OII 2019 1° Livello Quiz

Q1. Un’automobilina si muove di moto uniforme lungo una pista circolare orizzontale (vista dall’alto). Nella posizione indicata, l’accelerazione dell’automobilina… A) è diretta verso A; B) è diretta verso B (il centro); C) è diretta verso C; D) è diretta verso D; E) è nulla.

Automobilina su pista circolare (vista dall’alto); B è il centro, A C D disposti sui lati.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q1. A toy car moves with uniform motion along a horizontal circular track (viewed from above). In the position shown, the acceleration of the toy car… A) is directed toward A; B) is directed toward B (the center); C) is directed toward C; D) is directed toward D; E) is zero.

Toy car on a circular track (viewed from above); B is the center, A C D arranged on the sides.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q2. Un solido e un liquido trasparenti hanno lo stesso indice di rifrazione $n$. Quando la luce passa dal liquido al solido, cosa succede alla velocità $v$ e alla lunghezza d’onda $\lambda$? A) $v$ resta la stessa e $\lambda$ resta la stessa; B) $v$ diminuisce e $\lambda$ diminuisce; C) $v$ resta la stessa e $\lambda$ aumenta; D) $v$ aumenta e $\lambda$ aumenta; E) $v$ resta la stessa e $\lambda$ diminuisce.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q2. A transparent solid and liquid have the same refractive index $n$. Quando la luce passa dal liquido al solido, cosa succede alla velocità $v$ e alla lunghezza d’onda $\lambda$? (a) $v$ remains the same and $\lambda$ remains the same; (b) $v$ decreases and $\lambda$ decreases; (c) $v$ remains the same and $\lambda$ increases; (d) $v$ increases and $\lambda$ increases; (e) $v$ remains the same and $\lambda$ decreases.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q3. Quattro cariche puntiformi ai vertici di un quadrato di diagonale $2a$. Supponendo $q$ positiva, quanto vale il modulo del campo elettrico al centro del quadrato? A) $\frac{kq}{5a^2}$; B) $\frac{kq}{7a^2}$; C) $\frac{kq}{12a^2}$; D) $\frac{kq}{13a^2}$; E) $\frac{kq}{19a^2}$.

Quattro cariche ai vertici di un quadrato di diagonale $2a$: $+6q$, $-q$, $-6q$, $-6q$, con assi $x$, $y$ centrati.

Topic: Electrostatics Metodi: Coulomb’s Law, Superposition Principle, Vector Decomposition Competenze: Mathematical Modeling Objects: Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q3. Four point charges at the vertices of a square with diagonal $2a$. Assuming $q$ is positive, what is the magnitude of the electric field at the center of the square? A) $\frac{kq}{5a^2}$; B) $\frac{kq}{7a^2}$; C) $\frac{kq}{12a^2}$; D) $\frac{kq}{13a^2}$; E) $\frac{kq}{19a^2}$.

Four charges at the vertices of a square with diagonal $2a$: $+6q$, $-q$, $-6q$, $-6q$, with axes $x$, $y$ centered.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q4. Un’asta uniforme di lunghezza $L$ e peso $P_a$, libera di ruotare senza attrito intorno al punto O, è sospesa; un corpo di peso $P$ è appeso all’estremità. La fune di supporto (massa trascurabile) forma un angolo $\theta$ con l’asta. Quanto vale la tensione $T$? A) $P+\frac{1}{2}{P}_a$; B) $P+P_a$; C) $\frac{P}{\sin \theta }$; D) $\frac{P+\frac{1}{2}{P}_a}{\sin \theta }$; E) $\frac{P+P_a}{\sin \theta }$.

Asta orizzontale di lunghezza $L$ incernierata in O; fune di supporto con tensione $\vec{T}$ a un angolo $\theta$ con l’asta e peso $\vec{P}$ appeso all’estremità.

Topic: Rigid Body Statics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Rod, String Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q4. A uniform rod of length $L$ and weight $P_a$, free to rotate without friction about point O, is suspended; a body of weight $P$ is hung from its end. The supporting rope (negligible mass) forms an angle $\theta$ with the rod. What is the tension $T$? A) $P+\frac{1}{2}{P}_a$; B) $P+P_a$; C) $\frac{P}{\sin \theta }$; D) $\frac{P+\frac{1}{2}{P}_a}{\sin \theta }$; E) $\frac{P+P_a}{\sin \theta }$.

Horizontal rod of length $L$ hinged at O; supporting rope with tension $\vec{T}$ at an angle $\theta$ with the rod and weight $\vec{P}$ hung from the end.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q5. Una sbarra metallica perpendicolare al piano del disegno si muove verso destra a velocità costante $v=3{\text{m s}}^{-1}$ in un campo magnetico uniforme; la sbarra è lunga $\ell =40\text{cm}$ e $B=20\text{mT}$. Qual è la d.d.p. tra le estremità? A) $0.012\text{V}$; B) $0.024\text{V}$; C) $0.24\text{V}$; D) $1.2\text{V}$; E) $2.4\text{V}$.

Sbarra (vista come punto) in moto con velocità $\vec{v}$ verso destra in un campo magnetico uniforme $\vec{B}$ diretto verso l’alto.

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Rod Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q5. A metal bar perpendicular to the plane of the drawing moves to the right at constant speed $v=3{\text{m s}}^{-1}$ in a uniform magnetic field; the bar is $\ell =40\text{cm}$ long and $B=20\text{mT}$. What is the potential difference between its ends? A) $0.012\text{V}$; B) $0.024\text{V}$; C) $0.24\text{V}$; D) $1.2\text{V}$; E) $2.4\text{V}$.

Bar (viewed as a point) moving with speed $\vec{v}$ to the right in a uniform magnetic field $\vec{B}$ directed upward.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q6. Una tuta pesa $P$ sulla Terra. Su un pianeta di massa un decimo di quella terrestre e raggio metà di quello terrestre, qual è il peso della tuta? A) $0.02P$; B) $0.04P$; C) $0.2P$; D) $0.4P$; E) $P$.

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation Competenze: Mathematical Modeling Objects: Planet Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q6. Una tuta pesa $P$ sulla Terra. On a planet of one tenth the mass of Earth and half the radius of Earth, what is the weight of the suit? A) $0.02P$; B) $0.04P$; C) $0.2P$; D) $0.4P$; E) $P$.

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation Competenze: Mathematical Modeling Objects: Planet Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q7. Una macchina termica ciclica reale lavora fra una sorgente a $T_2=327{}^{\circ }\text{C}$ e una a $T_1=127{}^{\circ }\text{C}$; ogni ciclo produce lavoro $L=500\text{J}$ e scambia con la sorgente fredda $|Q_1|=1500\text{J}$. Qual è il suo rendimento? A) $157\%$; B) $100\%$; C) $75\%$; D) $33\%$; E) $25\%$.

p.4 — schema macchina termica ciclica

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Heat Engine Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q7. A real cyclic heat engine works between a source at $T_2=327{}^{\circ }\text{C}$ and one at $T_1=127{}^{\circ }\text{C}$; each cycle it produces work $L=500\text{J}$ and exchanges with the cold source $|Q_1|=1500\text{J}$. What is its efficiency? A) $157\%$; B) $100\%$; C) $75\%$; D) $33\%$; E) $25\%$.

p.4 — diagram of a cyclic heat engine

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q8. Un cilindro cavo verticale di raggio $R$ ruota con velocità angolare $\omega$ attorno al suo asse. Qual è il valore minimo del coefficiente d’attrito statico $\mu$ affinché una massa $m$ appoggiata alla superficie interna non cada? A) $\mu =0$; B) $\mu =\frac{gR}{{\omega }^2}$; C) $\mu =\frac{{\omega }^{2}R}{g}$; D) $\mu =\frac{{\omega }^2}{gR}$; E) $\mu =\frac{g}{{\omega }^{2}R}$.

p.4 — cilindro cavo rotante con massa interna

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Cylinder, Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q8. A vertical hollow cylinder of radius $R$ rotates with angular velocity $\omega$ about its axis. What is the minimum value of the coefficient of static friction $\mu$ so that a mass $m$ resting against the inner surface does not fall? A) $\mu =0$; B) $\mu =\frac{gR}{{\omega }^2}$; C) $\mu =\frac{{\omega }^{2}R}{g}$; D) $\mu =\frac{{\omega }^2}{gR}$; E) $\mu =\frac{g}{{\omega }^{2}R}$.

p.4 — rotating hollow cylinder with internal mass

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q9. Due gusci sferici concentrici isolati: il più piccolo ha raggio $b$ e carica positiva $q$; il più grande ha raggio $B$ e carica positiva $Q$. In quali punti il potenziale elettrico è massimo? A) solo nel centro; B) in tutti i punti con $r\le b$; C) a distanza infinita; D) in tutti i punti con $b<r<B$; E) appena fuori dal guscio di raggio $B$.

p.4 — due gusci sferici concentrici con cariche

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method, Superposition Principle Competenze: Physical Reasoning Objects: Conducting Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q9. Two insulated concentric spherical shells: the smaller one has radius $b$ and positive charge $q$; the larger one has radius $B$ and positive charge $Q$. At which points is the electric potential maximum? A) only at the center; B) at all points with $r\le b$; C) at infinite distance; D) at all points with $b<r<B$; E) just outside the shell of radius $B$.

p.4 — two concentric spherical shells with charges

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q10. Il grafico mostra la posizione di un oggetto (moto rettilineo) in funzione del tempo. In quale intervallo l’oggetto ha accelerazione negativa? [Grafico posizione–tempo con tratti a concavità diversa.]

p.4 — grafico posizione in funzione del tempo

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: — Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q10. The graph shows the position of an object (rectilinear motion) as a function of time. In which interval does the object have negative acceleration? [Position–time graph with segments of different concavity.]

p.4 — position-versus-time graph

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q11. Una vasca è piena d’acqua fino al bordo. Alcuni amici adulti di corporatura normale si immergono completamente; dal bordo defluisce circa $1{\text{m}}^3$ d’acqua. Quanti amici si sono immersi? A) $2$; B) $4$; C) $7$; D) $14$; E) $28$.

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Order-of-Magnitude Estimation Competenze: Estimation & Approximation Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q11. A tub is full of water up to the brim. Some adult friends of normal build immerse themselves completely; about $1{\text{m}}^3$ of water flows out over the brim. How many friends immersed themselves? A) $2$; B) $4$; C) $7$; D) $14$; E) $28$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q12. Una noce di cocco da $1\text{kg}$ è appesa a $20\text{m}$ dal bordo superiore di una molla; cade e comprime la molla di $10\text{cm}$. Se tutta l’energia potenziale gravitazionale è trasferita alla molla, qual è la costante elastica? A) $3.9\times 10^2{\text{N m}}^{-1}$; B) $9.8\times 10^2{\text{N m}}^{-1}$; C) $3.9\times 10^3{\text{N m}}^{-1}$; D) $9.8\times 10^3{\text{N m}}^{-1}$; E) $3.9\times 10^4{\text{N m}}^{-1}$.

p.5 — palma con noce di cocco e molla

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method, Hooke’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q12. A coconut of $1\text{kg}$ is hung at $20\text{m}$ from the upper edge of a spring; it falls and compresses the spring by $10\text{cm}$. If all the gravitational potential energy is transferred to the spring, what is the spring constant? A) $3.9\times 10^2{\text{N m}}^{-1}$; B) $9.8\times 10^2{\text{N m}}^{-1}$; C) $3.9\times 10^3{\text{N m}}^{-1}$; D) $9.8\times 10^3{\text{N m}}^{-1}$; E) $3.9\times 10^4{\text{N m}}^{-1}$.

p.5 — palm tree with coconut and spring

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q13. Quale caratteristica delle molecole spiega il fatto che, per una data sostanza, la densità dello stato gassoso è molto minore di quella dello stato solido? A) le piccole dimensioni; B) la piccola massa; C) la grande distanza tra di esse; D) il moto caotico; E) le forze deboli tra di esse.

Topic: Kinetic Theory Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q13. Which characteristic of molecules explains the fact that, for a given substance, the density of the gaseous state is much lower than that of the solid state? A) their small size; B) their small mass; C) the large distance between them; D) their chaotic motion; E) the weak forces between them.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q14. Un motore usa una potenza di $12\text{W}$ per alzare un oggetto di peso $15\text{N}$ a velocità costante in $5\text{s}$. Di quanto è stato sollevato? A) $0.16\text{m}$; B) $0.25\text{m}$; C) $0.8\text{m}$; D) $4\text{m}$; E) $36\text{m}$.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Conservation of Energy Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q14. A motor uses a power of $12\text{W}$ to lift an object of weight $15\text{N}$ at constant speed in $5\text{s}$. By how much has it been lifted? A) $0.16\text{m}$; B) $0.25\text{m}$; C) $0.8\text{m}$; D) $4\text{m}$; E) $36\text{m}$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q15. In un’automobile la pressione $p$ nel circuito refrigerante è maggiore di quella atmosferica. Quando l’auto si ferma e si svita il tappo del radiatore, se $T_e$ è la temperatura di ebollizione del liquido, allora… A) $p$ diminuisce e $T_e$ aumenta; B) $p$ diminuisce e $T_e$ diminuisce; C) $p$ diminuisce e $T_e$ resta invariata; D) $p$ aumenta e $T_e$ diminuisce; E) $p$ aumenta e $T_e$ aumenta.

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q15. In a car, the pressure $p$ in the cooling circuit is greater than atmospheric pressure. When the car stops and the radiator cap is unscrewed, if $T_e$ is the boiling temperature of the liquid, then… A) $p$ decreases and $T_e$ increases; B) $p$ decreases and $T_e$ decreases; C) $p$ decreases and $T_e$ remains unchanged; D) $p$ increases and $T_e$ decreases; E) $p$ increases and $T_e$ increases.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q16. Un sasso da $1\text{kg}$ è lasciato cadere dalla sommità di un dirupo profondo $90\text{m}$. Dopo essere caduto per $20\text{m}$, la sua energia cinetica (trascurando l’attrito) è circa: A) $1.96\text{J}$; B) $19.6\text{J}$; C) $196\text{J}$; D) $686\text{J}$; E) $882\text{J}$.

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q16. A $1\text{kg}$ stone is dropped from the top of a cliff $90\text{m}$ deep. After falling for $20\text{m}$, its kinetic energy (neglecting friction) is approximately: A) $1.96\text{J}$; B) $19.6\text{J}$; C) $196\text{J}$; D) $686\text{J}$; E) $882\text{J}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q17. Una lente convergente di vetro crown ($n=1.52$) ha un oggetto a distanza poco minore della focale, producendo un’immagine virtuale. Mantenendo l’oggetto fermo, si vuole un’immagine reale sostituendo la lente con una identica ma di materiale diverso, nella stessa posizione. L’indice di rifrazione della nuova lente deve essere… A) uguale a $1.52$; B) maggiore di $1.52$; C) minore di $1.52$; D) uguale a $1$; E) non è possibile.

p.6 — lente convergente con oggetto e fuochi

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation Competenze: Physical Reasoning Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q17. A converging crown glass lens ($n=1.52$) has an object at a distance slightly less than the focal length, producing a virtual image. Keeping the object stationary, a real image is desired by replacing the lens with an identical one but made of a different material, in the same position. The refractive index of the new lens must be… A) equal to $1.52$; B) greater than $1.52$; C) less than $1.52$; D) equal to $1$; E) it is not possible.

p.6 — converging lens with object and foci

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q18. Una carica esplode sul pelo dell’acqua di un lago; due sensori (uno in aria, uno in acqua) sono a una certa distanza. Il suono viaggia con velocità $u$ in acqua e $v$ in aria. Il sensore in aria rileva l’onda con ritardo $\Delta t$ rispetto a quello in acqua. Qual è la distanza dei sensori dal punto di esplosione? A) $\frac{uv}{u+v}\Delta t$; B) $\frac{u+v}{uv}\Delta t$; C) $v\Delta t$; D) $\frac{u-v}{uv}\Delta t$; E) $\frac{uv}{u-v}\Delta t$.

p.6 — esplosione acqua con due sensori

Topic: Oscillations & Waves Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q18. A charge explodes at the surface of a lake; two sensors (one in air, one in water) are at a certain distance. Sound travels with speed $u$ in water and $v$ in air. The sensor in air detects the wave with a delay $\Delta t$ compared to the one in water. What is the distance of the sensors from the point of explosion? A) $\frac{uv}{u+v}\Delta t$; B) $\frac{u+v}{uv}\Delta t$; C) $v\Delta t$; D) $\frac{u-v}{uv}\Delta t$; E) $\frac{uv}{u-v}\Delta t$.

p.6 — water explosion with two sensors

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q19. Applicando una d.d.p. efficace di $12\text{V}$ al primario di un trasformatore ideale, si induce una f.e.m. efficace di $8.0\text{V}$ al secondario a circuito aperto. Se il primario ha $24$ spire, quante spire ha il secondario? A) $3$; B) $4$; C) $16$; D) $24$; E) $36$.

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Coil Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q19. Applicando una d.d.p. The resulting effect of $12\text{V}$ on the primary of an ideal transformer is an F.E.M. The maximum effective rate of $8.0\text{V}$ at the secondary open-circuit. Se il primario ha $24$ spire, quante spire ha il secondario? A) $3$; B) $4$; C) $16$; D) $24$; E) $36$.

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Coil Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q20. Due blocchi $m_1=17\text{kg}$ e $m_2=15\text{kg}$ sono collegati da un filo inestensibile su una carrucola (masse di filo e puleggia e attriti trascurabili). Lasciati liberi, $T_1$ e $T_2$ sono le tensioni del filo presso $m_1$ e $m_2$. Quale affermazione è corretta? A) $m_1$ accelera verso il basso; B) $m_2$ accelera verso il basso; C) i blocchi restano fermi; D) $T_1>T_2$; E) $T_1<T_2$.

p.6 — due blocchi su piani inclinati con carrucola

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: Block, String, Pulley, Inclined Plane Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q20. Two blocks $m_1=17\text{kg}$ and $m_2=15\text{kg}$ are connected by an inextensible string over a pulley (masses of the string and pulley and friction negligible). When released, $T_1$ and $T_2$ are the tensions of the string at $m_1$ and $m_2$. Which statement is correct? A) $m_1$ accelerates downward; B) $m_2$ accelerates downward; C) the blocks remain stationary; D) $T_1>T_2$; E) $T_1<T_2$.

p.6 — two blocks on inclined planes with pulley

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q21. Un riscaldatore a immersione percorso da una corrente di $3\text{A}$ ha resistenza $5\Omega$. Quanta energia elettrica cede in $2.5\text{min}$? A) $1.13\times 10^2\text{J}$; B) $2.25\times 10^3\text{J}$; C) $5\times 10^3\text{J}$; D) $6.75\times 10^3\text{J}$; E) $1.5\times 10^4\text{J}$.

Topic: Circuits Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q21. A submersible heater running on a current of $3\text{A}$ has resistance $5\Omega$. Quanta energia elettrica cede in $2.5\text{min}$? A) $1.13\times 10^2\text{J}$; B) $2.25\times 10^3\text{J}$; C) $5\times 10^3\text{J}$; D) $6.75\times 10^3\text{J}$; E) $1.5\times 10^4\text{J}$.

Topic: Circuits Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q22. Su una rotaia a cuscino d’aria orizzontale, un carrellino da $0.1\text{kg}$ va verso destra e un altro da $0.2\text{kg}$ va verso il primo; quando si urtano restano agganciati. Quali quantità si conservano nell’urto? (1) quantità di moto; (2) energia cinetica; (3) energia meccanica. A) solo la 1; B) solo la 2; C) solo 1 e 2; D) solo 1 e 3; E) solo 2 e 3.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q22. On a horizontal air cushion track, a cart of mass $0.1\text{kg}$ moves to the right and another of mass $0.2\text{kg}$ moves toward the first; when they collide they remain attached. Which quantities are conserved in the collision? (1) momentum; (2) kinetic energy; (3) mechanical energy. A) only 1; B) only 2; C) only 1 and 2; D) only 1 and 3; E) only 2 and 3.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q23. Quale diagramma rappresenta meglio il campo magnetico in prossimità di un filo rettilineo lungo percorso da corrente nel verso indicato? [Diagrammi A–E con pallini (uscenti) e crocette (entranti).]

Topic: Magnetism Metodi: Biot-Savart Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q23. Which diagram best represents the magnetic field near a long straight wire carrying current in the direction indicated? [Diagrams A–E with dots (outgoing) and crosses (incoming).]

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q24. Quale circuito deve essere usato per determinare sperimentalmente il valore della resistenza $R$, supponendo voltmetro e amperometro ideali? [Circuiti A–E con diversa disposizione di voltmetro e amperometro.]

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Measurement & Instrumentation Objects: Resistor, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q24. Which circuit must be used to experimentally determine the value of the resistance $R$, assuming ideal voltmeter and ammeter? [Circuits A–E with different arrangements of voltmeter and ammeter.]

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q25. Due carrelli ($m_1=1\text{kg}$, $m_2=2\text{kg}$) sono spinti via da una molla di massa trascurabile che si espande. Se la forza media sul carrello di sinistra è $1\text{N}$, qual è la forza media sull’altro? A) $0$; B) $0.5\text{N}$; C) $1\text{N}$; D) $2\text{N}$; E) $4\text{N}$.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart, Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q25. Two carts ($m_1=1\text{kg}$, $m_2=2\text{kg}$) are pushed apart by a spring of negligible mass that expands. If the average force on the left cart is $1\text{N}$, what is the average force on the other? A) $0$; B) $0.5\text{N}$; C) $1\text{N}$; D) $2\text{N}$; E) $4\text{N}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q26. Un pallone sferico di volume iniziale $V$ viene gonfiato fino a raddoppiarne il diametro. Quanto lavoro viene fatto sull’aria circostante se la pressione atmosferica è $p$? A) $pV$; B) $3pV$; C) $4pV$; D) $7pV$; E) $9pV$.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas, Bubble Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q26. A spherical balloon with initial volume $V$ is inflated until its diameter doubles. How much work is done on the surrounding air if the atmospheric pressure is $p$? A) $pV$; B) $3pV$; C) $4pV$; D) $7pV$; E) $9pV$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q27. Il grafico mostra la relazione fra energia e frequenza per il fotone. La pendenza del grafico vale: A) $3.00\times 10^8{\text{m s}}^{-1}$; B) $6.67\times 10^{-11}{\text{N m}}^2{\text{kg}}^{-2}$; C) $1.60\times 10^{-19}\text{J}$; D) $1.38\times 10^{-23}{\text{J K}}^{-1}$; E) $6.63\times 10^{-34}\text{J s}$.

cinque diagrammi campo magnetico filo

cinque circuiti con R voltmetro amperometro

due carrelli con molla tra loro

p.8 — grafico energia vs frequenza fotone

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Photon Fonte: Testo (PDF) — p.7 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q27. The graph shows the relationship between energy and frequency for the photon. The slope of the graph is: A) $3.00\times 10^8{\text{m s}}^{-1}$; B) $6.67\times 10^{-11}{\text{N m}}^2{\text{kg}}^{-2}$; C) $1.60\times 10^{-19}\text{J}$; D) $1.38\times 10^{-23}{\text{J K}}^{-1}$; E) $6.63\times 10^{-34}\text{J s}$.

five magnetic field wire diagrams

five circuits with R voltmeter ammeter

two carts with a spring between them

p.8 — graph energy vs photon frequency

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q28. Quale coppia di grafici rappresenta il moto di uno stesso oggetto? [Coppie di grafici cinematici A–E (posizione, velocità, accelerazione vs tempo).]

p.8 — coppie grafici s(t) e v(t) moto

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: — Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q28. Which pair of graphs represents the motion of the same object? [Pairs of kinematic graphs A–E (position, velocity, acceleration vs time).]

p.8 — pairs of graphs s(t) and v(t) motion

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q29. Nel circuito le resistenze valgono $R_2=20\Omega$ e $R_3=30\Omega$; l’amperometro $A_1$ segna $10\text{A}$. Che cosa segna l’amperometro $A_2$? A) $4\text{A}$; B) $6\text{A}$; C) $10\text{A}$; D) $20\text{A}$; E) $30\text{A}$.

p.8 — circuito con R2 R3 e tre amperometri

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor, Galvanometer, Wire Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q29. In the circuit the resistances are $R_2=20\Omega$ and $R_3=30\Omega$; the ammeter $A_1$ reads $10\text{A}$. What does the ammeter $A_2$ read? A) $4\text{A}$; B) $6\text{A}$; C) $10\text{A}$; D) $20\text{A}$; E) $30\text{A}$.

p.8 — circuit with R2 R3 and three ammeters

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q30. Un oggetto è lanciato orizzontalmente a $v_0=20{\text{m s}}^{-1}$ da una torre alta $60\text{m}$; l’attrito con l’aria non è trascurabile (positiva la velocità verso destra). La componente orizzontale della velocità $v_{or}$ immediatamente prima di toccare terra è: A) $v_{or}<0$; B) $0<v_{or}<20{\text{m s}}^{-1}$; C) $v_{or}=20{\text{m s}}^{-1}$; D) $v_{or}=34.3{\text{m s}}^{-1}$; E) $v_{or}>34.3{\text{m s}}^{-1}$.

p.8 — torre con lancio orizzontale proiettile

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q30. An object is launched horizontally at $v_0=20{\text{m s}}^{-1}$ from a tower of height $60\text{m}$; air friction is not negligible (velocity to the right is positive). The horizontal component of the velocity $v_{or}$ immediately before touching the ground is: A) $v_{or}<0$; B) $0<v_{or}<20{\text{m s}}^{-1}$; C) $v_{or}=20{\text{m s}}^{-1}$; D) $v_{or}=34.3{\text{m s}}^{-1}$; E) $v_{or}>34.3{\text{m s}}^{-1}$.

p.8 — tower with horizontal projectile launch

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q31. Paolo usa uno specchio concavo di lunghezza focale $20\text{cm}$ per esaminare un neo di $0.50\text{cm}$ di diametro; il neo è a $10\text{cm}$ dallo specchio. Qual è la larghezza dell’immagine del neo? A) $0.25\text{cm}$; B) $0.50\text{cm}$; C) $1.0\text{cm}$; D) $1.5\text{cm}$; E) $2.0\text{cm}$.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation Competenze: Mathematical Modeling Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q31. Paolo uses a concave mirror with focal length $20\text{cm}$ to examine a mole of diameter $0.50\text{cm}$; the mole is at $10\text{cm}$ from the mirror. What is the width of the image of the mole? A) $0.25\text{cm}$; B) $0.50\text{cm}$; C) $1.0\text{cm}$; D) $1.5\text{cm}$; E) $2.0\text{cm}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q32. Un gas perfetto ($n$ moli) compie un ciclo reversibile: $1\to 2$ a temperatura costante $T_1=T_2$; $2\to 3$ a volume costante fino a $T_3$; $3\to 1$ adiabatica. Quanto vale il rapporto fra le variazioni di entropia nelle trasformazioni $1\to 2$ e $2\to 3$? A) $1$; B) $\ln (T_2/T_3)$; C) $\ln (T_3/T_2)$; D) $-1$; E) dipende da $n$.

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q32. Un gas perfetto ($n$ moli) compie un ciclo reversibile: $1\to 2$ a temperatura costante $T_1=T_2$; $2\to 3$ a volume costante fino a $T_3$; $3\to 1$ adiabatica. What is the ratio of entropy changes in $1\to 2$ and $2\to 3$ transformations? A) $1$; B) $\ln (T_2/T_3)$; C) $\ln (T_3/T_2)$; D) $-1$; E) dipende da $n$.

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q33. Due sorgenti identiche $S$ e $S^{\prime }$ producono onde di uguale frequenza vibrando in fase. Il punto $P$, sulla seconda linea nodale, è tale che $d=SP-S^{\prime }P=4.5\text{cm}$. La lunghezza d’onda, in centimetri, è: A) $1.5$; B) $1.8$; C) $2.3$; D) $3.0$; E) $4.5$.

p.9 — due sorgenti onde con linee nodali

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Interference & Diffraction Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q33. Two identical sources $S$ and $S^{\prime }$ produce waves of equal frequency vibrating in phase. The point $P$, on the second nodal line, is such that $d=SP-S^{\prime }P=4.5\text{cm}$. The wavelength, in centimeters, is: A) $1.5$; B) $1.8$; C) $2.3$; D) $3.0$; E) $4.5$.

p.9 — two wave sources with nodal lines

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q34. Due cariche $q_1=+4\text{nC}$ e $q_2=-9\text{nC}$ sono a distanza $d=1\text{m}$. In quale punto il campo elettrico risultante è nullo? A) $4\text{m}$ a destra di $q_1$; B) $0.40\text{m}$ a destra di $q_1$; C) $0.31\text{m}$ a destra di $q_1$; D) $0.80\text{m}$ a sinistra di $q_1$; E) $2\text{m}$ a sinistra di $q_1$.

Due cariche puntiformi $q_1$ e $q_2$ su una retta, a distanza $d$.

Topic: Electrostatics Metodi: Coulomb’s Law, Superposition Principle Competenze: Mathematical Modeling Objects: Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q34. Two charges $q_1=+4\text{nC}$ and $q_2=-9\text{nC}$ are at a distance $d=1\text{m}$. At which point is the resultant electric field zero? A) $4\text{m}$ to the right of $q_1$; B) $0.40\text{m}$ to the right of $q_1$; C) $0.31\text{m}$ to the right of $q_1$; D) $0.80\text{m}$ to the left of $q_1$; E) $2\text{m}$ to the left of $q_1$.

Two point charges $q_1$ and $q_2$ on a straight line, at a distance $d$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q35. Si consideri la reazione nucleare spontanea ${}_{11}^{24}\text{Na}\to {}_{12}^{24}\text{Mg}+X+\bar{\nu }$ ($\bar{\nu }$ è un antineutrino). La particella $X$ è: A) un protone $[p]$; B) un elettrone $[e^{-}]$; C) un neutrone $[n]$; D) un muone $[{\mu }^{-}]$; E) un positrone $[e^{+}]$.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Nucleus, Electron Fonte: Testo (PDF) — p.7 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q35. Consider the spontaneous nuclear reaction ${}_{11}^{24}\text{Na}\to {}_{12}^{24}\text{Mg}+X+\bar{\nu }$ ($\bar{\nu }$ is an antineutrino). The particle $X$ is: A) a proton $[p]$; B) an electron $[e^{-}]$; C) a neutron $[n]$; D) a muon $[{\mu }^{-}]$; E) a positron $[e^{+}]$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q36. Un carrello di massa $m$ parte da fermo da un’altezza $4R$ ($R$ raggio della parte circolare della guida in piano verticale, attriti trascurabili). Qual è la forza che la guida esercita sul carrello nel punto 2 (al livello del centro della circonferenza)? A) $mg$; B) $2mg$; C) $3mg$; D) $4mg$; E) $5mg$.

p.9 — carrello su guida circolare loop

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Energy Conservation Method, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q36. A cart of mass $m$ starts from rest from a height $4R$ ($R$ radius of the circular part of the track in a vertical plane, friction negligible). What is the force that the track exerts on the cart at point 2 (at the level of the center of the circumference)? A) $mg$; B) $2mg$; C) $3mg$; D) $4mg$; E) $5mg$.

p.9 — cart on circular loop track

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q37. Quale grandezza fisica determina il verso del passaggio spontaneo di energia termica fra due corpi? A) calore specifico; B) temperatura; C) massa; D) densità; E) volume.

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q37. Which physical quantity determines the direction of the spontaneous transfer of thermal energy between two bodies? A) specific heat; B) temperature; C) mass; D) density; E) volume.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q38. Uno studente applica una forza media $F=0.18\text{kN}$ a una corda per sollevare una cassa di massa $m=15\text{kg}$ per un tratto $d=3\text{m}$. Confrontando il lavoro fatto dallo studente e l’energia potenziale gravitazionale acquistata dalla cassa, le due grandezze… A) differiscono di $0.045\text{kJ}$; B) differiscono di $0.060\text{kJ}$; C) differiscono di $0.099\text{kJ}$; D) differiscono di $0.441\text{kJ}$; E) sono esattamente uguali.

p.10 — studente tira corda a 45 gradi cassa

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: String, Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q38. A student applies an average force $F=0.18\text{kN}$ to a rope to lift a crate of mass $m=15\text{kg}$ through a distance $d=3\text{m}$. Comparing the work done by the student and the gravitational potential energy gained by the crate, the two quantities… A) differ by $0.045\text{kJ}$; B) differ by $0.060\text{kJ}$; C) differ by $0.099\text{kJ}$; D) differ by $0.441\text{kJ}$; E) are exactly equal.

p.10 — student pulls rope at 45 degrees crate

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q39. Una sfera di massa $m$ è appesa a un supporto in movimento con un filo di lunghezza $L$; il filo è teso e forma un angolo costante $\theta$ con la verticale, verso destra. Indicare l’unica possibilità corretta. A) il sistema si muove con accelerazione costante verso destra; B) con accelerazione costante verso sinistra; C) verso l’alto a sinistra, nella direzione del filo, a velocità costante; D) verso destra a velocità costante; E) verso sinistra a velocità costante.

Sfera appesa a un filo di lunghezza $L$ da un supporto in movimento; il filo forma un angolo costante $\theta$ con la verticale.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: Sphere, String Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q39. A sphere of mass $m$ is suspended from a moving support by a string of length $L$; the string is taut and forms a constant angle $\theta$ with the vertical, toward the right. Indicate the only correct possibility. A) the system moves with constant acceleration toward the right; B) with constant acceleration toward the left; C) upward to the left, in the direction of the string, at constant speed; D) toward the right at constant speed; E) toward the left at constant speed.

Sphere suspended from a string of length $L$ from a moving support; the string forms a constant angle $\theta$ with the vertical.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q40. In una corda la potenza trasferita da un’onda sinusoidale, mediata su un periodo $⟨P⟩$, dipende da tutte queste grandezze tranne una. Quale? A) frequenza; B) fase; C) periodo; D) ampiezza; E) velocità.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation Competenze: Physical Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q40. In a rope, the power transferred by a sinusoidal wave, averaged over a period $⟨P⟩$, depends on all these quantities except one. Which one? A) frequency; B) phase; C) period; D) amplitude; E) velocity.

Answer: B · Soluzioni (PDF)