OII 2005 1° Livello Quiz

Q1. Un bollitore d’alluminio contiene $0.50\text{kg}$ d’acqua a $20\text{°C}$, scaldata finché tutta l’acqua diventa vapore a $100\text{°C}$. Quanto calore è necessario per far evaporare completamente l’acqua dopo aver raggiunto i $100\text{°C}$ (calore di vaporizzazione ${\lambda }_v=2.26\times 10^6{\text{J kg}}^{-1}$)? A) $1.67\times 10^5\text{J}$; B) $3.35\times 10^5$; C) $1.13\times 10^6$; D) $1.84\times 10^6$; E) $2.26\times 10^6\text{J}$.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q1. An aluminum kettle contains $0.50\text{kg}$ of water at $20\text{°C}$, heated until all the water becomes steam at $100\text{°C}$. How much heat is needed to completely evaporate the water after it has reached $100\text{°C}$ (heat of vaporization ${\lambda }_v=2.26\times 10^6{\text{J kg}}^{-1}$)? A) $1.67\times 10^5\text{J}$; B) $3.35\times 10^5$; C) $1.13\times 10^6$; D) $1.84\times 10^6$; E) $2.26\times 10^6\text{J}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q2. Un oggetto è nel punto X a $60\text{cm}$ da una lente sottile, che ne forma un’immagine reale in Y a $30\text{cm}$ dalla lente. Se l’oggetto viene avvicinato al fuoco $F$, cosa succede all’immagine? A) Si allontana e diventa più piccola; B) si avvicina e diventa più piccola; C) si allontana e diventa più grande; D) si avvicina e diventa più grande; E) si allontana e rimane delle stesse dimensioni.

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

Q2. An object is in point X at $60\text{cm}$ by a thin lens, which forms a real image in Y at $30\text{cm}$ by the lens. Se l’oggetto viene avvicinato al fuoco $F$, cosa succede all’immagine? (a) It moves away and gets smaller; (b) it moves closer and gets smaller; (c) it moves away and gets bigger; (d) it moves closer and gets bigger; (e) it moves away and remains the same size.

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

Q3. (Stessa situazione.) Se l’oggetto è alto $3\text{cm}$, quanto è alta l’immagine? A) $0.090\text{m}$; B) $0.060\text{m}$; C) $0.030\text{m}$; D) $0.015\text{m}$; E) $0.010\text{m}$.

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

Q3. (Same situation.) If the object is $3\text{cm}$ tall, how tall is the image? A) $0.090\text{m}$; B) $0.060\text{m}$; C) $0.030\text{m}$; D) $0.015\text{m}$; E) $0.010\text{m}$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q4. Un oggetto di massa $2\text{kg}$ a $10{\text{m s}}^{-1}$ verso nord subisce un urto perfettamente elastico con un oggetto di $5\text{kg}$ a $4{\text{m s}}^{-1}$ verso sud. La quantità di moto totale del sistema subito dopo l’urto è… A) $0$; B) $20{\text{kg m s}}^{-1}$ verso nord; C) $20$ verso sud; D) $40$ verso nord; E) $40$ verso sud.

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

Q4. An object of mass $2\text{kg}$ at $10{\text{m s}}^{-1}$ toward the north undergoes a perfectly elastic collision with an object of $5\text{kg}$ at $4{\text{m s}}^{-1}$ toward the south. The total momentum of the system immediately after the collision is… A) $0$; B) $20{\text{kg m s}}^{-1}$ toward the north; C) $20$ toward the south; D) $40$ toward the north; E) $40$ toward the south.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q5. In quale figura è rappresentata meglio l’accelerazione della massa di un pendolo semplice che si muove dal punto 1 al punto 5? [Cinque figure A–E con vettori accelerazione lungo l’arco del pendolo.]

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q5. In which figure is the acceleration of the mass of a simple pendulum moving from point 1 to point 5 best represented? [Five figures A–E with acceleration vectors along the pendulum arc.]

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q6. Un ragazzo di $50\text{kg}$ sulla superficie terrestre esercita sulla Terra una forza di attrazione gravitazionale, in newton, meglio approssimata da… A) $3\times 10^{-5}$; B) $50$; C) $500$; D) $2\times 10^{14}$; E) dati insufficienti.

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

Q6. A boy of $50\text{kg}$ on the Earth’s surface exerts on the Earth a gravitational attractive force, in newtons, best approximated by… A) $3\times 10^{-5}$; B) $50$; C) $500$; D) $2\times 10^{14}$; E) insufficient data.

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

Q7. Il grafico riporta la velocità nel tempo di un oggetto di $2.0\text{kg}$ su rotaia orizzontale ad attrito trascurabile. Quanto è lungo il tratto percorso passando dal punto E al punto F? A) $2.0\text{m}$; B) $2.5\text{m}$; C) $3.0\text{m}$; D) $3.6\text{m}$; E) $6.0\text{m}$.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Block Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q7. The graph shows the velocity over time of an object of $2.0\text{kg}$ on a horizontal track with negligible friction. How long is the distance traveled going from point E to point F? A) $2.0\text{m}$; B) $2.5\text{m}$; C) $3.0\text{m}$; D) $3.6\text{m}$; E) $6.0\text{m}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q8. (Stesso grafico.) In quale tratto non viene fatto lavoro sull’oggetto? A) AB; B) EF; C) CD; D) DE; E) non viene mai fatto lavoro. [Il tratto a velocità costante.]

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

Q8. (Same graph.) In which segment is no work done on the object? A) AB; B) EF; C) CD; D) DE; E) work is never done. [The segment at constant speed.]

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q9. Due blocchi identici sono connessi da una molla di massa trascurabile; il sistema è sospeso al soffitto con una fune, in equilibrio. La fune si rompe. Subito dopo la rottura, l’accelerazione del blocco superiore è… A) $0$; B) $g/2$; C) $g$; D) $\sqrt{2}g$; E) $2g$.

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

Q9. Two identical blocks are connected by a spring of negligible mass; the system is suspended from the ceiling by a rope, in equilibrium. The rope breaks. Immediately after the break, the acceleration of the upper block is… A) $0$; B) $g/2$; C) $g$; D) $\sqrt{2}g$; E) $2g$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q10. Un fascio di luce incide dall’aria su un blocco di materiale trasparente. L’angolo di incidenza è $49°$, quello di rifrazione $30°$. La velocità della luce nel materiale (in ${\text{m s}}^{-1}$) è… A) $1.8\times 10^8$; B) $2.0\times 10^8$; C) $2.3\times 10^8$; D) $3.0\times 10^8$; E) $4.5\times 10^8$.

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q10. A beam of light strikes a block of transparent material from the air. The angle of incidence is $49°$, the angle of refraction is $30°$. The speed of light in the material (in ${\text{m s}}^{-1}$) is… A) $1.8\times 10^8$; B) $2.0\times 10^8$; C) $2.3\times 10^8$; D) $3.0\times 10^8$; E) $4.5\times 10^8$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q11. Un recipiente rigido di volume $0.008{\text{m}}^3$ contiene gas perfetto monoatomico. Se gli viene fornito $40\text{J}$ di calore, di quanto aumenta la pressione del gas? A) $5\text{Pa}$; B) $320\text{Pa}$; C) $1600\text{Pa}$; D) $3333\text{Pa}$; E) $5000\text{Pa}$.

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

Q11. Un recipiente rigido di volume $0.008{\text{m}}^3$ contiene gas perfetto monoatomico. If heat is supplied $40\text{J}$, how much does the gas pressure increase? A) $5\text{Pa}$; B) $320\text{Pa}$; C) $1600\text{Pa}$; D) $3333\text{Pa}$; E) $5000\text{Pa}$.

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

Q12. Un circuito ha una batteria e tre lampadine: la 1 in parallelo con la 2, e questo parallelo in serie con la 3. Cosa accade alla luminosità delle altre due se la lampadina 1 si brucia? A) Entrambe più luminose; B) la 2 più luminosa, la 3 invariata; C) la 2 più luminosa, la 3 si indebolisce; D) la 2 si indebolisce, la 3 più luminosa; E) nessuna cambia luminosità.

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Physical Reasoning Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q12. A circuit has a battery and three light bulbs: bulb 1 in parallel with bulb 2, and this parallel combination in series with bulb 3. What happens to the brightness of the other two if bulb 1 burns out? A) Both brighter; B) bulb 2 brighter, bulb 3 unchanged; C) bulb 2 brighter, bulb 3 dims; D) bulb 2 dims, bulb 3 brighter; E) neither changes brightness.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q13. Una barretta caricata negativamente è avvicinata al pomello di un elettroscopio scarico. Quale diagramma rappresenta meglio la distribuzione di carica sull’elettroscopio? [Cinque diagrammi A–E; induzione: cariche positive sul pomello, negative sulle foglie.]

Topic: Electrostatics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning, Diagrammatic Reasoning Objects: Rod Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q13. A negatively charged rod is brought near the knob of an uncharged electroscope. Which diagram best represents the charge distribution on the electroscope? [Five diagrams A–E; induction: positive charges on the knob, negative on the leaves.]

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q14. La forza gravitazionale della Terra su un libro in cima al Gran Sasso ($2900\text{m}$ s.l.m.) è $20\text{N}$. Quale sarebbe approssimativamente se il libro fosse a un’altezza doppia (raggio terrestre $R_T=6370\text{km}$)? A) $2.5\text{N}$; B) $5.0\text{N}$; C) $10\text{N}$; D) $20\text{N}$; E) $40\text{N}$.

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

Q14. The gravitational force of the Earth on a book at the top of the Gran Sasso ($2900\text{m}$ above sea level) is $20\text{N}$. What would it be approximately if the book were at double that height (Earth’s radius $R_T=6370\text{km}$)? A) $2.5\text{N}$; B) $5.0\text{N}$; C) $10\text{N}$; D) $20\text{N}$; E) $40\text{N}$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q15. Tre sfere metalliche uguali 1, 2, 3 in contatto; due bacchette di carica opposta e ugual modulo sono poste simmetricamente ai lati. Allontanata la 2, si rimuovono le bacchette e si separano 1 e 3. Poi 2 è messa a contatto con 1 e poi con 3. Alla fine la carica sulla sfera 2 è… A) metà della carica iniziale di 1, stesso segno; B) metà, segno opposto; C) un quarto, segno opposto; D) un quarto, stesso segno; E) zero.

Topic: Electrostatics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Conducting Sphere, Rod Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q15. Three identical metal spheres 1, 2, 3 in contact; two rods of opposite charge and equal magnitude are placed symmetrically at the sides. After sphere 2 is moved away, the rods are removed and 1 and 3 are separated. Then 2 is put in contact with 1 and then with 3. In the end the charge on sphere 2 is… A) half of the initial charge of 1, same sign; B) half, opposite sign; C) one quarter, opposite sign; D) one quarter, same sign; E) zero.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q16. Un gas monoatomico si espande reversibilmente raddoppiando il volume in modo isotermo, compiendo lavoro $W_i$. Se invece si espande adiabaticamente raddoppiando il volume dalle stesse condizioni iniziali, compie lavoro $W_a$. Quale affermazione è corretta? A) $W_i=W_a$; B) $0=W_i<W_a$; C) $0<W_i<W_a$; D) $0=W_a<W_i$; E) $0<W_a<W_i$.

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q16. A monatomic gas expands reversibly, doubling its volume isothermally, performing work $W_i$. If instead it expands adiabatically, doubling its volume from the same initial conditions, it performs work $W_a$. Which statement is correct? A) $W_i=W_a$; B) $0=W_i<W_a$; C) $0<W_i<W_a$; D) $0=W_a<W_i$; E) $0<W_a<W_i$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q17. Due blocchi di massa $M$ sono attaccati a due molle identiche di costante $k$, una volta in parallelo (a sinistra) e una in serie (a destra), su piano senza attrito. Il rapporto tra il periodo del blocco in parallelo e quello in serie è… A) $1/2$; B) $1/\sqrt{2}$; C) $1$; D) $\sqrt{2}$; E) $2$.

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

Q17. Two blocks of mass $M$ are attached to two identical springs of constant $k$, once in parallel (on the left) and once in series (on the right), on a frictionless plane. The ratio between the period of the block in parallel and that in series is… A) $1/2$; B) $1/\sqrt{2}$; C) $1$; D) $\sqrt{2}$; E) $2$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q18. Un motore ideale assorbe calore da una sorgente calda e ne cede a una fredda. Se il calore ceduto alla sorgente fredda è $3$ volte il lavoro fatto dal motore, il rendimento è… A) $0.25$; B) $0.33$; C) $0.67$; D) $0.9$; E) $1.33$.

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

Q18. An ideal engine absorbs heat from a hot source and transfers some to a cold one. If the heat transferred to the cold source is $3$ times the work done by the engine, the efficiency is… A) $0.25$; B) $0.33$; C) $0.67$; D) $0.9$; E) $1.33$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q19. Un acquario pieno d’acqua ha dimensioni $40\times 50\times 80\text{cm}$; il contenitore ha massa $10\text{kg}$. La massa complessiva da spostare è circa… A) $10.2\text{kg}$; B) $11.6\text{kg}$; C) $26\text{kg}$; D) $170\text{kg}$; E) $330\text{kg}$.

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

Q19. A full aquarium of water has dimensions $40\times 50\times 80\text{cm}$; the container has mass $10\text{kg}$. The total mass to be moved is approximately… A) $10.2\text{kg}$; B) $11.6\text{kg}$; C) $26\text{kg}$; D) $170\text{kg}$; E) $330\text{kg}$.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q20. Una batteria, un amperometro, tre resistori ($15\Omega$, $20\Omega$, $30\Omega$) e un interruttore formano il circuito in figura. Chiudendo l’interruttore, la d.d.p. ai capi del resistore da $15\Omega$… A) è uguale a quella del resistore da $20\Omega$; B) è il doppio di quella del resistore da $30\Omega$; C) è uguale a quella del resistore da $30\Omega$; D) è la metà di quella del resistore da $30\Omega$; E) nessuna delle precedenti.

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor, Switch Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q20. A battery, an ammeter, three resistors ($15\Omega$, $20\Omega$, $30\Omega$) and a switch form the circuit in the figure. When the switch is closed, the potential difference across the $15\Omega$ resistor… A) is equal to that of the $20\Omega$ resistor; B) is twice that of the $30\Omega$ resistor; C) is equal to that of the $30\Omega$ resistor; D) is half that of the $30\Omega$ resistor; E) none of the above.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q21. Alcuni grafici mostrano la temperatura assoluta di un gas perfetto in funzione dell’energia cinetica media delle particelle. Quale è corretto? [Cinque grafici $T$ vs $⟨E_c⟩$; quello corretto è una retta per l’origine.]

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

Q21. Some graphs show the absolute temperature of a perfect gas as a function of the average kinetic energy of the particles. Which one is correct? [Five graphs $T$ vs $⟨E_c⟩$; the correct one is a straight line through the origin.]

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q22. Tre spire conduttrici coassiali; nella spira centrale scorre una corrente $I$ vista antioraria dall’osservatore mentre la spira si muove a velocità $v$ verso di lui; le spire 1 e 2 sono ferme. L’osservatore vedrà… A) correnti indotte orarie in 1 e 2; B) antiorarie in 1 e 2; C) oraria in 1, antioraria in 2; D) antioraria in 1, oraria in 2; E) antioraria in 1, nessuna in 2.

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction, Lenz’s Law Competenze: Physical Reasoning Objects: Coil Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q22. Three coaxial conducting coils; in the central coil a current $I$ flows, seen counterclockwise by the observer, while the coil moves with velocity $v$ toward him; coils 1 and 2 are stationary. The observer will see… A) induced currents clockwise in 1 and 2; B) counterclockwise in 1 and 2; C) clockwise in 1, counterclockwise in 2; D) counterclockwise in 1, clockwise in 2; E) counterclockwise in 1, none in 2.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q23. Una certa quantità di gas perfetto esegue il ciclo reversibile in figura, in cui la trasformazione $BC$ è un’isoterma. Il lavoro sviluppato dal gas in un ciclo è prossimo a… A) $600\text{kJ}$; B) $300\text{kJ}$; C) $0$; D) $-300\text{kJ}$; E) $-600\text{kJ}$.

Grafici T vs energia cinetica media A-E

Ciclo termodinamico reversibile pV

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

Q23. A certain quantity of ideal gas performs the reversible cycle shown in the figure, in which the transformation $BC$ is an isotherm. The work done by the gas in one cycle is approximately… A) $600\text{kJ}$; B) $300\text{kJ}$; C) $0$; D) $-300\text{kJ}$; E) $-600\text{kJ}$.

Graphs T vs average kinetic energy A-E

Reversible thermodynamic cycle pV

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q24. Cinque figure mostrano due blocchi connessi da un filo inestensibile su una carrucola priva di massa e attrito. In quale caso il modulo dell’accelerazione dei due blocchi è maggiore? [Cinque configurazioni A–E con masse diverse.]

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Newton’s Law of Gravitation Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Block, String, Pulley Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q24. Five figures show two blocks connected by an inextensible thread over a pulley with no mass and no friction. In which case is the magnitude of the acceleration of the two blocks greater? [Five configurations A–E with different masses.]

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q25. Un paracadutista scende a velocità di regime con paracadute chiuso; poi lo apre e raggiunge una nuova velocità di regime molto più bassa. Confrontando le intensità della resistenza dell’aria nelle due situazioni a regime, quale affermazione è corretta? A) Rapporto delle intensità = rapporto delle velocità; B) = inverso del rapporto delle velocità; C) la forza a paracadute aperto dipende dalle dimensioni del paracadute; D) la forza a paracadute chiuso è più intensa; E) le due intensità sono uguali.

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

Q25. A parachutist descends at terminal velocity with the parachute closed; then he opens it and reaches a new, much lower terminal velocity. Comparing the magnitudes of the air resistance in the two terminal situations, which statement is correct? A) Ratio of the magnitudes = ratio of the velocities; B) = inverse of the ratio of the velocities; C) the force with the parachute open depends on the size of the parachute; D) the force with the parachute closed is greater; E) the two magnitudes are equal.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q26. Due impulsi si propagano nella stessa direzione e si sovrappongono dando l’impulso mostrato in figura. Quali possono essere gli impulsi iniziali? [Cinque coppie A–E; la somma deve dare il profilo risultante.]

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Superposition Principle Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q26. Two pulses propagate in the same direction and overlap, giving the pulse shown in the figure. What can the initial pulses be? [Five pairs A–E; the sum must give the resulting profile.]

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q27. Supponendo che il sodio emetta luce monocromatica di lunghezza d’onda $\lambda =5.89\times 10^{-7}\text{m}$, quanti fotoni al secondo emette una lampada al sodio di potenza luminosa $P=10\text{W}$? A) $3.5\times 10^{19}$; B) $3.0\times 10^{19}$; C) $2.5\times 10^{19}$; D) $2.0\times 10^{19}$; E) $1.5\times 10^{19}{\text{fotoni s}}^{-1}$.

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

Q27. Assuming that sodium emits monochromatic light of wavelength $\lambda =5.89\times 10^{-7}\text{m}$, how many photons per second does a sodium lamp with luminous power $P=10\text{W}$ emit? A) $3.5\times 10^{19}$; B) $3.0\times 10^{19}$; C) $2.5\times 10^{19}$; D) $2.0\times 10^{19}$; E) $1.5\times 10^{19}{\text{fotoni s}}^{-1}$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q28. Una massa di $40\text{kg}$ oscilla su binario liscio attaccata a una molla di costante $k=500{\text{N m}}^{-1}$. L’energia totale del sistema oscillante se si parte da $20\text{cm}$ dall’equilibrio è… A) $10\text{J}$; B) $20\text{J}$; C) $50\text{J}$; D) $4000\text{J}$; E) $100000\text{J}$.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis, Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block, Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A · Soluzioni (PDF)

Q28. A mass of $40\text{kg}$ oscillates on a smooth track attached to a spring of constant $k=500{\text{N m}}^{-1}$. The total energy of the oscillating system if one starts from $20\text{cm}$ from equilibrium is… A) $10\text{J}$; B) $20\text{J}$; C) $50\text{J}$; D) $4000\text{J}$; E) $100000\text{J}$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q29. Un calcolo ha fornito un risultato con unità $\text{J}\cdot \text{N}\cdot {\text{W}}^{-1}\cdot {\text{kg}}^{-1}$. Quali unità si ottengono semplificando? A) $\text{s}$; B) $\text{m}$; C) $\text{kg}$; D) ${\text{m}}^2$; E) ${\text{m s}}^{-1}$.

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.7 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q29. A calculation provided a result with units $\text{J}\cdot \text{N}\cdot {\text{W}}^{-1}\cdot {\text{kg}}^{-1}$. What units are obtained by simplifying? A) $\text{s}$; B) $\text{m}$; C) $\text{kg}$; D) ${\text{m}}^2$; E) ${\text{m s}}^{-1}$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q30. Il grafico di una forza $F_x(t)$ agente su una particella lungo $x$. Quanto vale l’impulso totale trasmesso? A) $0$; B) $1$; C) $2$; D) $3$; E) $4$ (${\text{kg m s}}^{-1}$).

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Diagrammatic Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q30. The graph of a force $F_x(t)$ acting on a particle along $x$. What is the value of the total impulse transmitted? A) $0$; B) $1$; C) $2$; D) $3$; E) $4$ (${\text{kg m s}}^{-1}$).

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q31. Un automobilista percorre i primi tre quarti del tragitto a velocità $v$ e il resto a $v/2$. La velocità media complessiva è… A) $0.85v$; B) $0.80v$; C) $0.75v$; D) $0.70v$; E) $0.65v$.

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

Q31. A motorist travels the first three quarters of the journey at speed $v$ and the rest at $v/2$. The overall average speed is… A) $0.85v$; B) $0.80v$; C) $0.75v$; D) $0.70v$; E) $0.65v$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q32. Due buste di massa trascurabile distano $2\text{m}$; ciascuna contiene $15$ arance uguali. Spostando $10$ arance da una busta all’altra, la forza di attrazione gravitazionale tra le buste… A) aumenta a $3/2$ del valore; B) diminuisce a $2/5$; C) aumenta a $5/3$; D) diminuisce a $5/9$; E) rimane la stessa.

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

Q32. Two bags of negligible mass are a distance $2\text{m}$ apart; each contains $15$ identical oranges. By moving $10$ oranges from one bag to the other, the gravitational force of attraction between the bags… A) increases to $3/2$ of the value; B) decreases to $2/5$; C) increases to $5/3$; D) decreases to $5/9$; E) remains the same.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q33. Tre masse $m_1$, $m_2$, $m_3$ sono collegate da fili inestensibili su tavolo e carrucole (masse e attriti delle corde trascurabili). Se il coefficiente d’attrito dinamico tra $m_2$ e il tavolo è $\mu$, l’accelerazione verso l’alto di $m_3$ è… A) $\frac{m_1}{m_1+m_2+m_3}g$; B) $\frac{m_1+\mu m_2}{m_1+m_2+m_3}g$; C) $\frac{\mu (m_1+m_2+m_3)}{m_1-m_2-m_3}g$; D) $\frac{\mu (m_1-m_2-m_3)}{m_1+m_2+m_3}g$; E) $\frac{m_1-\mu m_2-m_3}{m_1+m_2+m_3}g$.

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

Q33. Three masses $m_1$, $m_2$, $m_3$ are connected by inextensible strings over a table and pulleys (masses and friction of the strings negligible). If the coefficient of kinetic friction between $m_2$ and the table is $\mu$, the upward acceleration of $m_3$ is… A) $\frac{m_1}{m_1+m_2+m_3}g$; B) $\frac{m_1+\mu m_2}{m_1+m_2+m_3}g$; C) $\frac{\mu (m_1+m_2+m_3)}{m_1-m_2-m_3}g$; D) $\frac{\mu (m_1-m_2-m_3)}{m_1+m_2+m_3}g$; E) $\frac{m_1-\mu m_2-m_3}{m_1+m_2+m_3}g$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q34. Un carrello di massa $m$ a velocità $v$ urta una molla di costante $k$ fissata all’estremità della rotaia (attrito trascurabile). La massima compressione della molla è… A) $v\sqrt{m/k}$; B) $\sqrt{mv/k}$; C) $m{v}^2/(2k)$; D) $mv/k$; E) $mv/(2k)$.

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

Q34. A cart of mass $m$ at speed $v$ hits a spring of spring constant $k$ fixed to the end of the track (negligible friction). The maximum compression of the spring is… A) $v\sqrt{m/k}$; B) $\sqrt{mv/k}$; C) $m{v}^2/(2k)$; D) $mv/k$; E) $mv/(2k)$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q35. In figura uno specchio sferico concavo, con fuoco $F$ e oggetto $O$. In quale dei punti indicati si trova l’immagine? [Punti indicati lungo l’asse; l’immagine dipende dalla posizione di $O$ rispetto a $F$ e $C$.]

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

Q35. In the figure, a concave spherical mirror, with focus $F$ and object $O$. At which of the indicated points is the image located? [Points indicated along the axis; the image depends on the position of $O$ relative to $F$ and $C$.]

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q36. Una scatola scende lungo un piano inclinato a velocità $v$. Quale è la direzione della forza d’attrito sulla scatola? A) 1; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5. [Attrito diretto lungo il piano, opposto al moto, cioè verso l’alto del piano.]

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

Q36. A box slides down an inclined plane at velocity $v$. What is the direction of the friction force on the box? A) 1; B) 2; C) 3; D) 4; E) 5. [Friction directed along the plane, opposite to the motion, i.e. up the plane.]

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q37. Una superficie piana indefinita, uniformemente carica con densità superficiale $\sigma$, è intersecata da una sfera di raggio $R$ centrata a distanza $x<R$ dal piano. Il flusso del campo elettrico attraverso la superficie sferica è… A) $\frac{\pi R^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; B) $\frac{2\pi R^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; C) $\frac{\pi (R-x{)}^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; D) $\frac{\pi (R^2-x^2)\sigma }{{\epsilon }_0}$; E) $\frac{2\pi (R^2-x^2)\sigma }{{\epsilon }_0}$.

Distribuzione carica elettroscopio A-E

Tre sfere metalliche a contatto

Circuito con tre resistori e interruttore

Tre spire conduttrici coassiali

Topic: Electrostatics Metodi: Gauss’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.5 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q37. An infinite flat surface, uniformly charged with surface density $\sigma$, is intersected by a sphere of radius $R$ centered at a distance $x<R$ from the plane. The flux of the electric field through the spherical surface is… A) $\frac{\pi R^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; B) $\frac{2\pi R^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; C) $\frac{\pi (R-x{)}^2\sigma }{{\epsilon }_0}$; D) $\frac{\pi (R^2-x^2)\sigma }{{\epsilon }_0}$; E) $\frac{2\pi (R^2-x^2)\sigma }{{\epsilon }_0}$.

Charge distribution electroscope A-E

Three metal spheres in contact

Circuit with three resistors and a switch

Three coaxial conducting turns

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q38. La velocità degli elettroni emessi da un materiale per effetto fotoelettrico può essere aumentata… A) aumentando la frequenza della luce; B) diminuendo la frequenza; C) aumentando l’intensità di illuminazione; D) diminuendo l’intensità; E) soltanto cambiando il materiale.

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

Q38. The speed of the electrons emitted by a material due to the photoelectric effect can be increased… A) by increasing the frequency of the light; B) by decreasing the frequency; C) by increasing the intensity of illumination; D) by decreasing the intensity; E) only by changing the material.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q39. Un punto materiale si muove su traiettoria circolare di raggio $R=10\text{m}$. In un certo istante il modulo della velocità è $10{\text{m s}}^{-1}$ e sta aumentando a $10{\text{m s}}^{-2}$. In quell’istante l’angolo tra velocità e accelerazione è… A) $0$; B) $45°$; C) $90°$; D) $135°$; E) $180°$.

Accelerazione pendolo semplice A-E

Grafico velocità-tempo oggetto 2 kg

Blocchi con molle parallelo e serie

Cinque configurazioni Atwood A-E

Grafico forza Fx(t) nel tempo

Tre masse con fili e pulegge

Scatola su piano inclinato con direzioni

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

Q39. A point mass moves along a circular trajectory of radius $R=10\text{m}$. At a certain instant the magnitude of the velocity is $10{\text{m s}}^{-1}$ and is increasing at $10{\text{m s}}^{-2}$. At that instant the angle between velocity and acceleration is… A) $0$; B) $45°$; C) $90°$; D) $135°$; E) $180°$.

Simple pendulum acceleration A-E

Velocity-time graph of a 2 kg object

Blocks with springs in parallel and in series

Five Atwood configurations A-E

Graph of force Fx(t) over time

Three masses with strings and pulleys

Box on an inclined plane with directions

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q40. La luce di un laser cade su due fenditure distanti $0.1\text{mm}$; su uno schermo distante la separazione tra frange brillanti consecutive è $1.0\text{mm}$. Applicando un duplicatore di frequenza (luce a frequenza doppia), la separazione tra le frange diventa… A) $0.25\text{mm}$; B) $0.5\text{mm}$; C) $1.0\text{mm}$; D) $2.0\text{mm}$; E) $4.0\text{mm}$.

Sovrapposizione impulsi d’onda A-E

Specchio sferico concavo con fuoco F e oggetto O

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

Q40. The light from a laser falls on two slits separated by $0.1\text{mm}$; on a distant screen the separation between consecutive bright fringes is $1.0\text{mm}$. Applying a frequency doubler (light at double frequency), the separation between the fringes becomes… A) $0.25\text{mm}$; B) $0.5\text{mm}$; C) $1.0\text{mm}$; D) $2.0\text{mm}$; E) $4.0\text{mm}$.

Superposition of wave pulses A-E

Concave spherical mirror with focus F and object O

Answer: B · Soluzioni (PDF)