OII 2010 1° Livello Quiz

Q1. Quale tra questi oggetti ha un peso dell’ordine di $1\text{N}$? A) Un fermaglio; B) Una moneta; C) Un litro d’acqua; D) Una pallina da golf; E) Uno studente di fisica.

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

Q1. Which of these objects has a weight of the order of $1\text{N}$? A) A paperclip; B) A coin; C) A liter of water; D) A golf ball; E) A physics student.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q2. In figura sono illustrati un oggetto, O, e la sua immagine, I, formata da un dispositivo ottico collocato nel punto X. [L’immagine I è diritta, rimpicciolita, dalla stessa parte dell’oggetto rispetto a X.] Il dispositivo potrebbe essere: A) una lente convergente; B) una lente divergente; C) uno specchio piano; D) uno specchio concavo; E) uno specchio convesso.

p.3 — Oggetto O, immagine I e dispositivo X

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

Q2. The figure shows an object, O, and its image, I, formed by an optical device placed at point X. [The image I is upright, diminished, on the same side of the object with respect to X.] The device could be: A) a converging lens; B) a diverging lens; C) a plane mirror; D) a concave mirror; E) a convex mirror.

p.3 — Object O, image I and device X

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q4. Il grafico mostra la massa di tre oggetti diversi, in funzione del modulo del loro peso, su un pianeta X [grafico massa (kg) vs peso (N): punti $(150\text{N},25)$, $(300\text{N},50)$, $(450\text{N},75)$]. Quanto vale, approssimativamente, l’accelerazione di gravità su quel pianeta? A) $0.17{\text{m s}}^{-2}$; B) $2.5{\text{m s}}^{-2}$; C) $6.0{\text{m s}}^{-2}$; D) $9.8{\text{m s}}^{-2}$; E) $31{\text{m s}}^{-2}$.

p.3 — Grafico massa in funzione del peso

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

Q4. The graph shows the mass of three different objects, as a function of the magnitude of their weight, on a planet X [mass (kg) vs weight (N) graph: points $(150\text{N},25)$, $(300\text{N},50)$, $(450\text{N},75)$]. What is, approximately, the acceleration of gravity on that planet? A) $0.17{\text{m s}}^{-2}$; B) $2.5{\text{m s}}^{-2}$; C) $6.0{\text{m s}}^{-2}$; D) $9.8{\text{m s}}^{-2}$; E) $31{\text{m s}}^{-2}$.

p.3 — Mass as a function of weight graph

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q5. Quanto calore è necessario, approssimativamente, per vaporizzare $2.0\text{g}$ di acqua alla temperatura di ebollizione e alla pressione atmosferica? A) $8.4\text{J}$; B) $500\text{J}$; C) $670\text{J}$; D) $840\text{J}$; E) $4500\text{J}$.

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Estimation & Approximation Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q5. Approximately how much heat is needed to vaporize $2.0\text{g}$ of water at the boiling temperature and at atmospheric pressure? A) $8.4\text{J}$; B) $500\text{J}$; C) $670\text{J}$; D) $840\text{J}$; E) $4500\text{J}$.

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q6. Una pallina, inizialmente ferma, viene colpita con una mazza da golf. Il grafico a destra mostra l’andamento temporale dell’intensità della forza applicata dalla mazza alla pallina, durante il colpo. Una seconda pallina, di tipo diverso, ma della stessa struttura e massa della prima, viene colpita in modo da partire con la stessa velocità della prima. Quale, tra i seguenti grafici, può rappresentare l’intensità della forza applicata dalla mazza alla seconda pallina? [Cinque grafici $F(t)$ con aree (impulso) 0.3, 0.6, 1.2, 1.2, 2.4 kN·ms; il grafico iniziale aveva area 0.6.]

p.4 — Cinque grafici forza-tempo A-E

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Ball Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q6. A ball, initially at rest, is struck with a golf club. The graph on the right shows the time evolution of the magnitude of the force applied by the club to the ball during the stroke. A second ball, of a different type but with the same structure and mass as the first, is struck so that it starts with the same velocity as the first. Which of the following graphs can represent the magnitude of the force applied by the club to the second ball? [Five graphs $F(t)$ with areas (impulse) 0.3, 0.6, 1.2, 1.2, 2.4 kN·ms; the initial graph had area 0.6.]

p.4 — Five force-time graphs A-E

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q7. Due magneti a barra identici sono posizionati come nel disegno a fianco [due barre S–N affiancate; punti A, B, C, D, E]. In quale dei punti indicati il campo magnetico ha la massima intensità? A) A; B) B; C) C; D) D; E) E.

p.4 — Due magneti a barra con punti A-E

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

Q7. Two identical bar magnets are positioned as in the drawing alongside [two S–N bars side by side; points A, B, C, D, E]. At which of the indicated points does the magnetic field have the maximum intensity? A) A; B) B; C) C; D) D; E) E.

p.4 — Two bar magnets with points A-E

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q8. Una trave uniforme di lunghezza $L$ è appoggiata su due sostegni distanti rispettivamente $L/5$ ed $L/4$ dalle estremità [figura]. Qual è il rapporto $F_1/F_2$ tra l’intensità delle forze esercitate (sulla trave) rispettivamente dal sostegno di sinistra e da quello di destra? A) $5/6$; B) $4/5$; C) $1$; D) $5/4$; E) $4/3$.

p.4 — Trave su due sostegni

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

Q8. A uniform beam of length $L$ rests on two supports at distances $L/5$ and $L/4$ respectively from the ends [figure]. What is the ratio $F_1/F_2$ between the magnitudes of the forces exerted (on the beam) respectively by the left support and by the right one? A) $5/6$; B) $4/5$; C) $1$; D) $5/4$; E) $4/3$.

p.4 — Beam on two supports

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q9. Una lente convergente sottile forma un’immagine reale, posta a $16\text{cm}$ dalla lente, che è quattro volte più grande della sorgente. Quale, tra quelle proposte, potrebbe essere la distanza focale della lente? A) $3.2\text{cm}$; B) $4.0\text{cm}$; C) $6.4\text{cm}$; D) $16.0\text{cm}$; E) $64.0\text{cm}$.

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

Q9. A thin converging lens forms a real image, located at $16\text{cm}$ from the lens, which is four times larger than the source. Which of the proposed values could be the focal length of the lens? A) $3.2\text{cm}$; B) $4.0\text{cm}$; C) $6.4\text{cm}$; D) $16.0\text{cm}$; E) $64.0\text{cm}$.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q10. L’accelerazione di gravità sulla Luna è circa un sesto di quella sulla Terra. Se trasportassimo sulla Luna un pendolo semplice che sulla Terra ha un periodo $T$, quale sarebbe il suo periodo? A) $T/6$; B) $T/\sqrt{6}$; C) $\sqrt{6}T$; D) $6T$; E) $36T$.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q10. The gravitational acceleration on the Moon is about one sixth of that on the Earth. If we took a simple pendulum that on the Earth has period $T$ to the Moon, what would its period be? A) $T/6$; B) $T/\sqrt{6}$; C) $\sqrt{6}T$; D) $6T$; E) $36T$.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q11. Quale dei grafici seguenti rappresenta la relazione tra l’energia cinetica media $K_{\text{med}}$ del moto di agitazione termica delle molecole di un gas perfetto e la sua temperatura assoluta $T$? [Cinque grafici $K_{\text{med}}$–$T$: A esponenziale crescente; B decrescente; C retta per l’origine; D costante; E verticale.]

p.5 — Cinque grafici energia cinetica-temperatura A-E

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

Q11. Which of the following graphs represents the relationship between the mean kinetic energy $K_{\text{med}}$ of the thermal agitation motion of molecules of a perfect gas and its absolute temperature $T$? [Five graphs $K_{\text{med}}$–$T$: A is increasing exponentially; B is decreasing; C is straight for origin; D is constant; E is vertical.]

p.5 — Five kinetic energy-temperature graphs A-E

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

Q12. Un sistema costituito da una miscela di acqua e ghiaccio viene riscaldato. Quale dei grafici seguenti rappresenta correttamente la relazione tra la temperatura del sistema e il calore fornito? [Cinque grafici $T$–$Q$, A–E.]

p.5 — Cinque grafici temperatura-calore A-E

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

Q12. A system consisting of a mixture of water and ice is heated. Which of the following graphs correctly represents the relationship between system temperature and heat supplied? [Cinque grafici $T$–$Q$, A–E.]

p.5 — Cinque grafici temperatura-calore A-E

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

Q13. L’insieme dei due resistori $R_1$ e $R_2$ nel circuito mostrato in figura ha una resistenza equivalente di $6\Omega$ [$R_1$ e $R_2$ in parallelo su un generatore]. Fra i seguenti, quale può essere un valore possibile della resistenza di $R_1$? A) $1\Omega$; B) $3\Omega$; C) $4\Omega$; D) $6\Omega$; E) $8\Omega$.

p.5 — Circuito con R1 e R2 in parallelo

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Physical Reasoning Objects: Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q13. The set of the two resistors $R_1$ and $R_2$ in the circuit shown in the figure has an equivalent resistance of $6\Omega$ [$R_1$ and $R_2$ in parallel across a generator]. Among the following, which can be a possible value of the resistance of $R_1$? A) $1\Omega$; B) $3\Omega$; C) $4\Omega$; D) $6\Omega$; E) $8\Omega$.

p.5 — Circuit with R1 and R2 in parallel

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q14. Un filo conduttore si sta muovendo in direzione perpendicolare ad un campo magnetico $\vec{B}$, come rappresentato in figura, cosicché tra i suoi estremi si stabilisce una d.d.p. indotta. Se l’intensità del campo magnetico viene raddoppiata, allora la differenza di potenziale elettrico tra gli estremi del conduttore… A) …diventa un quarto; B) …si dimezza; C) …rimane la stessa; D) …raddoppia; E) …quadruplica.

p.5 — Conduttore in moto nel campo magnetico

Topic: Electromagnetic Induction Metodi: Faraday’s Law of Induction Competenze: Physical Reasoning Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q14. A conducting wire is moving in a direction perpendicular to a magnetic field $\vec{B}$, as shown in the figure, so that an induced potential difference is established between its ends. If the intensity of the magnetic field is doubled, then the electric potential difference between the ends of the conductor… A) …becomes one quarter; B) …is halved; C) …remains the same; D) …doubles; E) …quadruples.

p.5 — Conductor moving in the magnetic field

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q15. Una lampadina in una stanza buia viene accesa e posta davanti ad un fotodiodo, a $2\text{cm}$ di distanza. La lampadina può essere considerata come una sorgente puntiforme. La corrente che attraversa il fotodiodo, in questa situazione, è $27\mu \text{A}$. Si riporta in un grafico l’andamento della corrente ($I$) nel fotodiodo in funzione della sua distanza ($d$) dalla lampadina. Quale dei seguenti grafici è quello ottenuto sperimentalmente? [Cinque grafici $I$–$d$, A–E; il grafico corretto soddisfa $I{d}^2=\text{costante}$.]

p.6 — Cinque grafici corrente-distanza A-E

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

Q15. A light bulb in a dark room is lit and placed in front of a photodiode, $2\text{cm}$ away. The light bulb can be considered as a pointed source. The current passing through the photodiode in this situation is $27\mu \text{A}$. The current ($I$) in the photodiode is recorded in a graph according to its distance ($d$) from the lamp. Which of the following graphs is the experimental one? [Five graphs $I$–$d$, AE; the correct graph satisfies $I{d}^2=\text{costante}$.]

p.6 — Five current-distance graphs A-E

Topic: Geometric Optics Metodi: — Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q16. Un uomo sta spingendo un passeggino. Rispetto all’intensità della forza esercitata dall’uomo sul passeggino, l’intensità della forza esercitata dal passeggino sull’uomo è… A) …sempre zero; B) …sempre piccola, ma maggiore di zero; C) …sempre la stessa; D) …sempre maggiore; E) …la stessa solo se la velocità del passeggino è costante.

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

Q16. A man is pushing a stroller. Compared to the magnitude of the force exerted by the man on the stroller, the magnitude of the force exerted by the stroller on the man is… A) …always zero; B) …always small, but greater than zero; C) …always the same; D) …always greater; E) …the same only if the stroller’s speed is constant.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q17. Un razzo sale verticalmente verso l’alto con accelerazione $50{\text{m s}}^{-2}$ per $2\text{s}$ prima che il suo motore si spenga. Il razzo continua poi a muoversi sotto la sola azione del suo peso. Qual è la massima altezza raggiunta dal razzo? (Si trascuri la resistenza dell’aria.) A) $100\text{m}$; B) $510\text{m}$; C) $610\text{m}$; D) $1020\text{m}$; E) $1220\text{m}$.

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

Q17. A rocket rises vertically upward with acceleration $50{\text{m s}}^{-2}$ for $2\text{s}$ before its engine shuts off. The rocket then continues to move under the sole action of its weight. What is the maximum height reached by the rocket? (Neglect air resistance.) A) $100\text{m}$; B) $510\text{m}$; C) $610\text{m}$; D) $1020\text{m}$; E) $1220\text{m}$.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q18. Tarzan vuole raggiungere Jane che si trova sull’altra sponda di un fiume esattamente di fronte a lui. Si getta nell’acqua e nuota a $2{\text{m s}}^{-1}$. Stima di dover nuotare controcorrente a $22°$ come in figura. Nuotando in questo modo, raggiunge l’altra sponda in $2$ minuti. Quanto è largo il fiume? A) $100\text{m}$; B) $220\text{m}$; C) $350\text{m}$; D) $450\text{m}$; E) $510\text{m}$.

p.6 — Tarzan attraversa il fiume, vettori velocita

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

Q18. Tarzan wants to reach Jane, who is on the other bank of a river exactly in front of him. He throws himself into the water and swims at $2{\text{m s}}^{-1}$. He estimates that he has to swim against the current at $22°$ as in the figure. Swimming in this way, he reaches the other bank in $2$ minutes. How wide is the river? A) $100\text{m}$; B) $220\text{m}$; C) $350\text{m}$; D) $450\text{m}$; E) $510\text{m}$.

p.6 — Tarzan crosses the river, velocity vectors

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q19. Un blocco di $2\text{kg}$ scivola senza attrito su un piano orizzontale alla velocità di $10{\text{m s}}^{-1}$ fino ad urtare centralmente un secondo blocco, fermo, di massa $10\text{kg}$. Dopo l’urto il primo blocco torna indietro a $5{\text{m s}}^{-1}$, mentre il secondo procede in avanti – sulla stessa retta – a $3{\text{m s}}^{-1}$. Quale riga della tabella è corretta? (colonne: Q.d.M. del sistema / Energia cin. del sistema / Tipo di urto) A) si conserva / si conserva / elastico; B) si conserva / non si conserva / anelastico; C) si conserva / non si conserva / elastico; D) non si conserva / non si conserva / anelastico; E) non si conserva / non si conserva / elastico.

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

Q19. A block of $2\text{kg}$ slides without friction on a horizontal plane at a speed of $10{\text{m s}}^{-1}$ until it collides head-on with a second block, at rest, of mass $10\text{kg}$. After the collision the first block bounces back at $5{\text{m s}}^{-1}$, while the second moves forward – along the same straight line – at $3{\text{m s}}^{-1}$. Which row of the table is correct? (columns: Momentum of the system / Kinetic energy of the system / Type of collision) A) conserved / conserved / elastic; B) conserved / not conserved / inelastic; C) conserved / not conserved / elastic; D) not conserved / not conserved / inelastic; E) not conserved / not conserved / elastic.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q20. Una zona di spazio vuoto è occupata dal campo elettrico generato da due piastre parallele uniformemente cariche. Un protone “p” e un elettrone “e” vengono lasciati andare nello stesso istante, in prossimità delle due piastre, come si vede in figura. Le due particelle accelerano da parti opposte, rimanendo abbastanza lontane da non risentire l’una della presenza dell’altra. Una volta che le particelle hanno completato il loro moto e stanno per raggiungere la piastra opposta, hanno velocità $v_p$ ed $v_e$ ed energia cinetica $E_p$ ed $E_e$. Quali relazioni tra le grandezze sono corrette? (coppie Velocità / Energia cinetica) A) $v_e<v_p$ / $E_e<E_p$; B) $v_e=v_p$ / $E_e>E_p$; C) $v_e>v_p$ / $E_e>E_p$; D) $v_e=v_p$ / $E_e=E_p$; E) $v_e>v_p$ / $E_e=E_p$.

p.7 — Protone ed elettrone tra due piastre cariche

Topic: Electrostatics Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Capacitor, Electron, Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q20. An area of empty space is occupied by the electric field generated by two parallel plates with uniform charges. A proton “p” and an electron “e” are released at the same time, near the two plates, as you can see in the figure. The two particles accelerate from opposite sides, remaining far enough away that one does not feel the presence of the other. Once the particles have completed their motion and are about to reach the opposite plate, they have speeds $v_p$ and $v_e$ and kinetic energy $E_p$ and $E_e$. What relationships between magnitudes are correct? (coppie Velocità / Energia cinetica) A) $v_e<v_p$ / $E_e<E_p$; B) $v_e=v_p$ / $E_e>E_p$; C) $v_e>v_p$ / $E_e>E_p$; D) $v_e=v_p$ / $E_e=E_p$; E) $v_e>v_p$ / $E_e=E_p$.

p.7 Protons and electrons between two charge plates

Topic: Electrostatics Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Capacitor, Electron, Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E · Soluzioni (PDF)

Q21. In un recipiente aperto all’aria è in ebollizione $1\text{kg}$ di acqua. Vi si inserisce un campione di $0.5\text{kg}$ di piombo a $250°\text{C}$. Per effetto di questo inserimento, come cambiano le temperature delle due sostanze? A) La temperatura dell’acqua diminuisce e quella del piombo rimane invariata; B) La temperatura dell’acqua aumenta e quella del piombo rimane invariata; C) La temperatura dell’acqua rimane invariata e quella del piombo diminuisce; D) La temperatura dell’acqua aumenta e quella del piombo diminuisce; E) La temperatura dell’acqua rimane invariata e quella del piombo aumenta.

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

Q21. In a container open to the air, $1\text{kg}$ of water is boiling. A sample of $0.5\text{kg}$ of lead at $250°\text{C}$ is inserted into it. As a result of this insertion, how do the temperatures of the two substances change? A) The temperature of the water decreases and that of the lead remains unchanged; B) The temperature of the water increases and that of the lead remains unchanged; C) The temperature of the water remains unchanged and that of the lead decreases; D) The temperature of the water increases and that of the lead decreases; E) The temperature of the water remains unchanged and that of the lead increases.

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q22. Un satellite artificiale, di massa molto piccola e trascurabile rispetto a quella del pianeta intorno al quale sta ruotando, viene osservato da un astronomo. Vengono misurate la minima e la massima distanza del satellite dal pianeta e la massima velocità orbitale del satellite. Quale delle seguenti quantità non può essere ottenuta a partire dai dati misurati? A) La massa del satellite; B) La massa del pianeta; C) La velocità orbitale minima del satellite; D) Il semiasse maggiore dell’orbita del satellite; E) Il periodo dell’orbita del satellite.

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

Q22. An artificial satellite, with a very small mass negligible compared to that of the planet around which it is orbiting, is observed by an astronomer. The minimum and maximum distance of the satellite from the planet and the maximum orbital speed of the satellite are measured. Which of the following quantities cannot be obtained from the measured data? A) The mass of the satellite; B) The mass of the planet; C) The minimum orbital speed of the satellite; D) The semi-major axis of the satellite’s orbit; E) The period of the satellite’s orbit.

Answer: A · Soluzioni (PDF)

Q23. Un sottile strato di un materiale trasparente di spessore $s$ e indice di rifrazione $n_1=1.33$ ricopre la lente di un occhiale di indice di rifrazione $n_2=1.50$, come mostrato in figura [$n=1.00$ aria, $n_1=1.33$ strato, $n_2=1.50$ vetro]. Quale dei seguenti spessori $s$ rende l’incidenza quasi perpendicolare meno visibile la luce che incide quasi perpendicolarmente (cioè la luce non viene riflessa)? Si suppone che la lunghezza d’onda $\lambda =640\text{nm}$ in aria. A) $160\text{nm}$; B) $240\text{nm}$; C) $360\text{nm}$; D) $480\text{nm}$; E) $640\text{nm}$.

p.8 — Strato trasparente su lente, indici di rifrazione

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

Q23. A thin layer of transparent material with thickness $s$ and refractive index $n_1=1.33$ coats the lens of a pair of glasses with refractive index $n_2=1.50$, as shown in the figure [$n=1.00$ air, $n_1=1.33$ layer, $n_2=1.50$ glass]. Which of the following thicknesses $s$ makes the light that strikes almost perpendicularly least visible at almost perpendicular incidence (that is, the light is not reflected)? The wavelength $\lambda =640\text{nm}$ in air is assumed. A) $160\text{nm}$; B) $240\text{nm}$; C) $360\text{nm}$; D) $480\text{nm}$; E) $640\text{nm}$.

p.8 — Transparent layer on lens, refractive indices

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q24. Una locomotiva a vapore monta ruote aventi raggio di $0.5\text{m}$. La locomotiva parte da ferma e raggiunge una velocità $10{\text{m s}}^{-1}$ in $30\text{s}$; in tale intervallo di tempo la velocità della locomotiva è $10{\text{m s}}^{-1}$. Quanto vale l’accelerazione angolare delle ruote nella fase di accelerazione? A) $\frac{1}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; B) $\frac{2}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; C) $1{\text{rad s}}^{-2}$; D) $\frac{4}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; E) $30{\text{rad s}}^{-2}$.

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

Q24. A steam locomotive has wheels with radius $0.5\text{m}$. The locomotive starts from rest and reaches a speed $10{\text{m s}}^{-1}$ in $30\text{s}$; during this time interval the speed of the locomotive is $10{\text{m s}}^{-1}$. What is the angular acceleration of the wheels during the acceleration phase? A) $\frac{1}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; B) $\frac{2}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; C) $1{\text{rad s}}^{-2}$; D) $\frac{4}{3}{\text{rad s}}^{-2}$; E) $30{\text{rad s}}^{-2}$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q25. Nel circuito in figura, la batteria ha la resistenza interna nulla. L’interruttore viene chiuso e si aspetta che il processo di carica del condensatore abbia termine [batteria $12\text{V}$, $R_1=4\Omega$, $R_2=6\Omega$, $R_3=10\Omega$, condensatore $C=10\mu \text{F}$]. In questa situazione, qual è la tensione ai capi del condensatore? A) $0\text{V}$; B) $4\text{V}$; C) $6\text{V}$; D) $10\text{V}$; E) $12\text{V}$.

p.8 — Circuito con batteria, resistori e condensatore

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Physical Reasoning Objects: Battery, Resistor, Capacitor, Switch Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C · Soluzioni (PDF)

Q25. In the circuit shown in the figure, the battery has zero internal resistance. The switch is closed and one waits for the capacitor charging process to finish [battery $12\text{V}$, $R_1=4\Omega$, $R_2=6\Omega$, $R_3=10\Omega$, capacitor $C=10\mu \text{F}$]. In this situation, what is the voltage across the capacitor? A) $0\text{V}$; B) $4\text{V}$; C) $6\text{V}$; D) $10\text{V}$; E) $12\text{V}$.

p.8 — Circuit with battery, resistors and capacitor

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q26. Due oggetti sono collegati tra loro mediante una corda di massa trascurabile avvolta intorno ad una puleggia anch’essa di massa trascurabile, come mostrato in figura [masse $3\text{kg}$ e $5\text{kg}$]. Quanto vale l’accelerazione dell’oggetto più pesante? (Trascurare la resistenza dell’aria.) A) $9.8{\text{m s}}^{-2}$; B) $8.4{\text{m s}}^{-2}$; C) $6.3{\text{m s}}^{-2}$; D) $3.8{\text{m s}}^{-2}$; E) $2.5{\text{m s}}^{-2}$.

p.9 — Puleggia con masse 3 kg e 5 kg

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

Q26. Two objects are connected to each other by a rope of negligible mass wound around a pulley that is also of negligible mass, as shown in the figure [masses $3\text{kg}$ and $5\text{kg}$]. What is the acceleration of the heavier object? (Neglect air resistance.) A) $9.8{\text{m s}}^{-2}$; B) $8.4{\text{m s}}^{-2}$; C) $6.3{\text{m s}}^{-2}$; D) $3.8{\text{m s}}^{-2}$; E) $2.5{\text{m s}}^{-2}$.

p.9 — Pulley with masses 3 kg and 5 kg

Answer: E · Soluzioni (PDF)

Q27. Un ascensore sta scendendo a $1.2{\text{m s}}^{-1}$. Quando è giunto in prossimità del piano terra, vengono azionati i freni e l’ascensore rallenta di $1.5{\text{m s}}^{-2}$ ogni secondo fino a fermarsi. A che altezza da terra vengono azionati i freni? A) $0.48\text{m}$; B) $0.96\text{m}$; C) $1.2\text{m}$; D) $1.5\text{m}$; E) $2.4\text{m}$.

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

Q27. Un ascensore sta scendendo a $1.2{\text{m s}}^{-1}$. When it is close to the ground level, the brakes are actuated and the lift slows down by $1.5{\text{m s}}^{-2}$ every second until it stops. At what height from the ground are the brakes actuated? A) $0.48\text{m}$; B) $0.96\text{m}$; C) $1.2\text{m}$; D) $1.5\text{m}$; E) $2.4\text{m}$.

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

Q28. Carlo lancia un sacchetto di sabbia in cima a un muro alto $4\text{m}$ posto $1.3\text{m}$ davanti a lui. Il sacchetto sta a mano di Carlo ad un’altezza di $1.5\text{m}$ da terra, come è schematizzato in figura. La velocità di lancio è $7.5{\text{m s}}^{-1}$, l’angolo con l’orizzontale è $80°$, l’attrito con l’aria è trascurabile. Quanto dura il volo del sacchetto di sabbia? A) $0.18\text{s}$; B) $0.7\text{s}$; C) $1.0\text{s}$; D) $2.5\text{s}$; E) $5.1\text{s}$.

p.9 — Lancio del sacchetto oltre il muro

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

Q28. Carlo lancia un sacchetto di sabbia in cima a un muro alto $4\text{m}$ posto $1.3\text{m}$ davanti a lui. The bag is in Carlo’s hand at a height of $1.5\text{m}$ from the ground, as outlined in the figure. The launch speed is $7.5{\text{m s}}^{-1}$, the angle with the horizontal is $80°$, the friction with the air is negligible. How long does a sandbag take to fly? A) $0.18\text{s}$; B) $0.7\text{s}$; C) $1.0\text{s}$; D) $2.5\text{s}$; E) $5.1\text{s}$.

p.9 — Lancio del sacchetto oltre il muro

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

Q31. Un condensatore a facce piane parallele viene caricato adoperando una batteria da $12\text{V}$. In assenza di dielettrico tra le armature, il condensatore ha una capacità di $4.8\text{pF}$. La batteria viene staccata e lo spazio fra le armature viene riempito di vetro Pyrex avente costante dielettrica relativa $4.7$. Di quanto varia l’energia immagazzinata nel condensatore? A) $0\text{pJ}$; B) $-272\text{pJ}$; C) $-346\text{pJ}$; D) $-544\text{pJ}$; E) $-1280\text{pJ}$.

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Capacitor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q31. A parallel-plate capacitor is charged using a $12\text{V}$ battery. In the absence of a dielectric between the plates, the capacitor has a capacitance of $4.8\text{pF}$. The battery is disconnected and the space between the plates is filled with Pyrex glass having a relative dielectric constant $4.7$. By how much does the energy stored in the capacitor change? A) $0\text{pJ}$; B) $-272\text{pJ}$; C) $-346\text{pJ}$; D) $-544\text{pJ}$; E) $-1280\text{pJ}$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q32. Un veicolo si muove lungo una strada diritta. Nei grafici seguenti sono mostrate la velocità e l’accelerazione del veicolo in funzione del tempo. Quale coppia di grafici potrebbe correttamente rappresentare il moto del veicolo? [Cinque coppie di grafici $v$–$t$ e $a$–$t$, A–E.]

p.10 — Cinque coppie di grafici v-t e a-t A-E

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

Q32. A vehicle is moving along a straight road. The following graphs show the speed and acceleration of the vehicle in relation to the time. What pair of graphs could properly represent the vehicle’s motion? [Cinque coppie di grafici $v$–$t$ e $a$–$t$, A–E.]

p.10 Five pairs of graphs v-t and a-t A-E

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

Q33. Una sorgente di microonde nel punto O emette onde aventi lunghezza d’onda di $28\text{mm}$. L’onda si riflette su una superficie metallica e – coincide l’onda riflessa è in opposizione di fase rispetto a quella diretta. Nel punto O in figura, dista da O $400\text{mm}$, si osserva un’interferenza costruttiva. Quale di questi valori potrebbe corrispondere alla lunghezza del percorso OYX? A) $421\text{mm}$; B) $428\text{mm}$; C) $442\text{mm}$; D) $456\text{mm}$; E) $463\text{mm}$.

p.10 — Sorgente microonde O e punto O primo

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

Q33. A microwave source at point O emits waves with a wavelength of $28\text{mm}$. The wave reflects off a metal surface and – the reflected wave coincides is in phase opposition with respect to the direct one. At point O in the figure, at a distance $400\text{mm}$ from O, constructive interference is observed. Which of these values could correspond to the length of the path OYX? A) $421\text{mm}$; B) $428\text{mm}$; C) $442\text{mm}$; D) $456\text{mm}$; E) $463\text{mm}$.

p.10 — Microwave source O and point O prime

Answer: C · Soluzioni (PDF)

Q34. Una forza di $5\text{N}$ allunga una molla di $0.2\text{m}$. Quanto vale l’energia potenziale immagazzinata nella molla allungata? A) $1\text{J}$; B) $0.5\text{J}$; C) $0.1\text{J}$; D) $0.02\text{J}$; E) $0.05\text{J}$.

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

Q34. A force of $5\text{N}$ stretches a spring by $0.2\text{m}$. What is the potential energy stored in the stretched spring? A) $1\text{J}$; B) $0.5\text{J}$; C) $0.1\text{J}$; D) $0.02\text{J}$; E) $0.05\text{J}$.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q35. La figura rappresenta un raggio di luce che dall’aria passa in un liquido [angolo di incidenza in aria $70°$ dalla normale, angolo di rifrazione nel liquido $40°$]. Sapendo che l’indice di rifrazione dell’aria è, con buona approssimazione, $n_a\approx 1$, quale vale l’indice di rifrazione del liquido in esame? A) $\frac{\text{sen}70°}{\text{sen}20°}$; B) $\frac{\text{sen}40°}{\text{sen}70°}$; C) $\frac{\text{sen}50°}{\text{sen}20°}$; D) $\frac{\text{sen}70°}{\text{sen}40°}$; E) $\frac{\text{sen}90°}{\text{sen}40°}$.

p.11 — Rifrazione di un raggio aria-liquido

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

Q35. The figure represents a ray of light passing from air into a liquid [angle of incidence in air $70°$ from the normal, angle of refraction in the liquid $40°$]. Knowing that the refractive index of air is, to a good approximation, $n_a\approx 1$, what is the refractive index of the liquid in question? A) $\frac{\text{sen}70°}{\text{sen}20°}$; B) $\frac{\text{sen}40°}{\text{sen}70°}$; C) $\frac{\text{sen}50°}{\text{sen}20°}$; D) $\frac{\text{sen}70°}{\text{sen}40°}$; E) $\frac{\text{sen}90°}{\text{sen}40°}$.

p.11 — Refraction of an air-liquid ray

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q36. In un motore Diesel il pistone comprime nel cilindro la miscela aria-gasolio e tale miscela si riscalda fino a provocare l’autocombustione. Qual è il processo che provoca questo riscaldamento? A) Entra calore dall’ambiente esterno; B) Viene espulso del calore con i gas di scarico; C) I gas compiono lavoro sull’esterno; D) Il pistone compie lavoro sui gas all’interno; E) Il riscaldamento è provocato dall’attrito fra pistone e cilindro.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Physical Reasoning Objects: Piston, Cylinder, Gas Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D · Soluzioni (PDF)

Q36. In a Diesel engine the piston compresses the air-diesel mixture in the cylinder and this mixture heats up until it causes autoignition. What is the process that causes this heating? A) Heat enters from the external environment; B) Heat is expelled with the exhaust gases; C) The gases do work on the surroundings; D) The piston does work on the gases inside; E) The heating is caused by friction between piston and cylinder.

Answer: D · Soluzioni (PDF)

Q37. Una studentessa esce di casa e inizia a camminare a velocità costante. Dopo un certo tempo si ferma per un po’ e successivamente riprende a camminare con una velocità maggiore di quella che aveva precedentemente. Improvvisamente torna indietro e si incammina molto velocemente verso casa. Quale dei seguenti grafici rappresenta meglio la sua posizione in funzione del tempo? [Cinque grafici $s$–$t$, A–E.]

p.11 — Cinque grafici del moto A-E

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

Q37. Una studentessa esce di casa e inizia a camminare a velocità costante. After a while, he stops for a while and then starts walking again at a faster pace than he had before. Suddenly he comes back and walks very fast toward home. Which of the following graphs best represents its position with respect to time? [Cinque grafici $s$–$t$, A–E.]

p.11 — Cinque grafici del moto A-E

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

Q38. La macchina X è stata progettata in modo che la parte frontale possa schiacciarsi più facilmente rispetto alla macchina Y. Una seconda macchina, Y, ha uguale massa ma non è dotata dell’attenuatore d’urto. Per studiare la sicurezza delle due macchine si effettua un crash-test, lanciandole con la stessa velocità contro due muri identici. Quali delle seguenti affermazioni sono vere? 1 – La forza media sulla macchina X è minore di quella sulla macchina Y; 2 – Il tempo impiegato a fermarsi della macchina X è maggiore che per la macchina Y; 3 – La variazione di quantità di moto per la macchina X è minore che per la macchina Y. A) Solo la 1; B) La 1 e la 2; C) La 1 e la 3; D) La 2 e la 3; E) Tutte e tre.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B · Soluzioni (PDF)

Q38. Car X was designed so that its front part can crumple more easily than car Y. A second car, Y, has the same mass but is not equipped with the crash attenuator. To study the safety of the two cars, a crash test is carried out, launching them at the same speed against two identical walls. Which of the following statements are true? 1 – The average force on car X is less than that on car Y; 2 – The time taken by car X to stop is greater than for car Y; 3 – The change in momentum for car X is less than for car Y. A) Only 1; B) 1 and 2; C) 1 and 3; D) 2 and 3; E) All three.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q39. In quale modo un aumento della pressione al di sopra di quella atmosferica modifica la temperatura di ebollizione dell’acqua e quella di fusione del ghiaccio? A) La temperatura di ebollizione aumenta e quella di fusione aumenta; B) La temperatura di ebollizione aumenta e quella di fusione diminuisce; C) La temperatura di ebollizione diminuisce e quella di fusione aumenta; D) La temperatura di ebollizione diminuisce e quella di fusione diminuisce; E) La temperatura di ebollizione diminuisce e quella di fusione rimane invariata.

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

Q39. How does an increase in pressure above atmospheric pressure change the boiling temperature of water and the melting temperature of ice? A) The boiling temperature increases and the melting temperature increases; B) The boiling temperature increases and the melting temperature decreases; C) The boiling temperature decreases and the melting temperature increases; D) The boiling temperature decreases and the melting temperature decreases; E) The boiling temperature decreases and the melting temperature remains unchanged.

Answer: B · Soluzioni (PDF)

Q40. Sulle strade ghiacciate si sparge spesso della sabbia. Si può pensare che le possibili ragioni di questo fatto siano per la sabbia… 1 – …impedisce il raffreddamento del ghiaccio; 2 – …aumenta il coefficiente d’attrito fra gli pneumatici e la strada; 3 – …aumenta la forza normale che la strada esercita sull’automobile. Fra queste ipotesi sono vere… A) Solo la 1; B) Solo la 2; C) Solo la 3; D) La 1 e la 3; E) La 2 e la 3.

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

Q40. On icy roads, sand is often spread. One might think that the possible reasons for this are that the sand… 1 – …prevents the ice from cooling; 2 – …increases the coefficient of friction between the tires and the road; 3 – …increases the normal force that the road exerts on the car. Among these hypotheses, the true ones are… A) Only 1; B) Only 2; C) Only 3; D) 1 and 3; E) 2 and 3.

Answer: B · Soluzioni (PDF)