disease. [Planck constant, h = 6.63 × 10–34 J s]

Berdasarkan pengetahuan kedualan gelombang zarah dan panjang gelombang de Broglie, terangkan kesesuaian
setiap ciri dan tentukan mikroskop yang paling sesuai digunakan oleh saintis dalam mempelajari virus COVID-19
untuk menemui penawar bagi penyakit tersebut. [Pemalar Planck, h = 6.63 × 10–34 J s]

[10 marks / 10 markah]

(d) Diagrams 5.2 shows the electron beam is accelerated at potential different of 4000 V in an electron gun.

Rajah 5.2 menunjukkan alur elektron dipecutkan pada beza keupayaan 4000 V dalam senapang elektron.

Hot cathode Screen
Katod panas Skrin

Anode Graphite target
Anod Sasaran grafit

Electron beam Vacuum
Alur elektron Vakum
+4000 V

–+

Diagram 5.2 / Rajah 5.2

Determine the / Tentukan

(i) speed. / laju.

(ii) wavelength of a beam of electron which is accelerated by a potential different of 4000 V.
[Planck constant = 6.63 × 10–34, mass of an electron = 3.1 ×10–31 kg, charge of an electron

= 1.6 × 10–19 C]

panjang gelombang bagi alur gelombang yang telah dipecutkan oleh beza keupayaan 4000 V.
[Pemalar Planck = 6.63 × 10–34, jisim elektron = 3.1 ×10–31 kg, cas elektron = 1.6 × 10–19 C]

[6 marks / 6 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 122

Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics  

Section C / Bahagian C

6. Diagram 6.1 and diagram 6.1 shows the behaviour of electron when Green light
green light and blue light are shined on the same type of metal. This Cahaya hijau
occurrence is the effect of certain phenomenon.
––
Rajah 6.1 dan Rajah 6.2 menunjukkan kelakuan elektron apabila cahaya hijau –
dan cahaya biru disinarkan pada logam yang sama. Kejadian ini adalah kesan
daripada fenomena tertentu.

(a) Name the phenomenon that has occurred. Diagram 6.1 / Rajah 6.1  

Namakan fenomena yang telah berlaku. [1 mark / 1 markah]

(b) Based on Diagram 6.1 and Diagram 6.2, Blue light
Cahaya Biru
Berdasarkan Rajah 6.1 dan Rajah 6.2,
––
(i) compare the wavelength of the green light and blue light. –

bandingkan panjang gelombang bagi cahaya hijau dan cahaya biru.

[1 mark / 1 markah]

(ii) compare the frequency of the green light and blue light. Diagram 6.2 / Rajah 6.2

bandingkan frekuensi cahaya hijau dan cahaya biru.

[1 mark / 1 markah]

(iii) compare the speed of electrons being ejected from the metal surface.

bandingkan laju elektron yang dibebaskan daripada permukaan logam.

[1 mark / 1 markah]

(c) Based on the answer in (b), state the relationship between frequency and wavelength and hence,
deduce the relationship between frequency and speed of electrons being ejected from the metal surface.

Berdasarkan jawapan dalam (b), nyatakan hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang dan seterusnya,
deduksikan hubungan antara frekuensi dan laju bagi elektron yang dibebaskan daripada permukaan logam.

[2 marks / 2 markah]

(d) Explain how work function of a metal and threshold frequency of the incident light will affect the
phenomenon named in (a).

Terangkan bagaimana fungsi kerja bagi logam dan frekuensi ambang bagi cahaya tuju akan mempengaruhi
fenomena yang dinamakan di (a).

[4 marks / 4 markah]

(e) Diagram 6.3 shows an object counting K L Input Output
system which is able to display on the screen
the number of items has already passed J N
through certain point on the conveyor belt. M

Rajah 6.3 menunjukkan sistem yang akan Diagram 6.3 / Rajah 6.3
memaparkan pada skrin, bilangan item yang telah
melalui titik tertentu pada tali sawat.

Table 6 shows eight electronic component Conveyor

that maybe suitable to be connected to belt
complete the object counting system. Tali sawat

Jadual 6 menunjukkan lapan komponen elektronik
yang mungkin sesuai disambungkan kepada
sistem tersebut.

Table 6 / Jadual 6

Radio wave transmitter Infared transmitter Infared receiver Light dependent resistor

Pemancar gelombang radio Pemancar inframerah Penerima inframerah Perintang peka cahaya

123 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 Chapter 7 Quantum Physics

00023

Power supply Direct the ray to the right Direct the ray to the left Display screen

Bekalan kuasa Mengarahkan sinaran ke kanan Mengarahkan sinaran ke kiri Skrin paparan

Using the concept that has occurred in 6(a), work function of metal, threshold frequency and other
knowledge, choose any five suitable electronic components in Table 6 to complete the object counting
system in Diagram 6.3. Give reason for your choice.

Dengan menggunakan konsep yang telah berlaku di 6(a), fungsi kerja logam, frekuensi ambang dan pengetahuan
lain, pilih lima komponen elektronik yang sesuai dalam Jadual 6 untuk melengkapkan sistem dalam Rajah 6.3.
Berikan sebab bagi pilihan anda.

[10 marks / 10 markah]

HOTS Challenge

Diagram shows International Space Station which is fully
powered by the sun via solar arrays. You are required to study
the characteristics of four different type of solar cells shown in the
table below.

Rajah berikut menunjukkan Stesen Angkasa Antarabangsa yang dibekalkan
kuasa sepenuhnya dengan jajaran papan solar. Anda dikehendaki mengkaji
ciri-ciri empat jenis sel solar yang berlainan dalam jadual di bawah.

Minimum Reflective Range of
energy required
to knock off an Range of wavelength characteristic temperature
to enable the solar
electron from of upper which will allow
the atom in the cell produces electric
Solar current surface high efficiency
cell solar cell.
Julat panjang gelombang protection of electricity
Sel Tenaga minimum yang membolehkan sel solar
solar yang diperlukan menghasilkan arus elektrik layer production
untuk membebaskan Keupayaan Julat suhu yang
P elektron daripada pantulan akan membolehkan
Q atom dalam sel solar kecekapan yang tinggi
R bagi lapisan dalam penghasilan
S pelindung
arus elektrik
permukaan atas

0.6 eV 3.8 × 10–7 m – 1.9 × 10–6 m Low / Rendah 20ºC – 85ºC

1.4 eV 2.0 × 10–7 m – 4.0 × 10–7 m High / Tinggi 15ºC – 35ºC

1.1 eV 3.8 × 10–7 m – 7.5 × 10–7 m Low / Rendah 20ºC – 45ºC

1.6 eV 7.0 × 10–7 m – 9.0 × 10–7 m High / Tinggi 20ºC – 30ºC

Based on knowledge of photoelectric effect and other physics knowledge, explain the suitability
of each characteristics. Determine the most efficient solar cell to be used in a solar panel for
International Space Station.

Berdasarkan pengetahuan tentang kesan fotoelektrik dan pengetahuan fizik yang lain, terangkan kesesuaian setiap
ciri. Tentukan sel solar yang paling cekap untuk digunakan dalam panel solar bagi Stesen Angkasa Antarabangsa.

Quiz 7

21PAK-

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 124

Physics  Form 5 SPM Model Paper 

SPM Model Paper

Paper 1

Kertas 1
(1 hour 15 minutes)

(1 jam 15 minit)

This question paper consists of 40 questions. Answer all questions.

Kertas soalan ini mengandungi 40 soalan. Jawab semua soalan.

1. Which of the following is B T A 24 m C 48 m
not a SI base unit? B 27 m D 72 m

Antara berikut, yang manakah 5. A ball is thrown vertically
bukan unit asas SI?
upwards with an initial
A K
B N 0 l2 velocity u. If g is the
C m
D kg C T2 gravitational acceleration,

which is the correct

2. Which of the following is a expression for the total time
scalar quantity?
of flight T (up and down) of
Antara berikut, yang manakah
kuantiti skalar? the ball?

I speed / laju Sebiji bola dilontar tegak ke
II energy / tenaga atas dengan halaju awal u. Jika
III acceleration / pecutan 0 l g ialah percutan graviti, yang
A I and / dan II
B I and / dan III D T2 manakah adalah ungkapan yang
C II and / dan III betul untuk masa gerakan T (ke
atas dan bawah) bola itu?
u
A T= 4g

3. The equation relating 0l B T= u
the period T of a simple 2g
pendulum to its length l is 4. The velocity-time graph of a
bus and a lorry is shown in C T= u
Persamaan bagi tempoh ayunan Diagram 1. g
T sebuah bandul ringkas yang
panjangnya l ialah Graf halaju-masa bagi sebuah D T= 2u
bas dan sebuah lori ditunjukkan g
dalam Rajah 1.
T = 2π l 6. Two trolleys P and Q are
g v (m s–1) placed closed together on
a smooth table. The pin of
12 Bus / Bas trolley P is struck to release
where g is the acceleration its pin. Trolley Q and trolley
due to gravity. 9 Lorry / Lori P then move in opposite
directions with speeds of V
dimana g ialah pecutan graviti. and v respectively as shown
in Diagram 2.
Which of the following 0 68 t (s)
graphs is correct? Dua troli P dan Q disusun rapat
Diagram 1 / Rajah 1 satu sama lain di atas meja yang
Antara graf berikut, yang licin. Pin troli P diketuk untuk
manakah adalah betul? membebaskan springnya, troli Q
dan P kemudian bergerak pada
A T arah bertentangan masing-masing
dengan laju V dan v seperti
0l What is the separation ditunjukkan dalam Rajah 2.
between the bus and the
lorry at time t = 8 s?

Berapakah jarak antara bas dan
lori pada masa t = 8 s?

125 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

C m F 2F 2m 12. A 1.50 kW electric heater
Q is used to heat 0.5 kg of
Pin P water at 30°C. What is the
2m Q time taken before the water
P D m F F 2m starts boiling? (Specific heat
m capacity of water
PQ = 4200 J kg–1 °C–1)
Q
P 2m V 9. The acceleration due to Suatu pemanas elektrik 1.50 kW
vm digunakan untuk memanaskan
0.5 kg air pada suhu 30°C.
Spring gravity on the Earth’s Berapakah masa yang diambil
sebelum air mula mendidih?
Diagram 2 / Rajah 2 surface is g. If R is the (Muatan haba tentu air
= 4200 J kg–1 °C–1)
The correct relationship radius of the Earth, what
between V and v is A 60 s
is the acceleration due to B 74 s
Hubungan yang betul antara V C 86 s
dan v ialah gravity at a height 2R above D 98 s

A V = v C 2V = v the Earth? 13. The latent heat of fusion
B V = 2v D 3V = v supplied to melt ice is used
Pecutan graviti di permukaan to
Bumi ialah g. Jika jejari Bumi
ialah R, berapakah pecutan Haba pendam pelakuran yang
graviti pada ketinggian 2R dari dibekalkan untuk melebur ais
permukaan Bumi? digunakan untuk
7. A ball of mass 0.50 kg g g
hits a wall perpendicularly A 9 C 3 A weaken the bonds
with a speed of 6.0 m s−1 between water
and rebounds with the B g D g molecules.
same speed in the opposite 4 8
direction. What is the melemahkan ikatan antara
impulse on the wall? 10. A satellite which is in molekul-molekul air.

Sebiji bola berjisim 0.50 kg circular orbit of radius r B increase the kinetic
menghentam dinding secara energy of the water
serenjang dengan laju 6.0 m s−1 round the Earth has a period molecules.
dan melantun pada arah
bertentangan dengan laju yang of 1.0 day. The radius of the menambahkan tenaga
sama. Berapakah impuls pada kinetik molekul-molekul air.
dinding? Moon’s orbit round the Earth
C break the bonds between
A 1.5 kg m s−1 is R, and the period is 29 water molecules.
B 3.0 kg m s−1
C 4.5 kg m s−1 days. What is the value of memutuskan ikatan antara
D 6.0 kg m s−1 R molekul-molekul air.
the ratio r ?
D do work against the
Sebuah satelit mengelilingi Bumi atmospheric pressure.
dalam orbit membulat berjejari r
dan tempoh orbit ialah 1.0 hari. melakukan kerja menentang
Bulan mengelilingi Bumi dalam tekanan atmosfera.
orbit jejari R dan tempoh orbit
inaislabhah29R.r0?hari. Berapakah nilai 14. Boyle’s law relates the
8. Which diagram correctly volume V of a fixed mass of
gas at constant temperature
shows the magnitudes and to its pressure P. Which
is the correct graph of P
directions of the gravitational A 5.4 C 14.5 against V?

forces between two bodies P B 9.4 D 29.0 Hukum Boyle menghubungkaitkan
isi padu V suatu jisim gas pada
and Q of masses m and 2m suhu malar dengan tekanan
gas P. Graf P lawan V yang
respectively? 11. Which of the following manakah adalah betul?
materials has the highest
Rajah yang manakah value of specific heat
menunjukkan dengan betul capacity?
magnitud dan arah-arah daya
graviti antara dua jasad P dan Antara bahan berikut, yang
Q dengan jisim masing-masing manakah mempunyai nilai
ialah m dan 2m? muatan haba tentu paling tinggi?

A m 2m A Copper / Kuprum
F 2F B Water / Air
PQ C Steam / Stim
D Kerosene / Kerosin
B m 2m
2F F
PQ

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 126

A P What is the speed of the wave? Physics  Form 5 SPM Model Paper 

0 V Berapakah laju gelombang? C Electromagnetic waves
are transverse waves
B P A 24 m s−1 C 48 m s−1
B 36 m s−1 D 60 m s−1 Gelombang elektromagnet
0 V adalah gelombang
17. Diagram 4 show the profile melintang
C P of a stationary wave along a
string stretched between the D Electromagnetic waves
points P and Q at time can be reflected by a
t = 0 s. The period of the plane mirror
wave is 2.0 s.
Gelombang elektromagnet
Rajah 4 menunjukkan profil boleh dipantul oleh cermin
suatu glombang pegun satah
sepanjang suatu tali yang
diregang di antara dua titik 19. A ray passes through a
P dan Q pada masa t = 0 s. glass prism. Which diagram
Tempoh gelombang ialah 2.0 s. correctly shows the path of
the ray?
PQ
Suatu alur cahaya melalui
0 V Diagram 4 / Rajah 4 suatu prima kaca. Rajah yang
manakah menunjukkan dengan
D P Which of the following is betul lintasan alur cahaya?

the profile of the wave at A

0V time t = 0.5 s? B

15. Which of the following is Antara berikut, yang manakah C
an example of longitudinal profil gelombang pada masa
wave? t = 0.5 s? D

Antara berikut, yang manakah A P Q 20. A ray is incident on a
contoh gelombang membujur? air-glass surface. Which
B P Q diagram correctly shows the
A Water waves critical angle c of glass?
C P Q
Gelombang air Satu alur cahaya ditujukan pada
D P Q sempadan udara-kaca. Rajah
B Light waves yang manakah menunjukkan
18. Which of the following dengan betul sudut genting c
Gelombang cahaya is not a property of kaca?
electromagnetic waves?
C Sound waves. A
Antara berikut, yang manakah
Gelombang bunyi bukan sifat gelombang Air / Udara
elektromagnet? c
D Radiowaves
A Travel with a speed Glass / Kaca
Gelombang radio of 3.0 × 108 m s–1 in
vacuum.
16. The displacement-distance
graph of a wave of frequency Merambat dengan laju
60 Hz is shown in Diagram 3. 3.0 × 108 m s–1 dalam vakum

Graf sesaran-jarak suatu B Electromagnetic waves
gelombang berfrekuensi 60 Hz travel faster in water
ditunjukkan dalam Rajah 3. than in vacuum
y (m)
Gelombang elektromagnet
4.0 s (m) merambat lebih laju dalam
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 air daripada dalam vakum

–4.0 Diagram 3 / Rajah 3

127 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper Suatu objek diletakkan pada 24. A block of mass 5.0 kg is
jarak 15 cm di hadapan satu released from rest from the
B cermin cekung dengan panjang top of an inclined plane at an
fokus 10 cm. Manakah imej yang angle of 30°. If the frictional
Air / Udara terbentuk oleh cermin itu? force is 15 N, what is the
speed of the block after 2.0 s?
c A 6 cm from the mirror and (Assume g = 10 m s–2)
in front of the mirror
Glass / Kaca Suatu blok berjisim 5.0 kg
6 cm dari cermin dan di di atas suatu satah condong
C hadapan cermin pada sudut 30° dilepaskan
dari keadaan pegun. Jika daya
Air / Udara B 6 cm from the mirror and geseran ialah 15 N, berapakah
at the back of the mirror laju blok itu selepas 2.0 s?
c (Anggap g = 10 m s–2)
6 cm dari cermin dan di
Glass / Kaca belakang cermin 5.0 kg

D C 30 cm from the mirror 30°
and in front of the mirror
Air / Udara Diagram 5 / Rajah 5
c 30 cm dari cermin dan di
hadapan cermin A 2.0 m s–1
Glass / Kaca B 4.0 m s–1
D 30 cm from the mirror C 5.7 m s–1
21. An object is placed 20 cm and at the back of the D 11.3 m s–1
in front of a convex mirror mirror
of focal length 10 cm. What 25. The length l of a spring
are the characteristics of the 30 cm dari cermin dan di varies with the tension T in
image formed by the mirror? belakang cermin the spring is shown by the
graph in Diagram 6.
Suatu objek diletakkan pada 23. Three forces X, Y and Z
jarak 20 cm di hadapan satu which act on a point are Panjang l suatu spring berubah
cermin cembung dengan represented by a triangle of dengan tegangan T dalam spring
panjang fokus 10 cm. Apakah forces. In which triangle are ditunjukkan oleh graf dalam
ciri-ciri imej yang terbentuk oleh the forces in equilibrium? Rajah 6.
cermin itu?
Tiga daya X, Y dan Z yang l (m)
A Virtual, upright and dikenakan pada suatu titik
smaller than the object diwakili dalam satu segi tiga 0.25
daya. Dalam segi tiga yang
Maya, tegak dan lebih kecil manakah daya-daya itu berada
daripada objek dalam keseimbangan?

B Virtual, upright and A
larger than the object
ZY
Maya, tegak dan lebih
besar daripada objek B X
Y
C Real, inverted and Z
smaller than the object
0.10
Nyata, songsang dan lebih
kecil daripada objek X 0 T (N)
Y 20
D Real, upright and larger C
than the object Diagram 6 / Rajah 6
Z
Nyata, tegak dan lebih What is the elastic potential
besar daripada objek D X energy stored in the spring
Y when its length is 0.25 m?
22. An object is placed 15 cm in Z
front of a concave mirror of Berapakah tenaga keupayaan
focal length 10 cm. Where kenyal dalam spring apabila
is the image formed by the panjangnya 0.25 m?
mirror?
A 1.50 J C 3.50 J
B 3.00 J D 7.00 J

X

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 128

26. Which of the following is wW Physics  Form 5 SPM Model Paper 
the unit for pressure?
XY 30. Diagram 9 shows the electric
Antara berikut, yang manakah field between two parallel
unit bagi tekanan? p1 p2 charged conducting plates.

I Pascal (Pa) Liquid / Cecair Rajah 9 menunjukkan medan
II Milibar Diagram 8 / Rajah 8 elektrik di antara dua plat
III N m konduksi yang bercas.
A I and / dan II Which of the following
B I and / dan III correctly relates w with W, +–
C II and / dan III and the pressure p1 on the
piston X with p2 the pressure x
27. Diagram 7 show water and on the piston Y? Diagram 9 / Rajah 9

liquid X in a U-tube. If the Antara berikut, yang manakah Which graph show correctly
density of water is 1.0 g cm–3, mengaitkan dengan betul w how the electric field
odpmeandbgaoahonmXWbdo, ehdnaYgn?anp1pt2ekteaknaannanpada strength E varies with the
what is the density of liquid distance x from the positive
A W = w. p2 = p1 plate?
X? B W = 5w. p2 = p1
C W = w. p2 = 5p1 Graf yang manakah
Rajah 7 menunjukkan air dan D W = 5w. 5p2 = p1 menunjukkan dengan betul
suatu cecair X di dalam suatu bagaimana kekuatan elektrik E
tiub-U. Jika ketumpatan air 29. Which figure correctly berubah dengan jarak x
ialah 1.0 g cm–3, berapakah shows the electric field dari plat positif?
ketumpatan cecair X? between two negative point
charges? A E
Water Liquid X
Air Cecair X Rajah yang manakah
menunjukkan dengan betul
7.3 cm 9.4 cm medan elektrik di antara dua titik
2.4 cm cas negatif?
0 x
A
Diagram 7 / Rajah 7 B E
––
A 0.70 g cm–3
B 0.78 g cm–3 B 0 x
C 1.28 g cm–3
D 1.43 g cm–3 – – C E

28. In the hydraulic system C – 0 x
shown in Diagram 8, the
piston Y has a cross sectional – D E
area five times the cross
sectional area of piston X. D –
The system is in equilibrium
when loads w and W are –
placed on piston X and Y
respectively. 0x

Dalam sistem hidraulik yang
ditunjukkan dalam Rajah 8, luas
keratan rentas omboh Y adalah
lima kali luas keratan rentas
omboh X. Sistem tersebut berada
dalam keseimbangan apabila
beban w dan W masing-masing
diletakkan di atas omboh X dan Y.

129 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper Suis S ditutup. Pernyataan yang 35. What process causes energy
manakah menghuraikan dengan to be radiated from the
31. An electric heater is betul arah arus aruhan dan surface of the Sun?
connected to a 12 V battery. pergerakan gegelung Q?
The current in the heater is Apakah proses yang
2.5 A. What is the energy Direction Motion of menyebabkan tenaga
dissipated in 2.0 minutes? of induced coil Q dipancarkan daripada
permukaan Matahari?
Suatu pemanas elektrik current Pergerakan
disambungkan pada sebuah gegelung Q A Burning of hydrogen gas
bateri 12 V. Arus dalam Arah arus
pemanas ialah 2.5 A. Berapakah aruhan Pembakaran gas hidrogen
tenaga yang terlesap dalam 2.0
minit? A Towards B Radioactive decay
X to Y coil P
A 30 J C 1800 J Reputan radioaktif
B 60 J D 3600 J X ke Y Menuju
gegelung P C Nuclear fission
32. A 5.0 Ω resistor is connected
in series with a cell of e.m.f. B Away from Pembelahan nuklear
3.0 V. The current in the X to Y coil P
circuit is 0.40 A. What is D Nuclear fusion
the internal resistance of the X ke Y Menjauhi
cell? gegelung P Pelakuran nuklear

Suatu perintang 5.0 Ω C Towards 36. Diagram 11 shows the number
disambungkan secara sesiri Y to X coil P of nuclei of radioactive
dengan sebuah sel yang isotope, N varies with time t.
mempunyai d.g.e. 3.0 V. Y ke X Menuju
Arus dalam litar ialah 0.40 A. gegelung P Rajah 11 menunjukkan bilangan
Berapakah rintangan dalam sel nukleus suatu isotop radioaktif,
itu? 34. A nucleus decays by N berubah dengan masa t.
emitting a beta-particle to N ϫ 1010
A 0.6 Ω C 3.0 Ω another nucleus. Which
B 2.5 Ω D 7.5 Ω of the following correctly 3.0
describes the changes in
33. Two circular coils P and Q the number of protons and 2.0
are arranged coaxially as neutrons in the nucleus?
shown in Diagram 10. Coil 1.0
P is connected to a battery Suatu nukleus mereput dengan
and a switch S. Coil Q is mengeluarkan satu zarah beta. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 t (min)
free to move. Antara berikut, yang manakah Diagram 11 / Rajah 11
menghuraikan dengan betul
Dua gegelung dawai P dan perubahan dalam bilangan What is the half-life of the
Q disusun sepaksi seperti proton dan neutron dalam radioisotope?
ditunjukkan dalam Rajah 10. nukleus?
Gegelung P disambungkan Berapakah separuh hayat isotop
pada suatu bateri dan satu suis Number of Number of radioaktif itu?
S. Gegelung Q adalah bebas neutrons
bergerak. protons A 0.50 minutes / minit
Bilangan B 0.80 minutes / minit
QP Bilangan neutron C 1.50 minutes / minit
proton D 2.00 minutes / minit

S A –1 +1 37. A beam of cathode ray
B –1 –1 passes through the electric
XY C +1 –1 field between two parallel
D Remains vertical metal plates as
Diagram 10 / Rajah 10 +1 shown in Diagram 12.
the sama In which direction is the
The switch S is closed. cathode ray deflected?
Which statement about the Tidak
direction of the induced berubah Suatu alur sinar katod melalui
current and the motion of the medan elektrik di antara dua
coil Q is correct? plat logam menegak dan selari
seperti ditunjukkan dalam Rajah
12. Pada arah yang manakah
sinar katod itu dipesongkan?

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 130

Positive plate A C Physics  Form 5 SPM Model Paper 
Plat positif D
Cathode ray C A bird of mass 0.15 kg
Sinar katod +D flying at 10 m s−1

– CB Seekor burung berjisim
0.15 kg yang terbang
Negative plate dengan laju 10 m s−1
Plat negative
D A car of mass 1500 kg
Diagram 12 / Rajah 12 travelling at a speed of
20 m s−1
38. Four circuits which contain 39. Which of the followings
semiconductor diode(s), a bulb has the shortest de Broglie Sebuah kereta berjisim
and a voltage supply are as wavelength? 0.15 kg yang bergerak
shown below. In which circuit dengan laju 20 m s−1
the bulb is not light up? Antara berikut, yang manakah
mempunyai panjang gelombang 40. Monochromatic light of
Empat litar yang mengandungi de Broglie yang paling pendek? wavelength 700 nm falls
diod semikonduktor, mentol dan on a metal surface which
bekalan voltan ditunjukkan di A A boy of mass 50 kg has a work function of
bawah. Dalam litar yang manakah running at 8 m s−1 8.0 × 10−20 J. What is the
mentol tidak menyala? maximum kinetic energy of
Seorang budak berjisim the photoelectrons emitted?
A 50 kg yang berlari dengan
laju 8 m s−1 Cahaya monokromatik dengan
B panjang gelombang 700 nm
B A ball of mass 0.20 kg ditujukan pada permukaan
moving with a speed of suatu logam yang fungsi
3 m s−1 kerjanya 8.0 × 10−20 J.
Berapakah tenaga kinetik
Sebiji bola berjisim 50 kg maksimum bagi fotoelektron
yang bergerak dengan laju yang dipancarkan?

3 m s−1 A 4.0 × 10−20 J
B 8.0 × 10−20 J
C 2.0 × 10−19 J
D 2.8 × 10−20 J

Paper 2 / Kertas 2 Diagram 1.1
Rajah 1.1
(2 hours 30 minutes)

(2 jam 30 minit)

Section A / Bahagian A
[60 marks / 60 markah]

Answer all questions in this section.

Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

1. A student uses the experimental set-up as shown in Diagram 1.1 to determine the
extension produced when different weights are hung from the end of a spring. The
extension produced by a weight of 4.0 N is 10.0 cm.

Seorang pelajar menggunakan susunan radas yang ditunjukkan dalam Rajah 1.1 untuk menentukan
pemanjangan suatu spring yang dihasilkan oleh pemberat yang berlainan. Pemanjangan yang
dihasilkan oleh suatu pemberat 4.0 N ialah 10.0 cm.

(a) What is the spring constant?

Apakah itu pemalar spring?

[2 marks / 2 markah]

131 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

(b) (i) On the axes provided below, draw a graph to show how the extension, x varies with the weight W.

Pada paksi-paksi yang disediakan di bawah, lukiskan graf untuk menunjukkan bagaimana pemanjangan, x
berubah dengan berat W.

(ii) Another identical spring is arranged in parallel with the first spring as shown
in Diagram 1.2. and the experiment is repeated. On the same axes, draw the
extension-weight graph for the spring combination. Show clearly the relationship
between the two graphs.

Sebuah spring yang seiras disusun selari dengan spring pertama seperti ditunjukkan dalam
Rajah 1.2, dan eksperimen diulangi. Pada paksi-paksi yang sama lukiskan graf pemanjangan-
berat bagi susunan dua spring itu. Tunjukkan dengan jelas hubungan antara dua graf itu.

Extension (cm) Diagram 1.2
Pemanjangan (cm) Rajah 1.2

10.0

8.0

6.0

4.0

2.0 [4 marks / 4 markah]

Weight (N)
0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Berat (N)

Diagram 1.2 / Rajah 1.2

(c) Calculate the spring constant in Diagram 1.1.

Hitungkan pemalar spring dalam Rajah 1.1.

2. The communication satellite MEASAT is a geostationary satellite with [2 marks / 2 markah]
an orbital radius of 4.42 × 107 m.
MEASAT
Satelit komunikasi MEASAT adalah sebuah satelit geopegun yang jejari orbitnya
ialah 4.42 × 107 m. Earth
Bumi
(a) (i) Explain the term geostationary satellite.

Jelaskan istilah satelit geopegun.

[1 mark / 1 markah] Diagram 2 / Rajah 2
(ii) What is the period of the orbit of a geostationary satellite
[1 mark / 1 markah]
(in days)?

Berapakah tempoh orbit satelit geopegun (dalam hari)?

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 132

Physics  Form 5 SPM Model Paper 

(b) Calculate / Kirakan
(i) the speed of the satellite.

laju satelit.

[2 marks / 2 markah]

(ii) the magnitude and direction of the acceleration of satellite.

magnitud dan arah pecutan satelit.

[3 marks / 3 markah]

(iii) Name the force that causes the satellite to accelerate?

Namakan daya yang menyebabkan satelit itu memecut?

[1 mark / 1 markah]

3. A simple pendulum is in free oscillation. Whereas, a child
on a swing is in damped oscillation.

Sebuah bandul ringkas berada dalam ayunan bebas. Manakala,
seorang kanak-kanak di atas buaian berada dalam ayunan lembap.

(a) What is meant by free oscillation and damped oscillation

Terangkan maksud ayunan bebas dan ayunan lembap.

(i) Simple pendulum (ii) Child on a swing
Bandul ringkas Kanak-kanak di atas
buaian
[2 marks / 2 markah] Diagram 3.1 / Rajah 3.1

(b) On the axes provided in Diagram 3.2, sketch the displacement-time graph of (i) the simple pendulum,
and (ii) the oscillation of the child on the swing.

Pada paksi-paksi yang disediakan dalam Rajah 3.2, lakarkan graf sesaran-masa bagi (i) bandul ringkas, dan (ii)
ayunan kanak-kanak di atas buaian.

(i) Displacement (ii) Displacement

Sesaran Sesaran

0 Time 0 Time
Masa Masa

Diagram 3.2 / Rajah 3.2 [2 marks / 2 markah]

(c) (i) Explain why the oscillation of the child on the swing finally stops.

Jelaskan mengapa ayunan kanak-kanak di atas buaian akhirnya berhenti.

[2 marks / 2 markah]

133 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

(ii) Suggest a way to prevent the oscillation of the child on the swing from stopping and has a constant
amplitude.

Cadangkan satu cara untuk menghalang ayunan kanak-kanak di atas buaian daripada berhenti dan meneruskan
ayunan dengan amplitud yang malar.

[2 marks / 2 markah]
4. A student constructed a telescope using two converging lenses of focal length 5.0 cm and 50 cm. Two rays

from a point of a distant object are incident on the lens X as shown in Diagram 4.

Seorang pelajar membina sebuah teleskop dengan menggunakan dua kanta cembung dengan pajang fokus 5.0 cm dan
50 cm. Dua sinar dari suatu titik pada objek jauh menuju ke kanta X seperti ditunjukkan dalam Rajah 4.

XY

Diagram 4 / Rajah 4

(a) State the focal length of (i) lens X, and (ii) lens Y.

Nyatakan panjang fokus (i) kanta X dan (ii) kanta Y.

[2 marks / 2 markah]
(b) What is the distance of the image formed by lens X (i) from lens X, and (ii) from lens Y?

Berapakah jarak imej yang dibentukkan oleh kanta X (i) dari kanta X dan (ii) dari kanta Y?

[2 marks / 2 markah]

(c) Complete the paths of the two rays through the telescope. Draw the image formed by lens X.

Lengkapkan lintasan dua sinar itu melalui teleskop. Lukiskan imej yang dibentukkan kanta X.

[3 marks / 3 markah]

5. (a) Diagram 5(a) shows a balloon of volume 2.50 × 10−3 m3 Ballon / Belon
1
floating with 5 of its volume below the water surface.

Diagram 5(b) shows the balloon held below the water surface

by a thread. Density of water is 1.0 × 103 kg m−3. Water / Air

Rajah 5(a) menunjukkan sebuah belon dengan isi padu 2.50 × 10−3 m3

terapung di atas permukaan air dengan 1 isi padunya di bawah String
permukaan air. Rajah 5(b) menunjukkan belon5 itu diikat dengan benang Benang

di bawah permukaan air. Ketumpatan air ialah 1.0 × 103 kg m−3.

(i) Find the weight of the balloon. (a) (b)
Cari berat balon. Diagram 5 / Rajah 5

[2 marks / 2 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 134

Physics  Form 5 SPM Model Paper 

(ii) Calculate the tension in the string when the balloon is submerged in water.
Hitungkan tegangan pada benang apabila belon di dalam air.

[2 marks / 2 markah]
(b) The balloon still tied to the string is lowered in the water until it is 10 m below the surface of water.

(Atmosphere pressure = 10 m water)

Belon itu yang masih terikat pada benang diturunkan ke dalam air sehingga 10 m di bawah permukaan air.
(Tekanan atmosfera = 10 m air)

Discuss change in / Bincang perubahan dalam

(i) the volume of the balloon. / isi padu belon.

[2 marks / 2 markah]

(ii) the tension in the string. / tegangan pada benang.

6. In the circuit shown in Diagram 6, the e.m.f. of the battery is 3.0 V and the [2 marks / 2 markah]
resistance of the ammeter is negligible. The resistance of the variable resistor
X is 0 Ω to 6.0 Ω. The sliding contact of the variable resistor X is at P. 3.0 V

Dalam litar yang ditunjukkan dalam Rajah 6, d.g.e. bateri ialah 3.0 V dan rintangan 3.0 Ω A
ammeter boleh diabaikan. Rintangan perintang boleh ubah X adalah dari 0 Ω hingga 4.0 Ω
6.0 Ω. Penyentuh gelongsor perintang boleh ubah adalah di P.
X
(a) Calculate / Kirakan
PQ
(i) the effective resistance in the circuit. Diagram 6 / Rajah 6

rintangan berkesan dalam litar.

[3 marks / 3 markah]

(ii) reading of the ammeter.

bacaan ammeter.

[2 marks / 2 markah]

(b) The sliding contact of the resistor P is slowly moved from X to Y. State and explain how the ammeter
reading changes.

Penyentuh gelongsor perintang P digerakkan dengan perlahan dari X ke Y. Nyata dan jelaskan bagaimana bacaan
ammeter berubah.

[2 marks / 2 markah]

135 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

7. (a) Diagram 7.1 shows an a.c. supply, a resistor and a diode. In the space provided, draw a circuit to show
rectification of the a.c. supply. On the axes provided, sketch the graph for the variation of voltage with
time across the resistor in circuit.

Rajah 7.1 menunjukkan suatu bekalan a.u., satu perintang dan satu diod. Dalam ruang yang disediakan, lukiskan
litar rektifikasi bekalan a.u.. Pada paksi-paksi yang disediakan, lakarkan graf menunjukkan ubahan voltan dengan
masa merentasi perintang dalam litar.

V

0t

Rectification circuit Graph V-t
Litar rektifikasi Graf V-t
Diagram 7.1 / Rajah 7.1

[3 marks / 3 markah]

(b) Diagram 7.2 shows a light dependent resistor (LDR) connected to two P LDR
light bulbs P and Q and a cell. When connected separately to the cell, PPC
each bulb is lit to normal brightness. Q

Rajah 7.2 menunjukkan satu perintang peka cahaya (PPC) disambungkan kepada Diagram 7.2 / Rajah 7.2
dua mentol P dan Q dan sebuah sel. Apabila disambungkan secara berasingan
kepada sel itu, mentol P dan Q menyala dengan kecerahan normal.

Discuss the brightness of each bulb

Bincang kecerahan bagi setiap lampu

(i) when light falls on the LDR,
apabila cahaya ditujukan pada PPC,

[2 marks / 2 markah]

(ii) when the LDR is in the dark.

apabila PPC berada dalam gelap.

[2 marks / 2 markah]

8. The equation below represents a type of nuclear reaction.

Persamaan di bawah mewakili sejenis tindak balas nuklear.

12H + 31H ➞ xyHe + 01n
(a) (i) Name the type of nuclear reaction.

Namakan jenis tindak balas nuklear itu.

[1 mark / 1 markah]

(ii) Determine the values of x and y.

Tentukan nilai x dan y.

[2 marks / 2 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 136

Physics  Form 5 SPM Model Paper 

(b) The mass of / Jisim-jisim
12H = 3.343260 × 10−27 kg
31H = 5.014890 × 10−27 kg
yxHe = 6.644321 × 10−27 kg
01n = 1.674442 × 10−27 kg

Use the above data to calculate

Gunakan data di atas untuk menghitung

(i) the mass defect of the reaction. / cacat jisim tindak balas itu.

[2 marks / 2 markah]
(ii) energy released in the reaction. / tenaga yang dibebaskan dalam tindak balas itu.

[2 marks / 2 markah]

Section B / Bahagian B
[20 marks / 20 markah]

Answer any one question in this section.

Jawab mana-mana satu soalan dalam bahagian ini.

9. A toy car of mass 0.20 kg starts from rest and moves down a plane X
XY inclined at 30° with a constant acceleration of 3.0 m s−2. It then
moves along the floor YZ as shown in Diagram 9.1. Frictional forces a = 3.0 m s–2

along the inclined plane and the floor are of the same magnitude. 30° Y Z
Diagram 9.1 / Rajah 9.1
Sebuah kereta mainan berjisim 0.20 kg bergerak dari pegun menuruni
suatu satah XY yang condong pada 30° dengan pecutan seragam
3.0 m s−2. Kereta itu kemudian bergerak di atas lantai YZ seperti ditunjukkan
dalam Rajah 9.1. Magnitud daya geseran di atas satah condong dan lantai
adalah sama.

(a) (i) As the car moves down the incline, what is the resultant

force on the car? [2 marks / 2 markah]

Ketika kereta menurun satah condong, berapakah daya paduan padanya?

(ii) Calculate the friction force on the car. ( Assume g = 10 m s−2) [2 marks / 2 markah]

Hitungkan daya geseran pada kereta. (Anggap g = 10 m s−2)

(ii) The car takes 1.5 s to reach the point Y. What is its speed at Y? [2 marks / 2 markah]

Kereta itu mengambil 1.5 s untuk sampai ke Y. Berapakah laju kereta di Y?

(b) (i) Describe and explain the motion of the car when it travels along YZ. [2 marks / 2 markah]

Hurai dan jelaskan gerakan kereta semasa bergerak sepanjang YZ.

(ii) Calculate the distance travelled by the car along YZ. [2 marks / 2 markah]

Hitungkan jarak kereta bergerak sepanjang YZ.

137 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

(c) Diagram 9.2 shows the design and the specifications of four different parachutes P, Q, R, and S.

Rajah 9.2 menunjukkan reka bentuk dan spesifikasi empat payung terjun yang berbeza P, Q, R, dan S.

Study the specifications of all four parachutes. Explain the suitability of each design and its specifications.
Determine the most suitable parachutes to be used for skydiving purposes. Give reasons for your choice.

Kaji spesifikasi semua empat payung terjun. Terangkan kesesuaian setiap reka bentuk dan spesifikasinya. Tentukan
payung terjun yang paling sesuai untuk digunakan untuk tujuan sukan terjun udara. Berikan sebab untuk pilihan anda.

Parachute Specifications

Payung terjun Speksifikasi

Rectangular parafoil Canopy material: Silk
canopy Bahan kanopi: Sutera
Kanopi berbentuk parafoil
Suspension lines material: Silk
P segi empat Bahan tali pengantungan: Sutera

Without brake loop
Tanpa gelung brek

Rectangular parafoil Canopy material: Nylon
canopy Bahan kanopi: Nilon
Kanopi berbentuk parafoil
Suspension lines material: Nylon
Q segi empat Bahan tali pengantungan: Nilon

With brake loop
Dengan gelung brek

Dome shape canopy Canopy material: Nylon
Kanopi berbentuk kubah Bahan kanopi: Nilon

R Suspension lines material: Nylon
Bahan tali pengantungan: Nilon

Without brake loop
Tanpa gelung brek

Dome shape canopy Canopy material: Nylon
Kanopi berbentuk kubah Bahan kanopi: Nilon

S Suspension lines material: Nylon
Bahan tali pengantungan: Nilon

With brake loop
Dengan gelung brek

Diagram 9.2 / Rajah 9.2

10. (a) (i) A beam of parallel monochromatic light is directed to
a narrow slit (Diagram 10.1(i)). Copy the diagram to
show the diffraction of light waves through the slit.

Suatu alur cahaya monokromatik yang selari ditujukan pada
satu celah sempit (Rajah 10.1(i)). Salin rajah itu dan tunjukkan
pembelauan gelombang cahaya oleh celah itu.

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. (i) (ii)
Diagram 10.1 / Rajah 10.1

138

Physics  Form 5 SPM Model Paper 

(ii) In Diagram 10.1(ii), longer wavelength light is used. Copy the diagram and show the difference

in the diffraction of the waves.

Dalam Rajah 10.1(ii), cahaya dengan panjang gelombang lebih besar digunakan. Salin rajah itu dan tunjukkan
perbezaan pembelauan gelombang cahaya.

A [6 marks / 6 markah]
D
(b) Diagram 10.2 shows a ray incident at an angle of 70° at P on the side

AB of a glass block. The refractive index of glass is 1.56. The speed of

light in air is 3.00 × 108 m s−1. 70° P

Rajah 10.2 menunjukkan satu alur cahaya pada sudut tuju 70° di P pada sisi AB
suatu blok kaca. Indeks biasan kaca ialah 1.56. Laju cahaya dalam udara ialah
3.00 × 108 m s−1.

Find / Cari BC
(i) the angle of refraction of the ray at P, / sudut biasan alur cahaya di P, Diagram 10.2 / Rajah 10.2
(ii) the critical angle of glass. / sudut genting kaca.
[4 marks / 4 markah]

(c) Diagram 10.3 shows parts of a slide projector designed to produce a real and magnified image on the screen.

Rajah 10.3 menunjukkan bahagian-bahagian sebuah projektor slaid yang direka untuk menghasilkan suatu imej yang
nyata dan diperbesarkan pada skrin.

Screen
Projection lens Skrin
Kanta projektor

Lamp Slide
Lampu Slaid

Mirror
Cermin

Condenser lens

Kanta kondenser

Diagram 10.3 / Rajah 10.3

Table 10 shows four specifications, P, Q, R and S for the design of the slide projector.

Jadual 10 menunjukkan empat spesifikasi, P, Q, R dan S bagi reka bentuk projektor slaid.

Projector Type of mirror Condenser lens Distance of slide from Slide position
Projektor Jenis cermin projector lens
Kanta kondenser Kedudukan slaid
Jarak slaid dari kanta projektor

P Concave At focal point f Upright

Cekung Pada titik fokus f Tegak

Q Concave Between f and 2f Inverted

Cekung Di antara f dengan 2f Songsang

R Convex Between f and 2f Upright

Cembung Di antara f dengan 2f Tegak

S Convex At focal point f Inverted

Cembung Pada titik fokus f Songsang

Table 10 / Jadual 10

139 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.

 Physics  Form 5 SPM Model Paper

Study the specifications given in the table, determine the most suitable specification for the design of
a slide projector based on Diagram 10.3. Explain the suitability of each aspect.

Kaji spesifikasi yang diberikan dalam jadual, tentukan spesifikasi yang paling sesuai untuk mereka bentuk sebuah
projektor slaid berdasarkan Rajah 10.3. Jelaskan kesesuaian setiap aspek.

[10 marks / 10 markah]

Section C / Bahagian C
[20 marks / 20 markah]

Answer the question in this section

Jawab soalan dalam bahagian ini.

11. (a) Explain the difference between

Jelaskan perbezaan antara

(i) longitudinal wave and transverse wave, [4 marks / 4 markah]

gelombang membujur dan gelombang melintang,

(ii) progressive wave and standing wave.

gelombang maju dan gelombang pegun.

(b) A ripple tank is used to study the nature of water waves.

Tangki riak digunakan untk memerhatikan sifat gelombang air.

(i) Draw a diagram to show circular waves from a point source in a ripple tank.

Lukiskan gambar rajah untuk menunjukkan gelombang-air yang dihasilkan oleh suatu sumber titik dalam tangki

riak. [1 mark / 1 markah]

(ii) From the shape of the waves, what can be inferred about the speed of the wave?
Daripada bentuk gelombang, buat satu kesimpulan tentang laju gelombang. [1 mark / 1 markah]

(iii) State and explain the change in the amplitude of the wave as it travels away from the point source.

Hence, deduce the change in the intensity of the wave.

Nyatakan dan jelaskan perubahan dalam amplitud gelombang apabila gelombang merambat menjauhi dari

sumber titik itu. Seterusnya, nyatakan perubahan dalam keamatan gelombang. [4 marks / 4 markah]

(c) Diagram 11 shows a satellite communication Satellite
system involved a satellite in space, a Satelit
transmitter and a receiver at two different
locations on Earth. Transmitter Receiver
Pemancar Penerima
Rajah 11 menunjukkan suatu sistem komunikasi
satelit yang melibatkan satelit di angkasa lepas,
pemancar dan penerima berada pada dua lokasi
yang berlainan di Bumi.

Wave is transmitted from the transmitter Earth
to the satellite in space and then sent back Bumi
by the satellite to the receiver far away.
Diagram 11.1 / Rajah 11.1

However, the signal received is for certain locations on earth only and not for the entire world.

You are required to give some suggestions to upgrade the satellite communication system which can

improve the quality of signal transmission for live telecast to the whole world based on type of wave

transmitted, frequency of the wave, diameter of receiver, the method which enable the wave to propagate

in local area and minimum number of satellite involved for live telecast.

Gelombang dipancar dari pemancar ke satelit di angkasa dan kemudian dihantar kembali oleh satelit ke penerima yang
jauh. Walau bagaimanapun, isyarat yang diterima bagi kawasan tertentu sahaja di Bumi dan bukan untuk seluruh dunia.
Anda dikehendaki memberi beberapa cadangan untuk menaikkan taraf sistem komunikasi satelit supaya dapat
meningkatkan kualiti penghantaran isyarat untuk siaran langsung ke seluruh dunia berdasarkan jenis gelombang yang
dihantar, frekuensi gelombang, diameter penerima, kaedah yang terlibat yang membolehkan gelombang merambat
di kawasan pendalaman dan bilangan minimum satelit yang terlibat untuk siaran langsung.

[10 marks / 10 markah]

© Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. 140

Answers

CHAP1TER Force and Motion II 3. (a) rest; constant velocity; equal to (b) (i) From the triangle above,
Daya dan Gerakan II pegun; halaju seragam; sama Dari segi tiga di atas,

dengan F = tan 30°
150
(b) accelerates upwards; greater N

Resultant Force than F = 150 N tan 30°
1.1 Daya Paduan memecut ke atas; lebih besar F = 86.6 N
daripada

1. (a) vector sum / hasil tambah vektor (c) accelerates downwards; less (ii) From the triangle above,
Dari segi tiga di atas,
(b) parallelogram method; triangle than F = 2.9 cm × 30 N
memecut ke bawah; kurang daripada F = 87 N
method
kaedah segi empat selari; kaedah Resolution of Forces
segi tiga 1.2 Leraian Daya
(c) (i) From the triangle above,
(c) (i) 6 N + 3 N = 9 N; 4. (a) horizontal / mengufuk Dari segi tiga di atas,
To the right / Ke kanan
150 N
(ii) 10 N – 2 N = 8 N; (b) vertical; F cos θ; F sin θ T = cos 30°
To the right / Ke kanan
mencancang; F kos θ; F sin θ T 150 N
2. (a) Parallelogram method Fx = cos 30°
Kaedah segi empat selari (c) (i) 8N = cos 55°
T = 173.2 N
(b) O A Fx = 8 N cos 55°
(c) O P A Fx = 4.59 N (ii) From the triangle above,
P Dari segi tiga di atas,
Fy = sin 55° 52 + 2.92 = T2
8N T2 = 33.41
(d) B Fy = 8 N sin 55° T = 5.78 cm
Fy = 6.55 N T = 5.78 cm × 30 N
Q T = 173.4 N

O PA (ii) Fx = cos 30° Elasticity
(e) 50 N 1.4 Kekenyalan
B
Q Fx = 50 N cos 30° 7. (a) F = kx
Fx = 43.30 N

Fy = sin 30° (b) the force that needed to
50 N
Fy = 50 N sin 30° extend a spring a unit length
Fy = 25.0 N daya yang diperlukan untuk
menghasilkan seunit pemanjangan

O P A Forces in Equilibrium (c) high; stiffer; more force
(f) B C 1.3 Keseimbangan Daya tinggi; lebih keras; lebih besar daya

Q (d) elastic limit / had kenyal

5. (a) resultant force; zero 8. (a) Length of the spring
Daya paduan; sifar Panjang spring

(b) magnitude; direction; (b) Diameter of the spring wire
Diameter wayar spring
magnitude; direction; vector
(c) Diameter of the spring
diagram Diameter spring
magnitud; arah; magnitud; arah;
O P A gambar rajah vektor (d) Type of material / Jenis bahan
(g) B 9. (a) Series / Sesiri; same / sama; T; 2x
(c) triangle method / kaedah segi tiga
(b) Parallel; shared equally;
6. (a) Selari; dikongsi bersama;

Q 30º Tx
A 2 ; 2

O θ C SPM Practice 1
P
Paper 1
(h) B 150 N T 3. D 4. D 5. C
Q 1. A 2. C 8. B 9. A 10. B
6. C 7. B 13. A 14. C 15. D
1 1. B 12. D

O θ A
P

F

A1 © Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd.