OII 1996 1° Livello Quiz

Q1. Un aereo percorre un tratto rettilineo di $1200\text{m}$ mentre la sua velocità passa da $100{\text{m s}}^{-1}$ a $500{\text{m s}}^{-1}$ con accelerazione costante. In quanto tempo è avvenuta la variazione di velocità? A) $1\text{s}$; B) $2\text{s}$; C) $3\text{s}$; D) $4\text{s}$; E) $5\text{s}$.

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

Q1. An airplane travels a straight stretch of $1200\text{m}$ while its speed goes from $100{\text{m s}}^{-1}$ to $500{\text{m s}}^{-1}$ with constant acceleration. Over what time did the change in speed occur? A) $1\text{s}$; B) $2\text{s}$; C) $3\text{s}$; D) $4\text{s}$; E) $5\text{s}$.

Answer: D

Q2. La figura mostra un carrello di massa $m$ dotato di motore, su una base di massa $4m$ sollevata da un cuscino d’aria. A un certo istante il carrello inizia a muoversi verso destra. Quando il carrello ha assunto la velocità $v$ rispetto al suolo, la base… A) rimane ferma; B) si muove verso destra con velocità $v/5$; C) si muove verso sinistra con velocità $v/5$; D) si muove verso destra con velocità $v/4$; E) si muove verso sinistra con velocità $v/4$.

p.2 — Carrello con motore su base con cuscino d’aria

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E

Q2. The figure shows a mass cart $m$ with engine, on a mass base $4m$ lifted by an air cushion. At a certain moment the cart starts to move to the right. Quando il carrello ha assunto la velocità $v$ rispetto al suolo, la base… (a) remains stationary; (b) moves to the right at $v/5$; (c) moves to the left at $v/5$; (d) moves to the right at $v/4$; (e) moves to the left at $v/4$.

p.2 Carriage with base engine with air cushion

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E

Q3. In figura un raggio di luce OP è diretto verso lo specchio piano MN con angolo di incidenza di $40°$ e successivamente riflesso in direzione PQ. Lo specchio viene ruotato di $10°$ mentre la direzione della luce incidente non viene modificata. L’angolo di riflessione vale adesso… A) $20°$; B) $30°$; C) $40°$; D) $50°$; E) $60°$.

p.2 — Raggio OP riflesso da specchio piano ruotato

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

Q3. In the figure, a light ray OP is directed toward the plane mirror MN with an angle of incidence of $40°$ and is subsequently reflected in direction PQ. The mirror is rotated by $10°$ while the direction of the incident light is not changed. The angle of reflection is now… A) $20°$; B) $30°$; C) $40°$; D) $50°$; E) $60°$.

p.2 — Ray OP reflected by a rotated plane mirror

Answer: D

Q4. Durante una partita di baseball, il ricevitore afferra una palla da $0.1\text{kg}$ che gli arriva sul guantone a $20{\text{m s}}^{-1}$ e per fermarla impiega $0.01\text{s}$. La media temporale della forza applicata alla palla è… A) $20\text{N}$; B) $100\text{N}$; C) $200\text{N}$; D) $1000\text{N}$; E) $2000\text{N}$.

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

Q4. During a baseball game, the catcher catches a ball of $0.1\text{kg}$ that reaches his glove at $20{\text{m s}}^{-1}$ and takes $0.01\text{s}$ to stop it. The time average of the force applied to the ball is… A) $20\text{N}$; B) $100\text{N}$; C) $200\text{N}$; D) $1000\text{N}$; E) $2000\text{N}$.

Answer: C

Q5. Il grafico mostra l’andamento della velocità in funzione del tempo per un corpo che si muove su un percorso rettilineo (sale linearmente fino a $10{\text{m s}}^{-1}$ in $2\text{s}$, costante fino a $4\text{s}$, poi scende a zero in $5\text{s}$). La velocità media nell’intervallo mostrato è… A) $3{\text{m s}}^{-1}$; B) $5{\text{m s}}^{-1}$; C) $7{\text{m s}}^{-1}$; D) $8{\text{m s}}^{-1}$; E) $10{\text{m s}}^{-1}$.

p.3 — Grafico velocità-tempo trapezoidale

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

Q5. The graph shows the trend of velocity as a function of time for a body moving along a straight path (it rises linearly up to $10{\text{m s}}^{-1}$ at $2\text{s}$, remains constant until $4\text{s}$, then decreases to zero at $5\text{s}$). The average velocity over the interval shown is… A) $3{\text{m s}}^{-1}$; B) $5{\text{m s}}^{-1}$; C) $7{\text{m s}}^{-1}$; D) $8{\text{m s}}^{-1}$; E) $10{\text{m s}}^{-1}$.

p.3 — Trapezoidal velocity-time graph

Answer: C

Q6. Un raggio di luce di lunghezza d’onda $500\text{nm}$ si propaga in un mezzo con velocità $2.0\times 10^8{\text{m s}}^{-1}$. Passa quindi in un altro mezzo avente indice di rifrazione $1.25$ volte maggiore. Quali sono la lunghezza d’onda e la velocità della luce nel secondo mezzo? A) $400\text{nm}$, $1.6\times 10^8$; B) $400$, $2.5\times 10^8$; C) $500$, $2.5\times 10^8$; D) $625$, $1.6\times 10^8$; E) $625$, $2.0\times 10^8$ (${\text{m s}}^{-1}$).

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q6. A light ray with wavelength $500\text{nm}$ propagates in a medium with speed $2.0\times 10^8{\text{m s}}^{-1}$. It then passes into another medium having a refractive index $1.25$ times greater. What are the wavelength and the speed of light in the second medium? A) $400\text{nm}$, $1.6\times 10^8$; B) $400$, $2.5\times 10^8$; C) $500$, $2.5\times 10^8$; D) $625$, $1.6\times 10^8$; E) $625$, $2.0\times 10^8$ (${\text{m s}}^{-1}$).

Answer: A

Q7. Una scatola contiene un circuito di componenti elettrici collegato a un generatore ideale di tensione alternata di valore efficace costante al variare della frequenza. La corrente erogata varia con la frequenza come in figura (cresce da 0 e tende a un asintoto). È possibile che la scatola contenga… A) un solo condensatore; B) un solo induttore; C) un solo diodo; D) un condensatore in serie a un resistore; E) un condensatore in parallelo a un induttore.

p.3 — Corrente efficace in funzione della frequenza

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Capacitor, Inductor, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D

Q7. A box contains a circuit of electrical components connected to an ideal AC voltage generator with a constant rms value as the frequency varies. The supplied current varies with frequency as in the figure (it grows from 0 and tends to an asymptote). It is possible that the box contains… A) a single capacitor; B) a single inductor; C) a single diode; D) a capacitor in series with a resistor; E) a capacitor in parallel with an inductor.

p.3 — RMS current as a function of frequency

Answer: D

Q8. In un’esperienza di laboratorio si studia il moto di una massa che oscilla verticalmente appesa a una molla. Quale dei grafici rappresenta meglio l’andamento dell’energia totale (asse verticale) in funzione del tempo (asse orizzontale)? [Cinque grafici A–E; quello corretto è una retta orizzontale costante.]

p.4 — Cinque grafici energia totale in funzione tempo

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Conservation of Energy Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q8. In a laboratory experiment, the motion of a mass oscillating vertically while suspended from a spring is studied. Which of the graphs best represents the trend of the total energy (vertical axis) as a function of time (horizontal axis)? [Five graphs A–E; the correct one is a constant horizontal straight line.]

p.4 — Five graphs of total energy as a function of time

Answer: D

Q9. Riferendosi alla figura del quesito precedente, quale grafico può rappresentare meglio l’energia potenziale complessiva (asse verticale) in funzione dello spostamento dalla posizione di equilibrio (asse orizzontale)? [Cinque grafici A–E; quello corretto è una parabola con minimo in P.]

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q9. Referring to the figure of the previous question, which graph can best represent the total potential energy (vertical axis) as a function of the displacement from the equilibrium position (horizontal axis)? [Five graphs A–E; the correct one is a parabola with a minimum at P.]

Answer: C

Q10. L’aria nei pneumatici di un’automobile esercita una pressione di $2.4\times 10^5\text{Pa}$ a $20°\text{C}$. Si assuma la pressione atmosferica sempre $1\times 10^5\text{Pa}$ e il volume costante. Qual è la pressione nei pneumatici se la temperatura scende a $0°\text{C}$? A) $3.4\times 10^5$; B) $2.4\times 10^5$; C) $1\times 10^5$; D) $2.2\times 10^5$; E) $3.1\times 10^5$ (Pa).

Topic: Thermodynamics Metodi: Ideal Gas Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: D

Q10. The air in a car’s tires exerts a pressure of $2.4\times 10^5\text{Pa}$ at $20°\text{C}$. Assume the atmospheric pressure is always $1\times 10^5\text{Pa}$ and the volume is constant. What is the pressure in the tires if the temperature drops to $0°\text{C}$? A) $3.4\times 10^5$; B) $2.4\times 10^5$; C) $1\times 10^5$; D) $2.2\times 10^5$; E) $3.1\times 10^5$ (Pa).

Answer: D

Q11. La figura mostra un dispositivo per misurare la velocità della luce $c$ (tipo Fizeau): un raggio colpisce uno specchio ottagonale rotante M nel punto P e segue la traiettoria PQRS di lunghezza $L$. Lo specchio ruota e la velocità angolare è regolata in modo che la luce sia riflessa in S come se lo specchio fosse fermo. Qual è la minima velocità angolare per cui si raggiunge questa condizione? A) $\frac{\pi c}{8L}$; B) $\frac{\pi c}{4L}$; C) $\frac{\pi c}{2L}$; D) $\frac{\pi c}{L}$; E) $\frac{2\pi c}{L}$.

p.5 — Specchio ottagonale rotante con traiettoria PQRS

Topic: Geometric Optics Metodi: Physical Modeling, Kinematic Equations Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Mirror Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q11. The figure shows a device for measuring the speed of light $c$ (Fizeau type): a ray strikes an rotating octagonal mirror M at point P and follows the trajectory PQRS of length $L$. The mirror rotates and the angular velocity is adjusted so that the light is reflected at S as if the mirror were stationary. What is the minimum angular velocity for which this condition is reached? A) $\frac{\pi c}{8L}$; B) $\frac{\pi c}{4L}$; C) $\frac{\pi c}{2L}$; D) $\frac{\pi c}{L}$; E) $\frac{2\pi c}{L}$.

p.5 — Rotating octagonal mirror with trajectory PQRS

Answer: B

Q12. La figura mostra i componenti di un generatore di Van de Graaff che opera in aria a pressione atmosferica. Quando il campo elettrico alla superficie della sfera supera la rigidità dielettrica dell’aria, scoccano scintille che scaricano la sfera. Il massimo potenziale raggiunto dalla sfera dipende… A) dalla f.e.m. della batteria P; B) dal raggio di curvatura della punta Q; C) dalla velocità della cinghia R; D) dalla distanza di S dalla cinghia; E) dal raggio della sfera T.

p.5 — Generatore di Van de Graaff

Topic: Electrostatics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Conducting Sphere, Battery Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E

Q12. The figure shows the components of a Van de Graaff generator operating in air at atmospheric pressure. When the electric field at the surface of the sphere exceeds the dielectric strength of air, sparks occur that discharge the sphere. The maximum potential reached by the sphere depends… A) on the electromotive force of battery P; B) on the radius of curvature of tip Q; C) on the speed of belt R; D) on the distance of S from the belt; E) on the radius of sphere T.

p.5 — Van de Graaff generator

Answer: E

Q13. Un recipiente contiene una miscela di diversi gas. Quale grandezza è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta della miscela? A) Il valor medio della velocità delle molecole; B) il valor medio della quantità di moto delle molecole; C) il valore quadratico medio della velocità delle molecole; D) il valore quadratico medio della quantità di moto delle molecole; E) nessuna delle precedenti.

Topic: Kinetic Theory Metodi: Kinetic Theory of Gases Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas, Container Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: A

Q13. A container holds a mixture of different gases. Which quantity is directly proportional to the absolute temperature of the mixture? A) The average speed of the molecules; B) the average momentum of the molecules; C) the root mean square speed of the molecules; D) the root mean square momentum of the molecules; E) none of the above.

Answer: A

Q14. In figura si vede il grafico della velocità di un oggetto in funzione del tempo (retta da $+25$ decrescente, attraversa lo zero e diventa negativa). Quale situazione potrebbe essere rappresentata? A) Un oggetto lanciato in alto lungo la verticale con $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; B) lanciato in alto a $60°$ con $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; C) lanciato orizzontalmente a $25{\text{m s}}^{-1}$; D) lanciato in basso a $60°$ con $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; E) lanciato in basso lungo la verticale a $25{\text{m s}}^{-1}$.

p.6 — Grafico velocità-tempo retta decrescente

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

Q14. The figure shows the graph of an object’s velocity as a function of time (a decreasing straight line from $+25$, crosses zero and becomes negative). Which situation could be represented? A) An object thrown upward along the vertical with $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; B) thrown upward at $60°$ with $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; C) thrown horizontally at $25{\text{m s}}^{-1}$; D) thrown downward at $60°$ with $v_0=25{\text{m s}}^{-1}$; E) thrown downward along the vertical at $25{\text{m s}}^{-1}$.

p.6 — Velocity-time graph, decreasing straight line

Answer: A

Q15. Una sfera metallica piena, isolata, di raggio $R$, è caricata elettricamente. Quale dei grafici mostra meglio l’andamento della densità di carica in funzione della distanza $r$ dal centro della sfera? [Cinque grafici A–E; quello corretto mostra la carica concentrata in un picco sulla superficie a $r=R$.]

p.6 — Cinque grafici densità di carica vs raggio

Topic: Electrostatics Metodi: Gauss’s Law Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Conducting Sphere Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A

Q15. A solid, isolated metal sphere of radius $R$ is electrically charged. Which of the graphs best shows the trend of the charge density as a function of the distance $r$ from the center of the sphere? [Five graphs A–E; the correct one shows the charge concentrated in a peak on the surface at $r=R$.]

p.6 — Five graphs of charge density vs radius

Answer: A

Q16. La distanza tra due nodi consecutivi di un’onda stazionaria è $20\text{cm}$. L’onda che, propagandosi, dà origine all’onda stazionaria ha lunghezza d’onda di… A) $10\text{cm}$; B) $20\text{cm}$; C) $30\text{cm}$; D) $40\text{cm}$; E) $50\text{cm}$.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q16. The distance between two consecutive nodes of a standing wave is $20\text{cm}$. The wave that, by propagating, gives rise to the standing wave has a wavelength of… A) $10\text{cm}$; B) $20\text{cm}$; C) $30\text{cm}$; D) $40\text{cm}$; E) $50\text{cm}$.

Answer: D

Q17. Una data massa di gas subisce la trasformazione in figura (rettangolo nel piano $p$–$V$ con vertici P, Q, R, S). Se il gas passa da P a R seguendo PQ e QR, assorbe $8\text{J}$ di calore e compie un lavoro di $3\text{J}$. Se invece passa da P a R secondo PS e SR, compie un lavoro di $1\text{J}$. In questo secondo caso il gas… A) cede $4\text{J}$; B) assorbe $6\text{J}$; C) assorbe $8\text{J}$; D) assorbe $10\text{J}$; E) cede $12\text{J}$ (di calore).

p.7 — Ciclo rettangolare nel piano pressione-volume

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B

Q17. A given mass of gas is transformed into a figure (rectangle in plane $p$–$V$ with vertices P, Q, R, S). If the gas passes from P to R following PQ and QR, it absorbs $8\text{J}$ heat and performs a $3\text{J}$ work. If it goes from P to R according to PS and SR, it does a $1\text{J}$ job. In this second case, the gas… A) cede $4\text{J}$; B) assorbe $6\text{J}$; C) assorbe $8\text{J}$; D) assorbe $10\text{J}$; E) cede $12\text{J}$ (di calore).

p.7 Rectangular cycle in the pressure-volume plane

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B

Q18. Due oggetti hanno la stessa quantità di moto e massa diversa. Quale affermazione è valida? A) L’oggetto con massa minore ha energia cinetica maggiore; B) l’oggetto con massa maggiore ha bisogno di un maggiore impulso per acquistare, da fermo, la data quantità di moto; C) ambedue richiedono lo stesso lavoro per raggiungere quella quantità di moto; D) i due oggetti hanno la stessa velocità; E) nessuna delle precedenti.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Conservation of Energy, Conservation of Momentum Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q18. Two objects have the same momentum and different masses. Which statement is valid? A) The object with smaller mass has greater kinetic energy; B) the object with greater mass needs a greater impulse to acquire, from rest, the given momentum; C) both require the same work to reach that momentum; D) the two objects have the same speed; E) none of the above.

Answer: A

Q19. Un uomo in ascensore sta sopra una bilancia pesapersone. Si era pesato $800\text{N}$ prima di entrare; ora misura $820\text{N}$. Ciò indica che l’ascensore… A) è fermo; B) sale a velocità costante; C) scende a velocità costante; D) sale con velocità crescente in modulo; E) scende con velocità crescente in modulo.

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

Q19. A man in an elevator is standing on a bathroom scale. He had weighed himself $800\text{N}$ before entering; now he measures $820\text{N}$. This indicates that the elevator… A) is stationary; B) goes up at constant speed; C) goes down at constant speed; D) goes up with speed increasing in magnitude; E) goes down with speed increasing in magnitude.

Answer: D

Q20. Sul vetro di un oblò che chiude una camera ad alto vuoto agisce una forza di $2\times 10^2\text{N}$ quando la pressione interna è $1\text{Pa}$ e quella esterna $1\times 10^5\text{Pa}$. Quale sarebbe la forza sul vetro se, a parità di altre condizioni, la pressione interna venisse ridotta a $1\times 10^{-5}\text{Pa}$? A) $2\times 10^{-3}$; B) $1\times 10^2$; C) $2\times 10^2$; D) $4\times 10^2$; E) $2\times 10^7$ (N).

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C

Q20. On the glass of a porthole that closes a high-vacuum chamber, a force of $2\times 10^2\text{N}$ acts when the internal pressure is $1\text{Pa}$ and the external one is $1\times 10^5\text{Pa}$. What would the force on the glass be if, all other conditions being equal, the internal pressure were reduced to $1\times 10^{-5}\text{Pa}$? A) $2\times 10^{-3}$; B) $1\times 10^2$; C) $2\times 10^2$; D) $4\times 10^2$; E) $2\times 10^7$ (N).

Answer: C

Q21. Il voltmetro del circuito in figura ha resistenza $1000\Omega$ e il generatore ($24\text{V}$) ha resistenza interna trascurabile (tre resistori da $200\Omega$ in serie; il voltmetro è connesso ai capi di due di essi). Il voltmetro indicherà… A) un valore tra $0$ e $4\text{V}$; B) un valore tra $4$ e $8\text{V}$; C) esattamente $8\text{V}$; D) un valore tra $8$ e $24\text{V}$; E) esattamente $24\text{V}$.

p.8 — Circuito con voltmetro e tre resistori

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Mathematical Modeling Objects: Resistor, Battery, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B

Q21. The voltmeter in the circuit shown in the figure has resistance $1000\Omega$ and the generator ($24\text{V}$) has negligible internal resistance (three resistors of $200\Omega$ in series; the voltmeter is connected across two of them). The voltmeter will indicate… A) a value between $0$ and $4\text{V}$; B) a value between $4$ and $8\text{V}$; C) exactly $8\text{V}$; D) a value between $8$ and $24\text{V}$; E) exactly $24\text{V}$.

p.8 — Circuit with voltmeter and three resistors

Answer: B

Q22. Due carrelli si muovono nella stessa direzione e verso ($2\text{kg}$ a $4{\text{m s}}^{-1}$, $4\text{kg}$ a $1{\text{m s}}^{-1}$). A un certo momento un carrello tampona l’altro e vi resta agganciato. La perdita di energia cinetica è… A) $4\text{J}$; B) $6\text{J}$; C) $12\text{J}$; D) $14\text{J}$; E) $18\text{J}$.

p.8 — Due carrelli con masse e velocità

Topic: Conservation of Momentum Metodi: Conservation of Momentum, Conservation of Energy Competenze: Mathematical Modeling Objects: Cart Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q22. Two carts move in the same direction and sense ($2\text{kg}$ at $4{\text{m s}}^{-1}$, $4\text{kg}$ at $1{\text{m s}}^{-1}$). At a certain moment one cart collides with the other and remains attached to it. The loss of kinetic energy is… A) $4\text{J}$; B) $6\text{J}$; C) $12\text{J}$; D) $14\text{J}$; E) $18\text{J}$.

p.8 — Two carts with masses and velocities

Answer: B

Q23. Due resistori $R_1$ e $R_2$ sono collegati in parallelo. $R_1$ ha valore fisso, $R_2$ è variabile ma sempre maggiore di $R_1$. La resistenza complessiva è… A) maggiore di $R_1$ e aumenta se $R_2$ aumenta; B) maggiore di $R_1$ e diminuisce se $R_2$ aumenta; C) sempre intermedia fra $R_1$ ed $R_2$; D) minore di $R_1$ e diminuisce se $R_2$ aumenta; E) minore di $R_1$ e diminuisce se $R_2$ diminuisce.

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

Q23. Two resistors $R_1$ and $R_2$ are connected in parallel. $R_1$ has a fixed value, $R_2$ is variable but always greater than $R_1$. The total resistance is… A) greater than $R_1$ and increases if $R_2$ increases; B) greater than $R_1$ and decreases if $R_2$ increases; C) always intermediate between $R_1$ and $R_2$; D) less than $R_1$ and decreases if $R_2$ increases; E) less than $R_1$ and decreases if $R_2$ decreases.

Answer: E

Q24. Nel circuito in figura l’amperometro ideale indica $2\text{A}$. Invertendo le connessioni della scatola, l’amperometro segna $1\text{A}$. Lo schema del circuito contenuto nella scatola è… [Cinque schemi A–E: resistori, diodi, condensatori in serie/parallelo da $5\Omega$.]

p.9 — Circuito con amperometro, scatola e cinque schemi

Topic: Circuits Metodi: Equivalent Circuit Reduction Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Resistor, Capacitor, Galvanometer Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C

Q24. In the circuit shown in the figure, the ideal ammeter reads $2\text{A}$. Reversing the connections of the box, the ammeter reads $1\text{A}$. The diagram of the circuit contained in the box is… [Five diagrams A–E: resistors, diodes, capacitors in series/parallel from $5\Omega$.]

p.9 — Circuit with ammeter, box and five diagrams

Answer: C

Q25. L’intensità di un raggio di luce monocromatica viene raddoppiata. Di conseguenza, l’impulso (quantità di moto) di ciascun fotone della radiazione… A) quadruplica; B) raddoppia; C) rimane invariato; D) dimezza; E) si divide per quattro.

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation Competenze: Physical Reasoning Objects: Photon Fonte: Testo (PDF) — p.9 Risposta: E

Q25. The intensity of a beam of monochromatic light is doubled. Consequently, the momentum (momentum) of each photon of the radiation… A) quadruples; B) doubles; C) remains unchanged; D) is halved; E) is divided by four.

Answer: E

Q26. La massa a riposo del deutone $\left({}_1^2\text{H}\right)$ è $1876\text{MeV}$, quella del protone è $939\text{MeV}$, quella del neutrone $940\text{MeV}$. Un deutone può scindersi in un protone e un neutrone se… A) emette un fotone $\gamma$ di energia $2\text{MeV}$; B) cattura un fotone $\gamma$ di energia $2\text{MeV}$; C) emette un fotone $\gamma$ di energia $3\text{MeV}$; D) cattura un fotone $\gamma$ di energia $3\text{MeV}$; E) emette un fotone $\gamma$ di energia $4\text{MeV}$.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: Mass-Energy Equivalence Competenze: Mathematical Modeling Objects: Nucleus, Photon Fonte: Testo (PDF) — p.9 Risposta: D

Q26. The rest mass of the deuteron $\left({}_1^2\text{H}\right)$ is $1876\text{MeV}$, that of the proton is $939\text{MeV}$, that of the neutron $940\text{MeV}$. A deuteron can split into a proton and a neutron if… A) it emits a photon $\gamma$ of energy $2\text{MeV}$; B) it captures a photon $\gamma$ of energy $2\text{MeV}$; C) it emits a photon $\gamma$ of energy $3\text{MeV}$; D) it captures a photon $\gamma$ of energy $3\text{MeV}$; E) it emits a photon $\gamma$ of energy $4\text{MeV}$.

Answer: D

Q27. Una serie di decadimenti radioattivi che inizia con il torio ${}_{90}^{232}\text{Th}$ implica l’emissione successiva delle particelle: $\alpha ,\beta ,\beta ,\gamma ,\alpha$. Qual è il prodotto finale della serie? A) ${}_{88}^{224}\text{Ra}$; B) ${}_{82}^{230}\text{Ra}$; C) ${}_{86}^{226}\text{Ra}$; D) ${}_{85}^{227}\text{Ra}$; E) ${}_{87}^{225}\text{Ra}$.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: Radioactive Decay Law Competenze: Mathematical Modeling Objects: Nucleus Fonte: Testo (PDF) — p.9 Risposta: A

Q27. A series of radioactive decays that begins with thorium ${}_{90}^{232}\text{Th}$ involves the successive emission of the particles: $\alpha ,\beta ,\beta ,\gamma ,\alpha$. What is the final product of the series? A) ${}_{88}^{224}\text{Ra}$; B) ${}_{82}^{230}\text{Ra}$; C) ${}_{86}^{226}\text{Ra}$; D) ${}_{85}^{227}\text{Ra}$; E) ${}_{87}^{225}\text{Ra}$.

Answer: A

Q28. Si misura la radiazione isotropa di un corpo nero alla temperatura $T_1$ con un rivelatore a distanza $d_1$. Aumentando la temperatura a $T_2$ e ponendo il rivelatore a distanza $d_2$, la potenza ricevuta rimane la stessa. Qual è il rapporto $d_2/d_1$? A) $T_2/T_1$; B) $(T_2/T_1{)}^2$; C) $(T_1/T_2{)}^2$; D) $(T_2/T_1{)}^4$; E) $(T_1/T_2{)}^4$.

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Physical Modeling Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B

Q28. The isotropic radiation of a black body at temperature $T_1$ is measured with a detector at distance $d_1$. By increasing the temperature to $T_2$ and placing the detector at distance $d_2$, the received power remains the same. What is the ratio $d_2/d_1$? A) $T_2/T_1$; B) $(T_2/T_1{)}^2$; C) $(T_1/T_2{)}^2$; D) $(T_2/T_1{)}^4$; E) $(T_1/T_2{)}^4$.

Answer: B

Q29. Il calore specifico dell’acqua vale circa $4\times 10^3{\text{J K}}^{-1}{\text{kg}}^{-1}$, il calore latente di fusione del ghiaccio $3\times 10^5{\text{J kg}}^{-1}$ e il calore latente di evaporazione dell’acqua $2\times 10^6{\text{J kg}}^{-1}$. Un chilogrammo di ghiaccio a $0°\text{C}$ viene fuso, riscaldato in fase liquida e infine trasformato in vapore con un riscaldatore a potenza costante. Quale grafico rappresenta meglio l’andamento della temperatura nel tempo? [Cinque grafici $T(K)$–$t$, A–E con plateau a $273\text{K}$ e $373\text{K}$.]

p.10 — Cinque grafici temperatura in funzione tempo

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: E

Q29. The specific heat of water is approximately $4\times 10^3{\text{J K}}^{-1}{\text{kg}}^{-1}$, the latent heat of fusion of ice $3\times 10^5{\text{J kg}}^{-1}$ and the latent heat of evaporation of water $2\times 10^6{\text{J kg}}^{-1}$. One kilogram of ice at $0°\text{C}$ is melted, heated in the liquid phase and finally turned into vapor with a heater of constant power. Which graph best represents the trend of temperature over time? [Five graphs $T(K)$–$t$, A–E with plateaus at $273\text{K}$ and $373\text{K}$.]

p.10 — Five graphs of temperature as a function of time

Answer: E

Q30. Un produttore afferma che la propria fotocopiatrice impiega una sola lente convergente per produrre sul dispositivo fotosensibile un’immagine dell’originale in grandezza naturale. A che distanza dalla lente deve essere posto l’originale? A) Minore della distanza focale; B) esattamente a una distanza focale; C) tra una e due distanze focali; D) esattamente a due distanze focali; E) maggiore di due distanze focali.

Topic: Geometric Optics Metodi: Thin Lens & Mirror Equation Competenze: Physical Reasoning Objects: Lens Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q30. A manufacturer claims that its photocopier uses a single converging lens to produce a life-size image of the original on the photosensitive device. At what distance from the lens must the original be placed? A) Less than the focal length; B) exactly at one focal length; C) between one and two focal lengths; D) exactly at two focal lengths; E) greater than two focal lengths.

Answer: D

Q31. La figura mostra un raggio di luce che si propaga attraverso acqua, aria, vetro (non necessariamente in quest’ordine). Sapendo che la luce si propaga più velocemente nell’acqua che nel vetro, i tre mezzi (1), (2), (3) sono nell’ordine… A) aria, acqua, vetro; B) acqua, vetro, aria; C) vetro, acqua, aria; D) vetro, aria, acqua; E) acqua, aria, vetro.

p.11 — Raggio di luce attraverso tre mezzi

Topic: Geometric Optics Metodi: Snell’s Law, Ray Tracing Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E

Q31. The figure shows a ray of light propagating through water, air, glass (not necessarily in this order). Knowing that light propagates faster in water than in glass, the three media (1), (2), (3) are in the order… A) air, water, glass; B) water, glass, air; C) glass, water, air; D) glass, air, water; E) water, air, glass.

p.11 — Ray of light through three media

Answer: E

Q32. Una trave di peso $400\text{N}$ è incernierata in un muro ed è lunga $10\text{m}$. L’estremità è sostenuta da un cavo fissato al muro formando un angolo di $60°$. Qual è la tensione del cavo quando una persona di peso $500\text{N}$ sta ferma sulla trave a $2\text{m}$ dal muro? A) $0\text{N}$; B) $289\text{N}$; C) $347\text{N}$; D) $519\text{N}$; E) $808\text{N}$.

p.11 — Trave incernierata sostenuta da cavo

Topic: Rigid Body Statics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Beam, String Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q32. A beam of weight $400\text{N}$ is hinged to a wall and is $10\text{m}$ long. Its end is supported by a cable fixed to the wall forming an angle of $60°$. What is the tension in the cable when a person of weight $500\text{N}$ stands still on the beam at $2\text{m}$ from the wall? A) $0\text{N}$; B) $289\text{N}$; C) $347\text{N}$; D) $519\text{N}$; E) $808\text{N}$.

p.11 — Beam hinged and supported by a cable

Answer: C

Q33. Una persona solleva una scatola da $2\text{kg}$ dal pavimento fino a un’altezza di $1.5\text{m}$ in $3\text{s}$. Quale quantità cambierebbe se la stessa operazione venisse ripetuta in $5\text{s}$? A) Il lavoro fatto; B) L’energia necessaria; C) L’energia potenziale gravitazionale; D) Lo spostamento; E) La potenza media.

Topic: Conservation of Energy Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning Objects: Block Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E

Q33. A person lifts a box of $2\text{kg}$ from the floor to a height of $1.5\text{m}$ in $3\text{s}$. Which quantity would change if the same operation were repeated in $5\text{s}$? A) The work done; B) The energy required; C) The gravitational potential energy; D) The displacement; E) The average power.

Answer: E

Q34. In figura è rappresentata la relazione fra una grandezza $y$ e un’altra grandezza $x$ (curva crescente concava verso l’alto). Quale relazione è espressa dal grafico? A) $y\propto x$; B) $y\propto \sqrt{x}$; C) $y\propto x^2$; D) $y\propto 1/x$; E) $y\propto x^3$.

p.12 — Grafico relazione tra y e x

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: — Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q34. The figure shows the relationship between a quantity $y$ and another quantity $x$ (increasing curve concave upward). Which relationship is expressed by the graph? A) $y\propto x$; B) $y\propto \sqrt{x}$; C) $y\propto x^2$; D) $y\propto 1/x$; E) $y\propto x^3$.

p.12 — Graph of the relationship between y and x

Answer: C

Q35. La figura mostra la traiettoria di un oggetto lanciato orizzontalmente dalla sommità di una torre; tocca il suolo nel punto 2. Trascurando la resistenza dell’aria, quale dei vettori indicati rappresenta la velocità dell’oggetto nel punto 3 (intermedio)? [Vettori candidati 1–3 / A–E.]

p.12 — Traiettoria oggetto da torre e vettori

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations, Vector Decomposition Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q35. The figure shows the trajectory of an object launched horizontally from the top of a tower; it touches the ground at point 2. Neglecting air resistance, which of the indicated vectors represents the velocity of the object at point 3 (intermediate)? [Candidate vectors 1–3 / A–E.]

p.12 — Object trajectory from tower and vectors

Answer: B

Q36. Con riferimento alla stessa figura, quale tra i vettori raffigurati rappresenta meglio l’accelerazione che l’oggetto ha nel punto 3? [Cinque vettori A–E.]

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Projectile Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q36. With reference to the same figure, which of the vectors shown best represents the acceleration that the object has at point 3? [Five vectors A–E.]

Answer: C

Q37. Nel Sistema Internazionale il calore specifico si misura in… A) ${\text{m s}}^{-2}{\text{K}}^{-1}$; B) ${\text{m s}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$; C) ${\text{m}}^2{\text{s}}^{-2}{\text{K}}^{-1}$; D) ${\text{m}}^3{\text{s}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$; E) ${\text{m}}^2{\text{kg}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$.

Topic: Thermodynamics Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C

Q37. In the International System, specific heat is measured in… A) ${\text{m s}}^{-2}{\text{K}}^{-1}$; B) ${\text{m s}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$; C) ${\text{m}}^2{\text{s}}^{-2}{\text{K}}^{-1}$; D) ${\text{m}}^3{\text{s}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$; E) ${\text{m}}^2{\text{kg}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$.

Answer: C

Q38. Una massa appesa a una molla viene portata nel punto $-x$ e lasciata libera; si muove verso l’alto oltrepassando la posizione di equilibrio P fino al punto $+x$. Assumendo l’accelerazione positiva verso l’alto, quale grafico mostra l’andamento dell’accelerazione in funzione della posizione? [Cinque grafici $a$ vs posizione, A–E; quello corretto è una retta decrescente per P.]

p.13 — Massa appesa a molla con riferimenti

p.13 — Cinque grafici accelerazione vs posizione

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis, Hooke’s Law Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q38. A mass hanging from a spring is brought to point $-x$ and released; it moves upward past the equilibrium position P up to point $+x$. Assuming acceleration is positive upward, which graph shows the behavior of acceleration as a function of position? [Five graphs of $a$ vs position, A–E; the correct one is a decreasing straight line through P.]

p.13 — Mass hanging from a spring with references

p.13 — Five graphs of acceleration vs position

Answer: A

Q39. Una massa è sospesa a una molla. La reazione alla forza di gravità terrestre agente sulla massa è la forza esercitata… A) dalla massa sulla Terra; B) dalla massa sulla molla; C) dalla molla sulla massa; D) dalla molla sulla Terra; E) dalla Terra sulla massa.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Spring Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q39. A mass is suspended from a spring. The reaction to the Earth’s gravitational force acting on the mass is the force exerted… A) by the mass on the Earth; B) by the mass on the spring; C) by the spring on the mass; D) by the spring on the Earth; E) by the Earth on the mass.

Answer: A

Q40. Tra due sorgenti a temperatura diversa ($T_1$, $T_2$) vengono poste in parallelo due barrette omogenee, termicamente conduttrici, di uguale forma e dimensioni. La conducibilità termica della barretta B è 5 volte maggiore di quella della barretta A. Le barrette sono immerse in un materiale isolante. Si misurano le temperature $T_A$ e $T_B$ di due punti posti a uguale distanza $\ell$ dalla prima sorgente. Che relazione sussiste? A) Dipende dalla scelta di $\ell$; B) $T_A=\frac{1}{5}{T}_B$; C) $T_A=\frac{4}{5}{T}_B$; D) $T_A=T_B$; E) $T_A=5T_B$.

p.14 — Due barrette conduttrici tra sorgenti

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

Q40. Two uniform, thermally conductive bars of equal shape and size are placed parallel between two sources at different temperatures ($T_1$, $T_2$). The thermal conductivity of barrel B is 5 times greater than that of barrel A. The bars are submerged in an insulating material. The temperature $T_A$ and $T_B$ of two points at equal distance $\ell$ from the first source shall be measured. What relationship exists? A) Dipende dalla scelta di $\ell$; B) $T_A=\frac{1}{5}{T}_B$; C) $T_A=\frac{4}{5}{T}_B$; D) $T_A=T_B$; E) $T_A=5T_B$.

p.14 — Due barrette conduttrici tra sorgenti

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