OII 1997 1° Livello Quiz

Q1. Quale delle seguenti misure elettriche presenta il minore errore percentuale? A) $(34\pm 2)\text{mA}$; B) $(0.63\pm 0.01)\text{A}$; C) $(1.52\pm 0.02)\text{V}$; D) $(241\pm 1)\text{V}$; E) $(18.0\pm 0.5)\text{mV}$.

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: — Competenze: Error Propagation, Estimation & Approximation Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q1. Which of the following electrical measurements has the smallest percentage error? A) $(34\pm 2)\text{mA}$; B) $(0.63\pm 0.01)\text{A}$; C) $(1.52\pm 0.02)\text{V}$; D) $(241\pm 1)\text{V}$; E) $(18.0\pm 0.5)\text{mV}$.

Answer: D

Q2. Una stella viene vista dalla superficie della Terra in una posizione nel cielo più alta rispetto a quella che avrebbe in assenza di atmosfera. A quale fenomeno legato alla propagazione della luce è riconducibile principalmente tale effetto? A) Diffrazione; B) Dispersione; C) Interferenza; D) Riflessione; E) Rifrazione.

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

Q2. A star is seen from the Earth’s surface at a position in the sky higher than it would have in the absence of the atmosphere. To which phenomenon related to the propagation of light is this effect mainly attributable? A) Diffraction; B) Dispersion; C) Interference; D) Reflection; E) Refraction.

Answer: E

Q3. Un treno si muove a velocità costante emettendo un fischio continuo. Una persona lungo la ferrovia vede arrivare il treno e sente un fischio… A) la cui frequenza aumenta gradatamente; B) di frequenza costante, ma più alta; C) di frequenza uguale a quella emessa dal treno; D) di frequenza costante ma più bassa; E) la cui frequenza diminuisce gradatamente.

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

Q3. A train moves at constant speed emitting a continuous whistle. A person along the railway sees the train approaching and hears a whistle… A) whose frequency gradually increases; B) of constant frequency, but higher; C) of frequency equal to that emitted by the train; D) of constant frequency but lower; E) whose frequency gradually decreases.

Answer: B

Q4. La figura mostra due resistori uguali collegati in serie a una batteria di resistenza interna trascurabile; i terminali sono L, M, P, Q (conduttori omogenei a sezione costante). I tre grafici mostrano, nell’ordine, l’andamento del potenziale elettrico, dell’intensità del campo elettrico in direzione LQ e della corrente erogata. Quali grafici sono corretti? (1: potenziale a gradini decrescente; 2: campo a impulsi nei resistori; 3: corrente costante.) A) Tutti e tre; B) Solo 1 e 2; C) Solo 2 e 3; D) Solo 1; E) Solo 3.

p.2 — Circuito a due resistori e tre grafici

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Resistor, Battery, Wire Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q4. The figure shows two identical resistors connected in series to a battery of negligible internal resistance; the terminals are L, M, P, Q (homogeneous conductors of constant cross-section). The three graphs show, in order, the behavior of the electric potential, of the electric field strength in the direction LQ, and of the supplied current. Which graphs are correct? (1: potential with decreasing steps; 2: field with pulses in the resistors; 3: constant current.) A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 2 and 3; D) Only 1; E) Only 3.

p.2 — Circuit with two resistors and three graphs

Answer: A

Q5. La velocità $v$ di un oggetto varia nel tempo $t$ come mostrato dal grafico (retta da $0$ a $25{\text{m s}}^{-1}$ in $5\text{s}$). Lo spazio percorso nei primi $5\text{s}$ è… A) $625\text{m}$; B) $125\text{m}$; C) $75.0\text{m}$; D) $62.5\text{m}$; E) $5.00\text{m}$.

p.3 — Grafico velocita-tempo

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

Q5. The velocity $v$ of an object varies over time $t$ as shown by the graph (straight line from $0$ to $25{\text{m s}}^{-1}$ in $5\text{s}$). The distance traveled in the first $5\text{s}$ is… A) $625\text{m}$; B) $125\text{m}$; C) $75.0\text{m}$; D) $62.5\text{m}$; E) $5.00\text{m}$.

p.3 — Velocity-time graph

Answer: D

Q6. Un piccolo corpo rigido è fermo e viene lasciato cadere nel vuoto. Quale dei grafici rappresenta meglio la dipendenza dal tempo $t$ della distanza percorsa dal corpo nella caduta? [Cinque grafici A–E; quello corretto è una parabola crescente.]

p.3 — Cinque grafici distanza-tempo A-E

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E

Q6. A small rigid body is at rest and is dropped in a vacuum. Which of the graphs best represents the time dependence $t$ of the distance traveled by the body during the fall? [Five graphs A–E; the correct one is an increasing parabola.]

p.3 — Five distance-time graphs A-E

Answer: E

Q7. Una massa di gas perfetto viene compressa a temperatura costante. Durante questo processo: 1 — c’è un trasferimento di energia dal gas all’ambiente circostante; 2 — viene fatto del lavoro sul gas; 3 — l’energia cinetica media delle molecole aumenta. Quali affermazioni sono corrette? A) Tutte e tre; B) Solo le prime due; C) Solo la 2 e la 3; D) Solo la 3; E) Nessuna delle tre.

Topic: Thermodynamics Metodi: First Law of Thermodynamics, Ideal Gas Law Competenze: Physical Reasoning Objects: Gas Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B

Q7. A mass of ideal gas is compressed at constant temperature. During this process: 1 — there is a transfer of energy from the gas to the surroundings; 2 — work is done on the gas; 3 — the average kinetic energy of the molecules increases. Which statements are correct? A) All three; B) Only the first two; C) Only 2 and 3; D) Only 3; E) None of the three.

Answer: B

Q8. Una macchina a vapore preleva il vapore da una sorgente a $200°\text{C}$ e lo cede all’ambiente esterno a $100°\text{C}$. Il rendimento ideale di questa macchina è circa… A) $50\%$; B) $25\%$; C) $21\%$; D) $11\%$; E) $2\%$.

Topic: Thermodynamics Metodi: Thermodynamic Cycle Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: Heat Engine Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: C

Q8. A steam engine takes steam from a source at $200°\text{C}$ and releases it to the external environment at $100°\text{C}$. The ideal efficiency of this engine is approximately… A) $50\%$; B) $25\%$; C) $21\%$; D) $11\%$; E) $2\%$.

Answer: C

Q9. Il grafico rappresenta l’andamento della temperatura di una massa di sostanza pura mentre le viene fornita energia (plateau a $20°\text{C}$ tra $100$ e $200\text{kJ}$; plateau a $50°\text{C}$ tra $400$ e $700\text{kJ}$). Si deduce che il rapporto tra calore di evaporazione e calore di fusione della sostanza è… A) $3:1$; B) $2:1$; C) $1:1$; D) $1:2$; E) $1:3$.

p.4 — Grafico temperatura-calore con plateau

Topic: Thermodynamics Metodi: Experimental Data Analysis Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: A

Q9. The graph represents the trend of the temperature of a mass of pure substance while energy is supplied to it (plateau at $20°\text{C}$ between $100$ and $200\text{kJ}$; plateau at $50°\text{C}$ between $400$ and $700\text{kJ}$). It follows that the ratio between the heat of evaporation and the heat of fusion of the substance is… A) $3:1$; B) $2:1$; C) $1:1$; D) $1:2$; E) $1:3$.

p.4 — Temperature-heat graph with plateau

Answer: A

Q10. Un fascio di raggi paralleli di luce bianca è diretto verso la faccia AB di un prisma di vetro (indice $n_2$) immerso in un liquido trasparente di indice $n_1$. 1 — Se $n_1>n_2$ la luce potrebbe essere totalmente riflessa da AB; 2 — se $n_1=n_2$ il prisma non è visibile; 3 — se $n_1<n_2$ la luce viene parzialmente riflessa da AB. Quali affermazioni sono vere? A) Tutte e tre; B) Solo la 1 e la 2; C) Solo la 2 e la 3; D) Solo la 1 e la 3; E) Solo la 2.

p.4 — Prisma immerso in liquido, raggi

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

Q10. A beam of parallel rays of white light is directed toward face AB of a glass prism (index $n_2$) immersed in a transparent liquid of index $n_1$. 1 — If $n_1>n_2$ the light could be totally reflected by AB; 2 — if $n_1=n_2$ the prism is not visible; 3 — if $n_1<n_2$ the light is partially reflected by AB. Which statements are true? A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 2 and 3; D) Only 1 and 3; E) Only 2.

p.4 — Prism immersed in liquid, rays

Answer: A

Q11. La figura mostra un carrello che si muove di moto oscillatorio armonico (fra due molle). In quale modo la frequenza delle oscillazioni può essere aumentata in maniera rilevante? A) Aumentando l’ampiezza; B) aggiungendo una massa al carrello; C) riducendo gli attriti; D) riducendo l’ampiezza; E) utilizzando una coppia di molle più rigide.

p.5 — Carrello fra due molle

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Cart, Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E

Q11. The figure shows a cart moving with harmonic oscillatory motion (between two springs). In what way can the frequency of the oscillations be increased significantly? A) By increasing the amplitude; B) by adding a mass to the cart; C) by reducing friction; D) by reducing the amplitude; E) by using a pair of stiffer springs.

p.5 — Cart between two springs

Answer: E

Q12. Indichiamo con $x$ e $y$ rispettivamente l’energia cinetica e la velocità di un corpo. Quale relazione esprime correttamente il legame fra $x$ e $y$? A) $y=kx$; B) $y=k{x}^2$; C) $y=k/x$; D) $y=k/x^2$; E) $y=k\sqrt{x}$.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E

Q12. Let us denote by $x$ and $y$ respectively the kinetic energy and the velocity of a body. Which relation correctly expresses the link between $x$ and $y$? A) $y=kx$; B) $y=k{x}^2$; C) $y=k/x$; D) $y=k/x^2$; E) $y=k\sqrt{x}$.

Answer: E

Q13. I tre grafici descrivono quanto accade nel circuito (condensatore inizialmente scarico) dopo la chiusura dell’interruttore. Rappresentano nell’ordine: 1 — d.d.p. $V_1$ ai capi del condensatore vs $t$; 2 — corrente $I$ nella resistenza vs $t$; 3 — d.d.p. $V_2$ ai capi della resistenza vs $t$. Quali dei tre grafici sono corretti? A) Tutti e tre; B) Solo 1 e 2; C) Solo 1; D) Solo 2; E) Solo 3.

p.5 — Circuito RC e tre grafici

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Capacitor, Resistor, Switch Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q13. The three graphs describe what happens in the circuit (initially uncharged capacitor) after the switch is closed. They represent in order: 1 — p.d. $V_1$ across the capacitor vs $t$; 2 — current $I$ in the resistor vs $t$; 3 — p.d. $V_2$ across the resistor vs $t$. Which of the three graphs are correct? A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 1; D) Only 2; E) Only 3.

p.5 — RC circuit and three graphs

Answer: B

Q14. Quali delle seguenti quantità sono costanti per un proiettile in volo, in assenza di atmosfera? 1 — La componente orizzontale della velocità; 2 — la componente verticale dell’accelerazione; 3 — la componente verticale della quantità di moto. A) Tutte e tre; B) Solo la 1 e la 2; C) Solo la 2 e la 3; D) Solo la 2; E) Nessuna delle tre.

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

Q14. Which of the following quantities are constant for a projectile in flight, in the absence of an atmosphere? 1 — The horizontal component of the velocity; 2 — the vertical component of the acceleration; 3 — the vertical component of the momentum. A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 2 and 3; D) Only 2; E) None of the three.

Answer: B

Q15. Due sfere identiche X e Y sono lasciate cadere da ferme all’imboccatura di due cilindri alti. Un cilindro è completamente pieno di un liquido, l’altro è riempito parzialmente dello stesso liquido di modo che Y cade per un tratto $d$ prima di raggiungere la superficie del liquido. Quali affermazioni sono corrette? 1 — La velocità di X dopo il tratto $d$ è minore di quella di Y quando ha percorso lo stesso tratto; 2 — X impiega più tempo di Y a percorrere il tratto $d$; 3 — X e Y, dopo un tempo sufficiente, possono raggiungere la stessa velocità. A) Tutte e tre; B) La prima e la seconda; C) La prima e la terza; D) Solo la prima; E) Solo la seconda.

p.6 — Due cilindri con liquido X e Y

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Physical Reasoning Objects: Sphere, Cylinder Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A

Q15. Two identical spheres X and Y are dropped from rest at the mouth of two tall cylinders. One cylinder is completely filled with a liquid, the other is partially filled with the same liquid so that Y falls for a stretch $d$ before reaching the surface of the liquid. Which statements are correct? 1 — The speed of X after the stretch $d$ is less than that of Y when it has traveled the same stretch; 2 — X takes more time than Y to travel the stretch $d$; 3 — X and Y, after sufficient time, can reach the same speed. A) All three; B) The first and the second; C) The first and the third; D) Only the first; E) Only the second.

p.6 — Two cylinders with liquid X and Y

Answer: A

Q16. Luce monocromatica incide perpendicolarmente su un reticolo di diffrazione. Un fascio emergente è prodotto a un angolo $\alpha$ rispetto al raggio incidente. Sul percorso di questo fascio viene posto, perpendicolarmente, un secondo reticolo identico al primo. Oltre il secondo reticolo si considerino le direzioni che — rispetto al fascio iniziale — formano angolo nullo, $\alpha$ o $2\alpha$. Per quali dei tre angoli si osserva un fascio emergente dal secondo reticolo? A) Per tutti e tre; B) Solo per $\alpha$ e $2\alpha$; C) Solo per $\alpha$; D) Solo per $2\alpha$; E) Per nessuno dei tre.

p.6 — Reticoli identici e fascio trasmesso

Topic: Wave Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Diffraction Grating Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: A

Q16. Monochromatic light is incident perpendicularly on a diffraction grating. An emerging beam is produced at an angle $\alpha$ with respect to the incident ray. On the path of this beam, a second grating identical to the first is placed perpendicularly. Beyond the second grating, consider the directions that — with respect to the initial beam — form a zero angle, $\alpha$ or $2\alpha$. For which of the three angles is an emerging beam observed from the second grating? A) For all three; B) Only for $\alpha$ and $2\alpha$; C) Only for $\alpha$; D) Only for $2\alpha$; E) For none of the three.

p.6 — Identical gratings and transmitted beam

Answer: A

Q17. Quali delle seguenti affermazioni sulla potenza sono corrette? 1 — Il watt è un’unità di misura della potenza; 2 — $\frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{joule}}{\text{coulomb}}$ è un’unità di misura della potenza; 3 — $\frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{volt}}{\text{ampere}}$ è un’unità di misura della potenza. A) Solo la prima; B) Solo la seconda; C) Solo la terza; D) Solo la prima e la seconda; E) Tutte e tre.

Topic: Order-of-Magnitude Estimation Metodi: Dimensional Analysis Competenze: Physical Reasoning, Unit Conversion Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: E

Q17. Which of the following statements about power are correct? 1 — The watt is a unit of measurement of power; 2 — $\frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{joule}}{\text{coulomb}}$ is a unit of measurement of power; 3 — $\frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{coulomb}}{\text{secondo}}\times \frac{\text{volt}}{\text{ampere}}$ is a unit of measurement of power. A) Only the first; B) Only the second; C) Only the third; D) Only the first and the second; E) All three.

Answer: E

Q18. Si leggano le affermazioni su un gas perfetto: 1 — a una data temperatura le molecole si muovono tutte alla stessa velocità, in direzioni casuali; 2 — la velocità quadratica media aumenta quando il gas viene compresso a temperatura costante; 3 — la temperatura del gas è direttamente proporzionale alla media dei quadrati delle velocità delle molecole. Quali sono corrette? A) Tutte e tre; B) Solo le prime due; C) Solo la 2; D) Nessuna; E) Solo la 3.

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

Q18. Read the statements about a perfect gas: 1 — at a given temperature the molecules all move at the same speed, in random directions; 2 — the root mean square speed increases when the gas is compressed at constant temperature; 3 — the temperature of the gas is directly proportional to the mean of the squares of the speeds of the molecules. Which are correct? A) All three; B) Only the first two; C) Only 2; D) None; E) Only 3.

Answer: E

Q19. Quando un corpo di volume $2.0\times 10^{-4}{\text{m}}^3$ è appeso in aria a un dinamometro, lo strumento indica $5.0\text{N}$. Che cosa indicherebbe lo stesso dinamometro se il corpo fosse completamente immerso in un liquido di densità $800{\text{kg m}}^{-3}$ ($g=10{\text{N kg}}^{-1}$)? A) Zero; B) $1.6\text{N}$; C) $3.4\text{N}$; D) $4.8\text{N}$; E) $5.0\text{N}$.

Topic: Fluid Mechanics Metodi: Hydrostatic Equilibrium Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C

Q19. When a body of volume $2.0\times 10^{-4}{\text{m}}^3$ is suspended in air from a dynamometer, the instrument reads $5.0\text{N}$. What would the same dynamometer read if the body were completely immersed in a liquid of density $800{\text{kg m}}^{-3}$ ($g=10{\text{N kg}}^{-1}$)? A) Zero; B) $1.6\text{N}$; C) $3.4\text{N}$; D) $4.8\text{N}$; E) $5.0\text{N}$.

Answer: C

Q20. La Terra determina un campo gravitazionale la cui intensità al centro della Luna sia $g^{\prime }$ ($g=F/m$). Siano $M_T$ ed $M_L$ le masse di Terra e Luna. Quanto vale l’intensità del campo di gravità dovuto alla Luna, al centro della Terra? A) $g^{\prime }$; B) $g^{\prime }(M_L/M_T)$; C) $g^{\prime }(M_T/M_L)$; D) $g^{\prime }(M_L/M_T{)}^{1/2}$; E) $g^{\prime }(M_T/M_L{)}^{1/2}$.

Topic: Gravitation Metodi: Newton’s Law of Gravitation, Symmetry Argument Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Planet, Satellite Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B

Q20. The Earth produces a gravitational field whose intensity at the center of the Moon is $g^{\prime }$ ($g=F/m$). Let $M_T$ and $M_L$ be the masses of the Earth and the Moon. What is the intensity of the gravitational field due to the Moon, at the center of the Earth? A) $g^{\prime }$; B) $g^{\prime }(M_L/M_T)$; C) $g^{\prime }(M_T/M_L)$; D) $g^{\prime }(M_L/M_T{)}^{1/2}$; E) $g^{\prime }(M_T/M_L{)}^{1/2}$.

Answer: B

Q21. L’energia totale di una particella in moto armonico può essere variata in uno di questi modi indipendenti: 1 — variando l’ampiezza; 2 — variando il periodo; 3 — variando la massa. Quali modi sono corretti? A) Tutti e tre; B) I primi due; C) Gli ultimi due; D) Solo il primo; E) Solo il terzo.

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Simple Harmonic Motion Analysis, Energy Conservation Method Competenze: Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A

Q21. The total energy of a particle in harmonic motion can be changed in one of these independent ways: 1 — by changing the amplitude; 2 — by changing the period; 3 — by changing the mass. Which ways are correct? A) All three; B) The first two; C) The last two; D) Only the first; E) Only the third.

Answer: A

Q22. Due piccoli altoparlanti identici $S_1$ e $S_2$, distanti $0.50\text{m}$, sono connessi allo stesso generatore e vibrano in fase emettendo onde sonore di lunghezza d’onda $0.40\text{m}$. Un microfono individua un minimo (interferenza distruttiva) nel punto P. Se P è a $12.00\text{m}$ da $S_2$ e $P{S}_1>P{S}_2$, la minima distanza di P da $S_1$ deve essere… A) $12.15\text{m}$; B) $12.20\text{m}$; C) $12.40\text{m}$; D) $12.50\text{m}$; E) $13.00\text{m}$.

p.8 — Altoparlanti S1 S2 e punto P

Topic: Wave Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q22. Two identical small loudspeakers $S_1$ and $S_2$, at a distance $0.50\text{m}$ apart, are connected to the same generator and vibrate in phase emitting sound waves of wavelength $0.40\text{m}$. A microphone detects a minimum (destructive interference) at point P. If P is $12.00\text{m}$ from $S_2$ and $P{S}_1>P{S}_2$, the minimum distance of P from $S_1$ must be… A) $12.15\text{m}$; B) $12.20\text{m}$; C) $12.40\text{m}$; D) $12.50\text{m}$; E) $13.00\text{m}$.

p.8 — Loudspeakers S1 S2 and point P

Answer: B

Q23. In una regione di spazio, nel vuoto, viene stabilito un campo elettrico uniforme. Allora… A) su tutte le particelle cariche poste nel campo agisce la medesima forza; B) gli elettroni che entrano perpendicolarmente alle linee di campo si muovono su traiettorie circolari; C) due elettroni si respingono con una forza proporzionale alla distanza reciproca; D) la distanza percorsa da un elettrone che parte da fermo, in un dato tempo, è proporzionale all’intensità del campo elettrico; E) la distanza percorsa da un elettrone che parte da fermo, in un dato tempo, è proporzionale al tempo trascorso.

Topic: Electrostatics Metodi: Free-Body Diagram, Kinematic Equations Competenze: Physical Reasoning Objects: Electron Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q23. In a region of space, in a vacuum, a uniform electric field is established. Then… A) the same force acts on all charged particles placed in the field; B) electrons that enter perpendicularly to the field lines move along circular trajectories; C) two electrons repel each other with a force proportional to their mutual distance; D) the distance traveled by an electron starting from rest, in a given time, is proportional to the strength of the electric field; E) the distance traveled by an electron starting from rest, in a given time, is proportional to the elapsed time.

Answer: D

Q24. Nel sistema in figura (piano inclinato $30°$, blocco $100\text{N}$ collegato via carrucola a peso $40\text{N}$) l’attrito statico vale $\mu =0.24$; il blocco è tenuto fermo da una forza parallela al piano. Quale deve essere l’intensità e il verso di tale forza? A) Uguale a $10.8\text{N}$ verso il basso; B) maggiore di $10.8\text{N}$ verso il basso; C) compresa fra $30.8\text{N}$ verso l’alto e $10.8\text{N}$ verso il basso; D) uguale a $30.8\text{N}$ verso l’alto; E) maggiore di $30.8\text{N}$ verso l’alto.

p.9 — Piano inclinato con carrucola e pesi

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Inclined Plane, Block, Pulley Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C

Q24. In the system shown in the figure (inclined plane $30°$, block $100\text{N}$ connected via a pulley to a weight $40\text{N}$) the static friction is $\mu =0.24$; the block is held stationary by a force parallel to the plane. What must be the magnitude and direction of this force? A) Equal to $10.8\text{N}$ downward; B) greater than $10.8\text{N}$ downward; C) between $30.8\text{N}$ upward and $10.8\text{N}$ downward; D) equal to $30.8\text{N}$ upward; E) greater than $30.8\text{N}$ upward.

p.9 — Inclined plane with pulley and weights

Answer: C

Q25. Con riferimento al sistema precedente, l’attrito dinamico vale $\mu =0.2$ e il blocco più pesante scende a velocità costante. Quale deve essere l’intensità e il verso della forza applicata al blocco che scende? A) Uguale a $7.3\text{N}$ verso il basso; B) maggiore di $7.3\text{N}$ verso il basso; C) compresa fra $27.3\text{N}$ verso l’alto e $7.3\text{N}$ verso il basso; D) uguale a $27.3\text{N}$ verso l’alto; E) maggiore di $27.3\text{N}$ verso l’alto.

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Free-Body Diagram, Vector Decomposition Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Inclined Plane, Block, Pulley Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A

Q25. With reference to the previous system, the kinetic friction is $\mu =0.2$ and the heavier block descends at constant velocity. What must be the magnitude and direction of the force applied to the descending block? A) Equal to $7.3\text{N}$ downward; B) greater than $7.3\text{N}$ downward; C) between $27.3\text{N}$ upward and $7.3\text{N}$ downward; D) equal to $27.3\text{N}$ upward; E) greater than $27.3\text{N}$ upward.

Answer: A

Q26. Tre sfere pesano $30\text{N}$, $18\text{N}$ e $10\text{N}$ e sono collegate a un supporto rigido per mezzo di molle identiche di massa trascurabile, una sotto l’altra. La costante elastica di ciascuna molla è $1{\text{N mm}}^{-1}$. L’allungamento della molla centrale è… A) $8\text{mm}$; B) $12\text{mm}$; C) $18\text{mm}$; D) $28\text{mm}$; E) $58\text{mm}$.

p.9 — Tre sfere appese a molle

Topic: Elasticity & Materials Metodi: Hooke’s Law, Free-Body Diagram Competenze: Mathematical Modeling Objects: Sphere, Spring Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D

Q26. Three spheres weigh $30\text{N}$, $18\text{N}$ and $10\text{N}$ and are connected to a rigid support by means of identical springs of negligible mass, one below the other. The spring constant of each spring is $1{\text{N mm}}^{-1}$. The elongation of the middle spring is… A) $8\text{mm}$; B) $12\text{mm}$; C) $18\text{mm}$; D) $28\text{mm}$; E) $58\text{mm}$.

p.9 — Three spheres suspended from springs

Answer: D

Q27. Un oggetto si muove con accelerazione variabile nel tempo come nei cinque grafici $a$–$t$ (da $0$ a $3\text{s}$). Se al tempo $t=0$ si muove a velocità $v_0$, in quale caso la sua velocità è minima al tempo $t=3\text{s}$? [Grafici A–E: A costante $+5$, B a V, C parabola, D retta decrescente, E retta crescente.]

p.10 — Cinque grafici accelerazione-tempo A-E

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: E

Q27. An object moves with variable acceleration over time as in the five graphs $a$–$t$ (from $0$ to $3\text{s}$). If $t=0$ moves at $v_0$ speed at time, in which case is its speed minimum at $t=3\text{s}$ time? [Graphs AE: A constant $+5$, B to V, C parabola, D descending line, and E ascending line.]

p.10 — Five acceleration-time graphs A-E

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Answer: E

Q28. Un aeroplano vola orizzontalmente a $160{\text{m s}}^{-1}$ a $80\text{m}$ da terra. Quando è a distanza orizzontale $x$ dal punto T lascia cadere un oggetto. Trascurando la resistenza dell’aria, l’oggetto cadrà su T se $x$ è circa… A) $40\text{m}$; B) $160\text{m}$; C) $320\text{m}$; D) $640\text{m}$; E) $2560\text{m}$.

p.10 — Aeroplano che lascia cadere oggetto

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

Q28. Un aeroplano vola orizzontalmente a $160{\text{m s}}^{-1}$ a $80\text{m}$ da terra. When it is at a horizontal distance $x$ from the point T it drops an object. If the air resistance is neglected, the object will fall on T if $x$ is about… A) $40\text{m}$; B) $160\text{m}$; C) $320\text{m}$; D) $640\text{m}$; E) $2560\text{m}$.

p.10 — Aeroplano che lascia cadere oggetto

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

Q29. Un disco uniforme orizzontale ruota attorno a un asse verticale per il centro. Un corpo di massa $m$ è appoggiato a distanza $r$ dal centro e viene trascinato; la velocità angolare cresce finché il corpo viene lanciato via, a ${\omega }_0$. Per lanciarlo via a velocità angolare minore di ${\omega }_0$, quali operazioni sono adeguate? 1 — Aumentare $r$; 2 — diminuire il coefficiente di attrito; 3 — diminuire la massa $m$. A) Tutte e tre; B) Solo la 1 e la 2; C) Solo la 2 e la 3; D) Solo la 1 e la 3; E) Nessuna delle tre.

Topic: Rotational Dynamics Metodi: Torque & Angular Momentum Analysis Competenze: Physical Reasoning Objects: Disk Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: B

Q29. A uniform horizontal disk rotates about a vertical axis through its center. A body of mass $m$ is placed at a distance $r$ from the center and is dragged along; the angular velocity increases until the body is thrown off, at ${\omega }_0$. To throw it off at an angular velocity lower than ${\omega }_0$, which operations are suitable? 1 — Increase $r$; 2 — decrease the coefficient of friction; 3 — decrease the mass $m$. A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 2 and 3; D) Only 1 and 3; E) None of the three.

Answer: B

Q30. In figura la sezione del rivestimento di un serbatoio di acqua calda: parete metallica spessore $3.0\text{mm}$ ($k=4.0\times 10^2{\text{W m}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$) e copertura di poliuretano spessore $27\text{mm}$ ($k=1.0{\text{W m}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$). La superficie metallica a contatto con l’acqua è a $90°\text{C}$, la superficie esterna del poliuretano a $30°\text{C}$. La temperatura $X$ sulla superficie di separazione metallo/poliuretano, approssimata al grado, è… A) $50°\text{C}$; B) $60°\text{C}$; C) $84°\text{C}$; D) $89°\text{C}$; E) $90°\text{C}$.

p.11 — Sezione parete metallo e poliuretano

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling Objects: Container Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: E

Q30. The figure shows the cross-section of the lining of a hot water tank: metal wall thickness $3.0\text{mm}$ ($k=4.0\times 10^2{\text{W m}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$) and polyurethane covering thickness $27\text{mm}$ ($k=1.0{\text{W m}}^{-1}{\text{K}}^{-1}$). The metal surface in contact with the water is at $90°\text{C}$, the outer surface of the polyurethane is at $30°\text{C}$. The temperature $X$ on the metal/polyurethane separation surface, rounded to the nearest degree, is… A) $50°\text{C}$; B) $60°\text{C}$; C) $84°\text{C}$; D) $89°\text{C}$; E) $90°\text{C}$.

p.11 — Cross-section of metal and polyurethane wall

Answer: E

Q31. Nella reazione nucleare ${}_6{\text{C}}^{12}+{}_1{\text{H}}^2\to {}_7{\text{N}}^{13}+X$, che cosa è $X$? A) ${\beta }^{+}$; B) ${}_1{\text{H}}^1$; C) ${}_0{n}^1$; D) $\alpha$; E) $\gamma$.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Nucleus Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q31. In the nuclear reaction ${}_6{\text{C}}^{12}+{}_1{\text{H}}^2\to {}_7{\text{N}}^{13}+X$, what is $X$? A) ${\beta }^{+}$; B) ${}_1{\text{H}}^1$; C) ${}_0{n}^1$; D) $\alpha$; E) $\gamma$.

Topic: Nuclear & Particle Physics Metodi: — Competenze: Physical Reasoning Objects: Nucleus Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q32. Si osservi il grafico $v$–$t$ in figura. In quale intervallo temporale l’accelerazione assume il massimo valore negativo? A) Tra $0$ e $1\text{s}$; B) tra $1$ e $3\text{s}$; C) tra $3$ e $5\text{s}$; D) tra $5$ e $7\text{s}$; E) tra $7$ e $9\text{s}$.

p.11 — Grafico velocita-tempo

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: C

Q32. See the graph $v$–$t$ in the figure. In what time interval does the acceleration take the maximum negative value? The following conditions shall apply: (a) between $0$ and $1\text{s}$; (b) between $1$ and $3\text{s}$; (c) between $3$ and $5\text{s}$; (d) between $5$ and $7\text{s}$; (e) between $7$ and $9\text{s}$.

p.11 — Velocity-time graph

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Kinematic Equations Competenze: Diagrammatic Reasoning Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Answer: C

Q33. I punti X e Y indicano la posizione di due fili lunghi e paralleli, distanti $15\text{cm}$. Il filo X è percorso da una corrente di $20\text{A}$, il filo Y da una corrente di $10\text{A}$ nello stesso verso. In quale dei punti A, B, C, D, E deve essere posto un terzo filo, parallelo agli altri e percorso da corrente nello stesso verso, affinché la forza agente su di esso sia nulla?

p.11 — Due fili X e Y con punti A-E

Topic: Magnetism Metodi: Ampère’s Law, Superposition Principle Competenze: Mathematical Modeling, Physical Reasoning Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: C

Q33. Points X and Y indicate the positions of two long, parallel wires, $15\text{cm}$ apart. Wire X carries a current of $20\text{A}$, wire Y carries a current of $10\text{A}$ in the same direction. At which of points A, B, C, D, E must a third wire be placed, parallel to the others and carrying a current in the same direction, so that the force acting on it is zero?

p.11 — Two wires X and Y with points A-E

Answer: C

Q34. Le figure mostrano possibili impulsi che si propagano lungo una corda (A–E). La sovrapposizione dell’impulso E e dell’impulso A lungo la stessa corda determina una nuova forma di impulso. A quale degli impulsi rappresentati somiglia di più quello risultante? [Impulsi A–E.]

p.12 — Cinque impulsi su corda A-E

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Superposition Principle Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: String Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: B

Q34. The figures show possible pulses propagating along a rope (A–E). The superposition of pulse E and pulse A along the same rope produces a new pulse shape. Which of the represented pulses does the resulting one most resemble? [Pulses A–E.]

p.12 — Five pulses on a rope A-E

Answer: B

Q35. I cinque grafici mostrano come una grandezza $y$ può dipendere da $x$. Quale rappresenta meglio la relazione tra l’energia potenziale di un pendolo semplice che oscilla senza attrito (grandezza $y$) e la sua energia cinetica (grandezza $x$) allo stesso istante? [Grafici A–E; quello corretto è una retta decrescente.]

p.12 — Cinque grafici y-x A-E

Topic: Oscillations & Waves Metodi: Energy Conservation Method Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Pendulum Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: D

Q35. The five graphs show how a quantity $y$ can depend on $x$. Which one best represents the relationship between the potential energy of a simple pendulum oscillating without friction (quantity $y$) and its kinetic energy (quantity $x$) at the same instant? [Graphs A–E; the correct one is a decreasing straight line.]

p.12 — Five y-x graphs A-E

Answer: D

Q36. Una differenza di potenziale di $6\text{V}$ viene applicata a un condensatore da $20\text{pF}$ ad armature piane e parallele. Il condensatore viene isolato e una lastra di perspex (costante dielettrica relativa $4$) viene inserita tra le armature riempiendo tutto lo spazio. Quali affermazioni descrivono correttamente la situazione? 1 — La carica immagazzinata rimane la stessa; 2 — l’energia immagazzinata aumenta da $360\mu \text{J}$ a $1440\mu \text{J}$; 3 — la d.d.p. tra le armature è ancora $6\text{V}$. A) Tutte e tre; B) Solo la 1 e la 2; C) Solo la 2 e la 3; D) Solo la 1; E) Solo la 3.

Topic: Electrostatics Metodi: Electric Potential Method Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: Capacitor Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q36. A potential difference of $6\text{V}$ is applied to a capacitor of $20\text{pF}$ with flat, parallel plates. The capacitor is isolated and a sheet of perspex (relative dielectric constant $4$) is inserted between the plates, filling all the space. Which statements correctly describe the situation? 1 — The stored charge remains the same; 2 — the stored energy increases from $360\mu \text{J}$ to $1440\mu \text{J}$; 3 — the p.d. between the plates is still $6\text{V}$. A) All three; B) Only 1 and 2; C) Only 2 and 3; D) Only 1; E) Only 3.

Answer: D

Q37. Un veicolo compie un giro della morte su una pista circolare in un piano verticale (raggio $r$). Qual è la minima velocità che il veicolo deve avere nel punto più alto? A) $\sqrt{rg}$; B) $\sqrt{2rg}$; C) $\sqrt{rg}/2$; D) $2\sqrt{rg}$; E) $\sqrt{rg/2}$.

p.13 — Giro della morte, pista circolare

Topic: Newtonian Mechanics Metodi: Energy Conservation Method, Free-Body Diagram Competenze: Physical Reasoning, Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.3 Risposta: A

Q37. A vehicle performs a loop-the-loop on a circular track in a vertical plane (radius $r$). What is the minimum speed the vehicle must have at the highest point? A) $\sqrt{rg}$; B) $\sqrt{2rg}$; C) $\sqrt{rg}/2$; D) $2\sqrt{rg}$; E) $\sqrt{rg/2}$.

p.13 — Loop-the-loop, circular track

Answer: A

Q38. Un circuito è formato da quattro lampadine uguali collegate in serie, alimentate da una batteria con resistenza interna. Il circuito viene modificato lasciando solo tre lampadine, sempre in serie. Quale affermazione descrive meglio il cambiamento? A) La resistenza totale aumenta; B) la corrente diminuisce; C) la d.d.p. ai capi della batteria aumenta; D) la d.d.p. ai capi della batteria diminuisce; E) la potenza assorbita da ciascuna lampadina rimane la stessa.

Topic: Circuits Metodi: Kirchhoff’s Laws, Equivalent Circuit Reduction Competenze: Physical Reasoning Objects: Battery Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q38. A circuit is made up of four identical light bulbs connected in series, powered by a battery with internal resistance. The circuit is modified leaving only three light bulbs, still in series. Which statement best describes the change? A) The total resistance increases; B) the current decreases; C) the potential difference across the battery increases; D) the potential difference across the battery decreases; E) the power absorbed by each light bulb remains the same.

Answer: D

Q39. La massima energia degli elettroni emessi per effetto fotoelettrico sulla superficie di un metallo viene misurata in funzione della frequenza della luce incidente e si traccia il grafico. Si riportano poi i grafici relativi a metalli diversi sugli stessi assi. Si osserva che tutti i grafici… A) intersecano l’asse della massima energia nello stesso punto; B) intersecano l’asse della frequenza nello stesso punto; C) passano per l’origine degli assi; D) sono paralleli tra loro; E) tendono allo stesso valore dell’energia massima all’aumentare della frequenza.

Topic: Modern-Quantum Physics Metodi: Photon Energy Relation Competenze: Diagrammatic Reasoning, Physical Reasoning Objects: Electron Fonte: Testo (PDF) — p.2 Risposta: D

Q39. The maximum energy of the electrons emitted by the photoelectric effect on the surface of a metal is measured as a function of the frequency of the incident light and a graph is plotted. The graphs for different metals are then plotted on the same axes. It is observed that all the graphs… A) intersect the maximum energy axis at the same point; B) intersect the frequency axis at the same point; C) pass through the origin of the axes; D) are parallel to each other; E) tend to the same value of the maximum energy as the frequency increases.

Answer: D

Q40. Il calore specifico di un metallo è $\frac{1}{9}{c}_a$ e la sua densità è $6{\rho }_a$, dove $c_a$ e ${\rho }_a$ sono calore specifico e densità dell’acqua. Volumi uguali di acqua e metallo vengono riscaldati in modo che le temperature aumentino della stessa quantità; l’energia fornita al metallo è $k$ volte quella trasferita all’acqua. Quanto vale $k$? A) $k=1/3$; B) $k=2/3$; C) $k=3/2$; D) $k=4$; E) $k=54$.

Topic: Thermodynamics Metodi: — Competenze: Mathematical Modeling Objects: — Fonte: Testo (PDF) — p.4 Risposta: B

Q40. The specific heat of a metal is $\frac{1}{9}{c}_a$ and its density is $6{\rho }_a$, where $c_a$ and ${\rho }_a$ are the specific heat and density of water. Equal volumes of water and metal are heated so that their temperatures increase by the same amount; the energy supplied to the metal is $k$ times that transferred to the water. What is the value of $k$? A) $k=1/3$; B) $k=2/3$; C) $k=3/2$; D) $k=4$; E) $k=54$.

Answer: B