lista de exercícios eletricidade conceito - 3º ano

7/23/2019 Lista de Exerccios eletricidade Conceito - 3 ANO

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Colgio Nossa Senhora de LourdesLista de exerccios pr-requisito para Nota de Conceito

Professor: Jlio MotaPrimeira Unidade

Assuntos: Eletrizao e Fora Eltrica; Campo Eltrico; Trabalho e

Potencial Eltrico; Condutores em Equilbrio Eletrosttico, CapacitnciaEletrosttica.

1 - (Vunesp) Uma pequena esfera, P, carregada positivamente, est fixa eisolada, numa regio onde o valor da acelerao da gravidade g. Outrapequena esfera, Q, tambm eletricamente carregada, levada para asproximidades de P. H duas posies, a certa distncia d de P, onde podehaver equilbrio entre a fora peso atuando em Q e a fora eltrica exercida porP sobre Q. O equilbrio ocorre numa ou noutra posio, dependendo do sinalda carga de Q. Despreze a fora gravitacional entre as esferas.a) Desenhe no seu caderno de respostas um esquema mostrando a esfera P, a

direo e o sentido de g e as duas posies possveis definidas pela distnciad para equilbrio entre as foras sobre Q, indicando, em cada caso, o sinal dacarga de Q.b) Suponha que a esfera Q seja trazida, a partir de qualquer uma das duasposies de equilbrio, para mais perto de P, at ficar distncia d/2 desta, eento abandonada nesta nova posio. Determine, exclusivamente em termosde g, o mdulo da acelerao da esfera Q no instante em que ela abandonada.

2 - (UNICAMP-99) Uma pequena esfera isolante de massa igual a 510-2 kg ecarregada com uma carga positiva de 510-7 C est presa ao teto atravs deum fio de seda. Uma segunda esfera com carga negativa de 510-7 C,movendo-se na direo vertical, aproximada da primeira. Considere k = 9 109N C2/m2.

Obs: Pea a figura.a) Calcule a fora eletrosttica entre as duas esferas quando a distncia entreos seus centros de 0,5 m.b) Para uma distncia de 510-2 m entre os centros, o fio de seda se rompe.Determine a trao mxima suportada pelo fio.

3 - Considere a situao hipottica esquematizada na Figura I, onde duasesferas idnticas de massa m = 90 g, carregadas com cargas de 2 C cada,esto separadas por 20 cm.

Figura I. Esferas carregadas com cargas de 2 C cadaDobram-se as cargas nas esferas e, para que as esferas no saiam de suasposies, prende-se uma mola entre elas, como na Figura II.


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Figura II. Esferas carregadas com cargas de 4 C cada e ligadas por umamola.

A mola distende-se 1,0 cm.

a) Qual a fora feita pela mola?b) Qual a constante elstica da mola? (Adote g = 10 m/s2 e K0= 9,0 X 109Nm2/C2.)

4 - (UNIFESP-SP) Na figura, esto representadas duas pequenas esferas demesma massa, m=0,048kg, eletrizadas com cargas de mesmo sinal, repelindo-se, no ar. Elas esto penduradas por fios isolantes muito leves, inextensveis,de mesmo comprimento L=0,090m. Observa-se que, com o tempo, essasesferas se aproximam e os fios tendem a tornarem-se verticais.

a) O que causa a aproximao dessas esferas? Durante essaaproximao, os ngulos que os fios formam com a vertical so sempreiguais ou podem tornar-se diferentes um do outro?

b) Suponha que, na situao da figura, o ngulo tal que sen=0,60;cos=0,80 e tg=0,75 e as esferas tm cargas iguais. Qual , nessecaso, a carga eltrica de cada esfera? (Admitir g=10m/s2 eK=9,0.109N.m2/C2).

5 - (UFRJ-RJ) Duas cargas, q e -q so mantidas fixas a uma distncia d umada outra. Uma terceira carga qo colocada no ponto mdio entre as duasprimeiras, como ilustra a figura A. Nessa situao, o mdulo da foraeletrosttica resultante sobre a carga qo vale FA. A carga qo ento afastadadessa posio ao longo da mediatriz entre as duas outras at atingir o ponto P,onde fixada, como ilustra a figura B. Agora, as trs cargas esto nos vrticesde um tringulo eqiltero. Nessa situao, o mdulo da fora eletrostticaresultante sobre a carga qo vale FB.

Calcule a razo FA/FB.

6 - Considere o sistema de cargas na figura. As cargas + Q esto fixas e acarga - q pode mover-se somente sobre o eixo x. Solta-se a carga - q,

inicialmente em repouso, em x = a.


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a) Em que ponto do eixo x a velocidade de - q mxima?b) Em que ponto(s) do eixo x a velocidade de - q nula?

7 - (Fuvest-SP) Quatro pequenas esferas de massa m esto carregadas comcargas de mesmo valor absoluto q, sendo duas negativas e duas positivas,como mostra a figura. As esferas esto dispostas formando um quadrado delado a e giram numa trajetria circular de centro O, no plano do quadrado, comvelocidade de mdulo constante v. Suponha que as nicas foras atuantessobre as esferas so devidas interao eletrosttica. A constante eletrostticado meio k0. Todas as grandezas (dadas e aplicadas) esto em unidades SI.

a) Determine a expresso do mdulo da fora eletrosttica resultante Fe queatua em cada esfera e indique sua direo.b) Determine a expresso do mdulo da velocidade tangencial r v das esferas.

8Faa um relato sobre o gerador eletrosttico de Van Graaf.

9 Dispe-se de trs esferas metlicas idnticas e isoladas umas das outras.Duas delas (A e B) esto eletrizadas com cargas iguais a Q e a terceira (C)est neutra. Coloca-se em contato C com A e, a seguir, C com B. Determine,nessas condies, a carga eltrica final de C.10 Tm-se uma barra de vidro, um pano de l e duas bolinhas de cortia,todos inicialmente neutros. Atrita-se a barra de vidro com o pano de l. Aseguir, faz-se a barra de vidro entrar em contato com uma das bolinhas de

cortia e o pano de l com a outra. Aproximando-se as bolinhas de cortiaconstata-se atrao. Justifique.

11 Duas pequenas esferas eletrizadas com carga +Q esto fixas numacanaleta horizontal, isolante e sem atrito. Uma pequena esfera eletrizada colocada exatamente no ponto mdio entre as duas e pode mover-se sobre acanaleta. Supondo as cargas puntiformes, analise o equilbrio de terceiraesfera, dizendo se estvel, instvel ou indiferente nos casos:

a) a carga central +q;b) a carga central q;


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12 - Um pndulo eltrico de comprimento l e massa m = 0,12 kg eletrizado comuma carga Q repelido por outra carga igual fixa no ponto A. A figura mostra aposio de equilbrio do pndulo. Calcule Q. (g = 10 m/s).

13 - (EFOA-MG) Uma partcula de carga eltrica q = 3x 10 -8C, colocada numponto P localizado a 3 m de uma carga Q, no vcuo, sofre a ao de uma forade mdulo F = 1,5 x 10-2N.a) Qual o mdulo do campo eltrico em P.b) Admitindo-se que esse campo eltrico se deve exclusivamente a Q, qual ovalor de Q?

14 - (Fuvest-SP) Um certo relgio de pnduloconsiste em uma pequena bola, de massa M = 0,1kg, que oscila presa a um fio. O intervalo de tempoque a bolinha leva para, partindo da posio A,retornar a essa mesma posio seu perodo T0,que igual a 2 s. Neste relgio, o ponteiro dosminutos completa uma volta (1 h) a cada 1800

oscilaes completas do pndulo. Estando o relgioem uma regio em que atua um campo eltrico E,constante e homogneo, e a bola carregada comcarga eltrica Q, seu perodo ser alterado,passando a TQ. Considere a situao em que abolinha esteja carregada com carga Q = 3.10-5 C,em presena de um campo eltrico cujo mdulo E =1.105V/m.

Ento, determine:a) a intensidade da fora efetiva Fe, em N, que age sobre a bola carregada.b) a razo R = TQ/T0 entre os perodos do pndulo, quando a bola estcarregada e quando no tem carga.c) a hora que o relgio estar indicando, quando forem de fato 3 h da tarde,para a situao em que o campo eltrico tiver passado a atuar a partir do meio-dia.Note e adote:Nas condies do problema, o perodo T do pndulo pode ser expresso por:

O

QQA

30cm

40cm


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Em que Fe a fora vertical efetiva que age sobre a massa, sem considerar a

tenso do fio

15 (Unicamp-SP) Um eltron acelerado, a partir do repouso, ao longo de8,8 mm, por um campo eltrico uniforme de intensidade 1,0x105N/C. Sabendo-se que a razo carga/massa do eltron vale, em valor absoluto, 1,76x1011C/kg,calcule:

a) a acelerao do eltron;b) a velocidade final do eltron.

16 - (UFBA) A figura representa uma placa condutora A,eletricamente carregada, que gera um campo eltricouniforme , de mdulo igual a 7 x104N/C. A bolinha B,

de 10 g de massa e carga negativa igual a -1 C, lanada verticalmente para cima, com velocidade demdulo igual a 6 m/s. Considerando que o mdulo daacelerao da gravidade local vale 10 m/s que no hcoliso entre a bolinha e a placa e desprezando aresistncia do ar, determine o tempo, em segundos,necessrio para a bolinha retomar ao ponto delanamento.

17 - (UF-PE) A figura mostra trs cargas eltricas puntiformes Q1,Q2 e Q3 localizadas nos vrtices de um quadrado. Sendo Q1 =Q3 = 4C, determine Q2 para que o vetor campo eltricoresultante no ponto P seja nulo:

18 - (UNICAMP-SP) A figura mostra as linhas de fora de um campoeletrosttico criado por um sistema de duas cargas puntiformes q1e q2.

a) Nas proximidades de que carga o campo eletrosttico mais intenso? Porqu?

b) Qual o sinal do produto q1.q2?

19 - (PUC SP) Seis cargas eltricas puntiformes seencontram no vcuo fixas nos vrtices de um

hexgono regular de lado l. As cargas tm mesmomdulos, |Q|, e seus sinais esto indicados na figura.


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Dados:k0 = 9,0109 Nm2/C2

l = 3,0101 cm; |Q| = 5,010-5 C

20 - (CESGRANRIO) Duas cargas eltricas pontuais, de mesmo valor e comsinais opostos, se encontram em dois dos vrtices de um tringulo eqiltero.No ponto mdio entre esses dois vrtices, o mdulo do campo eltricoresultante devido s duas cargas vale E. Qual o valor do mdulo do campoeltrico no terceiro vrtice do tringulo?

21 (Vunesp) Uma partcula de massa m e carga q liberada, a partir dorepouso, num campo eltrico uniforme de intensidade E. Supondo que apartcula esteja sujeita exclusivamente ao do campo eltrico, a velocidadeque atingir t segundos depois de ter sido liberada ser dada por: (Respostaem forma algbrica).

22 - (UFJF) Uma gotcula de leo de massa m = 9,6 X 10-15 kg e carregadacom carga eltrica q = -3,2 X 10-19 C, cai verticalmente no vcuo. Num certoinstante, liga-se nesta regio um campo eltrico uniforme, vertical e apontandopara baixo. O mdulo desse campo eltrico ajustado at que a gotcula passea cair em movimento retilneo e uniforme. Nesta situao, qual o valor domdulo do campo eltrico?

23Conceitue campo eltrico.

24 Num ponto de um campo eltrico, o vetor campo, o vetor campo eltricotem direo horizontal, sentido de direita para a esquerda e intensidade 105N/C. Coloca-se, nesse ponto, uma carga puntiforme de -2x10-6C. Determine aintensidade, a direo e o sentido.

25 - (FUVEST) Uma partcula eletrizada positivamente com carga q = 3x1015C lanada em um campo eltrico uniforme de intensidade 2x10 N/C, descrevendo omovimento repre- sentado na figura. Qual a variao da energia potencial dapartcula entre os pontos A e B?

26 - (PUC) Um tomo de hidrognio (no excitado) composto de um prton,ao redor do qual gira um eltron, numa rbita circular de raio aproximadamenteigual a 1010m (1 ). Determine:e = 1,6x 1019C (carga do prton)

K0 = 9x 109 N . m2/C2


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a) a fora eletrosttica que atua no eltron e o campo eltrico num ponto dasua rbita;b) o potencial eltrico nesse ponto, supondo nulo o seu valor a uma distnciainfinita do prton;

27 - (MACK) A diferena de potencial entre dois pontos A e B VAVB = 1x106 V. Pode-se afirmar que o trabalho da fora do campo eltrico para levaruma carga puntiforme q = 2C de A para B :

28 Uma carga eltrica puntiforme q=1x10 -6C deslocada dentro de umcampo eltrico desde um ponto A, cujo potencial Va=40V, at um ponto B,cujo potencial Vb desconhecido. Nesse deslocamento, a carga ganhou 20x10

-

6J de energia potencial eltrica. Calcule Vb.

29 Calcule a energia potencial eltrica que q = 2x10-6C adquire ao sercolocada num ponto P de um campo eltrico cujo potencial V = 200V.

30No ponto P de um campo eltrico onde o potencial Vp= - 1000V, coloca-se uma carga q = 3x10-6C. Qual a energia potencial eltrica que q adquire?

31 (Mackenzie-SP) Nos vrtices A e B do retngulo ilustrado a seguir estofixas as cargas eltricas puntiformes QA = 3,0 . 102 C e QB = 6,0 .102 C,respectivamente. Considerando que o evento ocorre no vcuo (k0 = 9 . 109N.m2/C2) e que o potencial eltrico de referncia corresponde ao de um pontomuito distante, a diferena de potencial eltrico entre os pontos C e D :

32 - (Mack-SP) Ao abandonarmos um corpsculo, eletrizadopositivamente com carga eltrica de 2,0 C, no ponto A deum campo eltrico, ele fica sujeito a uma fora eletrostticaque o leva para o ponto B, aps realizar o trabalho de 6,0mJ. A diferena de potencial eltrico entre os pontos A e Bdesse campo eltrico :

33- (Fuvest-SP) Um selecionador eletrosttico de clulasbiolgicas produz, a partir da extremidade de um funil, um

jato de gotas com velocidade V0y constante. As gotas,contendo as clulas que se quer separar, so eletrizadas. As


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clulas selecionadas, do tipo K, em gotas de massa M e eletrizadas com cargaQ, so desviadas por um campo eltrico uniforme E, criado por duas placasparalelas carregadas, de comprimento L0. Essas clulas so recolhidas norecipiente colocado em Pk, como na figura ao lado. Para as gotas contendoclulas do tipo K, utilizando em suas respostas apenas Q, M, E, L0, H e V0y,

determine:a) A acelerao horizontalAx dessas gotas, quando elas esto entre as placas.b) A componente horizontal Vx da velocidade com que essas gotas saem, nopontoA, da regio entre as placas.c) A distncia Dk, indicada no esquema, que caracteriza a posio em queessas gotas devem ser recolhidas. (Nas condies dadas, os efeitosgravitacionais podem ser desprezados).

34(Unicamp) Nas impressoras a jato de tinta, os caracteres so feitos a partirde minsculas gotas de tinta que so arremessadas contra a folha de papel. Oponto no qual as gotas atingem o papel determinado eletrostaticamente. As

gotas so inicialmente formadas, e depois carregadas eletricamente. Emseguida, elas so lanadas com velocidade constante v em uma regio ondeexiste um campo eltrico uniforme entre duas pequenas placas metlicas. Ocampo deflete as gotas conforme a figura abaixo. O controle da trajetria feitoescolhendo-se convenientemente a carga de cada gota. Considere uma gotatpica com massa m = 1,0 x 1010 kg, carga eltrica q = -2,0 x 1013 C,velocidade horizontal v = 6,0 m/s atravessando uma regio de comprimento L =8,0 x 103 m onde h um campo eltrico E = 1,5 x 106 N/C.

a) Determine a razo FE/FP entre os mdulos da fora eltrica e da fora pesoque atuam sobre a gota de tinta.b) Calcule a componente vertical da velocidade da gota aps atravessar

35 - (PUC-SP) Um eltron-volt (eV) , por definio, a energia cinticaadquirida por uma eltron quando acelerado, a partir do repouso, por umadiferena de potencial de 1,0 V. Considerando a massa do eltron 9,0x10-31 kge sua carga eltrica em valor absoluto 1,6x10-19 C, a velocidade do eltroncom energia cintica 1,0 eV tem valor aproximado:

36Defina energia potencial.

37 (PUC-SP) A presena do corpo eletrizado A perturba a experincia queum estudante realiza com um aparelho eltrico B. Para anular esse efeito,

mantendo a carregado, o que devemos fazer.


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38 - (UFBA) Avies com revestimento metlico, voando em atmosfera seca,podem atingir elevado grau de eletrizao, muitas vezes evidenciado por umcentelhamento para a atmosfera, conhecido como fogo-de-santelmo. Nessascircunstncias correto afirmar:

(01) A eletrizao do revestimento d-se por induo.

(02) O campo eltrico no interior do avio causado pela eletrizao dorevestimento, nulo.

(04) A eletrizao poderia ser evitada se o avio fosse revestido com materialisolante.

(08) O centelhamento ocorre preferencialmente nas partes pontiagudas doavio.

(16) O revestimento metlico no uma superfcie equipotencial, pois, se ofosse, no haveria centelhamento.

(32) Dois pontos quaisquer no interior do avio esto a um mesmo potencial,desde que no haja outras fontes de campo eltrico.

D como resposta a soma dos nmeros que precedem as afirmativas corretas.

39 Voc vem para o colgio em um carro com os vidros fechados, um raioatinge o veculo. Sabendo que tem prova de fsica neste mesmo dia, voc seriacapaz de faz-la? Justifique.

40Faa um resumo sobre a gaiola de Faraday.

41 (UFRN 2003) Mauro ouviu no noticirio que os presos do Carandiru, emSo Paulo, estavam comandando, de dentro da cadeia, o trfico de drogas efugas de presos de outras cadeias paulistas, por meio de telefones celulares.Ouviu tambm que uma soluo possvel para evitar os telefonemas, emvirtude de ser difcil controlar a entrada de telefones no presdio, era fazer umablindagem das ondas eletromagnticas, usando telas de tal forma que asligaes no fossem completadas. Mauro ficou em dvida se as telas erammetlicas ou plsticas. Resolveu, ento, com seu celular e o telefone fixo desua casa, fazer duas experincias bem simples.1 - Mauro lacrou um saco plstico com seu celular dentro. Pegou o telefone fixoe ligou para o celular. A ligao foi completada.2 - Mauro repetiu o procedimento, fechando uma lata metlica com o celular

dentro. A ligao no foi completada.


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O fato de a ligao no ter sido completada na segunda experincia, justifica-se porque o interior de uma lata metlica fechadaa) permite a polarizao das ondas eletromagnticas diminuindo a suaintensidade.b) fica isolado de qualquer campo magntico externo.

c) permite a interferncia destrutiva das ondas eletromagnticas.d) fica isolado de qualquer campo eltrico externo.

42 Para praticar seus conhecimentos de Eletricidade, um aluno dispe deduas esferas metlicas A e B. A esfera B possui volume 8 vezes maior que ode A e ambas esto inicialmente neutras. Numa primeira etapa, eletriza-se aesfera A com 4,0 mC e a B com 5,0 mC. Numa segunda etapa, as esferas socolocadas em contato e atingem o equilbrio eletrosttico. Aps a segundaetapa, as cargas eltricas das esferas sero, respectivamente:a) QA = 1,0 mC e QB = 8,0 mCb) QA = 8,0 mC e QB = 1,0 mC

c) QA = 4,5 mC e QB = 4,5 mCd) QA = 6,0 mC e QB = 3,0 mCe) QA = 3,0 mC e QB = 6,0 mC

43 - (UFV-MG) Durante uma tempestade, um raio atinge um nibus que trafegapor uma rodovia. Pode-se afirmar que os passageiros:

a) no sofrero dano fsico em decorrncia desse fato, pois os pneus deborracha asseguram o isolamento eltrico do nibus.

b) sero atingidos pela descarga eltrica, em virtude da carroceria metlica serboa condutora de eletricidade.

c) sero parcialmente atingidos, pois a carga ser homogeneamente distribudana superfcie interna do nibus.

d) no sofrero dano fsico em decorrncia desse fato, pois a carroceriametlica do nibus atua como blindagem.

e) no sero atingidos, pois os nibus interurbanos so obrigados a portar umpra-raios em sua carroceria.

44Trs condutores de mesma capacitncia C so eletrizados com cargas Q1,Q2, Q3, respectivamente. Prove que, aps o contato, as novas cargas seroiguais. Prove ainda, que a carga comum a mdia aritmtica das cargas emquesto.

45 Trs condutores de mesma capacitncia C so eletrizados e adquirempotenciais V1, V2, V3, respectivamente. Prove que, aps o contato, o potencialcomum igual a mdia aritmtica dos potenciais em questo.

46 - (UFES) Duas Cargas puntiformes e iguais a Q esto separadas por uma

distncia R. A fora eltrica devido interao igual, em mdulo , a F. Se


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duplicarmos o valor das cargas e da distncia entre elas, o mdulo da fora deinterao entre as cargas nessa nova situao ser:

47 - O trabalho necessrio para transportar ma carga e 2x10 -8C de um localonde o potencial de 3000 volts para outro onde o potencial de 6000 volts

de?

48 (Osec-SP) Nos vrtices de um triangulo eqiltero de 3m de lado estocolocadas as cargas q1=q2=4x10-7 C e q3=1x10-7C. O potencial em volts ocentro do tringulo de:

a) 4700b) 8100c) 0,47d) 0,81

e) NDA

49Fale sobre a xerografia.

50Discuta um dos artigos trabalhados durante a unidade.

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