OII 2024 1° Livello Quiz

Q1. Il dado di una ruota cade da un elicottero che sale verticalmente a velocità costante di $5\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$; tocca il suolo $5\mathrm{s}$ dopo. Da che altezza si è staccato (resistenza dell’aria trascurabile)?

• A. $50$
• B. $55$
• C. $100$
• D. $125$
• E. $150\mathrm{m}$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q1. The nut of a wheel falls from a helicopter that is rising vertically at a constant speed of $5\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$; it touches the ground after $5\mathrm{s}$. From what height did it detach (air resistance negligible)?

• A. $50$
• B. $55$
• C. $100$
• D. $125$
• E. $150\mathrm{m}$

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q2. Un condensatore a facce piane parallele nel vuoto è collegato a un alimentatore a tensione costante; mantenendo il collegamento si aumenta la distanza tra le piastre. Cosa succede a capacità $C$, tensione $V$ e carica $Q$? [Tabella di opzioni]

• A. $(C\uparrow ,V=,Q\uparrow )$
• B. $(C=,V\uparrow ,Q\downarrow )$
• C. $(C=,V\downarrow ,Q\uparrow )$
• D. $(C\downarrow ,V=,Q=)$
• E. $(C\downarrow ,V=,Q\downarrow )$

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Capacitor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q2. A parallel flat-faced capacitor in the vacuum is connected to a constant voltage power supply; maintaining the connection increases the distance between the plates. Cosa succede a capacità $C$, tensione $V$ e carica $Q$? [Tabella di opzioni]

• A. $(C\uparrow ,V=,Q\uparrow )$
• B. $(C=,V\uparrow ,Q\downarrow )$
• C. $(C=,V\downarrow ,Q\uparrow )$
• D. $(C\downarrow ,V=,Q=)$
• E. $(C\downarrow ,V=,Q\downarrow )$

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Capacitor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q3. Un tubo chiuso a un’estremità contiene una colonna di aria secca intrappolata da un pistoncino a tenuta con attrito trascurabile, in equilibrio al variare dell’angolo $\theta$ del tubo con la verticale (ambiente a $p$ e $T$ costanti). Quale grafico rappresenta la lunghezza $\ell$ della colonna in funzione di $\theta$?

Grafici $\ell$–$\theta$ (opzioni A–E).

Topic: Thermodynamics Metodi: Hydrostatic Equilibrium, Ideal Gas Law Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Gas, Tube, Piston Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q3. A tube closed at one end contains a column of dry air trapped by a tightly sealed small piston with negligible friction, in equilibrium as the angle $\theta$ of the tube with the vertical varies (environment at constant $p$ and $T$). Which graph represents the length $\ell$ of the column as a function of $\theta$?

Graphs $\ell$–$\theta$ (options A–E).

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q4. Una sfera di raggio $a$ che si muove a velocità $v$ in un fluido in regime laminare subisce una forza frenante $F=kav$, con $k$ costante. Le dimensioni fisiche di $k$ sono

• A. $M{L}^{-2}{T}^{-1}$
• B. $M{L}^{-2}{T}^{-2}$
• C. $M{L}^{-1}{T}^{-1}$
• D. $ML{T}^{-1}$
• E. $ML{T}^{-2}$

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q4. A sphere of radius $a$ moving at speed $v$ in a fluid in the laminar regime experiences a braking force $F=kav$, with $k$ constant. The physical dimensions of $k$ are

• A. $M{L}^{-2}{T}^{-1}$
• B. $M{L}^{-2}{T}^{-2}$
• C. $M{L}^{-1}{T}^{-1}$
• D. $ML{T}^{-1}$
• E. $ML{T}^{-2}$

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q5. Un blocco di $2\mathrm{kg}$, partendo da fermo, scivola per $20\mathrm{m}$ lungo un piano liscio inclinato di $30°$ da $X$ a $Y$. Velocità in $Y$?

• A. $7$
• B. $10$
• C. $14$
• D. $20$
• E. $100\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$

piano inclinato blocco m da X a Y

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block, Inclined Plane Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q5. A block of $2\mathrm{kg}$, starting from rest, slides for $20\mathrm{m}$ along a smooth plane inclined at $30°$ from $X$ to $Y$. Velocity at $Y$?

• A. $7$
• B. $10$
• C. $14$
• D. $20$
• E. $100\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$

inclined plane block m from X to Y

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q6. Una boa galleggia ferma in acqua. Quali affermazioni sono vere? (1) la forza risultante è nulla; (2) sposta un volume d’acqua minore del proprio; (3) sposta una massa d’acqua maggiore della propria.

• A. Tutte
• B. 1 e 2
• C. 2 e 3
• D. Solo 1
• E. Solo 3

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q6. A buoy floats motionless in water. Which statements are true? (1) the resultant force is zero; (2) it displaces a volume of water smaller than its own; (3) it displaces a mass of water greater than its own.

• A. All
• B. 1 and 2
• C. 2 and 3
• D. Only 1
• E. Only 3

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q7. Quale grafico rappresenta il potenziale gravitazionale $V$ dovuto a una massa puntiforme in $x=0$, in funzione di $x$?

Grafici $V$–$x$ (opzioni A–E).

p.4 — cinque grafici potenziale gravitazionale V vs x

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q7. Which graph represents the gravitational potential $V$ due to a point mass at $x=0$, as a function of $x$?

$V$–$x$ graphs (options A–E).

p.4 — five graphs of gravitational potential V vs x

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q8. Un elettrone in una regione con campo magnetico. La forza magnetica è nulla quando l’elettrone si muove…

• A. verso destra
• B. verso l’alto
• C. entrante nella pagina
• D. uscente dalla pagina
• E. mai nulla (parallelo a $\vec{B}$).

p.4 — elettrone in campo magnetico nord-sud

Topic: Magnetism Metodi: Lorentz Force Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Electron Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q8. An electron in a region with a magnetic field. The magnetic force is zero when the electron moves…

• A. to the right
• B. upward
• C. into the page
• D. out of the page
• E. never zero (parallel to $\vec{B}$).

p.4 — electron in a north-south magnetic field

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q9. Estendendo il concetto di mole, si consideri una mole di granelli di sale grosso. Dare l’ordine di grandezza del numero di aule scolastiche che si potrebbero riempire con una mole di granelli.

• A. $10$
• B. $10^6$
• C. $10^{10}$
• D. $10^{14}$
• E. $10^{18}$

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Order-of-Magnitude Estimation Competenze: Estimation & Approximation Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q9. Extending the concept of mole, consider one mole of coarse salt grains. Give the order of magnitude of the number of school classrooms that could be filled with one mole of grains.

• A. $10$
• B. $10^6$
• C. $10^{10}$
• D. $10^{14}$
• E. $10^{18}$

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q10. In un ciclo di Carnot con sorgente calda a $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ il rendimento è $20\%$. Si sostituisce la sorgente calda con una a $0{}^{\circ }\mathrm{C}$, lasciando inalterata la fredda. Nuovo rendimento?

• A. $0\%$
• B. $14\%$
• C. $20\%$
• D. $21.5\%$
• E. $26\%$

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Heat Engine Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q10. In a Carnot cycle with a hot reservoir at $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ the efficiency is $20\%$. The hot reservoir is replaced with one at $0{}^{\circ }\mathrm{C}$, leaving the cold one unchanged. New efficiency?

• A. $0\%$
• B. $14\%$
• C. $20\%$
• D. $21.5\%$
• E. $26\%$

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q11. Una sonda in orbita circolare attorno a Marte a un’altezza pari a $4$ volte il raggio del pianeta. Qual è il rapporto $v_f/v$ tra velocità di fuga e velocità orbitale nel punto in cui si trova?

• A. $1$
• B. $5/4$
• C. $\sqrt{2}$
• D. $16/5$
• E. $2$

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation, Conservation Laws Competenze: Mathematical Modeling Objects: Satellite, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q11. A probe is in circular orbit around Mars at an altitude equal to $4$ times the radius of the planet. What is the ratio $v_f/v$ between the escape velocity and the orbital velocity at the point where it is located?

• A. $1$
• B. $5/4$
• C. $\sqrt{2}$
• D. $16/5$
• E. $2$

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation, Conservation Laws Competenze: Mathematical Modeling Objects: Satellite, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q12. Un volano (disco $m=18\mathrm{kg}$, $I=0.26\mathrm{kg}{\mathrm{m}}^2$) è accelerato uniformemente da fermo a $\omega =200\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-1}$ in $4.0\mathrm{s}$. Quali affermazioni sono corrette? (1) $\alpha =3.6\times 10^3\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-2}$ (refuso del testo); (2) $K_{rot,f}=5.2\times 10^3\mathrm{J}$; (3) momento torcente $13\mathrm{N}\mathrm{m}$.

• A. 1 e 2
• B. 2 e 3
• C. Solo 1
• D. Solo 3
• E. Tutte

Topic: Rotational Dynamics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Disk Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q12. A flywheel (disk $m=18\mathrm{kg}$, $I=0.26\mathrm{kg}{\mathrm{m}}^2$) is uniformly accelerated from rest to $\omega =200\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-1}$ in $4.0\mathrm{s}$. Which statements are correct? (1) $\alpha =3.6\times 10^3\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-2}$ (typo in the text); (2) $K_{rot,f}=5.2\times 10^3\mathrm{J}$; (3) torque $13\mathrm{N}\mathrm{m}$.

• A. 1 and 2
• B. 2 and 3
• C. Only 1
• D. Only 3
• E. All

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q13. L’acqua a $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ è trasformata in vapore a $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ a temperatura costante. Usando $\Delta U=Q+L$, quale affermazione è corretta?

• A. $Q<0$
• B. $L<0$
• C. $\Delta U=0$
• D. $Q=\Delta U$
• E. $Q=0$

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q13. Water at $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ is transformed into steam at $100{}^{\circ }\mathrm{C}$ at constant temperature. Using $\Delta U=Q+L$, which statement is correct?

• A. $Q<0$
• B. $L<0$
• C. $\Delta U=0$
• D. $Q=\Delta U$
• E. $Q=0$

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q14. Un lungo filo rettilineo orizzontale, vicino e parallelo al piano di una bobina circolare (versi di corrente indicati). La forza nel punto $P$ del filo prodotta da queste correnti è…

• A. verso $X$
• B. verso $Y$
• C. uscente dal foglio
• D. entrante nel foglio
• E. nulla

Topic: Magnetism Metodi: Biot-Savart Law, Lorentz Force Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Wire, Coil Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q14. A long straight horizontal wire, close and parallel to the plane of a circular coil (current directions indicated). The force at point $P$ of the wire produced by these currents is…

• A. directed toward $X$
• B. directed toward $Y$
• C. out of the page
• D. into the page
• E. zero

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q15. Una corda tesa nel tratto $XY$ vibra alla frequenza fondamentale di $50\mathrm{Hz}$. La fondamentale potrebbe essere raddoppiata…

• A. dimezzando la massa $M$
• B. raddoppiando $M$
• C. raddoppiando la lunghezza $XY$
• D. dimezzando $XY$
• E. quadruplicando $XY$

p.5 — filo rettilineo vicino bobina circolare, punto P

p.8 — grafico momento torcente M vs t con area X

p.5 — corda tesa XY con massa M appesa

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation Competenze: Physical Reasoning Objects: String, Block Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q15. A string stretched in the section $XY$ vibrates at the fundamental frequency of $50\mathrm{Hz}$. The fundamental could be doubled…

• A. by halving the mass $M$
• B. by doubling $M$
• C. by doubling the length $XY$
• D. by halving $XY$
• E. by quadrupling $XY$

p.5 — straight wire near circular coil, point P

p.8 — graph of torque M vs t with area X

p.5 — stretched string XY with mass M hanging

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q16. Una quantità d’acqua di massa $m$ cade in un secchio arrivandovi a velocità $v$; il $25\%$ dell’energia cinetica persa rimane nell’acqua. Aumento di temperatura?

• A. $\frac{m{v}^2}{8c_a}$
• B. $\frac{v^2}{4m{c}_a}$
• C. $\frac{mg}{4c_a}$
• D. $\frac{v^2}{8c_a}$
• E. $\frac{v^2}{4c_a}$

Topic: Thermodynamics Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q16. A quantity of water of mass $m$ falls into a bucket, reaching it at speed $v$; $25\%$ of the kinetic energy lost remains in the water. Temperature increase?

• A. $\frac{m{v}^2}{8c_a}$
• B. $\frac{v^2}{4m{c}_a}$
• C. $\frac{mg}{4c_a}$
• D. $\frac{v^2}{8c_a}$
• E. $\frac{v^2}{4c_a}$

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q17. Una sfera conduttrice isolata di raggio $R$ caricata positivamente. Quale grafico rappresenta il potenziale elettrostatico $V$ in funzione della distanza $r$ dal centro? (costante dentro, $\propto 1/r$ fuori).

Grafici $V$–$r$ (opzioni A–E).

p.6 — cinque grafici potenziale elettrostatico V vs r

Topic: Electrostatics Metodi: Gauss’s Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Conducting Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q17. A positively charged insulated conductive sphere of radius $R$. What graph represents the electrostatic potential $V$ in relation to the distance $r$ from the centre? (constant inside, $\propto 1/r$ outside).

Grafici $V$–$r$ (opzioni A–E).

p.6 — cinque grafici potenziale elettrostatico V vs r

Topic: Electrostatics Metodi: Gauss’s Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Conducting Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q18. Il grafico mostra la velocità di una particella in moto armonico semplice in funzione del tempo. Quale affermazione è falsa?

• A. la posizione è diversa a $T/2$ e $T$
• B. la distanza dal centro è massima a $T/2$
• C. la forza di richiamo è nulla a $3T/4$
• D. $K$ è massima a $T/4$
• E. l’accelerazione è nulla a $T/2$

p.6 — grafico velocità v vs tempo oscillazione armonica

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Particle Beam Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q18. The graph shows the velocity of a particle in simple harmonic motion as a function of time. Which statement is false?

• A. the position is different at $T/2$ and $T$
• B. the distance from the center is maximum at $T/2$
• C. the restoring force is zero at $3T/4$
• D. $K$ is maximum at $T/4$
• E. the acceleration is zero at $T/2$

p.6 — graph of velocity v vs time for harmonic oscillation

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q19. Per misurare $R$ si usano un amperometro a resistenza trascurabile e un voltmetro con resistenza circa uguale a $R$; prima il circuito 1, poi il 2. Passando da 1 a 2, i valori dei due strumenti diventano [tabella]

• A. $(\approx ,\approx )$
• B. $(\times 2,/2)$
• C. $(\times 2,\approx )$
• D. $(/2,/2)$
• E. $(/2,\approx )$

p.6 — circuito 1 e circuito 2 con amperometro e voltmetro

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction, Kirchhoff’s Laws Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Resistor, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q19. To measure $R$, an ammeter with negligible resistance and a voltmeter with resistance approximately equal to $R$ are used; first circuit 1, then circuit 2. Going from 1 to 2, the values of the two instruments become [table]

• A. $(\approx ,\approx )$
• B. $(\times 2,/2)$
• C. $(\times 2,\approx )$
• D. $(/2,/2)$
• E. $(/2,\approx )$

p.6 — circuit 1 and circuit 2 with ammeter and voltmeter

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q20. Per un gas perfetto, quale grafico rappresenta meglio una trasformazione a temperatura costante?

Diagrammi $p$–$1/V$ (opzioni A–E).

p.6 — cinque grafici p vs 1/V trasformazione isoterma

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q20. For an ideal gas, which graph best represents a transformation at constant temperature?

$p$–$1/V$ diagrams (options A–E).

p.6 — five graphs p vs 1/V isothermal transformation

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q21. Il grafico mostra velocità in funzione del tempo per un moto vario rettilineo. Distanza percorsa nei primi $6\mathrm{s}$?

• A. $5.5$
• B. $80$
• C. $110$
• D. $162$
• E. $180\mathrm{m}$

p.7 — grafico velocità v vs tempo moto vario

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q21. The graph shows velocity as a function of time for non-uniform rectilinear motion. Distance traveled in the first $6\mathrm{s}$?

• A. $5.5$
• B. $80$
• C. $110$
• D. $162$
• E. $180\mathrm{m}$

p.7 — velocity v vs time graph for non-uniform motion

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q22. Un vagoncino dell’ottovolante comincia a scendere lungo un piano inclinato a $45°$ verso destra; nello stesso istante un ragazzo lascia cadere una pallina. Quale curva rappresenta la traiettoria vista dal ragazzo (attriti trascurabili)?

Traiettorie nel riferimento del ragazzo (opzioni A–E).

p.7 — cinque traiettorie z vs x caduta nel riferimento mobile

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Vector Decomposition, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Cart, Ball, Inclined Plane Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q22. A roller coaster car begins to descend along an inclined plane at $45°$ toward the right; at the same instant a boy drops a small ball. Which curve represents the trajectory seen by the boy (negligible friction)?

Trajectories in the boy’s reference frame (options A–E).

p.7 — five z vs x trajectories of fall in the moving reference frame

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q23. Il punto $X$ del circuito è collegato a uno dei punti $A,B,C,D,E$, ma nel disegno il collegamento è stato dimenticato. Se il galvanometro segna zero, con quale punto è collegato $X$?

Ponte di resistenze con galvanometro $G$; punto $X$ da collegare ad $A$–$E$.

p.7 — circuito Wheatstone con galvanometro G e resistori

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Resistor, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

The $X$ point of the circuit is connected to one of the $A,B,C,D,E$ points, but the connection has been forgotten in the drawing. If the galvanometer is zero, which point is connected to $X$?

Resistance point with galvanometer $G$; point $X$ to be connected to $A$–$E$.

p.7 Wheatstone circuit with G galvanometer and resistors

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Resistor, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.2 Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q24. Una macchina lanciatrice di palline su carrello (massa totale macchina+carrello $32\mathrm{kg}$, pallina $58\mathrm{g}$) lancia orizzontalmente una pallina a $95km/h$ verso est. Velocità della macchina dopo il lancio (in $\mathrm{cm}{\mathrm{s}}^{-1}$)?

• A. $0$
• B. $4.78$ est
• C. $4.78$ ovest
• D. $13.3$ est
• E. $13.3$ ovest

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Mathematical Modeling Objects: Cart, Ball Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q24. A ball-launching machine on a cart (total mass of machine+cart $32\mathrm{kg}$, ball $58\mathrm{g}$) launches a ball horizontally at $95km/h$ toward the east. Velocity of the machine after the launch (in $\mathrm{cm}{\mathrm{s}}^{-1}$)?

• A. $0$
• B. $4.78$ east
• C. $4.78$ west
• D. $13.3$ east
• E. $13.3$ west

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q25. Uno studente di $60\mathrm{kg}$ salta da uno sgabello; tocca terra a $3m/s$ (verticale) e si ferma in $0.6\mathrm{s}$. Forza media applicata dal suolo?

• A. $1\times 10^{-2}$
• B. $4$
• C. $0.3\mathrm{kN}$
• D. $0.9\mathrm{kN}$
• E. $1.5\mathrm{kN}$

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q25. A student of $60\mathrm{kg}$ jumps from a stool; he touches the ground at $3m/s$ (vertical) and stops in $0.6\mathrm{s}$. Average force applied by the ground?

• A. $1\times 10^{-2}$
• B. $4$
• C. $0.3\mathrm{kN}$
• D. $0.9\mathrm{kN}$
• E. $1.5\mathrm{kN}$

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q26. Un oggetto è posto nel fuoco di uno specchio concavo. Lo specchio produce…

• A. un’immagine più piccola
• B. più grande
• C. delle stesse dimensioni
• D. alla stessa distanza dal lato opposto
• E. nessuna immagine (raggi riflessi paralleli, immagine all’infinito).

Topic: Geometric Optics Metodi: Ray Tracing Competenze: Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q26. An object is placed at the focus of a concave mirror. The mirror produces…

• A. a smaller image
• B. a larger one
• C. one of the same size
• D. at the same distance on the opposite side
• E. no image (reflected rays parallel, image at infinity).

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q27. Trascurando l’attrito con l’aria, quale grafico rappresenta l’accelerazione di gravità in prossimità della Terra in funzione della massa di un corpo che cade? (costante).

Grafici $g$–$m$ (opzioni A–E).

p.8 — cinque grafici accelerazione g vs massa m

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q27. Neglecting air friction, which graph represents the acceleration due to gravity near the Earth as a function of the mass of a falling body? (constant).

Graphs $g$–$m$ (options A–E).

p.8 — five graphs acceleration g vs mass m

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q28. Una bobina con 15 avvolgimenti di raggio $1\mathrm{cm}$ ruota a $\omega =300\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-1}$ in un campo uniforme di $0.5\mathrm{T}$; autoinduttanza trascurabile, resistenza $9\Omega$. Valore massimo della corrente indotta?

• A. $2.51\times 10^{-4}$
• B. $5.39\times 10^{-3}$
• C. $7.85\times 10^{-2}$
• D. $7.07\times 10^{-1}$
• E. $7.85\times 10^{-1}\mathrm{A}$

p.8 — bobina rotante in campo magnetico uniforme B

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Coil Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q28. A coil with 15 turns of radius $1\mathrm{cm}$ rotates at $\omega =300\mathrm{rad}{\mathrm{s}}^{-1}$ in a uniform field of $0.5\mathrm{T}$; negligible self-inductance, resistance $9\Omega$. Maximum value of the induced current?

• A. $2.51\times 10^{-4}$
• B. $5.39\times 10^{-3}$
• C. $7.85\times 10^{-2}$
• D. $7.07\times 10^{-1}$
• E. $7.85\times 10^{-1}\mathrm{A}$

p.8 — coil rotating in a uniform magnetic field B

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q29. Un oggetto a $15\mathrm{cm}$ da una lente convergente di focale $10\mathrm{cm}$; subito dopo la lente è posto un cubo di vetro con centro sull’asse ottico e due facce perpendicolari ad esso. A quale distanza dalla lente si forma l’immagine?

• A. $10$
• B. $15$
• C. $25$
• D. $30$
• E. $35\mathrm{cm}$

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation, Snell’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q29. An object at $15\mathrm{cm}$ from a converging lens of focal length $10\mathrm{cm}$; immediately after the lens a glass cube is placed with its center on the optical axis and two faces perpendicular to it. At what distance from the lens is the image formed?

• A. $10$
• B. $15$
• C. $25$
• D. $30$
• E. $35\mathrm{cm}$

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q30. Il grafico mostra il momento torcente $M$ applicato a un cilindro in funzione del tempo $t$. Quale quantità rappresenta l’area $X$ in grigio?

• A. spostamento angolare
• B. accelerazione angolare
• C. variazione di momento angolare
• D. variazione di energia cinetica rotazionale
• E. variazione di velocità angolare

Topic: Rotational Dynamics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Cylinder Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q30. The graph shows the torque $M$ applied to a cylinder as a function of time $t$. Which quantity does the area $X$ in gray represent?

• A. angular displacement
• B. angular acceleration
• C. change in angular momentum
• D. change in rotational kinetic energy
• E. change in angular velocity

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q31. Una pellicola d’acqua e sapone di spessore $s$ in aria è illuminata, a incidenza quasi normale, con luce monocromatica. Per quale spessore la luce riflessa ha massima intensità ($\lambda$ è la lunghezza d’onda nella pellicola)?

• A. $\lambda /4$
• B. $\lambda /2$
• C. $\lambda$
• D. $2\lambda$
• E. $4\lambda$

p.9 — pellicola sottile spessore s con raggi riflessi

Topic: Wave Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Membrane Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q31. A soap and water film of thickness $s$ in air is illuminated, at nearly normal incidence, with monochromatic light. For which thickness does the reflected light have maximum intensity ($\lambda$ is the wavelength in the film)?

• A. $\lambda /4$
• B. $\lambda /2$
• C. $\lambda$
• D. $2\lambda$
• E. $4\lambda$

p.9 — thin film of thickness s with reflected rays

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q32. Un blocco di massa $5.1\mathrm{kg}$ scivola su un piano orizzontale a $3\mathrm{m}$ dal suolo a $2\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$; raggiunto il bordo, cade. A $1\mathrm{m}$ dal suolo, quanto valgono $E_c$ ed $E_p$ (con $E_p=0$ al suolo, attriti trascurabili)?

• A. $(0;0.16)$
• B. $(0.05;0.11)$
• C. $(0.08;0.08)$
• D. $(0.11;0.05)$
• E. $(0.16;0)\mathrm{kJ}$

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q32. A block of mass $5.1\mathrm{kg}$ slides on a horizontal plane at $3\mathrm{m}$ from the ground to $2\mathrm{m}{\mathrm{s}}^{-1}$; upon reaching the edge, it falls. At $1\mathrm{m}$ from the ground, what are $E_c$ and $E_p$ (with $E_p=0$ at the ground, friction negligible)?

• A. $(0;0.16)$
• B. $(0.05;0.11)$
• C. $(0.08;0.08)$
• D. $(0.11;0.05)$
• E. $(0.16;0)\mathrm{kJ}$

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q33. Un campione radioattivo puro contiene inizialmente $1.0\times 10^{20}$ atomi dell’isotopo instabile $X$, che decade nell’isotopo stabile $Y$ rilasciando per decadimento $E_1=8.0\times 10^{-13}\mathrm{J}$. Con tempo di dimezzamento $4\mathrm{h}$, l’energia totale rilasciata in $12\mathrm{h}$ è

• A. $1.0\times 10^7$
• B. $2.0\times 10^7$
• C. $2.7\times 10^7$
• D. $7.0\times 10^7$
• E. $8.0\times 10^7\mathrm{J}$ (7/8 dei nuclei decaduti).

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: Radioactive Decay Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Nucleus, Atom Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q33. A pure radioactive sample initially contains $1.0\times 10^{20}$ atoms of the unstable isotope $X$, which decays into the stable isotope $Y$ releasing $E_1=8.0\times 10^{-13}\mathrm{J}$ per decay. With a half-life $4\mathrm{h}$, the total energy released in $12\mathrm{h}$ is

• A. $1.0\times 10^7$
• B. $2.0\times 10^7$
• C. $2.7\times 10^7$
• D. $7.0\times 10^7$
• E. $8.0\times 10^7\mathrm{J}$ (7/8 of the decayed nuclei).

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q34. Un delfino nuota verso una parete sommersa emettendo un fischio a frequenza $f_0$, a velocità pari all’$1\%$ di quella del suono in acqua (acqua ferma). Frequenza del fischio riflesso percepito dal delfino?

• A. $0.98f_0$
• B. $0.99f_0$
• C. $f_0$
• D. $1.01f_0$
• E. $1.02f_0$

tubo inclinato con pistoncino, angolo θ

cinque grafici ℓ vs θ risposte A–E

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Wave Equation Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q34. A dolphin swims toward a submerged wall emitting a whistle at frequency $f_0$, at a speed equal to the $1\%$ of that of sound in water (still water). Frequency of the reflected whistle perceived by the dolphin?

• A. $0.98f_0$
• B. $0.99f_0$
• C. $f_0$
• D. $1.01f_0$
• E. $1.02f_0$

inclined tube with a small piston, angle θ

five graphs ℓ vs θ answers A–E

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q35. Un oggetto di $m=1.53\mathrm{kg}$ in equilibrio su una molla verticale la comprime di $\delta =0.15\mathrm{m}$. Energia immagazzinata nella molla?

• A. $1.13$
• B. $2.25$
• C. $4.50$
• D. $7.20$
• E. $14.4\mathrm{J}$

Topic: Elasticity & Materials Metodi: Hooke’s Law, Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Spring, Block Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q35. An object of $m=1.53\mathrm{kg}$ in equilibrium on a vertical spring compresses it by $\delta =0.15\mathrm{m}$. Energy stored in the spring?

• A. $1.13$
• B. $2.25$
• C. $4.50$
• D. $7.20$
• E. $14.4\mathrm{J}$

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q36. In un tubo a raggi catodici gli elettroni (energia cinetica iniziale trascurabile) sono accelerati da una d.d.p. $V$. Quadruplicando $V$, arriveranno all’anodo con…

• A. $K$ doppia e $v$ quadrupla
• B. $K$ quadrupla e $v$ doppia
• C. $K$ e $v$ entrambe quadruplicate
• D. $K$ e $v$ entrambe raddoppiate
• E. $K$ doppia e $v$ invariata

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Electron Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q36. In a cathode ray tube the electrons (negligible initial kinetic energy) are accelerated by a potential difference $V$. If $V$ is quadrupled, they will reach the anode with…

• A. $K$ doubled and $v$ quadrupled
• B. $K$ quadrupled and $v$ doubled
• C. $K$ and $v$ both quadrupled
• D. $K$ and $v$ both doubled
• E. $K$ doubled and $v$ unchanged

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q37. Una carica positiva è distribuita uniformemente su un anello sottile di raggio $R$ nel piano $y$–$z$. Quale grafico rappresenta la componente $x$ del campo elettrostatico sui punti dell’asse $x$ con $x>0$?

Grafici $E_x$–$x$ (opzioni A–E).

p.10 — anello carico nel piano y-z con asse x

p.10 — cinque grafici Ex vs x per anello carico

Topic: Electrostatics Metodi: Superposition Principle, Symmetry Argument Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q37. A positive charge is evenly distributed over a thin ring of $R$ radius in the $y$–$z$ plane. What graph represents the $x$ component of the electrostatic field on the $x$ axis points with $x>0$?

Grafici $E_x$–$x$ (opzioni A–E).

p.10 ring loaded in the y-z plane with x axis

p.10 — cinque grafici Ex vs x per anello carico

Topic: Electrostatics Metodi: Superposition Principle, Symmetry Argument Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q38. Quale degli schemi rappresenta correttamente i trasferimenti di energia nel corrispondente dispositivo?

Schemi di trasferimento energetico: 1 macchina termica, 2 frigorifero, 3 pompa di calore.

• A. l’1 e il 2
• B. il 2 e il 3
• C. Solo l’1
• D. Solo il 2
• E. Solo il 3

p.10 — schemi trasferimento energia macchina termica frigorifero pompa

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Heat Engine Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q38. Which of the diagrams correctly represents the energy transfers in the corresponding device?

Energy transfer diagrams: 1 heat engine, 2 refrigerator, 3 heat pump.

• A. 1 and 2
• B. 2 and 3
• C. Only 1
• D. Only 2
• E. Only 3

p.10 — energy transfer diagrams heat engine refrigerator pump

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q39. Una persona su una bilancia elettronica in un ascensore: la bilancia segna un valore maggiore della massa. Questo può essere dovuto al fatto che l’ascensore si sta muovendo…

• A. verso l’alto a velocità costante
• B. verso il basso a velocità costante
• C. verso il basso con velocità crescente
• D. verso il basso con velocità decrescente
• E. verso l’alto con velocità decrescente

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q39. A person on an electronic scale in an elevator: the scale reads a value greater than the mass. This may be due to the fact that the elevator is moving…

• A. upward at constant speed
• B. downward at constant speed
• C. downward with increasing speed
• D. downward with decreasing speed
• E. upward with decreasing speed

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q40. In un recipiente a $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ sono contenuti $100\mathrm{g}$ di aria alla pressione di $10\mathrm{atm}$. Volume del recipiente (in litri)?

• A. $0.1$
• B. $1$
• C. $10$
• D. $100$
• E. $1000$

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas, Container Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q40. In a container at $20{}^{\circ }\mathrm{C}$ there are $100\mathrm{g}$ of air at a pressure of $10\mathrm{atm}$. Volume of the container (in liters)?

• A. $0.1$
• B. $1$
• C. $10$
• D. $100$
• E. $1000$

Answer: C · Soluzioni (PDF)