OII 1999 1° Livello Quiz

Q1. Un giocatore di golf lancia la palla con un certo angolo rispetto all’orizzontale; due grafici mostrano come variano nel tempo le componenti orizzontale e verticale della velocità (orizzontale costante $v_x=40{\text{m s}}^{-1}$; verticale lineare da $+30$ a $-30{\text{m s}}^{-1}$ in $6\text{s}$). Con $g=10{\text{m s}}^{-2}$, qual è il modulo della velocità con cui la palla tocca terra? A) $10$; B) $30$; C) $40$; D) $50$; E) $70{\text{m s}}^{-1}$.

p.11 — Traiettoria parabolica della palla da golf

p.11 — Grafici velocità orizzontale e verticale

p.20 — Auto che urta un muro

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Vector Decomposition Competenze: Mathematical Modeling Objects: Ball Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q1. A golfer launches the ball at a certain angle with respect to the horizontal; two graphs show how the horizontal and vertical components of the velocity vary over time (horizontal constant $v_x=40{\text{m s}}^{-1}$; vertical linear from $+30$ to $-30{\text{m s}}^{-1}$ in $6\text{s}$). With $g=10{\text{m s}}^{-2}$, what is the magnitude of the velocity with which the ball hits the ground? A) $10$; B) $30$; C) $40$; D) $50$; E) $70{\text{m s}}^{-1}$.

p.11 — Parabolic trajectory of the golf ball

p.11 — Graphs of horizontal and vertical velocity

p.20 — Car hitting a wall

Answer: D

Q2. Una carica positiva di $2\text{C}$ viene spostata dalla piastra $S$ (a $250\text{V}$) alla piastra $T$ (a $750\text{V}$). Quanta energia occorre fornire per spostarla da $S$ a $T$? A) $0.004\text{J}$; B) $250\text{J}$; C) $500\text{J}$; D) $1000\text{J}$; E) $1500\text{J}$.

p.11 — Piastre S e T a potenziale diverso

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: Point Charge, Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q2. A positive charge of $2\text{C}$ is moved from plate $S$ (at $250\text{V}$) to plate $T$ (at $750\text{V}$). How much energy must be supplied to move it from $S$ to $T$? A) $0.004\text{J}$; B) $250\text{J}$; C) $500\text{J}$; D) $1000\text{J}$; E) $1500\text{J}$.

p.11 — Plates S and T at different potential

Answer: D

Q3. Una sonda spaziale a $3\times 10^{11}\text{m}$ dal Sole ha pannelli solari di superficie $4{\text{m}}^2$ per ricevere energia sufficiente. Quanto dovrebbe essere al minimo l’area dei pannelli se la sonda fosse posta a $6\times 10^{11}\text{m}$ dal Sole? A) $1{\text{m}}^2$; B) $2$; C) $4$; D) $8$; E) $16{\text{m}}^2$.

Topic: Astrophysics Metodi: Physical Modeling Competenze: Estimation & Approximation Objects: Satellite, Star Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q3. A space probe at $3\times 10^{11}\text{m}$ from the Sun has solar panels with surface area $4{\text{m}}^2$ to receive sufficient energy. What should the minimum area of the panels be if the probe were placed at $6\times 10^{11}\text{m}$ from the Sun? A) $1{\text{m}}^2$; B) $2$; C) $4$; D) $8$; E) $16{\text{m}}^2$.

Answer: E

Q4. Un calciatore colpisce la palla che rimbalza due volte al suolo prima di fermarsi al terzo rimbalzo. Quale grafico rappresenta meglio l’andamento della componente verticale della velocità della palla in funzione del tempo? [Cinque grafici $v$–$t$ A–E; corretto: segmenti a pendenza negativa (decelerazione costante $-g$) con discontinuità ai rimbalzi.]

p.12 — Calciatore e palla che rimbalza

p.12 — Cinque grafici velocità-tempo A-E

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Ball Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: B

A player hits the ball that bounces twice before stopping on the third bounce. Which graph best represents the direction of the vertical component of the ball’s speed with respect to time? [Five graphs $v$–$t$ AE; corrected: segments with negative slope (constant deceleration $-g$) with discontinuity at bounce.]

Footballer and bouncing ball

p.12 — Five velocity-time graphs A-E

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Ball Fonte: Testo (PDF) — p.11 Answer: B

Q5. Un raggio di luce monocromatica che si propaga in aria incide a $28°$ (dalla normale) su una faccia di un blocco di vetro di indice $n=1.7$. Quale diagramma mostra correttamente il successivo percorso del raggio? [Cinque diagrammi A–E; il raggio si rifrange entrando ($\hat{r}=16°$) e, incidendo sulla faccia opposta con angolo $74°>{\alpha }_{\lim }=36°$, subisce riflessione totale interna.]

p.12 — Raggio incidente sul blocco di vetro

p.12 — Cinque diagrammi del percorso A-E

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: B

Q5. A ray of monochromatic light propagating in air strikes at $28°$ (from the normal) one face of a glass block of index $n=1.7$. Which diagram correctly shows the subsequent path of the ray? [Five diagrams A–E; the ray refracts upon entering ($\hat{r}=16°$) and, striking the opposite face at angle $74°>{\alpha }_{\lim }=36°$, undergoes total internal reflection.]

p.12 — Incident ray on the glass block

p.12 — Five diagrams of the path A-E

Answer: B

Q6. Il periodo delle piccole oscillazioni di un pendolo è indipendente da piccole variazioni… 1 — dell’accelerazione di gravità; 2 — della massa del pendolo; 3 — dell’ampiezza del moto. Quali affermazioni sono corrette? A) Tutte e tre; B) sia 1 che 2; C) sia 2 che 3; D) soltanto la 1; E) soltanto la 3.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q6. The period of small oscillations of a pendulum is independent of small variations… 1 — of the acceleration due to gravity; 2 — of the mass of the pendulum; 3 — of the amplitude of the motion. Which statements are correct? A) All three; B) both 1 and 2; C) both 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Answer: C

Q7. Il momento d’inerzia di una sfera di massa $m$ e raggio $r$ rispetto a un asse baricentrico è $\frac{2}{5}m{r}^2$. Quando una sfera rotola senza slittare, il rapporto tra energia cinetica di traslazione e di rotazione è… A) $2r/5$; B) $5r/2$; C) $2m/5$; D) $5/2$; E) $2/5$.

Topic: Rotational Dynamics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q7. The moment of inertia of a sphere of mass $m$ and radius $r$ about an axis through its center is $\frac{2}{5}m{r}^2$. When a sphere rolls without slipping, the ratio between translational and rotational kinetic energy is… A) $2r/5$; B) $5r/2$; C) $2m/5$; D) $5/2$; E) $2/5$.

Answer: D

Q8. Un condensatore e un resistore sono in serie con un generatore di f.e.m. $E$. Quale coppia di grafici rappresenta meglio l’andamento di $V_C$ (ai capi del condensatore) e $V_R$ (ai capi del resistore) durante la carica? [Cinque coppie A–E; corretta: $V_C$ crescente verso $E$ ($V_C=E(1-e^{-t/RC})$) e $V_R$ decrescente da $E$ a $0$ ($V_R=E{e}^{-t/RC}$).]

p.13 — Circuito RC in serie con generatore

p.13 — Cinque coppie di grafici V_C e V_R

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Capacitor, Resistor, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q8. A capacitor and a resistor are in series with an electromotive force generator $E$. Which pair of graphs best represents the behavior of $V_C$ (across the capacitor) and $V_R$ (across the resistor) during charging? [Five pairs A–E; correct: $V_C$ increasing toward $E$ ($V_C=E(1-e^{-t/RC})$) and $V_R$ decreasing from $E$ to $0$ ($V_R=E{e}^{-t/RC}$).]

p.13 — RC circuit in series with generator

p.13 — Five pairs of graphs V_C and V_R

Answer: E

Q9. Due automobiline di massa $M$ e $2M$ sono lasciate da ferme nel punto $X$ e scivolano lungo una guida fino al punto $Y$ (attriti trascurabili). Quali affermazioni sono corrette? 1 — Entrambe avranno la stessa energia cinetica in $Y$; 2 — quella di massa $2M$ percorre $XY$ più rapidamente; 3 — in $Y$ la quantità di moto di un’automobilina è doppia dell’altra. A) Tutte e tre; B) sia 1 che 2; C) sia 2 che 3; D) soltanto la 1; E) soltanto la 3.

p.14 — Guida da X a Y per automobiline

Topic: Conservation of Energy Metodi: Conservation of Energy, Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q9. Two toy cars of mass $M$ and $2M$ are left from rest at point $X$ and slide along a track to point $Y$ (negligible friction). Which statements are correct? 1 — Both will have the same kinetic energy at $Y$; 2 — the one of mass $2M$ travels $XY$ more quickly; 3 — at $Y$ the momentum of one toy car is twice that of the other. A) All three; B) both 1 and 2; C) both 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

p.14 — Track from X to Y for toy cars

Answer: E

Q10. Uno studente ha bisogno di una resistenza nell’intervallo $(15\pm 4)\Omega$ e dispone solo di resistenze da $10\Omega$. Quali combinazioni mostrate (1, 2, 3) possono essere usate? A) Soltanto la 1; B) sia 1 che 2; C) sia 1 che 3; D) sia 2 che 3; E) tutte e tre. [Schemi: 1 = parallelo di due in serie con una terza; 2 = due rami in serie posti in parallelo; 3 = due rami in parallelo di resistenze $3R$ e $2R$.]

p.14 — Tre combinazioni di resistenze 1,2,3

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q10. A student needs a resistance in the range $(15\pm 4)\Omega$ and has only resistors of $10\Omega$. Which combinations shown (1, 2, 3) can be used? A) Only 1; B) both 1 and 2; C) both 1 and 3; D) both 2 and 3; E) all three. [Diagrams: 1 = parallel of two in series with a third; 2 = two branches in series placed in parallel; 3 = two parallel branches of resistors $3R$ and $2R$.]

p.14 — Three resistor combinations 1,2,3

Answer: C

Q11. La massa totale di una motocicletta e del pilota è $250\text{kg}$. Una frenata riduce la velocità da $15{\text{m s}}^{-1}$ a $0$ in $10\text{s}$. La massima quantità di energia convertibile in calore dai freni è… A) $3.75\text{kJ}$; B) $28.1\text{kJ}$; C) $37.5\text{kJ}$; D) $56.3\text{kJ}$; E) $375\text{kJ}$.

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: B

Q11. The total mass of a motorcycle and its rider is $250\text{kg}$. Braking reduces the speed from $15{\text{m s}}^{-1}$ to $0$ in $10\text{s}$. The maximum amount of energy convertible into heat by the brakes is… A) $3.75\text{kJ}$; B) $28.1\text{kJ}$; C) $37.5\text{kJ}$; D) $56.3\text{kJ}$; E) $375\text{kJ}$.

Answer: B

Q12. Un grafico $v$–$t$ (triangolare: $0\to 10{\text{m s}}^{-1}$ in $2\text{s}$, poi $\to -5{\text{m s}}^{-1}$ a $6\text{s}$) descrive un moto rettilineo da fermo. Quali affermazioni sono corrette? 1 — L’oggetto inverte il verso del moto a $4\text{s}$; 2 — il grafico accelerazione-tempo è quello mostrato in basso; 3 — la distanza dal punto di partenza è massima a $6\text{s}$. A) Soltanto la 1; B) soltanto la 2; C) sia 1 che 2; D) sia 1 che 3; E) sia 2 che 3.

p.15 — Grafici velocità e accelerazione nel tempo

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q12. A graph $v$–$t$ (triangular: $0\to 10{\text{m s}}^{-1}$ in $2\text{s}$, then $\to -5{\text{m s}}^{-1}$ in $6\text{s}$) describes a straight linear motion from a stationary. What statements are correct? 1 The object reverses the motorcycle direction to $4\text{s}$; 2 the acceleration-time chart is the one shown below; 3 the distance from the starting point is maximum at $6\text{s}$. (a) Only 1; (b) only 2; (c) only 1 and 2; (d) only 1 and 3;

p.15 Graphs of speed and acceleration over time

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Answer: C

Q13. Una bombola d’aria di un palombaro ha capacità $0.06{\text{m}}^3$. Un volume di $4.0{\text{m}}^3$ d’aria a densità $1.44{\text{kg m}}^{-3}$ viene compresso nella bombola. Qual è la densità dell’aria nella bombola? A) $0.02$; B) $0.17$; C) $5.76$; D) $6.00$; E) $96.0{\text{kg m}}^{-3}$.

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container, Gas Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q13. A diver’s air tank has a capacity of $0.06{\text{m}}^3$. A volume of $4.0{\text{m}}^3$ of air with density $1.44{\text{kg m}}^{-3}$ is compressed into the tank. What is the density of the air in the tank? A) $0.02$; B) $0.17$; C) $5.76$; D) $6.00$; E) $96.0{\text{kg m}}^{-3}$.

Answer: E

Q14. Un segnale sinusoidale è visualizzato su un oscilloscopio: l’ampiezza sullo schermo è $2$ divisioni (guadagno verticale $5\text{V/divisione}$) e il periodo è $4$ divisioni (base tempi $1\text{ms/divisione}$). In quale riga sono riportati i valori corretti della tensione di picco e della frequenza? A) $10\text{V}$, $100\text{Hz}$; B) $10\text{V}$, $250\text{Hz}$; C) $20\text{V}$, $250\text{Hz}$; D) $10\text{V}$, $500\text{Hz}$; E) $20\text{V}$, $1000\text{Hz}$.

p.15 — Schermo dell’oscilloscopio con manopole

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Experimental Data Analysis Competenze: Measurement & Instrumentation Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: B

Q14. A sinusoidal signal is displayed on an oscilloscope: the amplitude on the screen is $2$ divisions (vertical gain $5\text{V/divisione}$) and the period is $4$ divisions (time base $1\text{ms/divisione}$). In which row are the correct values of the peak voltage and the frequency given? A) $10\text{V}$, $100\text{Hz}$; B) $10\text{V}$, $250\text{Hz}$; C) $20\text{V}$, $250\text{Hz}$; D) $10\text{V}$, $500\text{Hz}$; E) $20\text{V}$, $1000\text{Hz}$.

p.15 — Oscilloscope screen with knobs

Answer: B

Q15. Un dispositivo misura la velocità $v$ di un proiettile tramite $v=m_1{v}_1/m$, con $m_1=(2.00\pm 0.02)\text{kg}$ (massa del bersaglio dopo l’impatto), $m=(10.0\pm 0.5)\text{g}$ (proiettile), $v_1=(0.5\pm 0.01){\text{m s}}^{-1}$ (velocità del bersaglio). Quale valore esprime l’incertezza nella misura di $v$? A) $1\%$; B) $2\%$; C) $3\%$; D) $8\%$; E) $15\%$.

p.16 — Dispositivo proiettile e bersaglio

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Error Propagation Competenze: Error Propagation Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q15. A device measures the speed $v$ of a projectile by means of $v=m_1{v}_1/m$, with $m_1=(2.00\pm 0.02)\text{kg}$ (mass of the target after the impact), $m=(10.0\pm 0.5)\text{g}$ (projectile), $v_1=(0.5\pm 0.01){\text{m s}}^{-1}$ (speed of the target). Which value expresses the uncertainty in the measurement of $v$? A) $1\%$; B) $2\%$; C) $3\%$; D) $8\%$; E) $15\%$.

p.16 — Projectile and target device

Answer: D

Q16. Un proiettile di $5\text{kg}$ si muove orizzontalmente a $200{\text{m s}}^{-1}$, esplode in due pezzi che proseguono nel verso e direzione iniziali. Uno dei due ($3\text{kg}$) va a $100{\text{m s}}^{-1}$. Velocità del secondo pezzo? A) $150$; B) $200$; C) $300$; D) $350$; E) $750{\text{m s}}^{-1}$.

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Mathematical Modeling Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q16. A projectile of $5\text{kg}$ moves horizontally at $200{\text{m s}}^{-1}$, it explodes into two pieces that continue in the initial direction and along the initial line. One of the two ($3\text{kg}$) travels at $100{\text{m s}}^{-1}$. Velocity of the second piece? A) $150$; B) $200$; C) $300$; D) $350$; E) $750{\text{m s}}^{-1}$.

Answer: D

Q17. Il foro di una pompa da bicicletta è otturato con un tappo che intrappola l’aria nella camera $C$; il pistone è premuto lentamente comprimendo l’aria e la pressione aumenta. Quale affermazione spiega perché la pressione aumenta, a temperatura costante? 1 — Le molecole aumentano la velocità quadratica media; 2 — le molecole urtano più frequentemente le pareti; 3 — ogni molecola colpisce le pareti con forza maggiore. A) Soltanto la 2; B) soltanto la 3; C) sia 1 che 2; D) sia 1 che 3; E) tutte e tre.

p.16 — Pompa da bicicletta con camera C

Topic: Kinetic Theory Metodi: Kinetic Theory of Gases Competenze: Physical Reasoning Objects: Piston, Gas Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: A

Q17. The hole of a bicycle pump is plugged with a stopper that traps the air in the chamber $C$; the piston is pushed slowly, compressing the air, and the pressure increases. Which statement explains why the pressure increases, at constant temperature? 1 — The molecules increase their root-mean-square speed; 2 — the molecules hit the walls more frequently; 3 — each molecule strikes the walls with greater force. A) Only 2; B) only 3; C) both 1 and 2; D) both 1 and 3; E) all three.

p.16 — Bicycle pump with chamber C

Answer: A

Q18. Cinque provette identiche contengono liquidi di diversa densità $d$ (in unità $u$): A) $d=2u$, colonna $8\text{cm}$; B) $d=3u$, $7\text{cm}$; C) $d=4u$, $6\text{cm}$; D) $d=5u$, $5\text{cm}$; E) $d=6u$, $4\text{cm}$ ($X$ al fondo di ciascuna colonna). In quale provetta la pressione nel punto $X$ è maggiore? A; B; C; D; E.

p.17 — Cinque provette con liquidi A-E

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q18. Five identical test tubes contain liquids of different density $d$ (in units $u$): A) $d=2u$, column $8\text{cm}$; B) $d=3u$, $7\text{cm}$; C) $d=4u$, $6\text{cm}$; D) $d=5u$, $5\text{cm}$; E) $d=6u$, $4\text{cm}$ ($X$ at the bottom of each column). In which test tube is the pressure at point $X$ greater? A; B; C; D; E.

p.17 — Five test tubes with liquids A-E

Answer: D

Q19. Due oggetti collegati da un filo inestensibile (massa trascurabile) su un piano orizzontale liscio; all’oggetto da $4\text{kg}$ è applicata una forza di $12\text{N}$ (l’altro è $2\text{kg}$). Tensione del filo? A) $2\text{N}$; B) $4$; C) $6$; D) $8$; E) $12\text{N}$.

p.17 — Due blocchi collegati con forza 12 N

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block, String Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: B

Q19. Two objects connected by an inextensible thread (negligible mass) on a smooth horizontal plane; a force of $12\text{N}$ is applied to the object with $4\text{kg}$ (the other is $2\text{kg}$). Tension in the thread? A) $2\text{N}$; B) $4$; C) $6$; D) $8$; E) $12\text{N}$.

p.17 — Two blocks connected with force 12 N

Answer: B

Q20. Nel decadimento ${\beta }^{-}$ di un nucleo di ${}_{20}^{45}\text{Ca}$ il nucleo prodotto… 1 — è un isotopo dello ${}_{21}\text{Sc}$; 2 — contiene lo stesso numero di nucleoni del ${}_{20}^{45}\text{Ca}$; 3 — contiene un numero maggiore di protoni del ${}_{20}^{45}\text{Ca}$. Di queste affermazioni sono corrette… A) tutte e tre; B) sia 1 che 2; C) sia 2 che 3; D) soltanto la 1; E) soltanto la 3.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Nucleus Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: A

Q20. In the ${\beta }^{-}$ decay of a ${}_{20}^{45}\text{Ca}$ nucleus, the resulting nucleus… 1 — is an isotope of ${}_{21}\text{Sc}$; 2 — contains the same number of nucleons as ${}_{20}^{45}\text{Ca}$; 3 — contains a greater number of protons than ${}_{20}^{45}\text{Ca}$. Of these statements, the correct ones are… A) all three; B) both 1 and 2; C) both 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Answer: A

Q21. La batteria del circuito eroga $3\text{A}$ (resistenza interna trascurabile). Il circuito ha in parallelo $6\Omega$ e $3\Omega$, in serie con una resistenza $R$; f.e.m. $36\text{V}$. La resistenza $R$ vale… A) $3\Omega$; B) $4$; C) $10$; D) $12$; E) $18\Omega$.

p.18 — Circuito 6 e 3 ohm in serie con R

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Battery, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q21. The battery of the circuit supplies $3\text{A}$ (negligible internal resistance). The circuit has $6\Omega$ and $3\Omega$ in parallel, in series with a resistor $R$; e.m.f. $36\text{V}$. The resistance $R$ equals… A) $3\Omega$; B) $4$; C) $10$; D) $12$; E) $18\Omega$.

p.18 — Circuit 6 and 3 ohm in series with R

Answer: C

Q22. Una massa oscilla all’estremità inferiore di una molla appesa. Quale affermazione NON è corretta? A) L’energia cinetica è massima quando la risultante delle forze è zero; B) l’energia cinetica è proporzionale al quadrato dell’ampiezza; C) l’energia potenziale elastica è massima nei due istanti in cui l’energia cinetica è zero; D) l’energia cinetica varia periodicamente a frequenza doppia di quella del moto; E) l’energia potenziale gravitazionale varia periodicamente alla stessa frequenza del moto.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis, Conservation Laws Competenze: Physical Reasoning Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q22. A mass oscillates at the lower end of a hanging spring. Which statement is NOT correct? A) The kinetic energy is maximum when the resultant of the forces is zero; B) the kinetic energy is proportional to the square of the amplitude; C) the elastic potential energy is maximum at the two instants in which the kinetic energy is zero; D) the kinetic energy varies periodically with twice the frequency of the motion; E) the gravitational potential energy varies periodically at the same frequency as the motion.

Answer: C

Q23. Un fascio di raggi gamma attraversa spessori uguali ($8\text{cm}$) di tre sostanze $X$, $Y$, $Z$. L’intensità si dimezza ogni $2\text{cm}$ in $X$, ogni $4\text{cm}$ in $Y$, ogni $8\text{cm}$ in $Z$. Se $I$ è l’intensità incidente, quella in uscita nel punto $P$ sarà… A) $I/8$; B) $I/16$; C) $I/32$; D) $I/64$; E) $I/128$.

p.18 — Raggi gamma attraverso sostanze X Y Z

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: Radioactive Decay Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Photon Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q23. A beam of gamma rays passes through equal thicknesses ($8\text{cm}$) of three substances $X$, $Y$, $Z$. The intensity is halved every $2\text{cm}$ in $X$, every $4\text{cm}$ in $Y$, every $8\text{cm}$ in $Z$. If $I$ is the incident intensity, the outgoing intensity at point $P$ will be… A) $I/8$; B) $I/16$; C) $I/32$; D) $I/64$; E) $I/128$.

p.18 — Gamma rays through substances X Y Z

Answer: E

Q24. Un filtro verde è posto davanti a una sorgente di luce bianca; la luce filtrata passa attraverso una doppia fenditura e forma frange su uno schermo. Quale operazione diminuisce la distanza tra le frange? 1 — Usare un filtro blu invece del verde; 2 — usare una coppia di fenditure più distanti; 3 — usare una lampada più luminosa. A) Soltanto la 1; B) soltanto la 2; C) sia 1 che 2; D) sia 1 che 3; E) sia 2 che 3.

p.19 — Sorgente filtro doppia fenditura schermo

Topic: Wave Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Slit, Screen Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q24. A green filter is placed in front of a white light source; the filtered light passes through a double slit and forms fringes on a screen. Which operation decreases the distance between the fringes? 1 — Use a blue filter instead of the green one; 2 — use a pair of slits farther apart; 3 — use a brighter lamp. A) Only 1; B) only 2; C) both 1 and 2; D) both 1 and 3; E) both 2 and 3.

p.19 — Source filter double slit screen

Answer: C

Q25. La capacità di un condensatore piano è stata cambiata inserendo un foglio di plastica nello spazio (prima vuoto) tra le piastre. Quale operazione ripristina la capacità originale? 1 — Ridurre la superficie affacciata; 2 — diminuire la distanza tra le piastre; 3 — variare la carica. A) Tutte e tre; B) sia 1 che 2; C) sia 2 che 3; D) soltanto la 1; E) soltanto la 3.

Topic: Electrostatics Metodi: Physical Modeling Competenze: Physical Reasoning Objects: Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q25. The capacitance of a parallel-plate capacitor was changed by inserting a sheet of plastic into the space (previously empty) between the plates. Which operation restores the original capacitance? 1 — Reduce the facing area; 2 — decrease the distance between the plates; 3 — vary the charge. A) All three; B) both 1 and 2; C) both 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Answer: D

Q26. Una massa di gas perfetto a pressione costante $20\text{kPa}$ assorbe $1000\text{J}$ e si espande reversibilmente da $0.025{\text{m}}^3$ a $0.050{\text{m}}^3$. La variazione di energia interna vale… A) $-1000\text{J}$; B) $-500$; C) $0$; D) $+500$; E) $+1000\text{J}$.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q26. A mass of ideal gas at constant pressure $20\text{kPa}$ absorbs $1000\text{J}$ and expands reversibly from $0.025{\text{m}}^3$ to $0.050{\text{m}}^3$. The change in internal energy is… A) $-1000\text{J}$; B) $-500$; C) $0$; D) $+500$; E) $+1000\text{J}$.

Answer: D

Q27. La risultante di due forze, di $5\text{N}$ e $10\text{N}$, può avere intensità… 1 — $F=5\text{N}$; 2 — $F=10\text{N}$; 3 — $F=15\text{N}$. Quali affermazioni sono corrette? A) Tutte e tre; B) sia 1 che 2; C) sia 2 che 3; D) soltanto la 1; E) soltanto la 3.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Vector Decomposition Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: A

Q27. The resultant of two forces, of $5\text{N}$ and $10\text{N}$, can have magnitude… 1 — $F=5\text{N}$; 2 — $F=10\text{N}$; 3 — $F=15\text{N}$. Which statements are correct? A) All three; B) both 1 and 2; C) both 2 and 3; D) only 1; E) only 3.

Answer: A

Q28. Il grafico $T$–$E$ (temperatura vs energia assorbita) rappresenta la curva di riscaldamento di $10\text{g}$ di una sostanza, con tratti $AB$ (salita), $BC$ (plateau a $\approx 60°$), $CD$ (salita), $DE$ (plateau), $EF$ (salita). In quale tratto la sostanza è in forma liquida? A) $BC$; B) $BD$; C) $BE$; D) $CD$; E) $AF$.

p.20 — Curva di riscaldamento temperatura-energia

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q28. The graph $T$–$E$ (temperature vs absorbed energy) represents the heating curve of $10\text{g}$ of a substance, with segments $AB$ (rise), $BC$ (plateau at $\approx 60°$), $CD$ (rise), $DE$ (plateau), $EF$ (rise). In which segment is the substance in liquid form? A) $BC$; B) $BD$; C) $BE$; D) $CD$; E) $AF$.

p.20 — Temperature-energy heating curve

Answer: C

Q30. Il calore specifico a pressione costante di un gas perfetto è maggiore di quello a volume costante perché… A) a volume costante tutto il calore va ad aumentare l’energia interna; B) a volume costante non c’è variazione di temperatura quando si assorbe calore; C) a pressione costante non c’è variazione di energia interna; D) a pressione costante non viene compiuto alcun lavoro; E) per un fissato incremento di temperatura, l’incremento di energia interna è maggiore a pressione costante.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: A

Q30. The specific heat at constant pressure of a perfect gas is greater than that at constant volume because… A) at constant volume all the heat goes to increase the internal energy; B) at constant volume there is no temperature variation when heat is absorbed; C) at constant pressure there is no variation of internal energy; D) at constant pressure no work is performed; E) for a fixed increase in temperature, the increase in internal energy is greater at constant pressure.

Answer: A

Q31. Un ascensore si muove in salita o in discesa. In quale situazione la tensione del cavo di trazione è maggiore? A) Sale a velocità costante; B) scende a velocità costante; C) rallenta in discesa; D) accelera in discesa; E) rallenta in salita.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q31. An elevator moves upward or downward. In which situation is the tension in the traction cable greater? A) It goes up at constant speed; B) it goes down at constant speed; C) it slows down while going down; D) it accelerates while going down; E) it slows down while going up.

Answer: C

Q32. Due cariche $+2\mu \text{C}$ e $-6\mu \text{C}$ a distanza $4\text{cm}$. Dove va posta una terza carica $-8\mu \text{C}$ affinché la forza risultante sulla carica $-6\mu \text{C}$ sia nulla? A) $4\text{cm}$ a sinistra della $-6\mu \text{C}$; B) $16\text{cm}$ a sinistra; C) $16\text{cm}$ a destra; D) $8\text{cm}$ a sinistra; E) $8\text{cm}$ a destra.

p.21 — Due cariche puntiformi a 4 cm

Topic: Electrostatics Metodi: Coulomb’s Law, Superposition Principle Competenze: Mathematical Modeling Objects: Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q32. Due cariche $+2\mu \text{C}$ e $-6\mu \text{C}$ a distanza $4\text{cm}$. Where is a third charge $-8\mu \text{C}$ to be placed so that the resulting force on the charge $-6\mu \text{C}$ is zero? (a) $4\text{cm}$ to the left of $-6\mu \text{C}$; (b) $16\text{cm}$ to the left; (c) $16\text{cm}$ to the right; (d) $8\text{cm}$ to the left; (e) $8\text{cm}$ to the right.

p.21 Two 4 cm pointed loads

Topic: Electrostatics Metodi: Coulomb’s Law, Superposition Principle Competenze: Mathematical Modeling Objects: Point Charge Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q33. Un fotone è emesso quando un elettrone compie una transizione da un livello più alto a uno più basso, con $E_0=-3.3\times 10^{-19}\text{J}$ ed $E_1=-2.2\times 10^{-19}\text{J}$. Quanti fotoni vengono emessi in un impulso di luce laser che trasporta $10\text{J}$? A) $\frac{10}{5.5\times 10^{-19}}$; B) $\frac{10}{(1.1+1.6)\times 10^{-19}}$; C) $\frac{10}{3.3\times 10^{-19}}$; D) $\frac{10}{2.2\times 10^{-19}}$; E) $\frac{10}{1.1\times 10^{-19}}$.

p.22 — Livelli energetici E0 E1 ed emissione fotone

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation Competenze: Mathematical Modeling Objects: Photon, Electron Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q33. A photon is emitted when an electron undergoes a transition from a higher level to a lower one, with $E_0=-3.3\times 10^{-19}\text{J}$ and $E_1=-2.2\times 10^{-19}\text{J}$. How many photons are emitted in a laser light pulse carrying $10\text{J}$? A) $\frac{10}{5.5\times 10^{-19}}$; B) $\frac{10}{(1.1+1.6)\times 10^{-19}}$; C) $\frac{10}{3.3\times 10^{-19}}$; D) $\frac{10}{2.2\times 10^{-19}}$; E) $\frac{10}{1.1\times 10^{-19}}$.

p.22 — Energy levels E0 E1 and photon emission

Answer: E

Q34. La pressione di un gas perfetto può dipendere da massa, densità, volume e temperatura. La pressione è inversamente proporzionale al volume se… A) solo la massa si mantiene costante; B) solo la densità; C) solo la temperatura; D) sia massa che densità; E) sia massa che temperatura.

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q34. The pressure of a perfect gas can depend on mass, density, volume and temperature. The pressure is inversely proportional to the volume if… A) only the mass remains constant; B) only the density; C) only the temperature; D) both mass and density; E) both mass and temperature.

Answer: E

Q35. Un raggio di luce monocromatica attraversa la superficie aria-vetro: in aria forma $50°$ con la superficie (cioè $40°$ dalla normale) e nel vetro $25°$ dalla normale. L’angolo limite per quel vetro è… A) $33.5°$; B) $41.1°$; C) $45.0°$; D) $45.2°$; E) $65.0°$.

p.22 — Rifrazione raggio alla superficie aria-vetro

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: A

Q35. A ray of monochromatic light crosses the air-glass surface: in air it forms $50°$ with the surface (that is, $40°$ from the normal) and in the glass $25°$ from the normal. The critical angle for that glass is… A) $33.5°$; B) $41.1°$; C) $45.0°$; D) $45.2°$; E) $65.0°$.

p.22 — Refraction of a ray at the air-glass surface

Answer: A

Q36. Due altoparlanti $A_1$ e $A_2$ collegati alla stessa uscita emettono onde coerenti in fase; un microfono rivela il suono. Il punto $P$ è equidistante da $A_1$ e $A_2$; il punto $Q$ dista da $A_1$ una lunghezza d’onda in più rispetto ad $A_2$. Come si comporta la traccia dell’oscilloscopio spostando il microfono da $P$ a $Q$? A) L’ampiezza resta costante; B) è minima in $P$ e massima in $Q$; C) è massima in $P$ e minima in $Q$; D) ha un minimo in $P$, un massimo intermedio e un minimo in $Q$; E) ha un massimo in $P$, un minimo intermedio e un massimo in $Q$.

p.23 — Altoparlanti A1 A2 microfono e oscilloscopio

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Interference & Diffraction Analysis, Superposition Principle Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: E

Q36. Two loudspeakers $A_1$ and $A_2$ connected to the same output emit coherent waves in phase; a microphone detects the sound. Point $P$ is equidistant from $A_1$ and $A_2$; point $Q$ is one wavelength farther from $A_1$ than from $A_2$. How does the oscilloscope trace behave when the microphone is moved from $P$ to $Q$? A) The amplitude stays constant; B) it is minimum at $P$ and maximum at $Q$; C) it is maximum at $P$ and minimum at $Q$; D) it has a minimum at $P$, an intermediate maximum and a minimum at $Q$; E) it has a maximum at $P$, an intermediate minimum and a maximum at $Q$.

p.23 — Loudspeakers A1 A2 microphone and oscilloscope

Answer: E

Q37. Un blocco di legno ($2\text{kg}$) scivola a velocità costante lungo un piano inclinato di $30°$. Con $g=10{\text{m s}}^{-2}$, qual è la forza di attrito sul blocco? A) $1.0\text{N}$; B) $2.0\text{N}$; C) $10\text{N}$; D) $17.0\text{N}$; E) $20.0\text{N}$.

p.23 — Blocco su piano inclinato 30 gradi

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Block, Inclined Plane Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q37. A wooden block ($2\text{kg}$) slides at constant speed along an inclined plane of $30°$. With $g=10{\text{m s}}^{-2}$, what is the friction force on the block? A) $1.0\text{N}$; B) $2.0\text{N}$; C) $10\text{N}$; D) $17.0\text{N}$; E) $20.0\text{N}$.

p.23 — Block on a 30-degree inclined plane

Answer: C

Q38. Un oggetto si muove in linea retta sotto l’azione di una forza parallela al moto; il grafico $F$–$t$ è un trapezio (sale a $4\text{N}$ tra $0$ e $1\text{ms}$, costante $4\text{N}$ fino a $4\text{ms}$, scende a $2\text{N}$ a $5\text{ms}$). Impulso trasmesso tra $0$ e $5\text{s}$ (asse in $\text{ms}$)? A) $8\times 10^{-3}$; B) $10\times 10^{-3}$; C) $15\times 10^{-3}$; D) $18\times 10^{-3}$; E) $20\times 10^{-3}\text{N s}$.

p.24 — Grafico forza-tempo trapezoidale

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: D

Q38. An object moves in a straight line under the action of a force parallel to the motion; the graph $F$–$t$ is a trapezoid (salted at $4\text{N}$ between $0$ and $1\text{ms}$, constant $4\text{N}$ up to $4\text{ms}$, descends to $2\text{N}$ to $5\text{ms}$). The pulse transmitted between $0$ and $5\text{s}$ (axle in $\text{ms}$)? A) $8\times 10^{-3}$; B) $10\times 10^{-3}$; C) $15\times 10^{-3}$; D) $18\times 10^{-3}$; E) $20\times 10^{-3}\text{N s}$.

p.24 — Trapezoidal force-time graph

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Impulse-Momentum Theorem Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.11 Answer: D

Q39. Tra un oggetto e uno schermo posto a $1.00\text{m}$ si interpone una lente in modo da produrre sullo schermo un’immagine delle stesse dimensioni dell’oggetto. Quale lente occorre? A) Convergente $f=0.50\text{m}$; B) divergente $f=0.50\text{m}$; C) convergente $f=0.25\text{m}$; D) divergente $f=0.25\text{m}$; E) convergente $f=1.00\text{m}$.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation Competenze: Mathematical Modeling Objects: Lens, Screen Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q39. Between an object and a screen placed at $1.00\text{m}$ a lens is interposed so as to produce on the screen an image of the same size as the object. Which lens is needed? A) Converging $f=0.50\text{m}$; B) diverging $f=0.50\text{m}$; C) converging $f=0.25\text{m}$; D) diverging $f=0.25\text{m}$; E) converging $f=1.00\text{m}$.

Answer: C

Q40. Una bacchetta caricata negativamente è tenuta vicina a una sfera di metallo isolata. In questa situazione la sfera… A) si carica negativamente; B) si carica positivamente; C) presenta distribuzioni di cariche di segno opposto; D) non sente alcun effetto; E) non si può prevedere ciò che accade.

Topic: Electrostatics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Rod, Conducting Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.11 Risposta: C

Q40. A negatively charged rod is held near an insulated metal sphere. In this situation the sphere… A) becomes negatively charged; B) becomes positively charged; C) exhibits charge distributions of opposite sign; D) feels no effect; E) one cannot predict what happens.

Answer: C