lista de exercício 3ª etapa

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Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.) Física – Pré-PAAES – 3ª etapa (GRAVITAÇÃO UNIVERSAL) 1)(UFU- PAIES) Segundo as leis de Kepler para o movimento dos planetas, analise as afirmativas abaixo e marque para cada uma delas (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção. 1 ( ) Os planetas giram em torno do sol em órbitas elípticas e o módulo da velocidade é constante em toda sua trajetória. 2 ( ) Mercúrio é o planeta mais próximo do sol, portanto podemos concluir que o tempo que ele leva para descrever uma volta completa, ao redor do sol, é menor, quando comparado com os demais planetas. 3 ( ) Os planetas giram em torno do sol em órbitas elípticas e o sol localiza-se no centro desta elipse. 4 ( ) A Terra é o centro do nosso universo e todos os planetas giram em torno dela. 2) (UFU- PAAES 2010-2013)Tycho Brahe foi um astrônomo dinamarquês que viveu no século XVI. Sua obra destacou-se pela precisão de muitos dados astronômicos por ele obtidos. Tais dados foram, após sua morte, interpretados por Johannes Kepler, resultando nas leis que explicam a mecânica celeste. A tabela abaixo representa dois tipos de dados de alguns planetas do sistema solar: o semi-eixo (SE), que se refere à distância entre o planeta e o Sol medida em Unidades Astronômicas (UA) e o período (P), medido em anos terrestres, que diz respeito ao tempo que cada planeta gasta para completar uma volta em torno do Sol. Considerando as informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção. 1 ( ) Para todos os planetas, o quociente entre o quadrado de P e o cubo de SE resulta num valor constante. 2 ( ) Quanto mais distante o planeta se localiza do Sol, maior é seu período de translação. 3 ( ) Um astro que possui semi- eixo de 10,60 UA e período de 3,30 anos obedece à 3ª Lei de Kepler. 4 ( ) Não se pode determinar o período de translação de um planeta sem antes conhecer sua massa 3)(UFU- PAIES- modificado) 1( ) De acordo com uma das leis de Kepler, no movimento de uma planeta em órbita em torno do Sol, a linha que o liga ao Sol descreve áreas iguais em tempos iguais. Como as órbitas são elípticas e o Sol ocupa um dos focos da elipse (é outra lei de Kepler ). Podemos afirmar que a velocidade escalar da Terra diminuir a proporção que ela se 1

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Page 1: Lista de exercício 3ª etapa

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 3ª etapa(GRAVITAÇÃO UNIVERSAL)

1)(UFU- PAIES) Segundo as leis de Kepler para o movimento dos planetas, analise as afirmativas abaixoe marque para cada uma delas (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) Os planetas giram em torno do sol em órbitas elípticas e o módulo da velocidade éconstante em toda sua trajetória.2 ( ) Mercúrio é o planeta mais próximo do sol, portanto podemos concluir que o tempoque ele leva para descrever uma volta completa, ao redor do sol, é menor, quandocomparado com os demais planetas.3 ( ) Os planetas giram em torno do sol em órbitas elípticas e o sol localiza-se no centrodesta elipse.4 ( ) A Terra é o centro do nosso universo e todos os planetas giram em torno dela.

2) (UFU- PAAES 2010-2013)Tycho Brahe foi um astrônomo dinamarquês que viveu no século XVI. Sua obra destacou-se pela precisão demuitos dados astronômicos por ele obtidos. Tais dados foram, após sua morte, interpretados por Johannes Kepler,resultando nas leis que explicam a mecânica celeste.A tabela abaixo representa dois tipos de dados de alguns planetas do sistema solar: o semi-eixo (SE), que serefere à distância entre o planeta e o Sol medida em Unidades Astronômicas (UA) e o período (P), medido em anosterrestres, que diz respeito ao tempo que cada planeta gasta para completar uma volta em torno do Sol.

Considerando as informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO)

Sem Opção.1 ( ) Para todos os planetas, o quociente entre o quadrado de P e o cubo de SE resulta num valor constante.2 ( ) Quanto mais distante o planeta se localiza do Sol, maior é seu período de translação.3 ( ) Um astro que possui semi-eixo de 10,60 UA e período de 3,30 anos obedece à 3ª Lei de Kepler.4 ( ) Não se pode determinar o período de translação de um planeta sem antes conhecer sua massa

3)(UFU- PAIES- modificado)1( ) De acordo com uma das leis de Kepler, no movimento de uma planeta em órbita em torno do Sol, a linha que o liga ao Sol descreve áreas iguais em tempos iguais. Como as órbitas são elípticas e o Sol ocupa um dos focos da elipse (é outra lei de Kepler ). Podemos afirmar que a velocidade escalar da Terra diminuir a proporção que ela se aproxima do Sol e aumenta á medida que ela se afasta.2( ) A seguda lei de Kepler afirma que o segmento imaginário, que une o Sol a um planeta, descreve áreas proporcionais aos tempos gastos em percorre-las. Isto que dizer que as velocidades dos planetas são maiores quando estão mais perto do Sol e, e menores quando estão mais longe.3( ) Um planeta X em orbita em torno do Sol, tem raio médio de orbita nove vezes maior do que o raio médio da orbita terrestre. Podemos afirmar que o período de revolução desse planeta em anos terrestre é de 27 anos.4( ) imagine um planeta com o triplo do raio e o triplo da massa da Terra. Sendo g a aceleração da gravidade na Terra, podemos afirmar que a aceleração da gravidade, na superfície deste planeta, seria g.

4)(UFU-PAIES) Assinale, para as afirmativas abaixo. (V) para verdadeiro ou (F) para falsa.1( ) Sabendo que a forma da Terra não é perfeitamente esférica –a distância do centro da Terra a um ponto na linha do Equador é maior do que a um ponto situando em um dos pólos - , pode –se afirmar que o peso de uma pessoa é menor em um dos pólos do que no equador.2 ( ) Um satélite artificial está em órbita circular em torno da Terra. Se a única força que atua sobre ele é a atração exercida pela Terra, pode-se afirmar que o módulo da sua velocidade é constante.3( ) Observando a figura abaixo, que representa a órbita de um planeta ao redor do Sol em dois instantes diferentes, pode-se

1

Page 2: Lista de exercício 3ª etapa

concluir que a velocidade do planeta na posição 1 e maior do que na posição 2.

4( )Na superfície da Terra, a aceleração gravitacional não e constante, sendo maior ao nível do mar e menor no alto de uma montanha.

5) (UFU- PAIES)Um astronauta encontra-se em uma nave espacial. O conjunto astronauta-nave tem massa m e está em órbita estacionáriaao redor da Terra a uma altura h da superfície terrestre. Considere que a massa da Terra é M e o raio é RT.A partir dessas informações, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) O módulo da força gravitacional entre a Terra e o conjunto astronauta-nave é

dada por , sendo que

G é a constante de gravitação universal.2 ( ) O módulo da força normal entre o astronauta e a nave é igual ao peso do astronauta, devido à aceleração gravitacionalda Terra.3 ( ) O período de rotação do conjunto astronauta-nave ao redor da Terra vale ,

sendo que G é a

constante de gravitação universal.4 ( ) A aceleração do astronauta é igual à aceleração gravitacional da Terra na posição onde se encontra a nave.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 3ª etapa(ELETROSTÁTICA)

1) (UFU) Duas esferas metálicas, A e B, inicialmente descarregadas e apoiadas em hastes isolantes, são submetidas a uma série de seqüências descritas a seguir:l) Toca-se a esfera B com outra esfera C, carregada positivamente, conforme a figura 1.

II) Em seguida, encostam-se as esferas A e B, ligando a esfera A à terra por meio de um fio condutor (figura 2), na presença da esfera C.

lll) Após retirar-se o fio terra afastam-se as esferas A e B e retira-se a esfera C (figura 3).

Ao final destas etapas, podemos afirmar, com relação às cargas nas esferas A e B, que:

a) A esfera A estará neutra, enquanto a esfera B estará carregada com cargas positivas;b) A esfera A estará carregada com cargas positivas e a esfera B com cargas negativas;c) A esfera A estará carregada com cargas negativas e a esfera B com cargas positivas;d) Ambas as esferas, A e B, estarão carregadas com cargas positivas;e) Ambas as esferas, A e B, estarão carregadas com cargas negativas;

2) (UFU) As duas questões seguintes referem-se a este enunciado:Duas cargas elétricas Q1 e Q2 estão no vácuo, separadas por uma distância x.

As intensidades das forças F1 e F2, que

atuam, respectivamente, em Q1 e Q2, são:

a) e

b) e

c) e

d) e

2

A B

Figura 3

A B C

+Figura 2

A B C

+Figura 1

Page 3: Lista de exercício 3ª etapa

e) e

Os sentidos das forças F1 e F2 serão:a) opostos, somente quando as cargas tiverem sinais opostos.b) os mesmos, quando as cargas tiverem os mesmos sinais.c) sempre opostos, independentemente dos sinais das cargas.d) opostos, se Q1 é positiva e Q2 é negativa e os mesmos se Q2 é positiva e Q1

negativa.e) sempre os mesmos, independentemente dos sinais das cargas.

3) (UFU-PAIES) Uma pequena bolinha de metal (bolinha 1), eletricamente neutra e com massa M = 9 10 –2 kg, é abandonada da extremidade de um tubo de vidro de 1,5 m de altura. No fundo do tubo está colocada uma outra bolinha idêntica (bolinha 2), porém eletricamente carregada com uma carga elétrica Q = -2 10 –5 C.A figura abaixo mostra na situação (a) a bolinha 1 caindo, sem atrito e, na situação (b), o instante em que ocorre o choque entre as duas bolinhas, havendo troca de cargas entre elas e, na situação (c), a posição final de equilíbrio do sistema.

Dados:Aceleração gravitacional: g = 10 m/s2

Carga do elétron: e = -1,6 10 –19 CCom base nessas informações, assinale (V) para cada alternativa verdadeira e (F) para cada alternativa falsa.1 ( ) Na situação (a), a quantidade de cargas em excesso na bolinha 2 corresponde a cerca de 1012 elétrons.2 ( ) Na situação (c), a altura de equilíbrio da bolinha 1 é de 1 m em relação ao fundo do tubo de vidro.3 ( ) A bolinha 1 fica eletrizada pelo processo de indução elétrica.4 ( ) Na situação (a), a bolinha 1 apresenta cargas positivas na parte inferior

e cargas negativas na parte superior, nas mesmas quantidades.

4) (UFU-PAIES) Uma esfera metálica de massa m, carregada com uma carga elétrica q, encontra-se em equilíbrio, em uma região onde a aceleração gravitacional é e existe um campo elétrico uniforme , ambos perpendiculares ao solo, com sentidos para baixo, conforme figura abaixo.

Considerando as informações fornecidas acima, marque para as alternativas abaixo (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.1 ( ) A carga elétrica na esfera é necessariamente negativa, para que ocorra algum equilíbrio.2 ( ) Não há necessidade de que a massa e a carga elétrica na esfera sejam numericamente iguais para que ocorra algum equilíbrio.3 ( ) A esfera só pode estar parada (equilíbrio estático).4 ( ) Diminuindo-se apenas o módulo do campo elétrico, a esfera entrará num novo equilíbrio a uma altura menor do solo.

5) (UFU) Determine a intensidade da força e a aceleração de uma partícula eletrizada com carga q = 10 – 6C e massa m = 10 –

12kg que se movimenta e em um campo elétrico uniforme cuja intensidade é E = 10 – 6N/C. Despreze as ações gravitacionais sobre a partícula.

6) (UFU-PAIES) Uma carga positiva gera um campo elétrico E no vácuo, cuja intensidade varia com a distância da carga (x) de acordo com o gráfico abaixo.

3

Bolinha 1

Vácuo

Bolinha 2

(a) (b) (c)

Page 4: Lista de exercício 3ª etapa

De acordo com as informações dadas, assinale (V) para cada afirmativa verdadeira e (F) para cada afirmativa falsa.1 ( ) A carga elétrica geradora do campo apresentado na figura possui módulo igual a 5,0 10 –10 C.2 ( ) O campo elétrico a 1,0 m da carga geradora tem intensidade igual a 2,0 N/C.3 ( ) A intensidade da força elétrica sobre uma carga negativa Q = -1 10 –12

C, colocada a 1,5 m da carga geradora, vale 2,0 10 –12 N.4 ( ) O vetor campo elétrico da figura, em um ponto P, tem a direção da reta que une P à carga geradora, com o sentido de aproximação da carga.

7) (UFU-PAIES) Em uma dada região, o módulo do campo elétrico depende da posição x, conforme apresentado no gráfico abaixo.

O vetor campo elétrico está orientado no mesmo sentido do eixo x.Com base nessas informações, assinale para as afirmativas abaixo (V) verdadeira ou (F) falsa.1 ( ) O módulo da força elétrica que atua sobre um elétron (carga de – 1,6 10 - 19 C) na posição x = 8 m é de 3,2 10 – 17

N.2 ( ) A diferença de potencial elétrico entre x = 0 e x = 10 m é 1000 V.3 ( ) O gráfico entre x = 0 e x = 10 m pode representar o campo elétrico de uma esfera metálica eletrizada de raio 5 m.

4 ( ) Como o campo elétrico é constante entre x = 5 m e x = 10 m, não há variação do potencial elétrico nessa região.

8) (UFU-PAIES) Três esferas condutoras individualmente isoladas, A, B e C, estão dispostas como na figura abaixo.

A esfera B, de raio duas vezes maior do que as demais, está inicialmente carregada com uma carga negativa – Q, enquanto as demais estão neutras. Realiza-se então um procedimento no qual as três esferas são tocadas simultaneamente e posteriormente separadas, retornando à configuração original da figura acima.Com relação ao resultado final do processo acima descrito, assinale para as afirmativas abaixo (V) verdadeira ou (F) falsa.1 ( ) A carga final em cada esfera será

e .

2 ( ) A carga final em cada esfera será nula.3 ( ) Os potenciais de cada esfera serão iguais4 ( ) O potencial de cada esfera será

e .

OBS.: Nas expressões acima, K representa a constante eletrostática. 9) (UFU-PAIES - modificado)( ) Três bolas metálicas podem ser carregadas eletricamente. Ao se observar que cada uma das três bolas atrai cada uma das outras duas, pode-se afirmar que as três bolas estão carregadas.( ) Um material isolante neutro não pode ser atraído por um material condutor carregado eletricamente.( ) Uma partícula carregada, com carga q e massa m, liberada do repouso em um campo elétrico uniforme, move-se com aceleração constante ao longo de uma reta paralela a , da mesma maneira que uma pedra liberada do repouso, em um campo gravitacional uniforme, cai verticalmente segundo uma reta paralela a

. Colocando-se a origem no ponto de

liberação com o eixo x na direção de e fazendo t = 0 quando x = 0, podemos afirmar que as equações que governam o movimento da partícula carregada são:

, e .

4

E (N/C)

200

00 5 1

0X (m)

2RR R

A

B

C

Page 5: Lista de exercício 3ª etapa

( ) Considere duas grandes placas metálicas, planas, paralelas, carregadas com cargas iguais e contrárias (capacitor plano). Na tabela abaixo, são apresentados valores da diferença de potencial elétrico U entre as duas placas metálicas, medidos em um laboratório de física, enquanto a distância d entre as placas era aumentada:

Nesse caso, pode-se afirmar que a intensidade do campo elétrico entre as placas vale 5,0.10 4 V/m.

10) (UFU) Entre duas placas planas paralelas carregadas há um campo elétrico uniforme, como mostrado na figura. Uma carga de prova +q é colocada entre as placas. Podemos afirmar que:

a) A placa 1 está carregada com carga negativa e a 2, com carga positiva.b) A força elétrica sobre + q aponta para a direita e tem valor E/q.c) A d.d.p. entre as placas é Ex/q.d) O trabalho que o campo elétrico realiza para mover a carga da placa 1 até a placa 2 é qEx.e) A força elétrica sobre q tem intensidade proporcional a q/x2.

11) (UFU) Duas cargas elétricas de mesmo módulo e de sinais opostos são colocadas a uma determinada distância. No ponto médio do segmento da reta que une as duas cargas, teremos:a) O campo elétrico é nulo e o potencial elétrico não.b) O campo e o potencial elétrico são nulos.c) O potencial elétrico é nulo e o campo elétrico não.d) O potencial elétrico é duas vezes maior que o campo elétrico.e) O campo e o potencial elétrico não são nulos.

12) (UFU) Na figura abaixo, são apresentadas as superfícies equipotenciais geradas por uma distribuição de cargas C,

colocada na origem do sistema de coordenadas. Os valores dos potenciais para cada superfície equipotencial estão indicados nas figuras. A distribuição de cargas encontra-se em um potencial igual a 50 V.

Uma partícula carregada, de massa 0,4 g e carga elétrica Q igual a 1 C, desloca-se na direção da distribuição de cargas C. Desprezando-se os efeitos da gravidade, a velocidade mínima que a partícula carregada deve ter, ao passar pela superfície equipotencial V = 0, para que ela atinja a distribuição de cargas C, será de:A) 100 m/s. B) 500 m/s.C) 200 m/s. D) 400 m/s.

13) (UFU) O potencial elétrico produzido por uma esfera condutora de raio R, carregada com uma carga elétrica Q, em um ponto r (r R) é dado por:

em que K = 9 x 109 N.m2/C2.Considere duas esferas condutoras, A e B, montadas sobre suportes isolantes e com seus centros separados, inicialmente, por uma distância de 20 m, como na figura abaixo.

A esfera A possui raio RA = 0,3 m e está carregada, inicialmente, com uma carga elétrica negativa igual a -1,0 x 10 -8 C e a esfera B possui raio RB = 0,1 m e está carregada, inicialmente, com uma carga elétrica positiva igual a +3,0 x 10 -8 C.

5

x

EPlaca 1 Placa 2

Page 6: Lista de exercício 3ª etapa

Considere que as distribuições de carga permanecem esfericamente simétricas.Determine:A) o potencial elétrico no ponto P, situado à meia distância entre os centros das esferas, isto é, a 10 m de cada centro, nas condições iniciais do problema.B) a carga elétrica que ficará armazenada em cada esfera se elas se tocarem.

14)Duas cargas elétricas, que se encontram separadas por uma distância d em um determinado meio 1, interagem entre si com uma força elétrica F.Quando essas cargas elétricas, à mesma distância d, são introduzidas em um meio 2, elas passam a se interagir com o dobro da força anterior (2F).E, quando essas mesmas cargas, à mesma distância d, são introduzidas em um meio 3, elas interagem-se com a metade da força inicial (F/2).

Utilizando a tabela acima que fornece a permissividade elétrica desses meios, relativamente ao vácuo, verifica-se que as substâncias que compõem esses meios (meio1, meio 2 e meio 3) podem ser, respectivamente,A) vidro, parafina e óleo.B) parafina, vidro e óleo.C) óleo, parafina e vidro.D) óleo, vidro e parafina.

15)Duas cargas elétricas, q1 e q2, encontram-se em uma região do espaço onde existe um campo elétrico E representado pelas linhas de campo (linhas de força), conforme figura a seguir.

As cargas elétricas são mantidas em repouso até o instante representado na figura acima, quando essas cargas são liberadas. Imediatamente após serem liberadas, pode-se concluir que.A) se q1 = q2, então, a intensidade da força com que o campo elétrico E atua na carga q2 é maior do que a intensidade da força com que esse campo atua sobre a carga q1.B) se q1 for negativa e q2 positiva, então, pode existir uma situação onde as cargas elétricas permanecerão paradas (nas posições indicadas na figura) pelas atuações das forças aplicadas

pelo campo elétrico sobre cada carga e da força de atração entre elas.C) se as cargas elétricas se aproximarem é porque, necessariamente, elas são de diferentes tipos (uma positiva, outra negativa).D) se as duas cargas elétricas forem positivas, necessariamente, elas se movimentarão em sentidos opostos.

16)Considere um sistema composto de uma esfera condutora de raio R, disposta concentricamente no interior de uma casca esférica condutora de raios 3R e 4R, conforme figura abaixo. A esfera não possui contato com a casca esférica.

Sabendo-se que a esfera de raio R está eletricamente carregada com uma carga +Q e que a casca esférica está eletricamente carregada com uma carga +15Q, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) As cargas elétricas, na superfície da esfera (raio R), na superfície interna da casca esférica (raio 3R), e na superfície externa da casca esférica (raio 4R) valem, respectivamente, +Q, -Q e 0.2 ( ) O esboço do gráfico para o módulo do campo elétrico (E) em função da distância (d) ao centro da esfera pode ser esquematicamente representado pela figura abaixo.

3( ) O módulo do campo elétrico na superfície da esfera condutora (raio R) vale

, onde K é a constante

eletrostática.

6

Page 7: Lista de exercício 3ª etapa

4( ) O valor do potencial em qualquer ponto na

casca esférica (entre 3R e 4R) vale ,

onde K é a constante eletrostática.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 3ª etapa(ELETRODINÂMICA)

1) (UFU) A figura abaixo mostra um fio condutor, pelo qual passa uma corrente elétrica I. A área sombreada é a seção reta do fio.

A intensidade da corrente elétrica I, que passa pelo fio, é de 4 A. Sabendo-se que o módulo da carga de um elétron é 1,6x10−19

C, a quantidade de elétrons, que passará pela seção reta do fio em 8 segundos, será igual a:A) 2x1020. B) 6,4x1019.C) 5x1017. D) 8x1018.

2) (UFU) Uma corrente elétrica I é estabelecida em um condutor ôhmico, de resistência R, quando nele aplicamos uma diferença de potencial V. É correto afirmar que:a) R é proporcional a V.b) R é inversamente proporcional a V.c) R independe de V e I.d) R é proporcional a I.e) R é inversamente proporcional a I.

3) (UFU) Um estudante está acampado dentro de um Parque Nacional muito extenso. Para saber sua localização, sua única forma de comunicação era um rádio que quebrou. Abrindo o rádio, o estudante logo verificou que uma resistência de 2,5 estava totalmente destruída. Em sua mochila ele trazia 10cm de um fio (encapado) de uma certa liga cuja resistividade era 10-4 m. O fio era cilíndrico com diâmetro de 0,2 cm.Dentre as alternativas assinale a que apresenta melhor o procedimento que deve ser adotado pelo estudante, para consertar o seu rádio.a) cortar o fio ao meio e ligar as duas metades em paralelo, no lugar da resistência substituída.b) ligar as extremidades do fio de 10 cm no lugar da resistência substituída.

c) cortar o fio em quatro partes iguais e ligar todas as partes, em paralelo, no lugar da resistência substituída.d) cortar o fio em oito partes iguais e ligar todas as partes, em paralelo, no lugar da resistência substituída.

4) (UFU) Os itens I e II referem-se ao circuito mostrado abaixo.

I) A resistência equivalente do circuito, em ohms será:A) 5 B) 6 C) 9 D) 11 E) 30

II) A diferença de potencial entre os pontos A e B, em volts, será:A) 0,6 B) 2 C) 3 D) 3,6 E) 6

5) (UFU) Os itens I e II referem-se ao circuito a seguir:

I) A resistência equivalente do circuito vale, em ohms:a) 1,5 b) 2,5 c) 12,5 d) 3,0

e) 6,0

II) A corrente que circula pelo resistor de 3 ohms vale, em ampère:a) 1,5 b) 2,0 c) 3,0 d) 0,5 e) 1,0

6) (UFU) A potência elétrica dissipada por um resistor é:a) Diretamente proporcional ao quadrado da resistência elétrica.b) Inversamente proporcional à intensidade de corrente no resistor.c) Diretamente proporcional à corrente e inversamente proporcional à voltagem.

7

12

6

6

3

3

A

B

6V

6 V1,5

6

3

2

Page 8: Lista de exercício 3ª etapa

d) Diretamente proporcional ao quadrado da corrente e inversamente proporcional à resistência.e) Diretamente proporcional à voltagem e à corrente.

7) (UFU) Uma casa, alimentada por uma rede elétrica de tensão (d.d.p.) igual a 100 V, possui 4 cômodos, C1, C2, C3 e C4, conforme figura abaixo.

Deseja-se instalar 4 lâmpadas, com resistências R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 50 Ω e R4 = 100 Ω, nos respectivos cômodos da casa.A) Sabendo-se que a luminosidade é proporcional à diferença de potencial aplicada nas lâmpadas, em qual sistema de ligação das lâmpadas os cômodos serão melhor iluminados: paralelo ou serial? Demonstre sua resposta.B) Sabendo-se que o consumo de energia é proporcional à potência dissipada nas lâmpadas, em qual sistema de ligação das lâmpadas haverá menor consumo de energia: paralelo ou serial? Demonstre sua resposta.

8) (UFU-PAIES) Considere as informações abaixo e marque para as alternativas a seguir (V) verdadeira, (F) falsa ou (SO) sem opção.Um gerador de f.e.m. εG com resistência interna rg alimenta duas lâmpadas ligadas em paralelo a ele. As lâmpadas são iguais e possuem cada uma resistência elétrica RL, conforme figura apresentada a seguir.

Se uma das lâmpadas se queimar, a outra que permanecer:1 ( ) apagar-se-á também, pois não passará corrente elétrica por ela.2 ( ) continuará sentindo a mesma d.d.p. aplicada a ela.3 ( ) a d.d.p. aplicada a ela passará a ser igual a f.e.m. do gerador.

4 ( ) aumentará a sua luminosidade, isto é, aumentará a corrente elétrica que a atravessa.

9) (UFU) Três resistores iguais, de 120 cada, são associados de modo que a potência dissipada pelo conjunto seja de 45 W, quando uma d.d.p. de 90 V é aplicada aos extremos da associação.a) Qual a resistência equivalente do circuito?b) Como estes três resistores estão associados? Faça o esquema do circuito.c) Calcule a intensidade de corrente em cada um dos três resistores.

10) (UFU) Considerando-se o circuito abaixo, pede-se determinar:

a) A leitura no voltímetro.b) A leitura no amperímetro.c) A potência dissipada no resistor de 2 .

11) (UFU) É dado um circuito elétrico contendo cinco resistores de dois tipos diferentes RA e RB. O circuito é alimentado por uma fonte com uma f.e.m. () igual a 24 V. Um amperímetro A e um voltímetro V encontram-se ligados ao circuito, conforme esquema abaixo.

Se RA = 12 Ω e RB = 8 Ω, determine:A) a leitura no voltímetro.B) a leitura no amperímetro.C) a potência dissipada em cada um dos resistores.

8

2

5V

0,5

30 10 V

A

Page 9: Lista de exercício 3ª etapa

12) (UFU-PAIES) Baseado no circuito abaixo, assinale (V) para as afirmações verdadeiras e (F) para as falsas.

1( ) Com a chave S aberta, não passará corrente por nenhum resistor.2 ( ) Com a chave S aberta, a diferença de potencial no resistor de 5 é igual a da fonte .3 ( ) Com a chave S fechada, o circuito tem a mesma função da fonte ligada a uma única resistência de 7 .4 ( ) A potência dissipada no resistor de 5 é P = 5 . i2, sendo que i é a corrente em ampères que passa pelo resistor.

13) (UFU-PAIES) Considere o circuito elétrico, representado na figura abaixo, onde o trecho AB encontra-se, inicialmente, aberto.

Na figura apresentada, RC representa a resistência elétrica de um chuveiro, RL a resistência elétrica de uma lâmpada e Ch1 e Ch2 são chaves liga-desliga.Com relação às informações dadas, julgue cada afirmação abaixo como (V) verdadeira ou (F) falsa.1 ( ) A potência dissipada pelo chuveiro, quando a chave ch1 está fechada, é de 6300 W.2 ( ) Colocando-se um resistor de 210 entre os pontos A e B da figura, a corrente total do circuito, quando as duas chaves estão fechadas, será de 30,5 A.3 ( ) Colocando-se um voltímetro ideal entre os pontos A e B da figura, a leitura será 210 V, com as duas chaves fechadas.4 ( ) Colocando-se um amperímetro ideal entre os pontos A e B da figura, a

leitura será 1,0 A, com as duas chaves fechadas.

14) (UFU) O circuito abaixo pode ser utilizado como um aquecedor de líquidos. Isto pode ser feito variando a resistência R do circuito.

Sendo a diferença de potencial utilizada no circuito de 100 V e as duas resistências r de 2,5 , determine:A) a resistência equivalente do circuito, em função de R.B) o valor da resistência R para que após 10 segundos a energia total dissipada nos resistores deste circuito seja de 105 J.

15) (UFU) Um chuveiro é composto de duas resistências elétricas de valores R1 = 20 Ω e R2 = 22 Ω, conforme esquema da figura. O chuveiro está ligado para aquecimento máximo, operando com as duas resistências submetidas a uma diferença de potencial de 220 V, conforme figura.

A) Calcule a corrente elétrica que passa por cada resistência.B) Determine a energia elétrica gasta em um banho de 15 minutos neste chuveiro.C) Sendo a densidade absoluta da água igual a 1 kg/l, calcule o volume de água que, ao cair de uma altura de 20m, poderia produzir a energia necessária para manter o chuveiro funcionando durante os 15 minutos. Utilize g = 10 m/s2 e considere 1 joule = 1 watt-segundo.

16) (UFU) Este enunciado refere-se aos itens I e II.

9

A

Ch1

210 V

B

Rc=7 RL=210

S 4

4

5

= 14 V

Page 10: Lista de exercício 3ª etapa

Um chuveiro de potência de 2100 W, é submetido a uma d.d.p. de 210 V (admita constante). Um fluxo de água com temperatura inicial de 18ºC atravessa o chuveiro.I) Os valores da resistência (em ) e a corrente (em A) no chuveiro são, respectivamente:a) 11 e 22 b) 2 e 3,3 c) 1,1 e 100d) 33 e 0,1 e) 21 e 10

II) Se a temperatura da água (de densidade 1 g/ml e calor específico 1 cal/gºC), ao sair do chuveiro deve ser 28ºC, considerando-se não haver perda de energia e que 1 cal = 4,2 J, o fluxo máximo de água (em ml/s) que pode atravessar o chuveiro é:a) 50 b) 325 c) 200 d) 190 e) 400

17) (UFU) O diagrama abaixo, representa uma instalação elétrica muito simples de uma residência hipotética na qual só existem um chuveiro e uma lâmpada alimentados por uma d.d.p. externa constante de 220 V. O sistema é protegido por um fusível de resistência desprezível, que se rompe por fusão se a corrente ultrapassa um certo limite e dizemos que o fusível “queimou”.O chuveiro possui uma chave comutadora que permite alterar o valor de sua resistência no caso de se pretender aquecer mais água (inverno) e menos (verão). Se a lâmpada e o chuveiro forem ligados na posição “inverno”, o fusível corre o risco de “queimar”, pois por ele passará corrente máxima que ele suporta, igual a 22 A. Com a chave na posição “inverno”, o chuveiro possui uma resistência igual a 11. A resistência do chuveiro é constituída de um fio fino em forma de espiral cuja área de secção transversal é igual a0,5 mm2 e o comprimento deste fio totalmente esticado é 1,1 m se a chave estiver na posição “inverno”.

a) Se o chuveiro for ligado na posição “verão” juntamente com a lâmpada o fusível “queima”? Justifique.b) Calcule a potência dissipada pela lâmpada quando ela estiver ligada com o chuveiro e este estiver na posição “inverno”.c) Calcule a resistividade de que é feito o material da resistência do chuveiro.

18) (UFU) Uma bateria G de f.e.m. igual a 220 V e resistência interna de 10 está acoplada a uma lâmpada L de 100 de resistência ou a um motor M de f.c.e.m. igual a 205 V com resistência interna de 5 , dependendo da conexão da chave S estar em A ou B.

Assinale a alternativa correta:a) A potência consumida pela lâmpada é de 40 W.b) A potência útil do motor é de 205 W.c) A potência dissipada por efeito joule no motor é 50 W.d) A potência total do motor é 205 W

10

220VLâmpada

VerãoInverno

Chuveiro

Fusível

MG

L

SA

B

220V

LâmpadaVerão

Inverno

Chuveiro

Fusível

Page 11: Lista de exercício 3ª etapa

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 3ª etapa(ELETROMAGNETISMO)

1) (UFU) Nos esquemas, a seguir, as polaridades norte (N) e sul (S) dos ímãs criam campos magnéticos uniformes e as placas P e P’ situam-se, respectivamente, acima e abaixo do plano que contém os ímãs. As partículas Q, carregadas com os sinais apresentados, passam entre os pólos dos ímãs com uma velocidade , conforme as figuras. Indique a única situação, em que a partícula carregada poderá atingir uma das placas (P ou P’):

2) (UFU) A agulha de uma bússola, inicialmente, aponta para a marcação Norte quando não passa corrente pelo fio condutor, conforme Figura1 abaixo.

Ao ligar as extremidades do fio condutor a uma pilha, por onde passa uma corrente, a agulha muda de direção, conforme Figura 2 acima. Com base neste experimento, é correto afirmar que:A) magnetismo e eletricidade são fenômenos completamente independentes no campo da física; o que ocorre é uma interação entre o fio e a agulha, independente de haver ou não corrente.B) a corrente elétrica cria um campo magnético de forma que a agulha da bússola é alinhada na direção do campo magnético resultante. Este é o campo magnético da Terra somado, vetorialmente, ao campo magnético criado pela corrente que percorre o fio.C) a bússola funciona devido aos pólos geográficos, não tendo relação alguma com o campo magnético da Terra. A mudança de posição da agulha acontece pelo fato de o fio alterar a posição dos pólos geográficos da Terra.D) a agulha muda de direção porque existe uma força coulombiana repulsiva entre os elétrons do fio e os elétrons da agulha, conhecida como lei de Coulomb.

3) (UFU) Uma carga q movendo-se com velocidade imersa em um campo

magnético está sujeita a uma força

magnética . Se não é paralelo a ,

marque a alternativa que apresenta as características corretas da força magnética

.

A) O trabalho realizado por sobre q é

nulo, pois é perpendicular ao plano

formado por e .

B) O trabalho realizado por sobre q é

proporcional a e , pois é

perpendicular a .

C) O valor de não depende de ,

somente de ; portanto, não realiza

trabalho algum sobre q.

D) O valor de é proporcional a e ,

sendo paralela a ; portanto, o trabalho

11

Page 12: Lista de exercício 3ª etapa

realizado por sobre q é proporcional

a .

4) (UFU) Considere os dados apresentados abaixo, resolva a questão proposta e marque a alternativa correta.Uma partícula com carga positiva de módulo 5x10−6 C entra com uma velocidade (v) de 1500 m/s em uma região de campo magnético (B) constante de módulo 2x104 T. Conforme figuras abaixo, a partícula propaga-se no plano yz, e, ao entrar na região de campo magnético, que está na direção y, sentido positivo, forma um ângulo de 30o com o mesmo. O módulo, a direção e o sentido da força magnética que a partícula sente ao entrar na região de campo B são, respectivamente:Dados: 1) sen 30º = 1/2

2) O eixo x está perpendicular à folha de papel, saindo dela.

A) 75 N; direção x; sentido negativo.B) 75 N; direção y; sentido positivo.C) 130 N; direção x; sentido positivo.D) 130 N; direção y; sentido negativo.

5) (UFU) A figura mostra um dispositivo que emite íons positivos que se deslocam com uma velocidade muito elevada.

Fazendo E = 1 10 3 N/C e B = 5 10 – 2 T, os íons atravessam o campo em linha reta. Determine o valor da intensidade de .

6) (UFU) Uma partícula positiva q = 20 C e m = 4 10 – 12 kg, penetra perpendicularmente em um campo magnético uniforme de intensidade 4T, conforme a figura. Sabendo-se que v = 10 4

m/s, determine:

A) a intensidade da força magnética.B) as características da trajetória.

7) (UFU) Dois tipos de íons com cargas q1

e q2 de mesmo sinal são lançados em uma região que possui campo elétrico uniforme

e campo magnético uniforme , como ilustra figura a seguir.

Essas partículas atravessam um pequeno orifício no anteparo A, de modo que só os íons com velocidade na direção X entrem na região entre os dois anteparos. Quando entram na região de campo através do anteparo A, os íons tipo 1 e 2 possuem velocidades V1 =10m/s e V2 = 20m/s, respectivamente. A intensidade dos campos elétrico e magnético são E = 0,12 V/m e B = 6x10−3 T, respectivamente. Obs: Despreze a interação entre os íons e os efeitos devido à gravidade. Sabendo-se que o orifício no anteparo A está alinhado, ao longo do eixo X, ao orifício no anteparo B, é correto afirmar que:A) os íons tipo 1 e tipo 2 atravessam o anteparo B.B) os íons tipo 1 atravessam o anteparo B e os tipo 2 não.C) os íons tipo 2 atravessam o anteparo B e os tipo 1 não.D) nenhum tipo de íon atravessa o anteparo B.

8) (UFU) Três tipos de partículas carregadas, A, B e C, com cargas elétricas qA, qB e qC , respectivamente, entram em uma região de campo magnético constante e uniforme , saindo do plano do papel, conforme o esquema abaixo.

12

→Bx x x

x xx

x x x

x x x

x x x

V

+q

Page 13: Lista de exercício 3ª etapa

As massas das partículas A, B e C são iguais, respectivamente, a mA, mB e mC. Estas obedecem a seguinte relação: mA = 2 mB e mB = mC.As cargas das partículas, por sua vez, obedecem a relação qA = qB/2 e qB

= qC/2.As partículas dos tipos A e B entram na região do campo magnético com a mesma velocidade v0, enquanto as partículas do tipo C entram naquela região com velocidade 3 v0, perpendicularmente à direção do campo magnético.As trajetórias descritas pelas partículas estão desenhadas na figura, juntamente com os alvos I, II e III.Assim sendo, é correto afirmar que:A) as partículas do tipo A atingirão o alvo I, as do tipo B atingirão o alvo III e as do tipo C atingirão o alvo II.B) as partículas do tipo A atingirão o alvo II, as do tipo B atingirão o alvo I e as do tipo C atingirão o alvo III.C) as partículas do tipo A e B atingirão o alvo I e as do tipo C atingirão o alvo III.D) as partículas do tipo A e B atingirão o alvo II e as do tipo C atingirão o alvo I.

9) (UFU) Por um fio retilíneo muito extenso passa uma corrente i = 2A. A permeabilidade magnética do meio é µ0 = 4πx10−7 Tm/A.

A intensidade do vetor indução magnética (campo magnético) no ponto P, distante 2 cm do fio, será:A) 2πx10−7 T, saindo da página no ponto P.B) 4πx10−5 T, saindo da página no ponto P.C) 2x10−7 T, entrando na página no ponto P.D) 2x10−5 T, entrando na página no ponto P.10) (UFU-PAAES-209-2012)O século XIX foi marcante para os estudos sobre o magnetismo, principalmente pela descoberta de Hans Christian Oersted.

Trabalhando em seu laboratório com circuitos elétricos, ele percebeu que, com a passagem decorrente elétrica nos condutores, a agulha magnética de uma bússola próxima sofria algum tipo de desvio.Suponha que você possua dois fios condutores paralelos, dispostos conforme a figura abaixo:

Fonte: http://www.fisica.ufs.br/Pelo fio 1, a corrente elétrica é de 7 A e pelo fio 2, é de 3 A. A distância que separa os dois condutores é de10 cm. Um ponto P se encontra localizado entre eles.Considerando as informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO)Sem Opção.1 ( ) O vetor campo magnético resultante no ponto P tem seu sentido adentrando o plano da folha da prova.2 ( ) No ponto P, o vetor campo magnético gerado pela corrente do fio 1 é igual ao gerado pela corrente do fio 2.3 ( ) A intensidade do vetor campo magnético no ponto P é igual a 2,0 . 10-5 T.4 ( ) Se os sentidos das correntes elétricas em ambos os condutores forem invertidos, a direção e o sentido dovetor campo magnético não se alteram.11) (UFU) Dois fios longos, condutores e paralelos, A e B, transportam, respectivamente, correntes elétricas iA e iB. Os fios estão separados por uma distância d. Com relação às forças elétricas que os fios exercem entre si, pode-se afirmar que são:a) inversamente proporcionais a d2.b) nulas se uma das correntes for nula.c) atrativas se as correntes tiverem sentidos opostos.d) proporcionais à soma iA + iB.e) um par ação-reação somente se iA = iB.

13

Page 14: Lista de exercício 3ª etapa

12) (UFU-PAIES) Assinale (V) verdadeira ou (F) falsa, para cada uma das afirmações abaixo.1 ( ) Um condutor percorrido por uma corrente elétrica gera um campo magnético.2 ( ) O sentido da corrente induzida em uma espira é tal que origina um fluxo magnético induzido, que se opõe à variação do fluxo magnético indutor.3 ( ) Um campo magnético constante estabelecido através de uma espira condutora gera uma força eletromotriz induzida na espira.4 ( ) Uma força eletromotriz induzida nas extremidades de uma espira condutora gera uma corrente induzida na espira.

13) (UFU) A figura mostra uma haste metálica deslocando-se com velocidade constante v = 0,2 m/s sobre trilhos horizontais separados de d = 0,5 m. Na região há um campo magnético uniforme, vertical, de intensidade B = 4,0 10 - 4 T, e a resistência R vale 2,0 10 - 5 .

A) Qual a intensidade e sentido da corrente na haste metálica?B) Que força deverá ser aplicada à haste para mantê-la em movimento com velocidade constante?C) Qual a potência dissipada pela resistência enquanto a haste se desloca?

14) (UFU) Uma carga positiva q desloca-se, com velocidade constante, ao longo do eixo x, no mesmo sentido deste eixo. O eixo x passa pelo centro de uma espira circular (veja figura abaixo), cujo plano está disposto perpendicularmente ao eixo.

Quando a carga q encontra-se à direita da espira, faz-se passar uma corrente I pela espira, no sentido indicado na figura acima.Sobre o movimento da carga q, é correto afirmar que:A) o campo magnético criado pela espira fará com que a velocidade da carga diminua, fazendo-a parar e recomeçar seu movimento sobre o eixo x, no sentido oposto a este eixo.B) o campo magnético criado pela espira aumentará a velocidade da carga, que continuará deslocando-se sobre o eixo x, no mesmo sentido daquele eixo.C) o campo magnético criado pela espira não interferirá no movimento da carga, e esta continuará deslocando-se com a mesma velocidade constante, sobre o eixo x e no sentido daquele eixo.D) o campo magnético criado pela espira não realizará trabalho sobre a carga; somente desviará sua trajetória, fazendo a carga sair da direção do eixo x.

15) (UFU) Uma espira quadrada de lados 0,10 m e resistência total 20 está imersa em um campo magnético orientado perpendicularmente ao plano da espira, conforme figura abaixo.

O fluxo magnético através da espira varia com o tempo de acordo com o seguinte gráfico.

A partir dessas informações é correto afirmar que:A) se o campo magnético variar apenas com o tempo, o seu módulo no instante t = 1,6 10-2 s será igual a 8 T.

14

→B

R dV

Page 15: Lista de exercício 3ª etapa

B) a força eletromotriz induzida entre os pontos A e B, entre os instantes t = 0 s e t = 1,6 10-2 s, será de 2 V.C) de acordo com a Lei de Lenz, a corrente elétrica induzida na espira circulará de B para A.D) a corrente elétrica induzida na espira entre os instantes t = 0 s e t = 1,6 10-2 s será de 0,025 A.

16) (UFU-PAIES) Julgue verdadeiro (V) ou falso (F) os itens abaixo.

1 ( ) Se um elétron não sofre desvio algum ao atravessar em linha reta uma certa região do espaço, podemos afirmar que não existe campo magnético nessa região.2 ( ) Imagine que, no aposento em que você está sentado, exista um campo magnético uniforme apontando verticalmente. Uma partícula de massa m carregada com carga q é projetada, de repente, no centro do aposento com velocidade horizontal . Podemos afirmar que a partícula descreverá um movimento circular uniforme com freqüência dada por

.

3 ( ) Dois fios condutores longos e paralelos são percorridos por correntes de mesmo sentido. Podemos afirmar que tais fios se repelem.4 ( ) A barra magnética da figura abaixo se move para a direita. A e B são dois anéis metálicos estacionários. Podemos afirmar que o sentido da corrente induzida em cada anel é horário.

5 ( ) Quando o fio móvel da figura abaixo é deslocado para a direita, aparece uma corrente induzida no sentido indicado. Podemos afirmar que o sentido do campo magnético indutor através do circuito é mostrado na figura abaixo.

17) (UFU-PAIES) Julgue verdadeiro (V) ou falso (F) os itens abaixo.1 ( ) Princípio ou fenômeno físico: uma corrente elétrica é induzida em um circuito no qual há uma variação do fluxo magnético. Aplicação técnica: um gerador de corrente alternada. Pode-se afirmar que não se estabelece uma correspondência adequada entre o princípio e a aplicação técnica.

Leia com atenção a situação abaixo.Um trilho isolante em forma de U suporta uma barra, AB, metálica e se encontra imerso em um campo magnético ,

uniforme de intensidade 5 10 –2 T, como mostra a figura abaixo. O lado AB é móvel e se desloca para a direita com velocidade constante de 6 m/s. A área do circuito é perpendicular ao campo magnético .

Baseado no enunciado acima, julgue verdadeiros (V) ou falsos (F) os itens 2 e 3.2 ( ) Pode-se afirmar que a força eletromotriz induzida na barra e as polaridades dos extremos A e B são, respectivamente, 3 10 –1 V, positivo e negativo.3 ( ) Se o material isolante do trilho for substituído por material condutor, nesta situação teremos sempre uma força resistente, pois existirá corrente elétrica durante todo intervalo em que a barra, AB, se deslocar. Logo, podemos afirmar que, para deslocar a barra, será necessário realizar trabalho que deverá ser exatamente a energia térmica dissipada na barra e no trilho condutor, pois se não houver essa força resistente, estará sendo criada energia do nada.

4 ( ) Os cientistas procuraram realizar experiências que lhes fornecessem informações sobre o campo magnético criado por um condutor retilíneo bastante comprido. Para apresentar as conclusões a que eles chegaram, considere a figura abaixo.

15

S N

A B

B i

Page 16: Lista de exercício 3ª etapa

Sendo B o módulo do campo magnético que a corrente i estabelece a uma distância r do condutor, pode-se afirmar que os cientistas verificaram que:1º) as linhas de indução do campo magnético são círculos com centros sobre o condutor e orientadas em um sentido que pode ser determinado pela “regra de Ampère”.2º) B é diretamente proporcional a i.3º) B é inversamente proporcional a r.5 ( ) Em um laboratório de Física Moderna, um dispositivo emite íons positivos que se deslocam com a velocidade muito elevada. Suponha que o dispositivo emita íons que possuem sempre a mesma carga, apresentando, porém, diversas velocidades. Considere, então, que os íons emitidos deram origem a três feixes distintos, (1), (2) e (3), como está mostrado na figura abaixo.

Pode-se afirmar que as forças elétricas que atuam nos íons dos feixes (1), (2) e (3) são iguais e que a velocidade dos íons do feixe (1) é maior do que a dos íons do feixe (2).

18) (UFU) A figura mostra uma espira aberta próxima a um longo fio F (componente de um circuito que possui uma chave abre-fecha), situada de forma que o seu eixo esteja perpendicular ao plano desta página.

Admitindo-se a influência do circuito na espira somente através do fio F, afirma-se em relação ao potencial V dos pontos A e B:I – VB VA momentaneamente ao fechar-se K.II – VB VA enquanto K estiver aberta e VB

VA enquanto K estiver fechada.III – VB VA momentaneamente ao abrir-se K.IV – VB VA enquanto K estiver aberta e VB

VA enquanto K estiver fechada.Estão CORRETAS:a) I e II b) apenas II c) apenas IVd) II e IV e) I e III

19)A Terra pode ser considerada um grande imã, cujo campo magnético pode ser representado pela figura abaixo.

Um aluno, em determinado local na superfície terrestre, ao tentar medir esse campo magnético, observa que esse campo, além da sua componente horizontal, apresenta uma componente vertical para cima.Considerando que os eixos magnético e geográfico da Terra coincidam, pode-se afirmar que esse local situa-se no.A) hemisfério sul geográfico.B) hemisfério norte geográfico.C) equador.D) pólo norte geográfico.

20)Duas partículas (partícula 1 e partícula 2) penetram, juntas, no mesmo instante e com a

mesma velocidade v , através de um orifício,

em uma região com campo magnético de intensidade B, perpendicular ao plano da folha.e entrando nela, conforme figura abaixo. Essas partículas descrevem, nessa região, trajetórias semicirculares de raios a e b. A partícula 1 é positiva e possui carga elétrica 3e, enquanto a partícula 2 é negativa e possuícarga elétrica 2e. Fornecendo

16

A

+

B

_

.

F

K

Eixo da espira

Page 17: Lista de exercício 3ª etapa

Fornecendo suas respostas apenas em função dos raios a e b, determine:A) A razão entre as massas dessas partículas

(m /m ).

B) A relação entre os intervalos de tempo (t /t )

gastos por cada partícula para completar a trajetória semicircular.C) A relação entre as freqüências desses

movimentos (f /f ).

21)O maior acelerador de partículas do mundo, denominado Grande Colisor de Hádrons (sigla em inglês LHC), está situado entre a França e a Suíça e foi ativado recentemente, para acelerar prótons a altíssimas velocidades. O raio do anel que forma o acelerador é R = 4,3 km e ele está imerso em um campo magnético que mantém as partículas carregadas na trajetória circular do anel. Existe, também, um campo elétrico , responsável pela aceleração das partículas. Na foto aérea abaixo, observa-se uma ilustração de tal acelerador.

Considere que um feixe contendo 4,0 x 10

prótons é acelerado no sentido horário, relativo à figura acima, e que cada próton possui uma

energia cinética de 1x10 J.

Marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1( ) O campo magnético B deve apontar perpendicularmente ao plano do papel, apontando para baixo.2( ) No ponto P da figura, o campo elétrico deve estar orientado no sentido do eixo y.3 ( ) O movimento dos prótons no acelerador equivale a uma corrente elétrica no anel, fluindo no sentido anti-horário.

4 ( ) A energia cinética total do feixe de prótons

acelerado é 4 x 10 J.

22)Câmara de bolhas é um instrumento utilizado para visualizar trajetórias de partículas que, a grandes velocidades, atravessam um líquido (que preenche a câmara). Essas partículas, sob condições controladas de pressão na câmara, produzem rastros de minúsculas bolhas, que podem ser fotografados. Nessa câmara, um campo magnético provoca uma força magnética sobre partículas carregadas eletricamente que se movimentam em seu interior.A Figura 1 mostra traços deixados por partículas em uma câmara de bolhas.

A Figura 2 esquematiza traços deixados por um próton (carga = +e; massa = mp), por um anti-próton (carga = e;massa = mp), e por uma partícula alfa (carga = +2e; massa = 4 mp), em uma câmara semelhante, onde o campo magnético tem direção perpendicular à Figura 2 e as partículas entram pela parte inferior dessa Figura com velocidades “para cima”.Associando cada um dos traços (1, 2 e 3) da Figura 2 a essas partículas, pode-se afirmar queA) o raio da trajetória do próton é igual ao raio da trajetória do anti-próton, apenas o sentido de “giro” é contrário, independentemente das velocidades das partículas.B) se o traço 3 for da partícula alfa, então as velocidades da partícula alfa e do próton são iguais .C) o raio da trajetória do traço 2 é o dobro do raio da trajetória dos outros dois traços, se as três partículas tiverem a mesma velocidade.D) o sentido do campo magnético é “entrando” na Figura.

23)Uma espira retangular, com resistência elétrica total R = 2 , é puxada para fora de uma região que possui um campo magnético

uniforme B = 2 x10 T, com uma velocidade

constante igual a 3 m/s, conforme figura abaixo.

17

Page 18: Lista de exercício 3ª etapa

O campo magnético é perpendicular ao plano da espira e aponta para dentro da página, como indicado na figura acima. O lado menor da espira (CD) mede L = 1 m; e não há campo magnético do lado esquerdo da linha tracejada na figura.Com base nessas informações e sabendo que o

módulo da carga do elétron vale 1,6 x 10 C,

marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) A força eletromotriz induzida na espira

retangular vale 6x10 V.

2 ( ) A corrente induzida na espira retangular flui no sentido anti-horário para a situação mostrada na figura.3 ( ) O módulo da força que deve ser aplicada para manter o movimento da espira, com

velocidade constante, é 6 x 10 N.

4 ( ) Cada elétron do fio CD, de comprimento L, sofre uma força magnética igual, em módulo, a

9,6 x 10 N, apontando no sentido de C para

D da figura.

24)Uma aliança de noivado de ouro (condutora elétrica), pendurada por um barbante (isolante), é solta (em P) para balançar no mesmo plano que a contém. Durante o seu movimento pendular, essa aliança entra (em E) em uma região que contém um campo magnético de intensidade B, o qual entra na folha perpendicularmente ao plano da aliança e de seu movimento. Essa aliança atravessa essa região e sai dela (em S), conforme figura abaixo.

Considerando a figura como referência, marque a alternativa correta.

A) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, a corrente elétrica induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao sentido do campo magnético (B) existente.B) Enquanto a aliança estiver entrando (em E) na região com campo magnético, surgirá nela uma corrente elétrica induzida no sentido horário.C) Enquanto a aliança permanecer totalmente no interior da região com campo magnético, a corrente elétrica induzida que a percorrerá criará um campo magnético no sentido contrário ao sentido do campo magnético (B) existente.D) Enquanto a aliança estiver saindo (em S) da região com campo magnético, surgirá nela uma corrente elétrica induzida no sentido horário.

Movimento de Assistência Estudantil (M.A.E.)

Física – Pré-PAAES – 3ª etapa(FÍSICA-MODERNA)

25)(UFU-PAAES-208-2011)A TV e o rádio são meios de comunicação de massa usados para difundir a cultura dos mais diversos povos. Essesdispositivos eletrônicos usam ondas eletromagnéticas para a transmissão da informação. Tais ondas são constituídas por partículas elementares denominadas fótons.Com base nos conceitos de fóton e dualidade onda-partícula, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F)Falsa ou (SO) Sem Opção.Dado: 1eV= Obs.: Para os itens 1 e 2, considere que as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo.1 ( ) Um estudante tenta ejetar elétrons de uma superfície metálica usando o efeito fotoelétrico. Para isso, ele aproxima ometal de uma antena transmissora de TV onde há uma alta intensidade de radiação eletromagnética. Por simplicidade,considere que a antena emite apenas um comprimento de onda igual a 1,00m e o metal utilizado é o alumínio, cujafunção trabalho vale 2eV. O estudante não conseguirá produzir uma fotocorrente, apesar da alta intensidade da radiaçãonas proximidades da antena transmissora de televisão.2 ( ) Uma estação de rádio transmite ondas com frequência de 100MHz, com potência total igual a 40kW. Essa estaçãoemite mais de fótons por segundo.3 ( ) Usando um estilingue, uma criança lança uma pedra de massa 50g com uma velocidade de 50m/s. O comprimento de

18

Page 19: Lista de exercício 3ª etapa

onda De Broglie para a pedra, logo após seu lançamento, será de 1 m. Como esse comprimento de onda é macroscópico,a pedra manifestará seu caráter ondulatório, assim como as ondas de rádio e televisão.4 ( ) Considere um satélite de telecomunicação descrevendo uma órbita circular de raio d em torno da Terra. O comprimentode onda De Broglie para esse satélite será dado pela expressão

, onde h é a constante de

Planck, m a massa do satélite, G a constante da gravitação universal e M a massa da Terra.

26)(UFU-PAIES-207-2010)O lançamento de satélites e de sondas espaciais demanda muito propelente, isto é, uma mistura de combustível ecomburente, que, ao liberar gases, faz o foguete se mover. Contudo, graças às tecnologias atuais, quando o satélite ou asonda espacial entra em órbita, é possível manter parte do seu funcionamento sem a utilização do propelente. Esta fonte extrade energia é obtida por meio de células solares, que convertem energia solar em eletricidade. Um dos fenômenos físicosenvolvidos no funcionamento das células solares é o efeito fotoelétrico. A equação que descreve o efeito fotoelétrico é dada por,em que a energia do fóton incidente é dada por hf , sendo h a constante de Planck e f a frequência do fóton; W é a funçãotrabalho da superfície emissora, que significa a energia necessária para arrancar o elétron da superfície do metal; e é aenergia cinética máxima que o elétron pode ter. Qualitativamente, os resultados experimentais podem ser descritos peloseguinte gráfico:

Com base nas informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção.1 ( ) O efeito fotoelétrico não pode ser explicado corretamente pela Física Clássica, mas pela Mecânica Quântica.2 ( ) Para explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein criou o conceito de fóton, que significa um quantum de energia da luz.3 ( ) A remoção dos elétrons do metal ocorre qualquer que seja o valor de frequência da radiação incidente.4 ( ) Se a frequência da onda incidente for

, a função trabalho

será dada por

27)(UFU-PAIES-2006-209)Duas placas condutoras são colocadas separadas em um tubo, onde se produziu vácuo, como no experimentodo efeito fotoelétrico, conforme Figura 1. Uma radiação eletromagnética de freqüência f = 1,6 x 1015Hz incide na placa da direita, provocando a emissão de elétrons daquela placa, como, também, representado na Figura 1.

O sistema é ligado ao circuito, mostrado na Figura 2, onde S1 e S2 são chaves liga-desliga; e1 e e2 são as forças eletromotrizes de dois geradores ideais; A é um amperímetro ideal; R é uma resistência.

A Figura 3 apresenta o comportamento da corrente elétrica detectada no amperímetro em função da diferençade potencial entre os pontos P1 e P2 da Figura 2.

19

Page 20: Lista de exercício 3ª etapa

Com base nessas informações e nos dados, marque para as alternativas abaixo (V) Verdadeira, (F) Falsa ou(SO) Sem Opção.1 ( ) Quando as duas chaves estão abertas, não circula corrente elétrica pelo circuito.2 ( ) Quando a chave S1 está aberta e a S2 está fechada, o menor valor de e2 que anula o valor da corrente noamperímetro é 4,6 V.3 ( ) Quando a chave S1 está fechada e a S2 está aberta, há passagem de corrente elétrica no circuito paraqualquer valor de e1.4 ( ) A função trabalho do material de que são feitas as placas condutoras vale

20