DIPARTIMENTO DI METODOLOGIE FISICHE E CHIMICHE PER L’INGEGNERIA FACOLTÀ DI INGEGNERIA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA

QUESITI DI FISICA

con schede di autovalutazione

ad uso degli studenti del Corso di Fisica Sperimentale II del Corso di Laurea in Ingegneria

Informatica – (Orp-Z)

AA 2005-2006

Prof. A. Triglia P. Bellia

I

PRESENTAZIONE

I presenti quesiti hanno lo scopo di fornire allo studente uno strumento di autovalutazione.

I quesiti sono suddivisi per argomento in sette sezioni:

I. Elementi di calcolo vettoriale

II. Elettrostatica

III. Flusso e capacità

IV. Conduzione elettrica

V. Magnetismo

VI. Induzione elettromagnetica

VII. Campi elettromagnetici

Per ogni sezione, è prevista la compilazione della scheda corrispondente scrivendo nell’apposito

spazio, per ogni quesito, la lettera relativa alla soluzione che si ritiene giusta.

Confrontando poi le risposte date con quelle corrette e assegnando i punteggi indicati, si potrà

calcolare il punteggio totale.

Un punteggio inferiore a 18 è indice di una carenza rilevante sull’argomento.

Saremo grati a chi vorrà segnalare eventuali errori o fornire suggerimenti per migliorare le future

edizioni.

Questo testo è messo gratuitamente a disposizione degli studenti del corso di Fisica Sperimentale II

(Orp-Z) del corso di Laurea in Ingegneria Informatica e non può essere in alcun modo (neanche in

parte) venduto o pubblicato o comunque adoperato per scopi diversi da quelli per cui è stato

realizzato.

Prof. A. Triglia

P. Bellia

II

SCHEDE DI AUTOVALUTAZIONE I. ELEMENTI DI CALCOLO VETTORIALE Risposta esatta: + 5 punti Nessuna risposta: -2 punto Risposta sbagliata: -3 punti quesito 1 2 3 4 5 6 risposta punti Punteggio totale: ______ II. ELETTROSTATICA Risposta esatta: + 1 punto Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -2 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 risp. punti ques. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 risp. punti ques. 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 risp. punti Punteggio totale: ______ III. FLUSSO E CAPACITA’ Risposta esatta: + 2.5 punti Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -2 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 risp. Punti Punteggio totale: ______

III

IV. CONDUZIONE ELETTRICA Risposta esatta: + 2 punti Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -2 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 risp. punti Punteggio totale: ______ V. MAGNETISMO Risposta esatta: + 2.5 punti Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -2 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 risp. Punti Punteggio totale: ______ VI. INDUZIONE ELETTROMAGNETICA Risposta esatta: + 3 punti Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -2 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 risp. Punti Punteggio totale: ______

IV

VII. CAMPI ELETTROMAGNETICI Risposta esatta: + 2 punti Nessuna risposta: -1 punto Risposta sbagliata: -1.5 punti ques. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 risp. punti Punteggio totale: ______ TABELLA RIASSUNTIVA Sezione I II III IV V VI VII Punti TOTALE MEDIA

1

I. ELEMENTI DI CALCOLO VETTORIALE 1. Un vettore rappresenta:

a. una grandezza variabile nel tempo b. una grandezza caratterizzata da modulo, direzione e verso c. una qualsiasi grandezza fisica d. una quantità derivabile da operazioni di differenziazione e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

2. La corrente elettrica è una grandezza:

a. scalare b. vettoriale c. né scalare, né vettoriale d. sia scalare, che vettoriale e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

3. Un campo a divergenza nulla è detto:

a. irrotazionale b. stazionario c. uniforme d. solenoidale e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

4. Un campo a rotore nullo è detto:

a. irrotazionale b. solenoidale c. statico d. incommensurabile e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

5. L’operatore divergenza si rappresenta con il simbolo:

a. ∇ ⋅ b. ∇ × c. δ ⋅ d. γ × e. nessuna delle precedenti risposte

2

6. L’operatore rotore si rappresenta con il simbolo:

a. α × b. ∇ × c. ∇ ⋅ d. × × e. nessuna delle precedenti risposte

3

II. ELETTROSTATICA

1. La differenza di potenziale che si deve applicare fra due lamine metalliche parallele distanti 10.0 cm affinché il modulo dell’intensità del campo elettrico tra di esse sia 1.00 V/m è:

a. 0 V b. ± 0.10 V c. ± 1 V d. ± 10 V e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

2. Nel caso di un non-conduttore:

a. la sua superficie deve essere ad un unico potenziale b. il suo intero volume, eccetto la superficie, è a potenziale costante c. regioni diverse possono essere a potenziali diversi d. il potenziale deve essere nullo ovunque al suo interno e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

3. Le linee di forza del campo elettrico sono sempre orientate:

a. verso la terra b. verso una regione di potenziale più alto c. verso una regione di potenziale più basso d. verso una carica positiva e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

4. Dato un gruppo di cariche vicine il cui valore totale è non nullo, la superficie equipotenziale ad una distanza molto grande è:

a. quasi un piano b. quasi una sfera c. indeterminabile d. quasi cilindrica e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

5. Quando due corpi metallici carichi vengono collegati con un filo conduttore, quello che acquista elettroni aveva, rispetto all’altro corpo:

a. una maggiore energia potenziale elettrica b. una minore capacità c. una minore costante dielettrica relativa d. un più alto potenziale e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

4

6. Due sfere conduttrici identiche ed isolate portano rispettivamente cariche Q e 2Q. Quando sono a distanza d fra loro interagiscono con una forza F. Le sfere sono poi messe a contatto e successivamente riportate alla distanza iniziale d. Se non c'è stata dispersione di carica, la forza di repulsione diventa:

a. F/2 b. 3F/4 c. 8F/9 d. 9F/8 e. 4F/3

7. Considerando la forza elettrica Y che un elettrone subisce quando è posto nello spazio tra le armature piane e parallele di un condensatore mantenute ad una d.d.p. costante, e la distanza X fra esse, si è ottenuto un grafico lineare. Nel grafico è stato posto

a. Y in funzione di X b. Y in funzione di 1/X c. Y in funzione di 1/X2 d. Log(Y) in funzione di X e. Y in funzione di log(X)

8. Quando un conduttore viene collegato a terra:

a. non accade nulla b. le cariche fluiscono in modo che il conduttore assuma un potenziale positivo c. le cariche fluiscono in modo che il conduttore assuma un potenziale negativo d. le cariche fluiscono in modo che il conduttore assuma il potenziale della terra e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9. Un corpo viene messo a terra ed acquista elettroni; aveva inizialmente:

a. un potenziale negativo b. potenziale nullo c. un potenziale positivo d. una carica iniziale totale negativa e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

10. Un neutrone acquista in qualche modo 10 eV. Ciò corrisponde ad un aumento:

a. di 10 C della sua carica b. di 10 V del suo potenziale elettrico c. di 16 ⋅ 10-19 J della sua energia d. di 10 µF della sua capacità e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

5

11. Il potenziale elettrostatico dovunque all’interno di un conduttore cavo:

a. è sempre nullo b. è sempre negativo c. è sempre una costante non nulla d. è costante, purché non ci siano cariche isolate racchiuse e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12. Due sferette che distano 1 m l’una dall’altra portano cariche di +30.0 µC e –50 µC. Il potenziale in un punto sulla retta congiungente i centri delle sferette a metà strada fra di esse vale:

a. 20 µV b. - 20 µV c. 3.6 ⋅ 105V d. -3.6 ⋅ 105 V e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

13. Una goccia d'acqua su cui è presente una carica Q = 32 pC ha, alla superficie, un potenziale V0 = 512 V. Qual è il raggio della goccia ?

a. 0.54 mm b. 5.4 mm c. 0.054 mm d. 54 mm e. 540 mm

14. Un protone (m=1.67 x 10-27 kg) viene posto ad una distanza di 1 cm al di sotto di un piano conduttore indefinito orizzontale collegato a terra. Tenendo conto della gravità, la forza complessiva che agisce sul protone è:

a. 5.59 x 10-25 N, verso l’alto b. 1.64 x 10-26 N, verso il basso c. nulla d. 7.75 x 10-24 N, verso l’alto e. 2.89 x 10-18 N, verso il basso

15. La forza elettrostatica agente fra un elettrone e un neutrone è:

a. negativa e attrattiva b. positiva e repulsiva c. nulla d. talvolta attrattiva e talvolta repulsiva e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

6

16. Rispetto alla forza gravitazionale, l’attrazione elettrica fra un elettrone ed un protone:

a. è dello stesso ordine di grandezza b. è molto più forte c. è molto più debole d. non può essere confrontata e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

17. Quando la distanza fra i centri di due sferette cariche raddoppia, la forza elettrica che si esercita fra di esse:

a. si dimezza b. si raddoppia c. si riduce ad ¼ d. si quadruplica e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

18. Una sferetta che porta una carica di –25.0 nC viene spostata di 1 m in un campo elettrico uniforme (senza accelerazione). Si sposta da un punto a potenziale nullo ad un punto il cui potenziale è 100 V. Il lavoro compiuto su di essa dalla forza applicata è:

a. -25.0 ⋅ 10-7 J b. +25.0 ⋅ 10-7 J c. nullo d. 2.5 J e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

19. Si hanno tre sfere conduttrici identiche; una di esse porta una carica Q. Se le tre sfere vengono portate in contatto e poi separate:

a. ciascuna avrà una carica Q/3 b. ciascuna avrà una carica Q c. soltanto una si caricherà ed avrà una carica Q d. si scaricheranno tutte e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

20. Una sfera metallica viene messa a terra chiudendo un interruttore ed un palloncino carico positivamente viene avvicinato alla sfera. Poi il palloncino viene allontanato e quindi l’interruttore viene aperto. Ora la sfera:

a. è neutra b. è carica negativamente c. è carica positivamente d. è carica, ma non si può conoscere la sua polarità e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

7

21. Se la carica su ciascuna di due sferette identiche raddoppia e raddoppia anche la loro distanza, la loro forza di interazione:

a. raddoppia b. si dimezza c. si riduce ad ¼ d. rimane invariata e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

22. Il valore misurato del modulo dell’intensità del campo elettrico di una carica puntiforme alla distanza di 4 m è 100 N/C. Il modulo dell’intensità del campo elettrico alla distanza di 2 m è:

a. 400 N/C b. 50 N/C c. 100 N/C d. 1000 N/C e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

23. Tre cariche q1 = 1 nC, q2 = 2nC, q3 = 5 nC sono separate dalle distanze r12 = 1 m, r23 = 2m, r13 = 3 m. Il rapporto fra i moduli delle forze esercitate su q3 da q1 e da q2 è:

a. 2/9 b. 5/2 c. 5/9 d. 9/2 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

24. Due cariche si attraggono nel vuoto; queste stesse due cariche, poste alla stessa distanza reciproca, vengono immerse in alcol etilico (εr = 25). Ora l’interazione:

a. aumenta secondo il fattore 5 b. diminuisce secondo il fattore 5 c. diminuisce secondo il fattore 25 d. aumenta secondo il fattore 25 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

25. Un elettrone in un campo elettrico la cui intensità ha modulo 100 N/C è soggetto a una forza di:

a. 1.6 x 10-10 N b. 1.6 x 10-21 N c. 3.2 x 10-17 N d. 1.6 x 10-17 N e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

8

26. Un corpo di rame, per effetto dello strofinio con un panno di lana, acquista una carica in eccesso di –1 µC. La sua massa varia di circa:

a. 5.7 x 10-18 kg b. 1.6 x 10-12 kg c. 3.0 x 10-24 kg d. 8.9 x 10-11 kg e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

27. Due sferette che portano la stessa carica sono poste nel vuoto alla distanza di 1 m l’una dall’altra e sono soggette ad una repulsione elettrica di 1 N. La loro carica vale:

a. ± 2.1 x 10-11 C b. ± 1.1 x 10-9 C c. ± 1.1 x 10-5 C d. ± 3.3 x 10-7 C e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

28. Due palline di midollo di sambuco dono fissate in aria agli estremi di fili di cotone lunghi 50 cm sospesi a un comune punto di sostegno. Le palline ricevono cariche uguali e si respingono, ciascuna formando un angolo di 10° con la verticale. Il valore assoluto della carica su ciascuna pallina è:

a. 0.22 µC b. non ci sono dati sufficienti per rispondere c. 22 µC d. 11 µC e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

29. Due cariche puntiformi di +20 µC sono fisse in due dei vertici di un triangolo equilatero con lato di 2.0 m, situato nel vuoto. Nel terzo vertice, il modulo dell’intensità del campo elettrico è:

a. 7.8 x 104 N/C b. 7.8 x 10-4 N/C c. 7.8 N/C d. 78 N/C e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

30. Due lamine piane parallele di alluminio, ciascuna delle quali misura 1m x 0.5 m, sono separate dalla distanza di 1 mm e nello spazio che le separa c’è il vuoto. Affinché nello spazio fra le lamine si generi un campo elettrico uniforme di la cui intensità abbia modulo 1000 N/C, le cariche che si devono impartire alle lamine valgono:

a. 4.4 C b. 4.4 µC c. 4.4 nC d. 4.4 mC e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9

III. FLUSSO E CAPACITA’ 1. L’unità SI del flusso elettrico è:

a. N/C2 b. N m/C c. N m2 / C d. C / (N m) e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

2. Si consideri una superficie gaussiano con all’interno quattro cariche q1 = 3 C, q2 = 0.5 C, q3 = 1 C, q4 = -4.5 C. Il flusso del campo elettrico attraverso la superficie è:

a. nullo b. entrante c. uscente d. variabile nel tempo e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

3. La quantità 1 C ⋅ V equivale a:

a. 1 V/m b. 1 N ⋅ m c. 1 C/N d. 1 V/N e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

4. Si carica un condensatore di 100 pF collegandolo tra i morsetti di una batteria di 1.5 V. La carica sulle sue armature vale:

a. 1.5 ⋅ 105 C b. 1.5 ⋅ 10-10 C c. 150 C d. 1.5 C e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

5. Un condensatore da 8µF, caricato da una ddp di 200V, viene messo in parallelo ad un condensatore di 4µF precedentemente caricato da una ddp di 800V. Il collegamento viene realizzato mediante il contatto tra le armature di uguale polarità. La ddp ai capi del condensatore equivalente diventa:

a. 133V b. 300V c. 400V d. 500V e. 1000V

10

6. La capacità di un condensatore variabile di un radioricevitore può variare da un minimo di 50 pF a un massimo di 950 pF, girando una manopola da 0° a 180°. Col quadrante a 180°, il condensatore viene caricato a 400 V. Appena caricato, la batteria viene staccata e la manopola girata a 0°. La differenza di potenziale adesso sarà:

a. 400 V b. 7.6 x 103 V c. 4.3 x 10-2 V d. 0 V

7. Si può aumentare la capacità di un condensatore piano:

a. raffreddando le armature b. avvicinando le armature c. diminuendo la costante dielettrica del mezzo tra le armature d. aumentando la differenza di potenziale e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

8. Se la ddp ai capi di un condensatore raddoppia, la quantità di energia accumulata:

a. raddoppia b. si dimezza c. si quadruplica d. resta invariata e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9. Se la carica di un condensatore si dimezza, l’energia accumulata:

a. si dimezza b. si riduce a ¼ c. resta invariata d. raddoppia e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

10. Un condensatore è costituito da due lamine metalliche distanziate di 1.0 mm di area 100 cm2 ciascuna. Il dielettrico fra le lamine ha una εr = 10. La capacità vale:

a. 2.2 ⋅ 10-12 F b. 3.4 ⋅ 10-11 F c. 7.3 ⋅ 10-7 F d. 8.9 ⋅ 10-10 F e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

11

11. Si abbiano tre condensatori di capacità 20 pF, 30 pF, 60 pF. Quando sono collegati in serie la loro capacità totale vale:

a. 10 pF b. 110 pF c. 60 pF d. 90 pF e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12. Un condensatore da 40 pF viene collegato ai morsetti di una batteria di 12 V. Quanta energia accumula?

a. 3.7 mJ b. 2.4 µJ c. 2.8 nJ d. 48 pJ e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12

IV. CONDUZIONE ELETTRICA 1. All'aumentare della lunghezza di un conduttore di sezione costante, la sua resistenza elettrica:

a. aumenta b. diminuisce c. non varia d. a seconda del conduttore possono verificarsi tutte le tre precedenti situazioni

2. Due resistenze, R1=500 ohm e R2=1000 ohm, sono connesse una volta in serie e una volta in parallelo. Quanto vale la resistenza equivalente nei due casi ?

a. Rserie = 1000 ohm; Rparal= 667 ohm b. Rserie = 1500 ohm; Rparal= 667 ohm c. Rserie = 1500 ohm; Rparal= 333 ohm d. Rserie = 2000 ohm; Rparal= 500 ohm

3. La ragione per cui la resistenza elettrica di un conduttore metallico aumenta all'aumentare della temperatura è:

a. una maggiore velocità di deriva degli elettroni b. una maggiore ampiezza di vibrazione degli ioni del reticolo cristallino c. un aumento della sezione trasversale del conduttore d. un aumento della lunghezza del conduttore e. una riduzione nel numero di elettroni liberi

4. Un fascio continuo di particelle α con energia cinetica da 20 MeV ha una corrente di 0.25 x 10-6 A. (Le particelle α sono dei nuclei di elio costituiti da due protoni e due neutroni).

Se il fascio è diretto perpendicolarmente ad un piano, quante particelle α colpiscono il piano in 3 secondi ?

a. 8.21 x 1011 b. 3 c. 2.34 x 1012 d. 5 x 1027 e. 3.51 x 102

5. Un resistore da 8 Ω è collegato ad un generatore che gli eroga 64 W. La corrente fornita al resistore vale:

a. 2.83 A b. 8.00 A c. 4.00 A d. 64.0 A e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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6. Un filo di alluminio ha una resistenza di 50 Ω. Quanto vale la nuova resistenza se si accorcia il filo tagliandolo a metà?

a. 100 Ω b. 50 Ω c. 25 Ω d. 5 Ω e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

7. Una ddp di 12 V applicata ai capi di un resistore determina una corrente di 0.5 A. Quanta potenza si dissipa?

a. 52 W b. 10 W c. 12 W d. 6 W e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

8. La resistenza di un tratto di filo isolato per collegamenti elettrici è indipendente:

a. dal raggio del conduttore b. dal materiale con cui è fatto l’isolante c. dal materiale con cui è fatto il conduttore d. dalla lunghezza del filo e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9. In un circuito chiuso circolano 20 A; quanto vale la carica che passa per un suo punto arbitrario in 3 s?

a. 60 C b. 20 C c. 3 C d. 6.67 C e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

10. Un filo metallico ha una resistenza di 5 Ω. Un altro filo, fatto dello stesso materiale ma di lunghezza doppia ed area della sezione trasversale pari alla metà, ha una resistenza di:

a. 5 Ω b. 20 Ω c. 10 Ω d. 0.2 Ω e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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11. Il resistore di un riscaldatore elettrico ai cui estremi è applicata una ddp di 100 V genera 20 W di calore. Quando gli è applicata una ddp di 50 V, assorbe:

a. 0.1 A b. 5 A c. 20 A d. 10 A e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12. Un dispositivo alimentato a batteria ha una targhetta che dice: 0.9 W – 9 Vcc. La corrente che assorbe dalla batteria vale:

a. 0.9 A b. 8.1 A c. 100 mA d. 0.01 mA

nessuna delle precedenti risposte è corretta 13. Un resistore di 12 Ω è in parallelo con un resistore di 4 Ω. La resistenza equivalente è:

a. 48 Ω b. 8 Ω c. 16 Ω d. 3 Ω e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

14. Una lampadina di 24W – 12 V, che viene inserita in un circuito che applica 6 V tra i suoi terminali, assorbe una corrente di:

a. 2 A b. 1 A c. 0 d. 0.5 A e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

15. Due resistori di 20 Ω e 5 Ω sono collegati in parallelo tra i morsetti di un generatore (ideale) di 20 V. La corrente erogata dal generatore vale:

a. 2 A b. 5 A c. 25 A d. 0 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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16. Un galvanometro a bobina mobile (resistenza della bobina = 100 Ω) ha un fondo scala di 1.00 mA. Uno shunt tale che il galvanometro possa essere usato per misurare correnti fino ad 1,00 A dave avere una resistenza di:

a. 100 Ω b. 10 Ω c. 0.1 Ω d. 0.01 Ω e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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V. MAGNETISMO 1. La forza agente su un dipolo magnetico in un campo magnetico uniforme:

a. è orientata verso il polo nord b. è orientata verso il polo sud c. è nulla d. è orientata su un asse perpendicolare alla congiungete i due poli e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

2. Se si immagina che la forza agente su un elemento di corrente sia dovuta al movimento di portatori di carica positivi, come varierà se si considera che la stessa corrente sia dovuta ad un movimento di portatori di carica negativi nel verso opposto?

a. rimarrà invariata b. invertirà il verso c. sarà perpendicolare d. si sposterà di un angolo θ dipendente dalla carica dei portatori e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

3. Una bobina circolare piana di N spire e area A percorsa da una corrente I, ha l’asse di simmetria parallelo all’induzione B di un campo magnetico uniforme in cui è immersa . Il momento delle forze che si esercitano sulla bobina è:

a. NIBA b. nullo c. NIB/A d. IBA e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

4. Avvolgendo 200 spire di filo conduttore isolato (diametro 0.8 mm) attorno ad una barra di ferro e collegando gli estremi del filo ad una pila di 1.5 V si ottiene:

a. un emettitore di onde radio b. un voltmetro c. un elettromagnete d. un campanello elettrico e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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5. Si abbia un lungo solenoide rettilineo di N spire e lunghezza x percorso da una corrente I. Se raddoppiano I ed x (mentre N rimane costante), il modulo dell’induzione magnetica in un punto vicino all’asse del solenoide:

a. resta invariato b. si quadruplica c. si riduce ad ¼ d. si riduce ad 1/8 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

6. Un filo conduttore lungo e sottile è percorso da una corrente di 10 A. L’induzione magnetica alla distanza di 50 cm vale:

a. 2 ⋅ 10-5 T b. 4 ⋅ 10-6 T c. 0.5 T d. 6 ⋅ 10-3 T e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

7. La forza F che agisce su una particella di carica q in moto con velocità v in un campo magnetico uniforme B è data da F = q v B sin(θ) dove θ è l'angolo fra il vettore v e il vettore B. Se q = 1 C, v = 1 m/s , B =1 T , risulta F = 1 N sin (θ). Trovare il valore della forza agente sulla carica quando q = 1 decimillesimo di C , v= 3000 km/s , B = 0.2 T, rispettivamente per θ = 90, 30 o 0 gradi.

a. F(90) = 0 N; F(30) = 52 N; F(0) = 60 N b. F(90) = 60 N; F(30) = 30 N; F(0) = 0 N c. F(90) = 60 N; F(30) = 52 N; F(0) = 0 N d. F(90) = 60 N; F(30) = 52 N; F(0) = 30 N

8. In un campo magnetico parallelo al suolo di modulo pari a 2.0·10-5T viene posto un ago

magnetico. Successivamente si stabilisce un secondo campo orizzontale di modulo3.0·10-5T in direzione perpendicolare al precedente. Di quanti gradi viene deflesso l'ago?

a. 0° b. 34° c. 42° d. 56° e. 90°

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9. Un fascio di elettroni, accelerati a partire dalla quiete da una ddp V, entra in un campo magnetico di intensità B perpendicolarmente alle linee di forza. Gli elettroni perciò percorrono, nella zona di campo, traiettorie circolari di raggio r. Se la ddp viene raddoppiata e il campo dimezzato, le nuove traiettorie hanno raggio:

a. 23/2r b. 21/2r c. 2-1/2r d. 2r e. r/2

10. Un fascio di protoni di 0.10 mA è fatto muovere su una traiettoria circolare di 10 cm di raggio da un campo magnetico perpendicolare al piano della traiettoria. Il modulo dell’induzione magnetica nel centro del cerchio vale:

a. 6.3 mT b. 5.8 µT c. 0.2 T d. 0.63 nT e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

11. Un protone viaggiante con velocità di 2.0 ⋅ 106 m/s in direzione perpendicolare ad un campo magnetico uniforme è soggetto alla forza di 4.0 ⋅ 10-13 N. Il modulo dell’induzione magnetica vale:

a. 1.3 T b. 0.45 mT c. 15 µT d. 1.2 nT e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12. Un conduttore rettilineo percorso da una corrente di 6.0 A forma un angolo di 31.2° con l’induzione, di modulo 0.01 T, di un campo magnetico uniforme. Il modulo della forza esercitata su un tratto di filo lungo 1.0 cm vale:

a. 0 b. 3.1 N c. 1.333 mN d. 0.31 mN e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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VI. INDUZIONE ELETTROMAGNETICA 1. Una fem autoindotta agisce in modo da:

a. favorire il cambiamento che la causa b. opporsi al cambiamento che la causa c. opporsi al campo magnetico terrestre d. non esistono fem autoindotte e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

2. Una bobina con L= 43 mH viene alimentata con una fem di 12V; la sua resistenza è R= 0.35 Ω. L’energia immagazzinata nel campo magnetico (all’equilibrio) vale:

a. 12 J b. 104 J c. 0.58 J d. 3.1 ⋅ 10-5 J e. nessuno dei precedenti valori

3. Un generatore è formato da 100 spire rettangolari di lati 50.0 e 30.0 cm immerse in un campo magnetico uniforme B= 3.50 T e ruota alla velocità angolare di 1000 giri/minuto su un asse perpendicolare al campo magnetico. La fem indotta ha il valore massimo di:

a. 0 b. 15 V c. 550 V d. 5.50 kV e. nessuno dei precedenti valori

4. Un lungo solenoide di raggio r = 2.5 cm e con n = 100 spire/cm è attraversato da una corrente che diminuisce linearmente nel tempo da i0 = 1 A ad i = 0.5 A in T = 0.01 s. La fem indotta in una singola spira di 10 cm di diametro avvolta intorno al solenoide vale:

a. 1.2 x 10-3 V b. 3.6 x 103 V c. 0 V d. 1.94 V e. 1 kV

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5. In un solenoide rettilineo, viene raddoppiato il numero delle spire e viene dimezzata l’intensità della corrente che lo attraversa. La sua induttanza:

a. rimane invariata b. raddoppia c. si dimezza d. si quadruplica e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

6. La corrente in un solenoide rettilineo (lungo) da 210 spire genera al suo interno un flusso magnetico di 10 mWb. Se questa corrente viene invertita (gradualmente) in un intervallo di tempo di 200 ms, la fem indotta varrà:

a. 2.1 mV b. 21 V c. 0 d. 310 V e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

7. Una spira di filo conduttore che racchiude un’area di 0.25 m2 è perpendicolare ad un campo magnetico uniforme (B = 0.40 T). La bobina viene estratta dal campo magnetico in 200 ms. La fem indotta vale:

a. 0.50 V b. 0 c. 5.25 µV d. 200 V e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

8. Il flusso magnetico che attraversa una bobina di 200 spire varia (uniformemente) da un valore costante di 0.010 Wb a 0.070 Wb in 1.5 s. La fem indotta vale:

a. 1.5 mV b. 3.0 V c. 8.0 V d. 0 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9. Un flusso magnetico uniforme di 6.0 mWb attraversa longitudinalmente una barra di ferro la cui sezione trasversale ha un’area di 50 cm2. L’induzione magnetica nella barra vale:

a. 1.2 Wb/m2 b. 0.2 mWb/m2 c. 30 Wb/m2 d. 0 e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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10. Un magnete viene avvicinato ad una bobina di 150 spire (di resistenza elettrica trascurabile) in cui determina una variazione di flusso magnetico di 30 mWb. Se tra i terminali della bobina compare una tensione di 60 V, quanto vale l’intervallo di tempo durante il quale è avvenuta la variazione di flusso?

a. 1 s b. 75 ms c. 75 µs d. 100 s e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

11. Una spira circolare di raggio R è immersa in un campo magnetico uniforme B perpendicolare al piano della spira; poi viene fatta ruotare attorno ad un diametro a velocità angolare costante ω. L’espressione della fem indotta è:

a. ω R B b. R B ω sen (ωt) c. π R B2 cos(ωt) d. π R2 ω B sen(ωt) e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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VII. CAMPI ELETTROMAGNETICI 1. Nell’ emissione di luce da parte di un corpo nero alla temperatura assoluta T, il massimo della potenza emessa si ha approssimativamente per una lunghezza d’onda λ =0.3 cm/T. Che valore ha λ per T = 6000 K ? e per T = 300 K ?

a. λ(6000) = 0,5 µm; λ(300) = 10 µm b. λ(6000) = 0,5 mm; λ(300) = 10 mm c. λ(6000) = 2 µm; λ(300) = 10 µm d. λ(6000) = 0,5 nm; λ(300) = 10 nm

2. Un fascio di luce monocromatica incide su una fenditura sottile. Nella figura di diffrazione il primo minimo si trova ad un angolo θ rispetto alla posizione centrale. Quali, delle seguenti affermazioni, sono vere? I) Riducendo la larghezza della fenditura, si riduce l'angolo θ. II) Aumentando la lunghezza d'onda della luce, aumenta l'angolo θ. III) Aumentando la frequenza della luce, aumenta l'angolo θ. IV) Si vedono zone di luce anche ad angoli maggiori di θ.

a. solo la seconda b. solo la prima e la terza c. solo la seconda e la quarta d. solo la terza e la quarta e. solo la prima, la seconda e la quarta

3. In un atomo le transizioni tra tre livelli energetici danno origine a tre righe spettrali, le cui lunghezza d'onda in valore crescente sono λ1, λ2, λ3. Quale, tra le relazioni proposte, lega correttamente le lunghezza d'onda?

a. 1/λ1 = 1/λ2 + 1/λ3 b. 1/λ1 = 1/λ3 - 1/λ2 c. 1/λ1 = 1/λ2 - 1/λ3 d. λ1 = λ2 - λ3 e. λ1 = λ2 + λ3

4. Il segnale di uscita di un oscillatore è fissato ad un'ampiezza di 3V e ad una frequenza di 50Hz. Si vuole esaminare un intero periodo del segnale usando un normale oscilloscopio il cui schermo è un quadrato di 10cm per lato, fissando il guadagno verticale e la base dei tempi in modo da avere massima sensibilità. Qual è la scelta più opportuna?

a. Guadagno: 5V/cm; base dei tempi: 1ms/cm b. Guadagno: 2V/cm; base dei tempi: 1ms/cm c. Guadagno: 2V/cm; base dei tempi: 10ms/cm d. Guadagno: 1V/cm; base dei tempi: 1ms/cm e. Guadagno: 1V/cm; base dei tempi: 10ms/cm

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5. Un’onda elettromagnetica:

a. rappresenta grandezze con andamenti sicuramente sinusoidali b. rappresenta energia elettromagnetica in moto nello spazio e nel tempo c. rappresenta energia elettromagnetica in qualunque forma essa sia d. rappresenta grandezze con ben precisi rapporti fra ampiezza e frequenza e. nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

6. La sorgente di un’onda elettromagnetica è:

a. una corrente costante b. una carica in moto soltanto su traiettorie circolari c. qualsiasi carica elettrica accelerata d. qualsiasi particella accelerata e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

7. Gli atomi di sodio, quando si eccitano, emettono luce gialla a due lunghezze d’onda, 589.0 nm e 589.6 nm. Da questo deduciamo che il sodio ha due livelli energetici vicini separati da:

a. 2 eV b. 2 ⋅ 10-3 eV c. 0.7 eV d. 7 eV e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

8. Rispetto alla luce visibile, l’ultravioletto ha:

a. lunghezze d’onda minori b. frequenze più basse c. lunghezze d’onda uguali d. frequenze uguali e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

9. Quale delle seguenti entità richiede la presenza di un mezzo per propagarsi?

a. le onde luminose b. le onde radio c. le onde sonore d. i raggi γ e. tutte queste entità

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10. La frequenza di un raggio γ di 1 GeV vale:

a. 2.4 ⋅ 1020 Hz b. 1.8 ⋅ 1042 Hz c. 2.9 ⋅ 108 Hz d. 2.4 ⋅ 1023 Hz e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

11. Un dipolo elettrico oscillante può essere descritto come:

a. due poli in moto su una circonferenza b. un singolo polo in moto in due direzioni c. due cariche uguali ed opposte in moto avanti e indietro lungo una retta d. due cariche uguali oscillanti e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

12. Gli stati energetici rotazionali e vibrazionali molecolari sono responsabili dell’emissione :

a. della luce visibile b. dell’ultravioletto c. dell’infrarosso e delle microonde d. dei raggi X e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

13. Lo stato fondamentale di un atomo è lo stato:

a. con l’energia più alta b. privo di energia c. con maggiore momento angolare d. con l’energia minima e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

14. La lunghezza d’onda (nel vuoto) di un’onda elettromagnetica con la frequenza di 20 Hz vale:

a. 1.5 ⋅ 107 m b. 20 m c. 1.5 ⋅ 109 m d. 1 km e. nessuna delle precedenti risposte è corretta

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SOLUZIONI

I. ELEMENTI DI CALCOLO VETTORIALE 1.b - 2.a - 3.d - 4.a - 5.a - 6.b II. ELETTROSTATICA 1.b - 2.c - 3.c - 4.b - 5.d - 6.d - 7.b - 8.d - 9.c - 10.c - 11.d - 12.d - 13.a - 14.a - 15.c - 16.b - 17.c - 18.a - 19.a - 20.a - 21.d - 22.a - 23.a - 24.c - 25.d - 26.a - 27.c - 28.b - 29.a - 30.c III. FLUSSO E CAPACITA’ 1.c - 2.a - 3.b - 4.b - 5.c - 6.b - 7.b - 8.c - 9.b - 10.d - 11.a - 12.c IV. CONDUZIONE ELETTRICA 1.a - 2.c - 3.b - 4.c - 5.a - 6.c - 7.d - 8.b - 9.a - 10.b - 11.a - 12.c - 13.d - 14.b - 15.b - 16.c V. MAGNETISMO 1.c - 2.a - 3.b - 4.c - 5.a - 6.b - 7.b - 8.d - 9.a - 10.d - 11.a - 12.d VI. INDUZIONE ELETTROMAGNETICA 1.b - 2.c - 3.d - 4.a - 5.d - 6.b - 7.a - 8.c - 9.a - 10.b - 11.d VII. CAMPI ELETTROMAGNETICI 1.a - 2.c - 3.a - 4.e - 5.b - 6.c - 7.b - 8.a - 9.c - 10.d - 11.c - 12.c - 13.d - 14.a