OII 2000 1° Livello Quiz

Q1. Un corpo viene abbandonato e cade liberamente sotto l’azione della forza di gravità. Trascurando ogni effetto dovuto alla resistenza dell’aria, quale dei seguenti grafici rappresenta meglio la variazione dell’energia potenziale $U$ con il tempo $t$?

Cinque grafici U-t (A-E) per la caduta libera

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

Q1. A body is released and falls freely under the action of gravity. Neglecting any effect due to air resistance, which of the following graphs best represents the variation of potential energy $U$ with time $t$?

Five U-t graphs (A-E) for free fall

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q2. Le figure mostrano Pinocchio che guarda l’orologio a pendolo di mastro Geppetto attraverso la doppia riflessione di due specchi piani. Nelle prime tre (A, B, C) la scena è vista dall’alto, nelle altre due (D, E) di fianco. In quale caso Pinocchio non vede correttamente il quadrante dell’orologio?

Cinque schemi (A-E) di doppia riflessione su due specchi piani

Topic: Geometric Optics Metodi: Ray Tracing Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q2. The figures show Pinocchio looking at master Geppetto’s pendulum clock through the double reflection of two plane mirrors. In the first three (A, B, C) the scene is seen from above, in the other two (D, E) from the side. In which case does Pinocchio not see the clock face correctly?

Five diagrams (A-E) of double reflection on two plane mirrors

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q3. Un bicchiere contiene un liquido di massa $1{\text{kg/cm}}^3$ (densità relativa) ed è posto su uno dei piatti di una bilancia, equilibrata. Vi si immerge dall’alto un solido, mantenuto da un piatto della bilancia, di massa $10\text{g}$. Che peso occorre aggiungere (o togliere) sull’altro piatto per ristabilire l’equilibrio? A) $-1.75$; B) $+1.75$; C) $+8.25$; D) $+10.0$; E) $+11.75$ (g).

Bilancia a due piatti: bicchiere con solido immerso e contrappesi

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q3. A glass contains a liquid of mass $1{\text{kg/cm}}^3$ (relative density) and is placed on one of the pans of a balance, which is in equilibrium. A solid of mass $10\text{g}$, held from above by a pan of the balance, is immersed in it. What weight must be added (or removed) on the other pan to restore equilibrium? A) $-1.75$; B) $+1.75$; C) $+8.25$; D) $+10.0$; E) $+11.75$ (g).

Two-pan balance: glass with immersed solid and counterweights

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q4. Un satellite percorre un’orbita circolare di raggio $R$ in un periodo di $4\text{ore}$. Un secondo satellite (stesso pianeta) percorre un’orbita circolare di raggio $R_1=4R$ in un periodo di… A) $4\text{ore}$; B) $8\text{ore}$; C) $16\text{ore}$; D) $32\text{ore}$; E) $64\text{ore}$.

Topic: Gravitation Metodi: Kepler’s Laws Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Satellite, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q4. A satellite travels a circular orbit of radius $R$ in a period of $4\text{ore}$. A second satellite (same planet) travels a circular orbit of radius $R_1=4R$ in a period of… A) $4\text{ore}$; B) $8\text{ore}$; C) $16\text{ore}$; D) $32\text{ore}$; E) $64\text{ore}$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q5. Un treno viaggia dalla stazione A alla stazione B transitando per le stazioni intermedie: il tratto $A$–… è di $648\text{km}$, il successivo $64.8\text{km}$, l’ultimo $6.48\text{km}$. Tra i seguenti, qual è il valore più corretto della distanza coperta dal treno $A$–$B$? A) $719\text{km}$; B) $719.0\text{km}$; C) $719.28\text{km}$; D) $719.3\text{km}$; E) $719.28\dots$ [Quesito sulle cifre significative.]

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: — Competenze: Significant Figures Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q5. A train travels from station A to station B by transit through the intermediate stations: the $A$… is $648\text{km}$, the next $64.8\text{km}$, the last $6.48\text{km}$. Of the following, what is the most correct value of the distance covered by the train $A$–$B$? A) $719\text{km}$; B) $719.0\text{km}$; C) $719.28\text{km}$; D) $719.3\text{km}$; E) $719.28\dots$ [Quesito sulle cifre significative.]

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: — Competenze: Significant Figures Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q6. Una capsula spaziale sta scendendo sulla Luna alla velocità costante di $2{\text{m s}}^{-1}$. Quando si trova ad un’altezza $h$ dal suolo i razzi frenanti si spengono e la capsula cade liberamente. L’accelerazione di gravità sulla Luna è circa $1.6{\text{m s}}^{-2}$. A che velocità (in ${\text{m s}}^{-1}$) la capsula tocca il suolo lunare? A) 3.6; B) 4.1; C) 12.6; D) 14.8; E) 16.8.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q6. A space capsule is descending onto the Moon at a constant speed of $2{\text{m s}}^{-1}$. When it is at a height of $h$ from the ground, the braking rockets shut off and the capsule falls freely. The acceleration of gravity on the Moon is approximately $1.6{\text{m s}}^{-2}$. At what speed (in ${\text{m s}}^{-1}$) does the capsule touch the lunar surface? A) 3.6; B) 4.1; C) 12.6; D) 14.8; E) 16.8.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q7. Quale dei seguenti grafici rappresenta meglio il volume $V$ di una certa massa di gas perfetto a pressione costante, in funzione della temperatura assoluta $T$?

Cinque grafici V-T (A-E) del gas a pressione costante

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q7. Which of the following graphs best represents the volume $V$ of a certain mass of ideal gas at constant pressure, as a function of the absolute temperature $T$?

Five V-T graphs (A-E) of the gas at constant pressure

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q8. Un cubo di plastica, spigolo $5.0\text{cm}$, presenta al suo interno una cavità sferica. Immerso completamente in acqua, rimane in equilibrio senza affondare né emergere. Se la densità relativa del materiale è $1.35$, determinare il raggio della cavità sferica. A) 1.7; B) 2.0; C) 2.3; D) 2.6; E) 4.2 (cm).

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q8. A plastic cube, with edge $5.0\text{cm}$, has a spherical cavity inside it. When completely immersed in water, it remains in equilibrium without sinking or emerging. If the relative density of the material is $1.35$, determine the radius of the spherical cavity. A) 1.7; B) 2.0; C) 2.3; D) 2.6; E) 4.2 (cm).

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q9. Il conduttore termico XY è isolato termicamente lungo la superficie laterale, con estremi X e Y a temperature diverse; al suo interno è interrotto da uno strato MN di materiale diverso. In condizioni stazionarie, la differenza di temperatura tra gli estremi dello strato MN non dipende… 1) dalla differenza di temperatura tra X e Y; 2) dallo spessore dello strato MN; 3) dalla posizione di MN lungo XY. Quali affermazioni sono corrette? A) Tutte e tre; B) 1 e 2; C) 2 e 3; D) solo 1; E) solo 3.

Conduttore termico con strato MN inserito (estremi X-Y)

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q9. The thermal conductor XY is thermally insulated along its lateral surface, with ends X and Y at different temperatures; inside it is interrupted by a layer MN of a different material. Under steady-state conditions, the temperature difference between the ends of the layer MN does not depend… 1) on the temperature difference between X and Y; 2) on the thickness of the layer MN; 3) on the position of MN along XY. Which statements are correct? A) All three; B) 1 and 2; C) 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Thermal conductor with layer MN inserted (ends X-Y)

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q10. In relazione al grafico velocità-tempo mostrato in figura, il massimo valore del modulo dell’accelerazione è… A) 2; B) 4; C) 6; D) 8; E) 16 (${\text{m s}}^{-2}$).

Grafico velocità-tempo a tratti lineari

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q10. With reference to the velocity-time graph shown in the figure, the maximum value of the magnitude of the acceleration is… A) 2; B) 4; C) 6; D) 8; E) 16 (${\text{m s}}^{-2}$).

Velocity-time graph with piecewise linear segments

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q11. Due fasci di luce di uguale lunghezza d’onda e coerenti producono su uno schermo frange d’interferenza. L’intensità del primo fascio è 4 volte quella dell’altro. Qual è il rapporto tra il massimo e il minimo d’intensità sullo schermo? A) 16:1; B) 2:1; C) 5:3; D) 9:1; E) 4:1.

Topic: Wave Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis, Superposition Principle Competenze: Mathematical Modeling Objects: Screen Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q11. Two beams of light of equal wavelength and coherent produce interference fringes on a screen. The intensity of the first beam is 4 times that of the other. What is the ratio between the maximum and minimum intensity on the screen? A) 16:1; B) 2:1; C) 5:3; D) 9:1; E) 4:1.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q12. Un oggetto si muove con velocità prossima a $0.3{\text{m s}}^{-1}$. Si vuole misurare tale velocità con accuratezza dell’ordine dell’$1\%$ usando una distanza campione (nota con errore trascurabile) di $3\text{mm}$. Il cronometro deve avere sensibilità almeno di… A) $1\text{s}$; B) $0.1\text{s}$; C) $0.01\text{s}$; D) $0.001\text{s}$; E) $0.0001\text{s}$.

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Error Propagation Competenze: Measurement & Instrumentation, Error Propagation Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q12. An object moves with a speed close to $0.3{\text{m s}}^{-1}$. You want to measure this speed with an accuracy of the order of $1\%$ using a sample distance (known with negligible error) of $3\text{mm}$. The stopwatch must have a sensitivity of at least… A) $1\text{s}$; B) $0.1\text{s}$; C) $0.01\text{s}$; D) $0.001\text{s}$; E) $0.0001\text{s}$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q13. Quando la luce passa da un mezzo a un altro, con indice di rifrazione diverso, si ha una variazione… A) della frequenza e della velocità; B) della frequenza e della lunghezza d’onda; C) della lunghezza d’onda e della velocità; D) di frequenza, lunghezza d’onda e velocità; E) solo della velocità.

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

Q13. When light passes from one medium to another, with a different refractive index, there is a change… A) in frequency and speed; B) in frequency and wavelength; C) in wavelength and speed; D) in frequency, wavelength and speed; E) only in speed.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q14. Un pallone di massa $m$ urta contro una parete a velocità $v$ e rimbalza lungo la stessa direzione, con la stessa velocità. Il lavoro compiuto dal pallone sulla parete è… A) $m{v}^2$; B) $\frac{1}{2}m{v}^2$; C) $mv$; D) $2mv$; E) zero.

Topic: Conservation of Energy Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Ball Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q14. A ball of mass $m$ hits a wall at speed $v$ and bounces back along the same direction, with the same speed. The work done by the ball on the wall is… A) $m{v}^2$; B) $\frac{1}{2}m{v}^2$; C) $mv$; D) $2mv$; E) zero.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q15. Si prendano elettroni e protoni accelerati in un tubo a vuoto da differenze di potenziale uguali in valore assoluto ma di segno opposto. Se la velocità iniziale è trascurabile, quale affermazione è vera? A) I protoni hanno minore quantità di moto; B) gli elettroni hanno minore velocità; C) i protoni hanno maggiore energia cinetica; D) protoni ed elettroni hanno la stessa energia cinetica; E) protoni ed elettroni hanno la stessa quantità di moto.

Topic: Electrostatics Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Electron Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q15. Electrons and protons are accelerated in a vacuum tube by potential differences equal in absolute value but of opposite sign. If the initial velocity is negligible, which statement is true? A) The protons have less momentum; B) the electrons have lower speed; C) the protons have greater kinetic energy; D) protons and electrons have the same kinetic energy; E) protons and electrons have the same momentum.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q16. Una particella viene spostata dalla posizione $2\hat{ı}-\hat{ȷ}$ alla posizione $3\hat{ı}+2\hat{ȷ}$ sotto l’azione della forza $2\hat{ı}+\hat{ȷ}$. Il lavoro fatto dalla forza (in unità arbitrarie) è… A) 5; B) 7; C) 9; D) 11; E) 13.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Vector Decomposition Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q16. A particle is moved from position $2\hat{ı}-\hat{ȷ}$ to position $3\hat{ı}+2\hat{ȷ}$ under the action of force $2\hat{ı}+\hat{ȷ}$. The work done by the force (in arbitrary units) is… A) 5; B) 7; C) 9; D) 11; E) 13.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q17. Una mole di gas perfetto alla temperatura $T$ viene raffreddata con un’isocora finché la pressione $p$ scende a $p/k$. Successivamente, con un’isobara, il gas è riportato alla temperatura iniziale. Il calore complessivamente scambiato è… A) $kRT$; B) $RT/k$; C) $\left(1-\frac{1}{k}\right)RT$; D) $(k-1)RT$; E) $\frac{k}{k-1}RT$.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q17. One mole of an ideal gas at temperature $T$ is cooled at constant volume until the pressure $p$ drops to $p/k$. Subsequently, at constant pressure, the gas is brought back to its initial temperature. The total heat exchanged is… A) $kRT$; B) $RT/k$; C) $\left(1-\frac{1}{k}\right)RT$; D) $(k-1)RT$; E) $\frac{k}{k-1}RT$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q18. Due lunghi fili paralleli A e B conducono una corrente elettrica $I$ (versi opposti, distanza $2d$, punto P nel mezzo). Il campo magnetico in P vale… A) zero; B) $\frac{{\mu }_{0}I}{2\pi d}$ perpendicolare al piano, uscente; C) $\frac{{\mu }_{0}I}{\pi d}$ perpendicolare, entrante; D) $\frac{{\mu }_{0}I}{2\pi d}$ nel piano da A a B; E) $\frac{{\mu }_{0}I}{\pi d}$ perpendicolare, uscente.

Due fili paralleli A e B, correnti I opposte, punto P a distanza 2d

Topic: Magnetism Metodi: Biot-Savart Law, Superposition Principle Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.8 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q18. Two long parallel wires A and B carry an electric current $I$ (opposite directions, distance $2d$, point P in the middle). The magnetic field at P is… A) zero; B) $\frac{{\mu }_{0}I}{2\pi d}$ perpendicular to the plane, outgoing; C) $\frac{{\mu }_{0}I}{\pi d}$ perpendicular, incoming; D) $\frac{{\mu }_{0}I}{2\pi d}$ in the plane from A to B; E) $\frac{{\mu }_{0}I}{\pi d}$ perpendicular, outgoing.

Two parallel wires A and B, opposite currents I, point P at distance 2d

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q19. Una sferetta leggera cade in aria a velocità costante $V$. Sottoposta anche a una forza $F$ verso l’alto, risale a velocità costante $2V$. Se poi $F$ diventa $F/2$, la sferetta… A) cade a $V/4$; B) cade a $V/2$; C) sale a $V/2$; D) sale a $3V/2$; E) resta ferma.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q19. A light small sphere falls in air at constant speed $V$. When also subjected to an upward force $F$, it rises at constant speed $2V$. If then $F$ becomes $F/2$, the small sphere… A) falls at $V/4$; B) falls at $V/2$; C) rises at $V/2$; D) rises at $3V/2$; E) remains stationary.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q20. Nel circuito in figura i condensatori ($3\mu \text{F}$ e $2\mu \text{F}$ in serie su una batteria da $30\text{V}$ con interruttore T) sono scarichi. Dopo la chiusura di T si raggiunge la condizione stazionaria. Quanto valgono le d.d.p. $V_1$ e $V_2$? A) 12, 18; B) 18, 12; C) 15, 15; D) 30, 30; E) dipende dalla resistenza del circuito (V).

Circuito: condensatori 3µF e 2µF in serie, batteria 30 V, interruttore T

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws Competenze: Mathematical Modeling Objects: Capacitor, Battery, Switch Fonte: Testo (PDF) — p.8 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q20. In the circuit shown in the figure, the capacitors ($3\mu \text{F}$ and $2\mu \text{F}$ in series on a $30\text{V}$ battery with switch T) are uncharged. After closing T, the steady state is reached. What are the potential differences $V_1$ and $V_2$? A) 12, 18; B) 18, 12; C) 15, 15; D) 30, 30; E) it depends on the resistance of the circuit (V).

Circuit: 3µF and 2µF capacitors in series, 30 V battery, switch T

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q21. Una massa di $5\text{kg}$ di acqua a $10°\text{C}$ viene aggiunta a una massa di $10\text{kg}$ di acqua a $40°\text{C}$. Trascurando capacità termica del recipiente e perdite, la temperatura di equilibrio è prossima a… A) 20; B) 25; C) 30; D) 33; E) 35 ($°\text{C}$).

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Calorimeter Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q21. A mass of $5\text{kg}$ of water at $10°\text{C}$ is added to a mass of $10\text{kg}$ of water at $40°\text{C}$. Neglecting the heat capacity of the container and losses, the equilibrium temperature is approximately… A) 20; B) 25; C) 30; D) 33; E) 35 ($°\text{C}$).

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q22. Nella macchina di Atwood in figura la puleggia $P$, i fili inestensibili e i dinamometri $S_1$ ed $S_2$ hanno massa trascurabile. (NOTA: $g=10{\text{m s}}^{-2}$.) Masse appese: $1\text{kg}$ a $S_1$ e $2\text{kg}$ a $S_2$. Se il sistema è lasciato libero con attrito trascurabile, le indicazioni di $S_1$ ed $S_2$ saranno rispettivamente… A) $10/3\text{N},20/3\text{N}$; B) $40/3\text{N},40/3\text{N}$; C) $20/3\text{N},40/3\text{N}$; D) $20/3\text{N},20/3\text{N}$; E) $10\text{N},20\text{N}$.

Macchina di Atwood: puleggia P, dinamometri S1 e S2, masse 1 kg e 2 kg

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Objects: Pulley, String, Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q22. Nella macchina di Atwood in figura la puleggia $P$, i fili inestensibili e i dinamometri $S_1$ ed $S_2$ hanno massa trascurabile. (NOTA: $g=10{\text{m s}}^{-2}$.) Masse appese: $1\text{kg}$ a $S_1$ e $2\text{kg}$ a $S_2$. If the system is left unladen with negligible friction, the $S_1$ and $S_2$ indices shall be… A) $10/3\text{N},20/3\text{N}$; B) $40/3\text{N},40/3\text{N}$; C) $20/3\text{N},40/3\text{N}$; D) $20/3\text{N},20/3\text{N}$; E) $10\text{N},20\text{N}$.

Macchina di Atwood: puleggia P, dinamometri S1 e S2, masse 1 kg e 2 kg

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling Objects: Pulley, String, Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q23. La focale di una lente sottile convergente è $10\text{cm}$. Un oggetto sta a $30\text{cm}$ dalla lente, che ne produce un’immagine reale. Per ottenere un’immagine reale due volte più grande, occorre spostare l’oggetto… A) di $10\text{cm}$ allontanandolo; B) di $20\text{cm}$ allontanandolo; C) di $10\text{cm}$ avvicinandolo; D) di $20\text{cm}$ avvicinandolo; E) di $28\text{cm}$ avvicinandolo.

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

Q23. The focal length of a thin converging lens is $10\text{cm}$. An object is at $30\text{cm}$ from the lens, which produces a real image of it. To obtain a real image twice as large, the object must be moved… A) by $10\text{cm}$ moving it away; B) by $20\text{cm}$ moving it away; C) by $10\text{cm}$ moving it closer; D) by $20\text{cm}$ moving it closer; E) by $28\text{cm}$ moving it closer.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q24. Un sasso viene lanciato verso l’alto, raggiunge l’altezza massima e torna giù. Quale affermazione sull’accelerazione è vera? A) Varia continuamente, massima all’inizio e zero alla sommità; B) Cambia solo il segno alla sommità; C) Rimane sempre costante; D) Nel punto più alto è orizzontale in avanti; E) Varia, è zero all’inizio e massima alla sommità.

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

Q24. A stone is thrown upward, reaches its maximum height and comes back down. Which statement about the acceleration is true? A) It varies continuously, maximum at the start and zero at the top; B) It only changes sign at the top; C) It always remains constant; D) At the highest point it is horizontal forward; E) It varies, it is zero at the start and maximum at the top.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q25. La figura mostra un raggio di luce che si propaga attraverso acqua, aria, vetro; i tre mezzi (1), (2), (3) non sono necessariamente in questa sequenza. Sapendo che la luce si propaga più velocemente nell’acqua che nel vetro, i tre mezzi sono nell’ordine… [tabella; opzioni A–E] A) aria, acqua, vetro; B) acqua, vetro, aria; C) vetro, acqua, aria; D) vetro, aria, acqua; E) acqua, aria, vetro.

Raggio di luce rifratto attraverso i tre mezzi (1), (2), (3)

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

Q25. The figure shows a ray of light propagating through water, air, glass; the three media (1), (2), (3) are not necessarily in this sequence. Knowing that light propagates faster in water than in glass, the three media are in the order… [table; options A–E] A) air, water, glass; B) water, glass, air; C) glass, water, air; D) glass, air, water; E) water, air, glass.

Light ray refracted through the three media (1), (2), (3)

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q26. Nel circuito in figura la corrente erogata dalla batteria ($6\text{V}$) vale… A) 1; B) 2; C) 4; D) 4.5; E) 10 (A).

Rete di resistenze (1.5Ω, 2Ω, 6Ω, 3Ω) con batteria V tra A e C

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction, Kirchhoff’s Laws Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.8 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q26. In the circuit shown in the figure, the current supplied by the battery ($6\text{V}$) is… A) 1; B) 2; C) 4; D) 4.5; E) 10 (A).

Resistor network (1.5Ω, 2Ω, 6Ω, 3Ω) with battery V between A and C

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q27. Una palla A ($0.1\text{kg}$) è lanciata in alto verticalmente a $5{\text{m s}}^{-1}$. Simultaneamente una palla B ($0.2\text{kg}$) è lanciata dallo stesso punto a $10{\text{m s}}^{-1}$ a $30°$ con l’orizzontale. Trascurando l’aria, si può affermare che… A) A raggiunge altezza maggiore di B; B) B più di A; C) A e B cadono a terra simultaneamente; D) A resta in moto più a lungo; E) all’arrivo a terra l’energia cinetica di B è 4 volte quella di A.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Conservation of Energy Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Ball, Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q27. A ball A ($0.1\text{kg}$) is thrown vertically upward at $5{\text{m s}}^{-1}$. Simultaneously a ball B ($0.2\text{kg}$) is thrown from the same point at $10{\text{m s}}^{-1}$ at $30°$ with the horizontal. Neglecting air, one can state that… A) A reaches a greater height than B; B) B more than A; C) A and B fall to the ground simultaneously; D) A remains in motion longer; E) on arrival at the ground the kinetic energy of B is 4 times that of A.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q28. Un recipiente contiene una mole di idrogeno e una di ossigeno alla temperatura $T$. Il rapporto tra il valore quadratico medio della velocità delle molecole di idrogeno e quello dell’ossigeno è… A) 1:16; B) 4:1; C) 16:1; D) 1:4; E) 1:1.

Topic: Kinetic Theory Metodi: Kinetic Theory of Gases Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas, Container Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q28. A container holds one mole of hydrogen and one mole of oxygen at temperature $T$. The ratio between the root mean square speed of the hydrogen molecules and that of the oxygen is… A) 1:16; B) 4:1; C) 16:1; D) 1:4; E) 1:1.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q29. Quattro lampadine identiche P, Q, R, S nel circuito in figura sono tutte accese. Se la lampadina Q viene svitata, quale affermazione è vera? A) P, R, S restano ugualmente luminose; B) P più luminosa di prima, ma non quanto R ed S; C) P meno luminosa di prima, ma non quanto R ed S; D) P più luminosa di prima ed anche più di R ed S; E) P meno luminosa di prima, ma più di R ed S.

Circuito: lampadina P in serie con il parallelo Q-R-S, batteria E

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Battery Fonte: Testo (PDF) — p.8 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q29. Four identical light bulbs P, Q, R, S in the circuit shown are all lit. If bulb Q is unscrewed, which statement is true? A) P, R, S remain equally bright; B) P brighter than before, but not as much as R and S; C) P less bright than before, but not as much as R and S; D) P brighter than before and also more than R and S; E) P less bright than before, but more than R and S.

Circuit: bulb P in series with the parallel combination Q-R-S, battery E

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q30. Il diagramma mostra i livelli energetici $E_1<E_2<E_3$ e ${\lambda }_1,{\lambda }_2,{\lambda }_3$ sono le lunghezze d’onda emesse nelle transizioni. Quali affermazioni sono corrette? 1) ${\lambda }_{31}={\lambda }_{21}+{\lambda }_{32}$; 2) la frequenza della radiazione ${\lambda }_{32}$ è minore di quella di ${\lambda }_{31}$; 3) se ${\lambda }_{31}$ è nell’ultravioletto, ${\lambda }_{21}$ può essere nel visibile. A) Tutte e tre; B) 1 e 2; C) 2 e 3; D) solo 1; E) solo 3.

Livelli energetici E1, E2, E3 e transizioni λ21, λ31, λ32

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Photon, Atom Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q30. The diagram shows the energy levels $E_1<E_2<E_3$ and ${\lambda }_1,{\lambda }_2,{\lambda }_3$ are the wavelengths emitted in the transitions. Which statements are correct? 1) ${\lambda }_{31}={\lambda }_{21}+{\lambda }_{32}$; 2) the frequency of the radiation ${\lambda }_{32}$ is less than that of ${\lambda }_{31}$; 3) if ${\lambda }_{31}$ is in the ultraviolet, ${\lambda }_{21}$ can be in the visible. A) All three; B) 1 and 2; C) 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Energy levels E1, E2, E3 and transitions λ21, λ31, λ32

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q31. Una barca può muoversi a $10\text{km/h}$ rispetto all’acqua di un fiume che scorre a $5\text{km/h}$. Il barcaiolo vuole attraversare perpendicolarmente alle rive. L’angolo $\theta$ (rispetto alla normale alle rive) e la velocità rispetto al terreno sono… A) $0°,10$; B) $60°,8.7$; C) $30°,11.2$; D) $30°,8.7$; E) $60°,11.2$ (km/h).

Barca che attraversa il fiume: angolo θ rispetto alla normale, corrente v_a

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Vector Decomposition Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q31. A boat can move at $10\text{km/h}$ relative to the water of a river flowing at $5\text{km/h}$. The boatman wants to cross perpendicular to the banks. The angle $\theta$ (with respect to the normal to the banks) and the speed relative to the ground are… A) $0°,10$; B) $60°,8.7$; C) $30°,11.2$; D) $30°,8.7$; E) $60°,11.2$ (km/h).

Boat crossing the river: angle θ with respect to the normal, current v_a

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q32. Una superficie rettangolare $8\times 4{\text{cm}}^2$ a $127°\text{C}$ si comporta come corpo nero ed emette una potenza $P$. Se lunghezza e larghezza vengono dimezzate e la temperatura portata a $327°\text{C}$, la potenza emessa risulta… A) 0.38; B) 0.56; C) 1.27; D) 5.06; E) 11.0 ($\times P$).

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q32. A rectangular surface $8\times 4{\text{cm}}^2$ by $127°\text{C}$ behaves as a black body and emits a power $P$. If the length and width are halved and the temperature is brought to $327°\text{C}$, the emitted power turns out to be… A) 0.38; B) 0.56; C) 1.27; D) 5.06; E) 11.0 ($\times P$).

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q33. L’occhio umano riesce appena a vedere una luce arancione ($\lambda =600\text{nm}$) se sulla retina incide una potenza di $1.7\times 10^{-18}\text{W}$. Il numero di fotoni che in un secondo colpiscono l’occhio è approssimativamente… A) 5; B) 50; C) 500; D) $5\times 10^4$; E) $5\times 10^9$.

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation, Order-of-Magnitude Estimation Competenze: Estimation & Approximation, Mathematical Modeling Objects: Photon Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q33. The human eye can barely see an orange light ($\lambda =600\text{nm}$) if a power of $1.7\times 10^{-18}\text{W}$ falls on the retina. The number of photons that hit the eye in one second is approximately… A) 5; B) 50; C) 500; D) $5\times 10^4$; E) $5\times 10^9$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q34. Un corpo P ($50\text{kg}$) viene trascinato a velocità costante lungo un piano inclinato da A a B; il coefficiente d’attrito è $0.4$. Il piano misura $50\text{m}$ di ipotenusa e $30\text{m}$ di altezza. (NOTA: $g=10{\text{m s}}^{-2}$.) Il lavoro compiuto è… A) 10; B) 15; C) 23; D) 25; E) 28 (kJ).

Piano inclinato A-B-C: corpo P (50 kg) trascinato lungo l’ipotenusa di 50 m

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

Q34. A P body ($50\text{kg}$) is dragged at a constant speed along a plane inclined from A to B; the friction coefficient is $0.4$. The plane measures $50\text{m}$ of hypotenuse and $30\text{m}$ of height. (NOTA: $g=10{\text{m s}}^{-2}$.) Il lavoro compiuto è… A) 10; B) 15; C) 23; D) 25; E) 28 (kJ).

A-B-C tilted plane: body P (50 kg) drawn along the 50 m hypotenuse

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

Q35. Nel circuito in figura A e B sono due lamine metalliche orizzontali distanziate da un supporto isolante di spessore $h$; tra A e B è fatto il vuoto. Una sferetta S, massa $m$ e carica $-e$, resta ferma in equilibrio. Se al suo posto si colloca una sferetta di massa $M$ e carica $+e$, questa… A) resta ferma; B) acquista accelerazione $\frac{eV}{Mh}$ verso l’alto; C) $\frac{Mgh-eV}{Mh}$ verso il basso; D) $\frac{m+M}{M}g$ verso il basso; E) $\frac{M}{m+M}g$ verso l’alto.

Condensatore piano: lamine A (sopra) e B (sotto), sferetta S, batteria V

Topic: Electrostatics Metodi: Free-Body Diagram, Electric Potential Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Capacitor, Point Charge, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.8 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q35. In the circuit in the figure, A and B are two horizontal metal plates separated by an insulating support of thickness $h$; between A and B there is a vacuum. A small sphere S, mass $m$ and charge $-e$, remains stationary in equilibrium. If in its place a small sphere of mass $M$ and charge $+e$ is placed, this one… A) remains stationary; B) acquires acceleration $\frac{eV}{Mh}$ upward; C) $\frac{Mgh-eV}{Mh}$ downward; D) $\frac{m+M}{M}g$ downward; E) $\frac{M}{m+M}g$ upward.

Parallel-plate capacitor: plates A (top) and B (bottom), small sphere S, battery V

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q36. Sulla Terra, un corpo sospeso a una molla produce un allungamento $L$ e oscilla con frequenza $f$. Trasportato sulla Luna e sospeso alla stessa molla, le due quantità diventano $L^{\prime }=L/n$ ed $f^{\prime }$. Il rapporto $f/f^{\prime }$ è… A) $n$; B) $n^{1/2}$; C) 1; D) $1/n^{1/2}$; E) $1/n$.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis, Hooke’s Law Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q36. On Earth, a body suspended from a spring produces an elongation $L$ and oscillates with frequency $f$. Taken to the Moon and suspended from the same spring, the two quantities become $L^{\prime }=L/n$ and $f^{\prime }$. The ratio $f/f^{\prime }$ is… A) $n$; B) $n^{1/2}$; C) 1; D) $1/n^{1/2}$; E) $1/n$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q37. La figura mostra un raggio di luce incidente e quello rifratto da una lente sottile convergente. Quale dei punti indicati rappresenta meglio la posizione del fuoco della lente?

Lente convergente: raggio incidente e rifratto, punti A-E sull’asse

Topic: Geometric Optics Metodi: Ray Tracing Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q37. The figure shows an incident ray of light and the one refracted by a thin converging lens. Which of the indicated points best represents the position of the focal point of the lens?

Converging lens: incident and refracted ray, points A-E on the axis

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q38. Un proiettile di massa $100\text{g}$, dopo il punto più alto, ha velocità $500{\text{m s}}^{-1}$ inclinata di $\alpha$ con $\tan \alpha =4/3$ sotto l’orizzontale. Esplode in due parti; una, di $60\text{g}$, si allontana orizzontalmente a $500{\text{m s}}^{-1}$. La velocità dell’altro frammento è… A) $500$ stessa direzione, verso opposto; B) $1000$ verticale; C) $500$ stessa direzione e verso; D) $400$ verticale; E) zero.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Mathematical Modeling Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q38. A projectile of mass $100\text{g}$, after the highest point, has velocity $500{\text{m s}}^{-1}$ inclined at $\alpha$ with $\tan \alpha =4/3$ below the horizontal. It explodes into two parts; one, of $60\text{g}$, moves away horizontally at $500{\text{m s}}^{-1}$. The velocity of the other fragment is… A) $500$ same direction, opposite sense; B) $1000$ vertical; C) $500$ same direction and sense; D) $400$ vertical; E) zero.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q39. Un carrello ($20\text{kg}$) trasporta $5\text{kg}$ di granaglia, muovendosi a $20{\text{m s}}^{-1}$ su binario orizzontale senza attrito. Da $t_0=0$ a $t_1=10\text{s}$ perde granaglia a $0.2\text{kg/s}$ da un foro nel fondo. La velocità finale del carrello è circa… A) 13.3; B) 15; C) 20; D) 21.7; E) 25 (m/s).

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

Q39. A cart ($20\text{kg}$) carries $5\text{kg}$ of grain, moving at $20{\text{m s}}^{-1}$ on a horizontal frictionless track. From $t_0=0$ to $t_1=10\text{s}$ it loses grain at $0.2\text{kg/s}$ through a hole in the bottom. The final speed of the cart is approximately… A) 13.3; B) 15; C) 20; D) 21.7; E) 25 (m/s).

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q40. Un satellite si muove di moto uniforme intorno alla Terra, in orbita circolare. Un osservatore in un riferimento inerziale con origine nel centro della Terra conclude che la forza agente sul satellite è… A) solo centripeta, gravitazionale; B) solo centrifuga; C) zero (centripeta e centrifuga si bilanciano); D) tangente, dovuta ai motori; E) risultante di centripeta gravitazionale e tangenziale dei motori.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Newton’s Law of Gravitation Competenze: Physical Reasoning Objects: Satellite, Planet Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q40. A satellite moves with uniform motion around the Earth, in a circular orbit. An observer in an inertial reference frame with origin at the center of the Earth concludes that the force acting on the satellite is… A) only centripetal, gravitational; B) only centrifugal; C) zero (centripetal and centrifugal balance each other); D) tangential, due to the engines; E) resultant of gravitational centripetal and tangential from the engines.

Answer: A · Soluzioni (PDF)