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95916269 fisica-eletricidade-e-fis-moderna-questoes-de-vestibular-2011 Document Transcript

  • 1. japizzirani@gmail.com física eletricidade e física moderna QUESTÕES DE VESTIBULARES 2011.1 (1o semestre) 2011.2 (2o semestre) sumário ELETROSTÁTICA VESTIBULARES 2011.1..................................................................................................................... 2 VESTIBULARES 2011.2.................................................................................................................... 15 ELETRODINÂMICA VESTIBULARES 2011.1.................................................................................................................... 19 VESTIBULARES 2011.2.................................................................................................................... 36 ELETROMAGNETISMO VESTIBULARES 2011.1.................................................................................................................... 44 VESTIBULARES 2011.2.................................................................................................................... 59 FÍSICA MODERNA VESTIBULARES 2011.1.................................................................................................................... 64 VESTIBULARES 2011.2.................................................................................................................... 72
  • 2. 2japizzirani@gmail.com ELETRECIDADE ELETROSTÁTICA VESTIBULARES 2011.1 (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 22 (02+04+16) Considere quatro esferas metálicas idênticas e isoladas uma da outra. Três esferas (a,b,c) estão, inicialmente, descarregadas e a quarta esfera (d) está eletrizada com carga igual a Q. A seguir a esfera d é posta sucessivamente em contato com as esferas a, b e c. No final todas as esferas estão eletrizadas. Sobre as cargas adquiridas pelas esferas, ao final do processo, assinale o que for correto. 01) As quatro esferas estarão igualmente eletrizadas. 02) A esfera a estará eletrizada com carga igual a Q/2. 04) As esferas c e d estarão eletrizadas com cargas iguais a Q/8. 08) As esferas a, b e c estarão eletrizadas com cargas iguais a Q/3. 16) A esfera b estará eletrizada com carga igual a Q/4. (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: B A atração e a repulsão entre corpos eletricamente carregados têm muitas aplicações industriais, como a pintura eletrostática, o recolhimento de cinzas em chaminés e a xerografia. Considere duas partículas de mesma carga colocadas a 3,2 mm de distância uma da outra, no vácuo, e liberadas do repouso. O módulo da aceleração inicial da primeira partícula é 7,0 m/s2 e o da segunda é 9,0 m/s2 . Sendo a massa da primeira partícula igual a 63,0 g e K = 9 × 109 Nm2 /C2 , é correto afirmar: a) A massa da segunda partícula é igual a 28,0 g. *b) O módulo da carga de cada partícula é 2,24 × 10−8 C. c) Inicialmente se repelem com uma força de 5,28 N. d) A razão m1/m2 entre suas massas é, aproximadamente, igual a 2,5. e) Sofrem uma força de repulsão de 4,4 N quando estão afasta- das de 7,0 mm. (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma partícula de carga q = 10,0µC e massa m = 800,0g é liberada do repouso sobre o eixo x, no ponto x = 50,0cm. A partícula começa a mover-se devido à presença de uma carga Q = 20,0μC, que é mantida fixa na origem do eixo. Considere o potencial elétrico V = 0 no infinito e K = 9 × 109 Nm2 /C2 . Com base nessas informações, é correto afirmar: a) A partícula de carga q sofre inicialmente um campo elétrico devido à carga Q, cujo módulo é 72,0 N/C. b) A velocidade da partícula é de 3,0 m/s, após se deslocar uma distância de 40,0 cm da posição inicial. c) Inicialmente as partículas se repelem com uma força de módu- lo igual a 5,8 N. *d) A carga q tem uma energia cinética igual a 1,6 J, após se deslocar 40,0 cm. e) O potencial elétrico na posição inicial da carga q é de 240,0kV. (PUC/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma carga Q1 = 1,0 × 10–6 C está fixa no ponto x = 0. No instante t = 0 s, em x = 1,0 m se encontra uma carga Q2 = 2 Q1 , em re- pouso, porém livre para se mover. Considere que o eixo x é a linha que une as duas cargas. Dado que a constante ke = 9,0 × 109 N m2 /C2 , indique a força em Newtons na direção x que a carga Q2 faz sobre a carga Q1 . a) 18,0 × 10–3 . b) 4,5 × 10–3 . c) 9,0 × 10–3 . *d) –18,0 × 10–3 . e) –9,0 × 10–3 . (UDESC-2011.1) - ALTERNATIVA: D A carga elétrica de uma partícula com 2,0 g de massa, para que ela permaneça em repouso, quando colocada em um campo elétrico vertical, com sentido para baixo e intensidade igual a 500 N/C, é: a) + 40 nC b) + 40 µC c) + 40 mC g = 10 m/s2 *d) - 40 µC e) - 40 mC (PUC/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: B Nas Feiras de Profissões promovidas pela PUCPR, frequen- temente os visitantes do estande do Curso de Física têm a oportunidade de brincar com um Gerador Eletrostático, do tipo mostrado na figura abaixo. Nesse gerador, uma correia isolante (normalmente feita de borracha) remove, por atrito, cargas de uma base metálica e as transporta até o interior de uma esfera oca (também metálica). Então, as cargas migram da correia para a superfície interna da esfera através de uma escova condutora, sob a qual a correia desliza. Girando a correia continuamente, um fluxo de cargas é mantido da base para a esfera do gerador. Quando a esfera atinge um potencial suficientemente elevado (positivo, digamos), cargas começam a escapar da superfície externa da esfera e a retornar, pelo ar, para a base do gerador. Dependendo dos materiais utilizados, a esfera pode ficar nega- tiva e a base positiva ou vice-versa. Se o ar estiver seco, pode-se obter um potencial próximo 200 mil volts sobre uma esfera com raio 20 centímetros. Dado esse contexto, avalie as assertivas abaixo e marque a al- ternativa CORRETA. (Considere a capacitância da esfera dada por: C = R/k, onde R é o raio da esfera e K = 9×109 m/F). + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + − − − − − − − − − − − − − − − −− − − − − − − − − − − − I. Uma pessoa pode tocar a esfera do gerador com segurança, pois apesar de o potencial ser elevado, a energia e a carga ar- mazenadas na esfera são pequenas (menores que 10 joules e 1 coulomb, respectivamente). II. Durante o funcionamento do gerador, há um campo elétrico ao longo da haste metálica que liga a escova (dentro da esfera) à superfície interna da esfera. III. Durante o funcionamento do gerador, todo e qualquer exces- so de carga migrará para a superfície externa da esfera. Nenhum excesso de carga ficará acumulado na superfície interna. IV. O gerador funcionaria igualmente com uma esfera de vidro. a) Apenas as assertivas I e III são verdadeiras. *b) Apenas as assertivas I, II e III são verdadeiras. c) Apenas a assertiva I é verdadeira. d) Todas as assertivas são verdadeiras. e) Apenas a assertiva II é verdadeira.
  • 3. 3japizzirani@gmail.com (ENEM-2010) - ALTERNATIVA: B Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus per- tences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estu- dos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas. Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a men- sagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou des- ligado. Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o ma- terial da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de a) madeira, e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade. *b) metal, e o telefone não funcionava devido à blindagem ele- trostática que o metal proporcionava. c) metal, e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia. d) metal, e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior. e) madeira, e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal. (UFPR-2011.1) - ALTERNATIVA: A Capacitores são dispositivos que podem armazenar energia quando há um campo elétrico em seu interior, o qual é produ- zido por cargas elétricas depositadas em suas placas. O circuito abaixo é formado por um capacitor C de capacitância 2 µF e por duas fontes de fem, consideradas ideais, com ε1 = 10 V e ε2 = 15 V. Assinale a alternativa correta para a energia elétrica armazenada no capacitor C. ε1 ε2C *a) 625 × 10–6 J. b) 225 × 10–6 J. c) 25 × 10–6 J. d) 50 × 10–6 J. e) 75 × 10–6 J. (IMT-MAUÁ/SP-2011.1) - RESPOSTA: a) 0 (zero) b) 1 (um) Um balão de borracha de forma esférica, de raio R, é eletrizado de tal forma que a carga elétrica Q > 0 seja distribuída uniforme- mente em sua superfície. O balão é inflado até que o raio passe a ser 2R. a) Qual é a intensidade do campo elétrico em pontos do interior do balão? b) Qual é a razão entre as intensidades do campo elétrico em um ponto à distância de 4R do centro do balão, antes e depois dele ter sido inflado? (UEL/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: E O caráter hidrofóbico do poliuretano está associado à força de repulsão eletrostática entre as moléculas do material e as moléculas de água, fenômeno físico que ocorre entre corpos com cargas elétricas de mesmo sinal. É correto afirmar que a força de repulsão eletrostática a) tem sentido contrário à força de atração eletrostática entre corpos eletricamente neutros. b) é maior entre dois corpos com mesma carga elétrica +Q do que entre dois corpos com mesma carga elétrica −Q. c) será duas vezes maior se a distância entre os corpos carrega- dos for reduzida à metade. d) aumenta com o quadrado da distância entre corpos eletrica- mente carregados. *e) é diretamente proporcional à quantidade de carga para cor- pos eletricamente carregados. (UFT/TO-2011.1) - ALTERNATIVA: D Três cargas elétricas possuem a seguinte configuração: A carga q0 é negativa e está fixa na origem. A carga q1 é positiva, movi- menta-se lentamente ao longo do arco de círculo de raio “R” e sua posição angular varia de θ1 = 0 a θ1 = π [radianos]. A carga q2 está sobre o arco inferior e tem posição fixa dada pela co- ordenada angular θ2. O sistema de coordenadas angulares é o mesmo para as cargas q1 e q2 e suas posições angulares são definidas por θ1 e θ2 respectivamente (ver desenho). As compo- nentes Fx e Fy da força elétrica resultante atuando na carga q0 são mostradas nos gráficos abaixo. Baseado nestas informações qual das alternativas abaixo é VERDADEIRA? θ1 R q0 q1 y x π/2 πθ1 (rad) Fx (N) 0 π/2 πθ1 (rad) Fy (N) 0 a) As três cargas possuem módulos iguais, q2 é positiva e está fixa em uma coordenada θ2 = (3/2)π. b) As três cargas possuem módulos iguais, q2 é negativa e está fixa em uma coordenada θ2 = (5/4)π. c) As cargas q1 e q2 possuem módulos diferentes, q2 é positiva e está fixa em uma coordenada θ2 = (5/3)π *d) As cargas q1 e q2 possuem módulos diferentes, q2 é positiva e está fixa em uma coordenada θ2 = (3/2)π. e) As cargas q1 e q2 possuem módulos diferentes, q2 é negativa e está fixa em uma coordenada θ2 = (3/2)π. (VUNESP/UNICID-2011.1) - ALTERNATIVA: E Com respeito a condutores em equilíbrio eletrostático, analise: I. o campo elétrico resultante em regiões do interior de um con- dutor em equilíbrio eletrostático é nulo; II. o potencial elétrico nos pontos internos e da superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático é constante; III. a direção do campo elétrico em um ponto sobre a superfície de um condutor eletrizado, isolado e em equilíbrio eletrostático é perpendicular à superfície, nesse ponto. Está correto o contido em a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. *e) I, II e III.
  • 4. 4japizzirani@gmail.com (UFRJ-2011.1) - RESPOSTA: a) v’=vo/4 b) d=4q2 /(3πεo mvo 2 ) Um íon de massa m e carga elétrica q incide sobre um segundo íon, de mesma massa m e mesma carga q. De início, enquanto a separação entre eles é grande o bastante para que as forças mútuas sejam desprezíveis, o primeiro mantém uma velocidade constante de módulo vo e o segundo se mantém em repouso, como indica a figura 1. Ao se aproximarem, as forças elétricas coulombianas entre eles, não mais desprezíveis, passam a mudar continuamente suas ve- locidades. Despreze quaisquer outras forças, considere dados os valores de m, q, vo e 4πεo e suponha que todos os movimen- tos se deem em uma reta. a) Calcule a velocidade do segundo íon quando a velocidade do íon incidente for igual a 3vo/4 (como indicado na figura 2). b) Calcule a distância entre eles no instante da situação consi- derada no item anterior. (IFCE-2011.1) - ALTERNATIVA: E Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, se encontram isola- das e bem afastadas uma das outras. A esfera A possui carga Q e as outras estão neutras. Faz-se a esfera A tocar primeiro a esfera B e depois a esfera C. Em seguida, faz-se a esfera B tocar a esfera C. No final desse procedimento, as cargas das esferas A, B e C serão, respectivamente, a) Q/2, Q/2 e Q/8. b) Q/4, Q/8 e Q/8. c) Q/2, 3Q/8 e 3Q/8. d) Q/2, 3Q/8 e Q/8. *e) Q/4, 3Q/8 e 3Q/8. (UFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: D A umidade relativa do ar no inverno de 2010 em Goiânia atin- giu níveis muito baixos. Essa baixa umidade pode provocar descargas elétricas nas pessoas quando elas aproximam seus dedos de superfícies condutoras de eletricidade. Considere que a descarga ocorre quando uma pessoa aproxima seu dedo a uma distância de 3 mm da superfície metálica e a carga elétrica na ponta do dedo corresponda à metade daquela que deve es- tar uniformemente distribuída em uma pequena esfera de raio 6 mm. Nessas condições, a carga acumulada na ponta do dedo, em Coulomb, será de a) 1,50 × 10–9 b) 6,00 × 10–9 c) 1,20 × 10–8 *d) 1,35 × 10–8 e) 2,70 × 10–6 Dados k = 9 × 109 Nm2 /C2 Campo de ruptura do ar: 3 × 106 V/m (FUVEST/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: A A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue: *a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negati- vas em um sistema isolado é constante. b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado. c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron. d) O número de átomos existentes no universo é constante. e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Duas esferas metálicas idênticas, carregadas com cargas Q1 e Q2, são colocadas em contato. Após o equilíbrio, as novas car- gas são q’1 e q’2 . Pode-se afirmar CORRETAMENTE que *a) q’1 = q’2 . b) se Q1 e Q2 são de sinais diferentes, q’1 > q’2 . c) se Q1 e Q2 são de sinais iguais, q’1 será a metade de q’2 . d) q’1 = 2q’2 independentemente dos sinais de Q1 e Q2 . (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Nos vértices de um quadrado de lado L, no vácuo, são posi- cionadas 3 cargas de módulos q , 3q e 5q, respectivamente. No quarto vértice é posicionada uma carga Q (veja a figura). Nesse momento, verifica-se, então, que o potencial no ponto P do qua- drado é nulo. A relação entre Q e q é a) Q = q(4 + 5√5) √5 . b) Q = –q(4 – 5√5) √5 . *c) Q = –q(4 + 5√5) √5 . d) Q = q(4 – 5√5) √5 . Dado: K = 9 × 109 (N·m2 /C2 ) é a constante eletrostática. L P L/2 q 3q 5q (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Na figura, estão representadas duas esferas metálicas idênticas 1 e 2, com cargas elétricas Q1 = +6nC e Q2 = +2nC. Fazendo o contato entre elas, assinale a carga elétrica final de cada uma. *a) 4nC e 4nC b) 8nc e zero c) 2nC e 6 nC d) zero para ambas Q1 Q2 (UNICAMP/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: 17 C; 18 A TEXTO PARA AS QUESTÕES 17 E 18 Quando um rolo de fita adesiva é desen- rolado, ocorre uma transferência de car- gas negativas da fita para o rolo, conforme ilustrado na figura ao lado. Quando o cam- po elétrico criado pela distribuição de car- gas é maior que o campo elétrico de rup- tura do meio, ocorre uma descarga elétrica. Foi demonstrado recentemente que essa descarga pode ser uti- lizada como uma fonte econômica de raios-X. QUESTÃO 17 Para um pedaço da fita de área A = 5,0×10–4 m2 mantido a uma distância constante d = 2,0 mm do rolo, a quantidade de car- gas acumuladas é igual a Q = CV , sendo V a diferença de po- tencial entre a fita desenrolada e o rolo e C = ε0(A/d) , em que ε0 ≈ 9,0×10–12 C/V.m. Nesse caso, a diferença de potencial en- tre a fita e o rolo para Q = 4,5×10−9 C é de a) 1,2×102 V. *c) 2,0×103 V. b) 5,0×10−4 V. d) 1,0×10−20 V. QUESTÃO 18 No ar, a ruptura dielétrica ocorre para campos elétricos a partir de E = 3,0 × 106 V/m . Suponha que ocorra uma descarga elétri- ca entre a fita e o rolo para uma diferença de potencial V = 9 kV. Nessa situação, pode-se afirmar que a distância máxima entre a fita e o rolo vale *a) 3 mm. c) 2 mm. b) 27 mm. d) 37 nm. d d
  • 5. 5japizzirani@gmail.com (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: E Para praticar seus conhecimentos de Eletricidade, um aluno dis- põe de duas esferas metálicas A e B. A esfera B possui volume 8 vezes maior que o de A e ambas estão inicialmente neutras. Numa primeira etapa, eletriza-se a esfera A com 4,0 µC e a B com 5,0 µC. Numa segunda etapa, as esferas são colocadas em contato e atingem o equilíbrio eletrostático. Após a segunda etapa, as cargas elétricas das esferas serão, respectivamente: a) QA = 1,0 µC e QB = 8,0 µC b) QA = 8,0 µC e QB = 1,0 µC c) QA = 4,5 µC e QB = 4,5 µC d) QA = 6,0 µC e QB = 3,0 µC *e) QA = 3,0 µC e QB = 6,0 µC (UFAL-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma casca esférica de metal perfeitamente condutor possui carga total nula. Ela é fixada numa região do espaço em que o potencial eletrostático diminui da esquerda para a direita (ver figura). Há vácuo onde o metal está ausente. Os pontos A e B es- tão localizados nas superfícies externa e interna da casca, como indica a figura. potencial elétrico alto potencial elétrico baixoA B Nessa situação, pode-se respectivamente afirmar que os pontos A e B encontram-se eletricamente: a) neutro e neutro. b) positivo e neutro. c) positivo e negativo. *d) negativo e neutro. e) negativo e positivo. (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Um capacitor de placas planas e paralelas é ligado a uma bateria e, após estar completamente carregado, é então desligado da mesma. As placas do capacitor são então afastadas mais alguns milímetros uma da outra. É CORRETO afirmar que: a) a carga no capacitor aumenta. b) a diferença de potência (V) entre as placas diminui. c) a capacitância aumenta. *d) a energia armazenada no capacitor aumenta com o trabalho realizado para separar as placas. (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A A figura abaixo representa duas esferas metálicas A e B, idên- ticas, carregadas com os valores de cargas indicados. Se as esferas forem colocadas em con- tato, é CORRETO afirmar que: *a) vão passar 3,1 × 1011 elétrons da esfera B para a esfera A. b) vão passar 3,1 × 1011 elétrons da esfera A para a esfera B. c) as esferas não sofrerão mudanças em suas cargas, porque estão no mesmo potencial elétrico. d) vão passar 3,1 × 1011 prótons da esfera A para a esfera B e ambas as esferas passarão a ter uma carga de 1,5 × 10−7 C. A B +2,0 × 10−7 C +1,0 × 10−7 C Dados: Carga do Elétron = −1,6 × 10−19 C Carga do Próton = +1,6 × 10−19 C (PUC/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: C A figura a seguir mostra três linhas equipotenciais em torno de uma carga positiva que pode ser considerada puntiforme (as di- mensões da carga são muito menores que as distâncias consi- deradas no problema). A B C 6,0V 1,0V 3,0V O trabalho realizado por uma força externa ao deslocar, com ve- locidade constante, a carga de prova de 1,0 × 10−6 C de A até C através do caminho indicado ABC, em joules, é: a) −5,0 × 10−6 b) −3,0 × 10−6 *c) −2,0 × 10−6 d) 1,0 × 10−6 e) 2,0 × 10−6 (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma esfera condutora de raio R está carregada com uma carga elétrica negativa. O gráfico que representa CORRETAMENTE o potencial elétrico da esfera em equilíbrio eletrostático em função de uma coordenada x definida ao longo de um eixo que passa pelo centro da esfera, com origem no centro desta, é: a) R R V x b) R R V x *c) R R V x d) R R V x (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Três partículas com cargas elétricas q1 , q2 e q3 estão fixadas nos vértices de um retân- gulo de lados 3 m e 4 m, conforme a figura ao lado. O trabalho que deve ser realizado por um agente externo para tirar a carga q3 do vértice A e colocar novértice B é: a) 4πεo 1 (q2 q1 + q1 q3 + q2 q3 ) *b) 80πεo q3 (q2 − q1 ) c) 8πεo q3 (q2 + q1 ) d) 2πεo 1 (q2 − q1 )(q3 − q2 )(q3 − q1 ) q1 q2 q3 A B
  • 6. 6japizzirani@gmail.com (VUNESP/UFTM-2011.1) - ALTERNATIVA: B A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro corpo eletrizado (indutor). Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele. PASSOS A SEREM SEGUIDOS: I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. II. Conectar o induzido à Terra. III. Afastar o indutor. IV. Desconectar o induzido da Terra. CONCLUSÃO: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de sinais iguais às do indutor. Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar correto, ele deverá a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta. *b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada. c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada. d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta. e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada. (FGV/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: B Antes da adoção do Sistema Internacional de Unidades como sistema universal para mensuração científica, outros sistemas como o MKS (metro – quilograma – segundo) e o CGS (cen- tímetro – grama – segundo) foram amplamente utilizados. Um dos motivos do declínio desses antigos sistemas de unidades foi destacarem grandezas físicas puramente mecânicas, a dis- tância, a massa e o tempo. Com o surgimento da eletricidade, foram necessárias adaptações para novas grandezas e assim, por exemplo, foi criado o CGSES (CGS eletrostático). Se hoje a constante eletrostática do vácuo tem valor 9 × 109 N.m2 /C2 , isso se deve ao fato da escolha arbitrária do valor 1 dina.cm2 /statc2 para essa mesma grandeza, representa- da no sistema CGSES. Comparando as duas versões da escrita dessa grandeza física, é possível observar que a unidade usa- da para a carga elétrica, no CGSES, era o statc, abreviação de statcoulomb. No CGSES, uma carga elétrica de valor 1 statcoulomb era a carga elétrica puntiforme que, colocada no vácuo, a 1 cm de outra carga de igual valor, trocaria com esta, uma força de intensidade 1 dina. Dado 1 N = 105 dina, a carga presente em 1 statcoulomb é equivalente a a) 1 9 .10−9 C. c) 9.10−9 C. d) 3.109 C. *b) 1 3 .10−9 C. e) 9.109 C. (FGV/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D A produção de energia elétrica a partir de pequenos movimentos, como o passo dos pedestres sobre tapetes ou tecidos especiais já é uma realidade. O fenômeno físico é o chamado efeito pie- zoelétrico. Para que seus alunos compreendessem esse efeito, um professor criou o modelo esquematizado, onde duas cargas positivas, unidas por uma mola não condutora e inicialmente re- laxada (fig. 1), são aproximadas devido a uma deformação elás- tica (fig. 2). fig. 1 fig. 2 Sendo k, em V·m/C , a constante eletrostática do meio e Q = 1/k, em Coulomb, o valor de cada uma das cargas elétricas, o valor aproximado da variação absoluta do potencial eletrostático, em V, no ponto P, indicado nas figuras 1 e 2, quando a carga Q supe- rior aproxima-se da carga Q inferior, resultando na configuração da figura 2, é a) 140. b) 102. c) 98. *d) 67. e) 58. (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: D Um condutor elétrico metálico, de formato irregular e isolado está carregado com uma carga positiva total +Q. Pode-se afirmar cor- retamente que a carga +Q a) é a somatória das cargas dos prótons que compõem o con- dutor. b) está distribuída uniformemente por toda a superfície externa do condutor. c) está distribuída uniformemente por todo o condutor, exceto pela sua superfície. *d) é o saldo do balanço entre as cargas dos prótons e dos elé- trons que compõem o condutor. (UERJ-2011.1) - RESPOSTA: q = 2,0 × 10−7 C Em um laboratório, um pesquisador colocou uma esfera eletrica- mente carregada em uma câmara na qual foi feito vácuo. O potencial e o módulo do campo elétrico medidos a certa distân- cia dessa esfera valem, respectivamente, 600 V e 200 V/m. Determine o valor da carga elétrica da esfera. Considere a cons- tante eletrostática do vácuo Ko = 9,0 × 109 N.m2 .C−2 . (UFPE-2011.1) - RESPOSTA: Q1 = 12 × 10−9 C Considerando que as três cargas da figura estão em equi- líbrio, determine qual o valor da carga Q1 em C. Considere Q3 = −3 × 10−9 C. (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma pequena esfera condutora A, no vácuo, possui inicialmente carga elétrica Q. Ela é posta em contato com outra esfera, idênti- ca a ela porém neutra, e ambas são separadas após o equilíbrio eletrostático ter sido atingido. Esse procedimento é repetido mais 10 vezes, envolvendo outras 10 esferas idênticas à esfera A, to- das inicialmente neutras. Ao final, a carga da esfera A é igual a: a) Q/29 d) Q/10 b) Q/210 e) Q/11 *c) Q/211
  • 7. 7japizzirani@gmail.com (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: A Cinco cargas elétricas pontuais positivas encontram-se fixas no vácuo de acordo com o arranjo da figura a seguir. O campo elétri- co resultante sobre Q2 aponta na direção que une as cargas Q2 e Q4. Nessa situação, pode-se afirmar que (Q1D2 )/(Q3L2 ) vale: *a) 4/5 b) 2/5 c) 1 d) 5/2 e) 5/4 (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: A Uma carga pontual Q está fixa no vácuo. A linha tracejada na figura corresponde a uma circunferência de raio R e centro em Q. Uma outra carga pontual q é levada da posição A à posição B através da trajetória mostrada na figura em linha sólida. A cons- tante elétrica no vácuo é denotada por k. O trabalho da força elétrica entre as posições A e B é igual a: *a) zero d) kQq/(R√2) b) kQq/R e) kQq/(2R√2) c) kQq/(2R) (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: B A próxima figura à esquerda ilustra um capacitor eletrolítico do tipo bastante utilizado em dispositivos elétricos em geral, tais como placas-mães (figura à direita) e placas de vídeo de com- putadores. A sua função é essencialmente armazenar pequenas quantidades de energia, de modo a absorver variações na cor- rente elétrica, protegendo os demais componentes eletrônicos do circuito ligados a ele. Qual a quantidade de energia elétrica armazenada por um ca- pacitor eletrolítico de capacitância 100 µF = 10−4 F, submetido a uma tensão de 60 V entre os seus terminais? a) 0,09 J *b) 0,18 J c) 0,27 J d) 0,36 J e) 0,42 J (UEL/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: B Devido ao balanceamento entre cargas elétricas positivas e negativas nos objetos e seres vivos, não se observam forças elétricas atrativas ou repulsivas entre eles, em distâncias ma- croscópicas. Para se ter, entretanto, uma ideia da intensidade da força gerada pelo desbalanceamento de cargas, considere duas pessoas com mesma altura e peso separadas pela distância de 0,8 m. Supondo que cada uma possui um excesso de prótons correspondente a 1% de sua massa, a estimativa da intensidade da força elétrica resultante desse desbalanceamento de cargas e da massa que resultará numa força-peso de igual intensidade são respectivamente: Dado: Massa de uma pessoa: m = 70 kg a) 9 × 1017 N e 6 × 103 kg *b) 60 × 1024 N e 6 × 1024 kg c) 9 × 1023 N e 6 × 1023 kg d) 4 × 1017 N e 4 × 1016 kg e) 60 × 1020 N e 4 × 1019 kg Obs.: Nessa prova não são fornecidos os valores da carga do protón,da massa do próton e da aceleração da gravidade. (VUNESP/FAMECA-2011.1) - ALTERNATIVA: C A figura 1 mostra três pequenas esferas idênticas A, B e C ele- trizadas com cargas elétricas iguais a 9 µC, 15 µC e −7 µC, respectivamente. As esferas A e C estão fixas, e B pode mover- se livremente sobre a reta que liga A a C. As três estão apoiadas sobre uma superfície isolante. Na situação inicial, a esfera B é mantida em repouso na posição indicada na figura 1 e, quando abandonada, move-se no sentido de C até tocá-la, quando as cargas de B e C se redistribuem. Agora, com uma nova configuração de cargas, B é repelida por C e o sistema se estabiliza na posição final de equilíbrio mostrada na figura 2. Pode-se afirmar que o valor de x, em cm, vale a) 4. d) 7. b) 5. e) 8. *c) 6. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) Diferença de potencial elétrico (ddp) entre dois pontos é definida como sendo o trabalho necessário para levar uma carga elétrica positiva de um ponto ao outro, dividido pelo valor dessa carga. Sobre diferença de potencial, assinale o que for correto. 01) Através de um condutor, a corrente elétrica passa de um ponto de maior potencial elétrico para outro de menor potencial elétrico. 02) Dois condutores têm o mesmo potencial quando, ligando um ao outro por meio de um fio condutor, este é percorrido por uma corrente elétrica. 04) Superfície equipotencial de um campo elétrico é o lugar geo- métrico dos pontos que têm o mesmo potencial. 08) A superfície externa de qualquer condutor carregado em equilíbrio elétrico apresenta ddp negativa. 16) A ddp entre as placas de um capacitor é diretamente propor- cional à sua capacitância.
  • 8. 8japizzirani@gmail.com (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 25 (01+08+16) As forças elétricas atuam entre corpos eletrizados que não es- tão em contato mútuo. Uma carga elétrica puntiforme ou uma distribuição de cargas elétricas, modifica a região ao seu redor originando o que se chama de campo elétrico, o qual desempe- nha o papel de um intermediário na interação entre as partículas com cargas elétricas. Sobre o campo elétrico, assinale o que for correto. 01) A existência de um campo elétrico em um ponto do espaço é constatada sempre que uma carga elétrica, colocada nesse ponto, fique sujeita à ação de uma força de origem elétrica. 02) Entre as placas de um capacitor carregado, o campo elétrico é nulo. 04) O campo elétrico em um ponto do espaço é proporcional à intensidade da carga elétrica que o originou e ao quadrado da distância da carga elétrica ao ponto considerado. 08) Em qualquer ponto da superfície de um condutor em equilí- brio elétrico, o vetor campo elétrico é perpendicular à superfície. 16) Vetor campo elétrico E → tem o mesmo sentido da força F → que age sobre uma carga positiva, mas de sentido oposto à força F’ → , que age sobre uma carga negativa. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Em um campo elétrico uniforme, uma partícula carregada positi- vamente com 20 µC está sujeita a uma força elétrica de módulo 10 N. Reduzindo pela metade a carga elétrica dessa partícula, a força, em newtons, que atuará sobre ela será igual a a) 2,5. *b) 5,0. c) 10. d) 15. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B O eletroscópio da figura, eletrizado com carga desconhecida, consiste de uma esfera metálica ligada, através de uma haste condutora, a duas folhas metálicas e delgadas. Esse conjunto encontra-se isolado por uma rolha de cortiça pre- sa ao gargalo de uma garrafa de vidro transpa- rente, como mostra a figura. Sobre esse dispositivo, afirma-se: I- As folhas movem-se quando um corpo neutro é aproximado da esfera sem tocá-la. II- O vidro que envolve as folhas delgadas fun- ciona como uma blindagem eletrostática. III- A esfera e as lâminas estão eletrizadas com carga de mesmo sinal e a haste está neutra. IV- As folhas abrem-se ainda mais quando um objeto, de mesma carga do eletroscópio, aproxi- ma-se da esfera sem tocá-la. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e II. *b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Quando corpos condutores se encontram em equilíbrio eletrostá- tico, as cargas elétricas, em excesso, ficam distribuídas em suas superfícies. Duas esferas condutoras, A e B, de raios RA e RB, eletrizadas com cargas QA e QB, estão inicialmente isoladas e bem afastadas uma da outra. Elas são colocadas em contato e entram em equilíbrio eletrostático, adquirindo cargas finais qA e qB e densidades superficiais de carga σA e σB, respectivamente. Sabendo-se que RA = 2RB, pode-se afirmar CORRETAMENTE que *a) qA = 2qB. c) qA = qB. b) σA = 2σB. d) σA = σB. Dado: K0 = 9 ×109 Nm2 /C2 (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C O módulo da força entre duas cargas q1 e q2 , separadas por uma distância d, é F. Duas cargas Q1 e Q2 são posicionadas a uma distância 2d e o módulo da força entre elas é F/4. Pode-se afirmar CORRETAMENTE que a) Q1 + Q2 = q1 + q2 . b) q1 = q2 . *c) q1q2 = Q1Q2 . d) q1 e q2 são negativas. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Duas cargas puntiformes Q e q são separadas por uma distância d, no vácuo (veja figura). Se, no ponto P, o campo elétrico tem módulo nulo, a relação entre Q e q é igual a a) Q = −q (x + d)2 d2 . b) q = −Q (x + d)2 x2 . *c) Q = −q (x + d)2 x2 . d) Q = −2q (x + d)2 x2 . Dado: k0 = 9×109 Nm2 /C2 (UCS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um elétron em repouso, no primeiro instante em que recebe a ação de um campo elétrico, apresentará a) aumento do valor de sua carga elétrica. b) energia cinética somente. *c) energia potencial somente. d) aumento na magnitude do seu spin. e) redução na magnitude do seu spin. (UNIOESTE/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: A Quatro cargas elétricas puntiforme +Q estão posicionadas em cada um dos vértices de um quadrado de lado L. Essa configu- ração tem uma energia potencial eletrostática U. Em seguida, substitui-se uma dessas cargas por outra, também puntiforme, de valor −Q. Nesse caso, é correto afirmar que a energia poten- cial eletrostática do novo sistema vale *a) Zero. d) −3.U/4. b) −U. e) 3.U/4. c) U. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) Cinco capacitores, de 1µF cada um, são divididos em dois con- juntos A e B, em que os capacitores de A estão ligados em para- lelo e os capacitores de B estão ligados em série. Se o conjunto A possui pelo menos dois capacitores e o conjunto B possui pelo menos um capacitor, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) A capacitância do conjunto A, em µF, é sempre um número inteiro. 02) A capacitância do conjunto B, em µF, nunca é um número inteiro. 04) Se A e B forem ligados em série, é possível escolher o nú- mero de capacitores de A e de B, de forma a se obter 3 7 µF de capacitância equivalente. 08) Se A e B forem ligados em paralelo, é possível escolher o número de capacitores de A e de B, de forma a se obter 7 3 µF de capacitância equivalente. 16) A capacitância equivalente é mínima quando A e B estão liga- dos em série, e A possui 4 capacitores.
  • 9. 9japizzirani@gmail.com (UFG/GO-2011.1) - RESPOSTA: i = 1,2 A Em um fio condutor cilíndrico de comprimento 30 m e seção transversal de área 1,5 mm2 , aplica-se uma diferença de poten- cial de 1,5 volts, que produz uma corrente elétrica constante. Um modelo microscópico, que descreve a corrente elétrica nesse fio, é obtido considerando que os elétrons são acelerados pela ddp, colidem entre si e com os íons do metal. O efeito das colisões é descrito por uma força resistiva proporcional à velocidade média v → dos elétrons, dada por Fr = − v →e µ → em que µ = 0,002 m2 V−1 s−1 é a mobilidade eletrônica e e = 1,6×10−19 C, a carga elementar. Sabendo que no fio existem 5×1028 elétrons/m3 , calcule o valor da corrente elétrica no regime estacionário. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA OFICIAL:SOMA=07 (01+02+04) Sobre os fenômenos da eletrização e da indução eletrostática, assinale o que for correto. 01) Um corpo metálico não eletrizado possui número igual de cargas elétricas positivas e de cargas elétricas negativas. 02) Um corpo metálico eletrizado positivamente possui excesso de prótons. 04) A indução eletrostática é a separação de cargas que aconte- ce em um condutor eletricamente neutro, quando um corpo ele- trizado é aproximado desse condutor, fazendo com que cargas induzidas se acumulem em suas extremidades. 08) Um dielétrico não pode ser polarizado por indução eletros- tática. 16) Quando dois corpos são atritados, prótons são deslocados de um corpo para outro fazendo com que esses corpos fiquem eletrizados. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Uma carga puntual positiva, Q = 5 × 10−6 C, está disposta no vácuo. Uma outra carga puntual positiva, q = 2 × 10−6 C, é aban- donada em um ponto A, situado a uma distância d = 3,0 cm da carga Q. Analise as alternativas abaixo e assinale o que for cor- reto. (Dado: K = 9 × 109 Nm2 /C2 ) 01) Quando q está em A, a força elétrica que Q exerce em q é 100 N. 02) O potencial elétrico gerado por Q em A é 15 × 105 V. 04) A diferença de potencial devido à carga Q entre um pon- to B, distante 6 cm de Q e a 3 cm do ponto A, e o ponto A é −7,5 × 105 V. 08) O trabalho realizado pela força elétrica gerada por Q sobre q, para levá-la de A até B, é −20 J. 16) A variação da energia potencial eletrostática da carga q, quando essa carga é liberada em A e se move até B, é nula. (VUNESP/UNICISAL-2011.1) - ALTERNATIVA: C Na prova de Física, há uma questão de Eletricidade que pede a orientação do campo elétrico resultante gerado pelas cargas puntiformes +Q e −Q no ponto P da figura, distante d de cada carga, em ângulo reto, como mostra a figura. Esse vetor campo elétrico está melhor representado em: a) d) b) e) vetor nulo. *c) (VUNESP/UNICISAL-2011.1) - ALTERNATIVA: A Em relação ao sistema de cargas da figura abaixo, sendo K a constante dielétrica do meio em que se encontra o sistema, o potencial elétrico do ponto P deve ser dado por *a) zero. d) KQ/2d. b) 2KQ/d. e) KQ√2/2d. c) KQ√2/d. (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C A intensidade do vetor campo elétrico, em pontos externos, pró- ximos a uma placa condutora eletrizada, no vácuo, é dada por E = σ εo . Nessa equação, σ é a densidade superficial de carga e εo, a constante de permissividade elétrica no vácuo. Uma pequena esfera, de massa 1,0 g, eletrizada com carga q = +1,0 µC, suspensa por um fio isolante, inextensível e de massa desprezível, mantém-se em equilíbrio na posição indicada. Con- siderando-se que o módulo do vetor campo gravitacional local é g = 10 m/s2 , neste caso, a relação σ εo , referente à placa, é a) σ εo = 1,0 × 102 V/m b) σ εo = 2,0 × 102 V/m *c) σ εo = 1,0 × 104 V/m d) σ εo = 2,0 × 104 V/m e) σ εo = 1,0 × 106 V/m (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Duas cargas elétricas puntiformes, quando separadas pela dis- tância D, se repelem com uma força de intensidade F. Afastan- do-se essas cargas, de forma a duplicar a distância entre elas, a intensidade da força de repulsão será igual a a) √2.F b) 2.F c) F 2 *d) F 4 e) F 8
  • 10. 10japizzirani@gmail.com (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma diferença de potencial eletrostático V é estabelecida entre os pontos M e Q da rede cúbica de capacitores idênticos mos- trada na figura. A diferença de potencial entre os pontos N e P é a) V/2. b) V/3. c) V/4. *d) V/5. e) V/6. (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C No circuito ideal da figura, inicialmente aberto, o capacitor de capacitância CX encontra-se carregado e armazena uma energia potencial elétrica E. O capacitor de capacitância CY = 2CX está inicialmente descarregado. Após fechar o circuito e este alcançar um novo equilíbrio, pode-se afirmar que a soma das energias armaze- nadas nos capacitores é igual a a) 0. b) E/9. *c) E/3. d) 4E/9. e) E. (IME/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma fina placa metálica P1, apoiada em um tablete de cortiça no fundo de um frasco cilíndrico, dista 5 metros de uma placa idên- tica P2, fixa no teto, conforme mostra a figura. As duas placas formam um capacitor carregado com Q coulombs. Enche-se o referido frasco com um líquido de índice de refração n = 2,5, até que a superfície de P1 atinja a altura de h metros. Em seguida, lança-se sobre o centro da superfície um raio de luz monocromática, sob um ângulo de 30º com a vertical. Sabendo que a energia armazenada no capacitor fica reduzida a 0,6 do valor inicial, que o raio refratado atinge um ponto situado a x metros do centro do fundo do frasco e desprezando o efeito de borda do capacitor, podemos dizer que o valor aproximado de x é: Observação: • As espessuras da cortiça e da placa são desprezíveis em rela- ção à altura h. a) 0,1 *d) 0,4 b) 0,2 e) 0,5 c) 0,3 (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 12 (04+08) Sobre o campo elétrico gerado por uma carga elétrica no interior de um condutor, assinale o que for correto. 01) O campo elétrico gerado por uma carga elétrica em movi- mento no interior de um condutor é diferente de zero, mesmo o condutor estando em equilíbrio eletrostático. 02) Um campo elétrico é uniforme em uma região do espaço quando apresenta o mesmo módulo em qualquer ponto da re- gião. 04) Uma carga elétrica positiva, abandonada em um campo elé- trico E → tende a se deslocar de um ponto de maior potencial para um ponto de menor potencial. 08) Quando um campo elétrico realiza um trabalho sobre uma carga de prova q, a diferença de potencial entre dois pontos é obtida pela razão entre o trabalho realizado e a carga elétrica. (UFJF/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A figura abaixo mostra o esquema de um equipamento usado para determinar massas moleculares denominado de Espectrô- metro por Tempo de Voo. Esse equipamento possui uma placa onde a amostra é injetada e ionizada para formar íons positivos que são acelerados por um campo elétrico, uniforme, mantido entre a placa e a grade, que estão separadas por uma distância d = 10 cm, como mostra a figura. Em seguida, penetram em uma região sem campo elétrico e deslocam-se com velocidade cons- tante até atingir o detector, colocado a uma distância D = 50 cm, como indica a figura. O tempo entre o acionamento do campo elétrico e a detecção do íon é medido e a massa é determinada em função desse tempo. Despreze efeitos do campo gravitacio- nal da Terra e calcule: a) o valor do campo elétrico quando se aplica uma diferença de potencial V =1250 V entre a placa e a grade. b) a aceleração de um íon H + no trecho entre a placa e a gra- de. c) a velocidade do íon H + quando esse alcança a grade. d) O tempo total de voo, entre a placa e o detector. Dados: Carga do próton qp = 1,6 × 10−19 C Massa do próton mp = 1,60 × 10−27 kg RESPOSTA UFJF/MG-2011.1: a) E = 12500 N/C b) a = 1,25 × 1012 m/s2 c) v = 5,0 × 105 m/s d) t = 1,4 × 10−6 s
  • 11. 11japizzirani@gmail.com (IME/RJ-2011.1) - RESPOSTA: C = 45 pF De acordo com a figura, um raio luminoso que estava se pro- pagando no ar penetra no dielétrico de um capacitor, é refletido no centro de uma das placas, segundo um ângulo α, e deixa o dielétrico. A área das placas é A e o tempo que o raio luminoso passa no interior do dielétrico é t. Supondo que se trata de um capacitor ideal de placas paralelas e que o dielétrico é um bloco de vidro que preenche totalmente o espaço entre as placas, determine a capacitância do capacitor em picofarads. Dados: • A = 1,0 cm2 • t = 2,0 × 10−12 s • α = 30º • permissividade elétrica do vácuo: εo ≈ 9,0 × 10−12 F/m • velocidade da luz no vácuo: c ≈ 3,0 × 108 m/s • índice de refração do vidro: n = 1,5 • constante dielétrica do vidro: k = 5,0 (UFJF/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Um bastão isolante é atritado com tecido, e ambos ficam eletriza- dos. É CORRETO afirmar que o bastão pode ter: a) ganhado prótons, e o tecido ganhado elétrons. b) perdido elétrons, e o tecido ganhado prótons. c) perdido prótons, e o tecido ganhado elétrons. *d) perdido elétrons, e o tecido ganhado elétrons. e) perdido prótons, e o tecido ganhado prótons. (UFJF/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Considere três placas planas condutoras, infinitas e paralelas com a distribuição de cargas mostrada na figura. O gráfico que representa CORRETAMENTE a variação da intensidade do campo elétrico entre os pontos MN, NP, PQ, QR, RS é: *a) b) c) d) e) (IF/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: B Na figura a seguir, são representadas as linhas de força em uma região de um campo elétrico. A partir dos pontos A, B, C, e D situados nesse campo, são feitas as seguintes afirmações: I. A intensidade do vetor campo elétrico no ponto B é maior que no ponto C. II. O potencial elétrico no ponto D é menor que no ponto C. III. Uma partícula carregada negativamente, abandonada no ponto B, se movimenta espontaneamente para regiões de menor potencial elétrico. IV. A energia potencial elétrica de uma partícula positiva diminui quando se movimenta de B para A. É correto o que se afirma apenas em a) I. *b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. e) I, II e III. (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: C A figura a seguir mostra um circuito elétrico formado por um ca- pacitor, uma bateria e uma chave. Após a chave ter ficado ligada por um longo período de tempo, a carga no capaci- tor, em μC, é aproximada- mente a) 0,5. b) 2,0. *c) 72,0. d) 12,0.
  • 12. 12japizzirani@gmail.com (UFF/RJ-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um elétron é retirado de uma das placas de um capacitor de placas paralelas e é acelerado no vácuo, a partir do repouso, por um campo elétrico constante. Esse campo é produzido por uma diferença de potencial estabelecida entre as placas e imprime no elétron uma aceleração constante, perpendicular às placas, de módulo 6,4 x 103 m/s2 . A intensidade do campo elétrico é grande o suficiente para que se possam desprezar os efeitos gravitacio- nais sobre o elétron. Depois de 2 ms (2 x 10−3 s), a polaridade da diferença de po- tencial estabelecida entre as placas é bruscamente invertida, e o elétron passa a sofrer uma força de mesmo módulo que o da força anterior, porém de sentido inverso. Por causa disso, o elé- tron acaba por retornar à placa de onde partiu, sem ter alcançado a 2ª placa do capacitor. a) Esboce, no reticulado abaixo, o gráfico da velocidade do elé- tron em função do tempo, desde o instante em que ele é retirado da placa até o instante em que ele retorna à mesma placa. b) Determine a distância mínima que deve existir entre as placas do capacitor de modo que o elétron não atinja a segunda placa, conforme foi relatado. c) Calcule o tempo que o elétron levou no percurso desde o ins- tante em que ele é retirado da placa até o instante em que retor- na ao ponto de partida. d) Determine o módulo do campo elétrico responsável pela ace- leração do elétron, sabendo-se que sua massa é 9,0 x 10−31 kg e que sua carga é 1,6 x 10−19 C. RESPOSTA UFF/RJ-2011.1: a) V t V1 t1 t2 t3 b) D > 25,6 mm c) t3 ≈ 6,8 ms d) E = 3,6 × 10−8 N/C (IF/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Um estudante deseja determinar o estado de eletrização de uma bexiga de aniversário. Para isso, ele aproxima um corpo A, que não se sabe se está ou não eletrizado, e observa que há atra- ção com a bexiga. Após isso, ele pega outro corpo B, carregado positivamente, e aproxima-o da bexiga e verifica novamente a atração. A partir dessa sequência, são feitas as seguintes afir- mações: I. Não se pode afirmar se o estado de eletrização da bexiga é neutro ou carregado. II. Se o corpo A estiver negativamente carregado, então a bexiga está necessariamente neutra. III. Se o corpo A estiver carregado positivamente, então a bexiga estará necessariamente carregada com carga negativa. São corretas as afirmações a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. *d) I e II, apenas. e) I, II e III. (UECE/URCA-2011.1) - ALTERNATIVA: B Um projeto de computador multiprocessado ligando Universida- des no Reino Unido, Estados Unidos e França está permitindo que físicos analisem um arquivo de dados de tamanho sem pre- cedentes. Os físicos usarão o sistema para investigar milhões de observações de partículas subatômicas chamadas B-mésons coletadas no Stanford Linear Acelerator Centre (SLAC), na Ca- lifórnia. As informações de SLAC até agora adicionam mais de 145 terabytes de dados e nos próximos dois anos serão acres- centados outros 300 terabytes. Esse volume de dados exigiria uma pilha inimaginável de disquetes para ser armazenado. Em se tratando de partículas subatômicas, usualmente utiliza- mos a unidade eletronvolt como unidade de energia para esta grandeza. Nessas condições, podemos dizer que: a) 1eV = 3,6 × 10−19 J *b) 1eV = 1,6 × 10−19 J c) 1eV = 3,6 × 10−19 V d) 1eV = 1,6 × 10−19 C e) 1eV = 1,6 × 10−19 cal (UECE/URCA-2011.1) - ALTERNATIVA: D Considere uma carga puntiforme Q, fixa no ponto 0, e os pontos A e B, como mostra a figura a seguir. O BA Q d d Sabe-se que os módulos do vetor campo elétrico e do potencial elétrico gerados pela carga no ponto A valem, respectivamente, E e V. Nessas condições, os módulos dessas grandezas no pon- to B valem, respectivamente: a) 4E e 2V b) 2E e 4V c) E/2 e V/2 *d) E/4 e V/2 e) 2E e 6V (FEI/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Duas cargas q1 = 2 µC e q2 = 4 µC estão a uma distância de 0,5 m uma da outra. Nessas condições e supondo que a cons- tante eletrostática é K0, a força entre as cargas é: a) de atração com módulo 16.10−12 K0 . b) de repulsão com módulo 16.10−12 K0 . c) de atração com módulo 32.10−12 K0 . *d) de repulsão com módulo 32.10−12 K0 . e) nula. (UFPB-2011.1) - RESPOSTA: AFIRM. CORRETAS: I, II, IV e V Uma esfera condutora A, carregada positivamente, é aproxima- da de uma outra esfera condutora B, que é idêntica à esfera A, mas está eletricamente neutra. Sobre processos de eletrização entre essas duas esferas, identifique as afirmativas corretas: I. Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, uma força de atração surgirá entre essas esferas. II. Ao aproximar a esfera A da B, havendo contato, e em seguida separando-as, as duas esferas sofrerão uma força de repulsão. III. Ao aproximar a esfera A da B, havendo contato, e em seguida afastando-as, a esfera A ficará neutra e a esfera B ficará car- regada positivamente. IV. Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, e em seguida aterrando a esfera B, ao se desfazer esse aterramento, ambas ficarão com cargas elétricas de sinais opostos. V. Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, e em seguida afastando-as, a configuração inicial de cargas não se modificará.
  • 13. 13japizzirani@gmail.com (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: C Duas contas idênticas, de massa m e construídas de material isolante, estão carregadas eletricamente com cargas positivas de mesmo valor. A primeira conta está fixa no centro de uma cir- cunferência contida num plano vertical. A segunda desliza sob a ação da gravidade por um fio rígido, fixo, com formato de arco de 90° da circunferência acima citada. O arco tem extremidades A e B tais que o segmento de reta que une o centro da circunferência ao ponto A seja horizontal. A conta deslizante parte do repouso da extremidade A para a B do fio. Desprezando atritos, fenômenos de eletrização e irradiação ele- tromagnética, e considerando as dimensões das contas muito menores que o comprimento do fio, pode-se afirmar corretamen- te que a) o tempo de descida do ponto A para o ponto B é reduzido pelo efeito da força elétrica de repulsão entre as contas. b) o tempo de descida do ponto A para o ponto B é aumentado pelo efeito da força elétrica de repulsão entre as contas. *c) o tempo de descida do ponto A para o ponto B é inalterado pelo efeito da força elétrica de repulsão entre as contas. d) o tempo de descida do ponto A para o ponto B é alterado pelo efeito da força elétrica de repulsão entre as contas no final da trajetória, onde a força elétrica tem mesmo sentido que a força peso. (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: A Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem em que aparecem. Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, são montadas em suportes isolantes. A esfera A está positivamente carregada com carga Q, enquanto as esferas B e C estão eletricamente neutras. Colocam-se as esferas B e C em contato uma com a outra e, então, coloca-se a esfera A em contato com a esfera B, conforme representado na figura. B CA Depois de assim permanecerem por alguns instantes, as três es- feras são simultaneamente separadas. Considerando-se que o experimento foi realizado no vácuo k0 = 9 × 109 N.m2 /C2 ) e que a distância final (d) entre as esferas A e B é muito maior que seu raio, a força eletrostática entre essas duas esferas é ............ e de intensidade igual a ............... . *a) repulsiva – k0Q2 /(9d2 ) d) atrativa – k0Q2 /(4d2 ) b) atrativa – k0Q2 /(9d2 ) e) repulsiva – k0Q2 /(4d2 ) c) repulsiva – k0Q2 /(6d2 ) (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: E Considere uma casca condutora esférica eletricamente car- regada e em equilíbrio eletrostático. A respeito dessa casca, são feitas as seguintes afirmações. I - A superfície externa desse condutor define uma superfície equipotencial. II - O campo elétrico em qualquer ponto da superfície externa do confutor é perpendicular à superfície. III - O campo elétrico em qualquer ponto do espaço interior à casca é nulo. Quais estão corretas? a) Apenas I. d) Apenas II e III. b) Apenas II. *e) I, II e III. c) Apenas I e III. (UNIFEI/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Uma partícula e um próton movem-se numa mesma direção e em sentidos opostos, de modo que se aproximam uma da outra com velocidades que, enquanto a distância d que as separa é ainda muito grande, são iguais em módulo a v = 1,0 × 102 m/s. Considere que a massa e a carga da partícula são iguais ao do- bro dos valores correspondentes ao próton. a) Quais os valores finais das velocidades da partícula e do pró- ton, supondo que houve uma colisão elástica entre elas? b) Substituindo-se a partícula por outro próton, mas mantendo-se as demais condições iniciais do movimento dos corpos do enun- ciado, considere os seguintes dados adicionais: (i) a massa do próton é igual a 2,0 × 10−27 kg ; (ii) a energia potencial deste sistema de partículas em função da distância d é U(d) = 22 × 10−29 d J. Pergunta-se: Qual é a distância mínima de separação entre os dois prótons? RESPOSTA UNIFEI/MG-2011.1: a) vf part = −33 m/s e vf proton = 1,7 × 102 m/s (tanto a partícula como o próton têm o seu sentido de movimento invertido.) b) d = 1,1 × 10−5 m (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: E Os processos de eletrização, em eletrostática, são aqueles por meio dos quais podemos transformar um corpo neutro em um eletrizado, isto é, em um corpo negativo ou positivo. A respeito desses processos, pode-se afirmar corretamente que, a) para transformar um corpo neutro em um eletrizado positiva- mente, devemos retirar todos os elétrons desse corpo. b) quando dois corpos isolantes, inicialmente neutros, são atri- tados um contra o outro, adquirem cargas elétricas de sinais iguais. c) em um sistema eletricamente isolado não pode haver troca de cargas entre corpos de dentro do sistema. d) só é possível eletrizar por indução corpos neutros que perma- neçam o tempo todo em contato com a Terra. *e) se um corpo condutor inicialmente eletrizado toca outro corpo condutor, idêntico ao primeiro, porém neutro, eles adquirem car- gas de sinais e módulos iguais. (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: C Duas cargas puntiformes de mesmo módulo, + Q e – Q, estão fixas numa região do espaço, longe de qualquer outra influência elétrica. As linhas contínuas da figura representam linhas de for- ça do campo elétrico gerado por elas, e as tracejadas represen- tam linhas equipotenciais desse campo. zero volts +Q −Q A D B C Sabendo-se que B é o ponto médio do segmento que une as cargas, pode-se afirmar corretamente que a) uma carga elétrica positiva abandonada em B permanece em repouso. b) o potencial elétrico do ponto A tem sinal negativo. *c) a diferença de potencial entre os pontos B e C tem valor po- sitivo. d) o campo elétrico resultante criado pelas cargas no ponto D tem módulo nulo. e) uma carga positiva abandonada em D dirige-se a B em movi- mento uniforme.
  • 14. 14japizzirani@gmail.com (VUNESP/UNICASTELO-2011.1) - ALTERNATIVA: C Em relação aos conceitos do eletromagnetismo, analise: I. Um corpo considerado mau condutor pode ser tanto carregado eletricamente por atrito quanto por indução, sendo que a única diferença, comparativamente a um bom condutor, é que suas cargas elétricas permanecem no mesmo local em que foram co- locadas. II. No centro de um corpo condutor oco ou maciço, tanto a gran- deza denominada campo elétrico, como a grandeza denominada potencial elétrico, são nulas, apesar de essas grandezas terem naturezas distintas, sendo ambas vetoriais. III. Um pêndulo eletrostático eletricamente neutro, constituído por um corpo mau condutor ou um corpo bom condutor, é atraído por outro corpo que dele se aproxime, esteja esse corpo eletriza- do com cargas positivas ou negativas. Está correto o contido em a) I, apenas. b) II, apenas. *c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. (UNIFENAS/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: E Dado um triângulo equilátero, de lado 2 metros, encontram-se dispostas em seus vértices cargas positivas de 2µC. Adote K igual a 9 × 109 N.m2 /C2 . Qual é a intensidade do campo elétrico resultante no ortocentro deste triângulo? a) 1,7 × 103 N/C; b) 7,0 × 103 N/C; c) √3 × 103 N/C; d) 2 × 103 N/C; *e) zero. (UNIFENAS/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: E Encontre o campo elétrico resultante no centro de um po- lígono hexagonal regular, cuja aresta tenha 5 cm e, que, em cada vértice, haja um carga de 10µC. Considere a constante k = 9.109 Nm2 /C2 . a) 8,1 x 104 N/C; d) 1,0 x 103 N/C; b) 2,7 x 103 N/C; *e) nulo c) 1,5 x102 N/C; (IFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: E Uma pequena esfera de massa 1,0 × 10−5 kg e carga desconhe- cida está em equilíbrio sob a ação de dois campos uniformes, verticais, de sentidos opostos. O campo elétrico tem sentido para cima e intensidade 1,0 × 105 N/C, e o campo gravitacional tem módulo g = 10 m/s2 . Estando sujeita somente às forças desses dois campos, assinale a alternativa correta. a) A esfera está eletrizada com carga negativa de módulo igual a 10−9 C. b) A esfera está eletrizada com carga negativa de módulo igual a 10−10 C. c) A esfera está eletrizada com carga positiva de módulo igual a 10−5 C. d) A esfera está eletrizada com carga positiva de módulo igual a 10−10 C. *e) A esfera está eletrizada com carga positiva de módulo igual a 10−9 C. (UFMG-2011.1) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃO A capacitância de um capacitor de placas paralelas é dada por C = Q/V, em que Q é a carga em cada uma das placas e V, a diferença de potencial entre elas. Desprezando-se os efeitos de borda, o campo elétrico entre as placas desse capacitor é uniforme e de intensidade E = Q/εA, em que A é a área de cada uma das placas e ε é uma constante. a) Com base nessas informações, RESPONDA: Que acontece com o valor da capacitância desse capacitor se a diferença de potencial entre as placas for reduzida à metade? b) Considere que um material isolante é introduzido entre as pla- cas desse capacitor e preenche totalmente o espaço entre elas. Nessa situação, o campo elétrico entre as placas é reduzido de um fator κ , que é a constante elétrica do material. EXPLIQUE por que, nessa situação, o campo elétrico entre as placas do capacitor diminui. RESOLUÇÃO UFMG-2011.1: a) Permanece a mesma (E = V/d , em que d é a distância entre as placas do capacitor, Q = CV e E = Q/εA → C = εA/d) b) Devido ao alinhamento das moléculas polares do dielétrico na direção do campo elétrico provocando um campo elétrico adicio- nal que enfraquece o campo original. Se as moléculas do dielé- trico não são polares, teram momentos de dipolos induzidos pelo campo elétrico original. (SENAC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C Três esferas metálicas idênticas A, B e C, presas a suportes iso- lantes, estão dispostas conforme o esquema. A B C– Inicialmente, a esfera A está fortemente eletrizada com carga de sinal (–) e as demais estão neutras. Se a esfera C for encostada em B e, a seguir, afastada, as cargas elétricas das esferas A, B e C ficam, respectivamente, com sinais a) (–) , (–) e (+) b) (–) , (–) e (–) *c) (–) , (+) e (–) d) (–) , (+) e (+) e) (+) , (–) e (+)
  • 15. 15japizzirani@gmail.com VESTIBULARES 2011.2 (UFU/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: D Para proteção contra danos oriundos de raios, as construções dispõem, principalmente, de dois sistemas. Um deles, instalado em uma residência A, é constituído, principalmente, de uma lon- ga haste, chamada de captor, montada sobre um mastro, cuja altura deve ser calculada conforme as dimensões da edificação. O outro sistema, instalado na residência B, é constituído por um conjunto de captores interligados por condutores, que criam uma espécie de malha de captação, envolvendo a residência. Sobre esses dois sistemas de proteção e o princípio físico nos quais se pautam, é correto afirmar que a) na residência A, emprega-se para-raios no método Gaiola de Faraday, que tem como princípio físico a diferença de potencial; na residência B, emprega-se o método Franklin, com uso de um para-raio, que tem como princípio físico o poder das pontas. b) na residência A, empregam-se para-raios no método Gaiola de Faraday, que tem como princípio físico a blindagem eletrostá- tica; na residência B, emprega-se o método Franklin, com uso de um para-raio, que tem como princípio físico o poder das pontas. c) na residência A, emprega-se o método Franklin, com uso de um para-raio, que tem como princípio físico a capacitância; na residência B, também se empregam para-raios, mas o método é o da Gaiola de Faraday, que tem como princípio físico a diferen- ça de potencial. *d) na residência A, emprega-se o Método Franklin, com uso de um para-raio, que tem como princípio físico o poder das pontas; na residência B, também se empregam para-raios, mas o mé- todo é o da Gaiola de Faraday, que tem como princípio físico a blindagem eletrostática. (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: C Uma esfera condutora B, de massa M e carga elétrica Q, está fixada no topo de um plano inclinado. Outra esfera condutora A, de massa m e carga q, está sobre o mesmo plano, abaixo da esfera B. A distância entre seus centros é d (veja a figura). O módulo da aceleração da gravidade no local é g e a constante eletrostática é K. A esfera A está em equilíbrio. Assinale a alternativa em que a carga Q é dada corretamente em termos de d, q, m e g. a) mgsenθ d2 Kq . b) −mgsenθ d2 q K . *c) −mgsenθ d2 Kq . d) −mgcosθ d2 q K . m, q M, Q B A d θ (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A Uma partícula de massa M e carga positiva q move-se em movi- mento retilíneo uniforme, com velocidade de módulo V. Um cam- po elétrico uniforme, de módulo constante, é acionado, parando a partícula após 2 segundos. A alternativa que MELHOR repre- senta o módulo e o sentido do campo elétrico é *a) MV 2q , b) MV q , c) 2MV q , d) 2MV 3q , V M, q (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: B Num circuito composto por uma bateria e três capacitores em série (veja a figura abaixo), ϕi é a diferença de potencial entre as placas, qi é a carga armazenada e Ci a capacitância do capacitor i, i = 1,2,3. As três capacitâncias são diferentes entre si. É CORRETO afirmar que a) ϕ1 = ϕ2 = ϕ3. *b) q1 = q2 = q3. c) q1ϕ1 = q2ϕ2 = q3ϕ3 . d) q1/ϕ1 = q2/ϕ2 = q3/ϕ3 . − + Bateria ϕ1, q1 ϕ3, q3 ϕ2, q2 C1 C3 C2 (FEI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: D A força elétrica sobre uma carga elétrica Q em um campo elétri- co E →→ é F →→ = Q.E →→ . Uma unidade possível para campo elétrico é: a) A/m (ampere/metro) b) J/C (joule/coulomb) c) C/m (coulomb/metro) *d) N/C (newton/coulomb) e) N/m (newton/metro) (PUC/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: A Num determinado modelo para o átomo de hidrogênio, o núcleo é constituído por um próton de massa M e carga Q e um elétron de massa m e carga q movendo-se ao redor desse núcleo numa órbita circular de raio r e com velocidade tangencial v. Nesse modelo, a força elétrica entre o próton e o elétron é a força cen- trípeta. Denotando por K a constante de Coulomb para a força elétrica, o raio da órbita do elétron é *a) KQq mv2 b) KQq Mv2 c) KQq Mv d) KQ mv2 e) KQq mv (CEFET/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A Cargas elétricas de mesmo módulo e sinais opostos estão distri- buídas nos vértices de um cubo, conforme figura. + − − − − + + + Se forem abandonadas, no centro do cubo, primeiramente, uma carga positiva e, na seqüência, uma negativa, desprezando-se os efeitos gravitacionais, então os vetores força elétrica atuantes sobre essas cargas estão representados, respectivamente, em *a) c) d) b) e)
  • 16. 16japizzirani@gmail.com (IF/CE-2011.2) - ALTERNATIVA: D Três corpos, inicialmente neutros, são eletrizados da seguinte forma: X e Y por atrito entre si e, em seguida, Z por contato com Y. Assinale a opção correta com relação ao sinal das cargas dos corpos X, Y e Z, respectivamente: a) negativa, positiva, negativa. b) positiva, positiva, negativa. c) negativa, negativa, positiva. *d) negativa, positiva, positiva. e) positiva, positiva, positiva. (IF/CE-2011.2) - ALTERNATIVA: C Com relação às forças entre cargas elétricas, assinale a opção ERRADA: a) Quando há interação entre duas cargas, as forças elétricas obedecem a 3ª Lei de Newton. b) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa as cargas. *c) A força elétrica que atua sobre uma carga é inversamente proporcional a essa quantidade de carga. d) As forças elétricas podem ser de atração ou repulsão. e) A força elétrica resultante entre três cargas elétricas pode ser nula. (UDESC-2011.2) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃO A figura representa as linhas de campo elétrico em uma determi- nada região do espaço. a b c Em relação ao contexto, faça o que se pede: a) Em que ponto o campo elétrico é mais intenso? Justifique. b) Desenhe o vetor campo elétrico nos pontos a, b e c. c) Se no ponto c uma carga de 2,0 µC sofre a ação de uma força de 10,0 N, qual a intensidade do campo elétrico neste ponto? RESPOSTA UDESC-2011.2: a) No ponto a. Nessa região as linhas de campo estão mais pró- ximas do que nas regiões dos pontos b e c. b) a E → E → E → b c c) F = q.E ⇒ 10 = 2.10−6 .E ⇒ ⇒ E = 5,0 × 106 N/C (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: C Duas cargas elétricas negativas iguais e puntiformes são manti- das fixas. Uma carga de prova de mesmo valor e de sinal oposto é posta em repouso no ponto central entre as cargas fixas. Sobre a carga de prova é correto afirmar-se que a) se encontra em equilíbrio estável, com sua posição correspon- dendo a um máximo de energia potencial. b) se deslocada para um ponto qualquer entre as cargas negati- vas, à direta ou à esquerda de sua posição inicial, terá sua ener- gia potencial aumentada. *c) se deslocada para um ponto qualquer entre as cargas ne- gativas, à direita ou à esquerda de sua posição inicial, terá sua energia potencial diminuída. d) se encontra em equilíbrio instável, com sua posição corres- pondendo a um mínimo de energia potencial. (UDESC-2011.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um filtro eletrostático atua na saída de caldeiras ou máquinas que produzem partículas suspensas no ar (poeira, por exem- plo), evitando que estas sejam jogadas na atmosfera ambiente causando a chamada poluição atmosférica. Na figura está re- presentado esquematicamente um filtro vertical que tem em seu interior um campo elétrico constante horizontal, para a direita. As partículas que penetram entre as placas do filtro são ionizadas negativamente e possuem velocidade vertical para cima. − ↑ − ↑− ↑ − ↑ − ↑ − ↑ − ↑ − ↑− ↑ E →→ ar puro ar sujo filtroeletrostáticoa) Desenhe esquematicamente a trajetória que essas partículas executarão ao penetrarem na região de campo elétrico. b) Calcule a intensidade do campo elétrico (em N/C), sabendo que a diferença de potencial entre as placas é de 3,0 kV e a distância entre elas é de apenas 50,0 mm. c) Considere que a velocidade da partícula carregada seja nula imediatamente após entrar na região de campo elétrico. É pos- sível que a partícula fique suspensa no ar entre as placas do filtro? Justifique. Se a resposta do item c for positiva, calcule qual deve ser a in- tensidade do campo elétrico para que uma partícula com carga de −1,0 x 10−9 C e massa de 1,0 x 10−9 kg fique suspensa no ar entre as placas do filtro. Considere g = 10 m/s2 . RESPOSTA UDESC-2011.2: a) E →→ − ↑ b) E = 6,0 × 104 N/C c) Sim desde que o filtro fique na horizontal e o campo elétrico com sentido para baixo. Nas condições citadas acima a intensidade do campo elétrico será: E = 10 N/C
  • 17. 17japizzirani@gmail.com (UNESP-2011.2) - RESPOSTA: Q1 = 1,0 µC e Q2 = 2,0 µC Uma esfera condutora descarregada (potencial elétrico nulo), de raio R1 = 5,0 cm, isolada, encontra-se distante de outra esfera condutora, de raio R2 = 10,0 cm, carregada com carga elétrica Q = 3,0 µC (potencial elétrico não nulo), também isolada. Em seguida, liga-se uma esfera à outra, por meio de um fio con- dutor longo, até que se estabeleça o equilíbrio eletrostático entre elas. Nesse processo, a carga elétrica total é conservada e o potencial elétrico em cada condutor esférico isolado descrito pela equação V = k q r , onde k é a constante de Coulomb, q é a sua carga elétrica e r o seu raio. Supondo que nenhuma carga elétrica se acumule no fio condu- tor, determine a carga elétrica final em cada uma das esferas. (UDESC-2011.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um elétron parte da posição mostrada na figura com uma velo- cidade inicial v0, fazendo um ângulo α com a placa horizontal inferior. Há um campo elétrico vertical entre as placas metálicas A e B. Despreze a força gravitacional que atua sobre o elétron. α E → x v0 → −e − A B a) Sabendo que o elétron colide com a placa B, determine uma expressão para o alcance horizontal x em termos da massa m, da carga elétrica e do elétron da intensidade E do campo elétri- co, de α e de v0. b) Considerando que o módulo do campo elétrico seja igual a 5,63 × 103 N/C, qual é a aceleração sofrida pelo elétron? Dados: e = 1,6 × 10−19 C me = 9,0 × 10−31 kg RESPOSTA UDESC-2011.2: a) x = mv0 2 sen2α e.E b) a = 1,0 × 1015 m/s2 (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: B Dois capacitores, com placas planas (área hachurada) paralelas e distanciadas de d, têm suas respectivas armaduras com forma- tos circulares, conforme ilustrados na figura abaixo. 2DD capacitor 1 capacitor 2 Considerando-se que há vácuo entre as placas e desprezando- se os efeitos de borda, a razão C1 /C2 entre as capacitâncias é a) 1/6. *b) 1/3. c) 1/2. d) 1/4. (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: D Seja a seguinte convenção para unidades de medida: UNIDADE GRANDEZA M massa L comprimento T tempo Q carga De acordo com essa convenção, as dimensões das grandezas quantidade de movimento, torque, capacitância e diferença de potencial são respectivamente a) ML/T2 , ML/T2 , Q2 T2 /(ML2 ) e ML2 /(QT2 ). b) ML/T, ML2 /T, QT2 /(ML2 ) e ML2 /(QT). c) ML2 /T, ML2 /T2 , Q2 T2 /(ML2 ) e ML/(QT2 ). *d) ML/T, ML2 /T2 , Q2 T2 /(ML2 ) e ML2 /(QT2 ). (IF/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: A Durante a comemoração de um aniversário, Maria Clara esfrega um balão de festa feito de borracha em seu cabelo. Ela percebe que o balão passa a atrair pequenos pedaços de papel. O fenômeno que explica a atração entre os pedaços de papel e o balão é conhecido por *a) indução. b) refração. c) absorção. d) condução. e) convecção. (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 28 (04+08+16) Quando uma carga elétrica é abandonada num campo elétrico, ela sofre a ação de uma força exercida pelo campo. Sobre o trabalho realizado pela força exercida pelo campo elétrico, ao deslocar a carga elétrica entre dois pontos, assinale o que for correto. 01) A força exercida pelo campo elétrico sobre a carga q é não conservativa, portanto o trabalho realizado pela força depende da trajetória descrita pela carga q ao deslocar-se entre dois pon- tos. 02) Em um campo elétrico uniforme, é nulo o trabalho realizado pela força elétrica sobre a carga q. 04) Com relação a um ponto de referência, a energia potencial elétrica da carga q, num ponto A, é igual ao trabalho realizado pela força elétrica sobre a carga q, ao deslocá-la desde o ponto de referência até o ponto A. 08) Em um campo elétrico gerado por uma carga elétrica pun- tiforme Q, o trabalho realizado pela força elétrica ao deslocar a carga q entre dois pontos A e B é dado por : τ = k.q Q rA Q rB – . 16) A carga elétrica q, quando abandonada em repouso em um campo elétrico, desloca-se espontaneamente na direção e senti- do da força elétrica que o campo exerce sobre ela.
  • 18. 18japizzirani@gmail.com (UCS/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um rapaz convida sua colega de trabalho para uma conversa no shopping, com a intenção de se declarar para ela. Enquanto espera a chegada da colega, ele, nervoso, esfrega a mão no tecido da cadeira de um restaurante da praça de alimentação. A moça chega sorridente, maquiada, inclusive de batom, e também senta. Durante toda a conversa, ele procura criar coragem para dizer que gosta dela, mas não consegue. Nervoso, ele quase rasga o tecido da cadeira de tanto esfregá-lo. Depois de algum tempo de conversa, ela diz que precisa ir. Os dois levantam e na hora da despedida ele, de súbito, beija a colega na boca. O problema é que ela, além do espanto, leva um choque elétrico. O que pode ter acontecido? a) O batom que ela usava era dielétrico, o que permitiu a circula- ção, pelo seu corpo, das cargas elétricas que o rapaz acumulou ao esfregar o tecido da cadeira. b) O rapaz carregou-se de forma eletricamente negativa e, ao tocar a moça, adquiriu cargas elétricas positivas; como a moça ficou eletricamente neutra, ambos formaram um capacitor de pla- cas paralelas, carregado eletrostaticamente. *c) O rapaz ficou eletricamente carregado devido ao atrito com o tecido da cadeira. A moça usava um sapato nada isolante. No contato entre os corpos de ambos, as cargas elétricas fluíram para a terra, atravessando o corpo dela. d) Os hormônios fizeram com que cargas elétricas fossem cria- das a partir do nada, nos corpos de cada um deles, que, ao se tocarem, provocaram a descarga para a terra. e) Ao se tocarem, os dois corpos, que estavam carregados ele- tricamente, formaram, junto com a terra, uma superfície equipo- tencial e por isso as cargas elétricas atravessaram o corpo da moça, atraídas pela terra. (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: B Uma partícula carregada negativamente é posta na presença de um campo elétrico de direção vertical, com sentido de cima para baixo e módulo constante E, nas proximidades da superfície da Terra. Denotando-se por g o módulo da aceleração da gravida- de, a razão entre a carga e a massa da partícula para que haja equilíbrio estático deve ser a) E g . *b) g E . c) E 9,8g . d) 9,8E g . (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) A capacitância de um capacitor depende da geometria dele. No caso de um capacitor de placas paralelas, a sua capacitância apresenta uma dependência com a área das placas e com a dis- tância entre elas. Ligando-se as placas de um capacitor aos ter- minais de uma bateria, ele é carregado com uma carga Q. Consi- derando que o capacitor permanece ligado à bateria e a distância entre suas placas é aumentada, assinale o que for correto. 01) A capacitância do capacitor é reduzida. 02) A ddp entre as placas do capacitor aumenta. 04) A carga elétrica armazenada no capacitor diminui. 08) A energia potencial elétrica armazenada no capacitor dimi- nui. 16) A intensidade do campo elétrico entre as placas do capacitor aumenta. (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Em um experimento científico, dois capacitores, C1 = 3,0 µF e C2 = 6,0 µF, são arranjados em série. O arranjo é, então, liga- do aos terminais de uma fonte de força eletromotriz de corrente contínua de 12 V. Em outro experimento, os mesmos capacitores são arranjados em paralelo, e o arranjo é ligado aos terminais da mesma fonte de força eletromotriz. Com relação ao que se pode observar nesses experimentos, após atingir-se o equilíbrio ele- trostático, analise as alternativas e assinale o que for correto. 01) A capacitância equivalente do arranjo em série é de 9,0 µF. 02) A carga acumulada no capacitor C1, no arranjo em série, é de 24 µC. 04) No arranjo em paralelo, a diferença de potencial elétrico en- tre os terminais elétricos do capacitor C2 é de 12 V. 08) No arranjo em paralelo, a carga elétrica acumulada no capa- citor C1 é de 108 µC. 16) A energia elétrica acumulada no campo elétrico dos capaci- tores dos arranjos em série e em paralelo é, respectivamente, de 24 J e 54 J. (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) Com relação aos conceitos de campo e potencial elétrico, assi- nale o que for correto. 01) Quando uma partícula positivamente carregada se move na mesma direção e no mesmo sentido do campo elétrico, o campo elétrico realiza um trabalho positivo sobre a partícula que faz di- minuir sua energia potencial elétrica. 02) Quando uma partícula negativamente carregada é liberada em uma região do espaço onde existe um campo elétrico unifor- me, ela se move na mesma direção e no mesmo sentido do cam- po elétrico, que realiza um trabalho negativo sobre a partícula. 04) Quando todas as cargas de um condutor elétrico metálico estão em repouso, o campo elétrico próximo à superfície externa desse condutor é perpendicular à superfície. 08) As linhas de campo elétrico e as superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares entre si. 16) Considerando que VA e VB são, respectivamente, os poten- ciais elétricos nos pontos colineares A e B, onde VA > VB, a di- ferença de potencial elétrico entre A e B é igual ao negativo do trabalho realizado pela força elétrica que age em uma partícula carregada positivamente para deslocá-la do ponto A até o ponto B. (PUC/GO-2011.2) - ALTERNATIVA: A O texto 05 evoca a imagem “[...] à luz de mil trovões [...]”. Em um relâmpago, a diferença de potencial típica entre uma nu- vem e a terra é de 109 V e a quantidade de carga transferida é de 33 C. Sendo o calor de fusão do gelo igual a 3,3 × 105 J/kg, calcule a quantidade de gelo a 0ºC que seria derretido, se toda a energia liberada no relâmpago pudesse ser usada para essa finalidade, e assinale a seguir a alternativa com a resposta cor- reta: *a) 100 toneladas b) 10 toneladas c) 100 kg d) 1 kg
  • 19. 19japizzirani@gmail.com ELETRICIDADE ELETRODINÂMICA VESTIBULARES 2011.1 (UERJ/2011.1) - ALTERNATIVA: D Para dar a partida em um caminhão, é necessário que sua bateria de 12 V estabeleça uma corrente de 100 A durante um minuto. A energia, em joules, fornecida pela bateria, corresponde a: a) 2,0 × 101 b) 1,2 × 102 c) 3,6 × 103 *d) 7,2 × 104 (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Considere o esquema do circuito elétrico a seguir, composto por resistores e geradores de valores iguais e uma chave, onde, os geradores são representados por E e os resistores por R. Nesse contexto, assinale o que for correto, no que se refere a sua es- quematização. E1 E3E2 A F E C E4 B D R1 R3 R2 chave 01) A ddp no circuito é igual à ddp de cada gerador integrante da associação. 02) A intensidade de corrente que atravessa a chave EF é igual à soma das intensidades de corrente gerada pela associação de geradores. 04) A intensidade de corrente em qualquer ramo do circuito tem o mesmo valor (constante). 08) O resistor equivalente é igual a 2R/3. (UEPG/PR-2011.1) -RESPOSTA: SOMA=31 (01+02+04+08+16) Um ebulidor de resistência elétrica igual a 75,0 Ω está envolto por 0,20 kg de gelo a 0 ºC. Os terminais do ebulidor são conecta- dos a uma fem que gera uma corrente elétrica de intensidade igual a 2 A através dele, durante 1,4 minutos. Considere que toda energia dissipada pelo ebulidor foi integralmente absorvida pelo gelo. Considere, ainda, 1 cal = 4,2 J; cágua = 1 cal/g ºC e Lf(água) = 80 cal/g. Sobre esse evento físico, assinale o que for correto. 01) A potência do ebulidor é igual a 300 W. 02) A energia dissipada pelo ebulidor foi 25 200 J. 04) A diferença de potencial entre os terminais do ebulidor, du- rante o processo, foi de 150 V. 08) Ao final do processo tem-se 125 g de gelo e 75 g de água. 16) A temperatura final do sistema é 0 ºC. (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C A conversão de energia elétrica fornecida por uma fonte de fem em calor pela passagem de corrente elétrica através de uma resistência é a base sobre a qual a maioria dos elementos de aquecimento elétricos familiares opera. Considere um gerador de fem ε = 10,0 V que mantém, com rendimento de 60%, uma corrente elétrica em um resistor, R, ligado entre seus terminais. Se a resistência interna desse gerador for r = 1,0 Ω, é correto afirmar: a) A resistência R tem valor igual a 2,0 Ω. b) A potência útil do gerador é 26,0 W. *c) O gerador tem uma potência de 40,0 W. d) A corrente elétrica fornecida pelo gerador é i = 5,0 A. e) A corrente de curto circuito desse gerador é de 8,0 A. (PUC/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: A Três resistores, A (RA = 2,0kΩ), B (RB = 2,0kΩ) e C (RC = 4,0kΩ), formam um circuito colocado entre os terminais de uma bateria cuja d.d.p. é 9,0 V. A corrente total é I = 1,8 mA. Descreva o circuito correto: *a) A e B em paralelo entre si e em série com C. b) A, B e C em paralelo entre si. c) A e C em paralelo entre si e em série com B. d) A, B e C em série. e) A e C em série, e B não sendo usado. (UDESC-2011.1) - ALTERNATIVA: E Um fio condutor foi submetido a diversas voltagens em um labo- ratório. A partir das medidas dessas voltagens e das correntes que se estabeleceram no condutor, foi possível obter o gráfico abaixo. 10 20 30 40 0,20 0,40 0,60 0,80 i (A) VAB (V) O valor da resistência desse condutor é: a) 32 Ω d) 250 Ω b) 0,02 Ω *e) 50 Ω c) 150 Ω (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02) Considere o circuito abaixo. Quatro lâmpadas iguais tendo cada uma resistência elétrica R. As lâmpadas são mantidas a uma ddp (Va – Vb ) invariável em qualquer situação. Sobre esse evento físico, assi- nale o que for correto. 01) Cada lâmpada é percorrida por uma corrente elétrica de intensidade igual a i/2. 02) As quatro lâmpadas brilham com a mesma intensidade. 04) Desligando a lâmpada L1 do circuito, a intensidade da cor- rente elétrica através da lâmpada L2 será igual a 3i/2. 08) Desligando a lâmpada L1 do circuito, a intensidade da cor- rente elétrica, através das lâmpadas L3 e L4 , será igual a i/2. 16) Desligando a lâmpada L1 do circuito, a lâmpada L2 brilhará com menor intensidade do que as lâmpadas L3 e L4 . a bL1 L2 L3 L4
  • 20. 20japizzirani@gmail.com (FGV/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: C Visando economizar energia elétrica, uma família que, em 30 dias, consumia em média 240 kWh, substituiu doze lâmpadas de sua residência, dez de 60 W e duas de 100 W, por lâmpadas econômicas de 25 W. Na situação em que as lâmpadas ficam acesas 4 horas por dia, a troca resultou em uma economia de energia elétrica, aproximadamente, de a) 62% b) 37% *c) 25% d) 15% e) 5% (PUC/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: E No circuito apresentado na figura, onde o amperímetro A mede uma corrente I = 1,0 A, R1 = 4,0 Ω , R2 = 0,5 Ω e R3 = 1,0 Ω, a diferença de potencial aplicada pela bateria em Volts é: R1 R2 R3 A a) 9. b) 10. c) 11. d) 12. *e) 13. (PUC/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C No circuito abaixo, todas as lâmpadas têm a mesma resistên- cia de 20 Ω e a bateria fornece uma diferença de potencial de 12 volts entre os seus terminais. São necessários pelo menos 10 watts numa lâmpada para que ela acenda. Assim, quando a chave S é fechada: 1 2 3 4 5 6S BATERIA I. As lâmpadas 5 e 6 acendem. II. A lâmpada 6 acende. III. Todas as lâmpadas acendem. IV. Nenhuma lâmpada acende. Avalie as assertivas acima e marque a alternativa CORRETA. a) As assertivas I, II e III são verdadeiras. b) Apenas as assertivas I e II são verdadeiras. *c) Apenas a assertiva IV é verdadeira. d) Apenas a assertiva II é verdadeira. e) Apenas a assertiva I é verdadeira. (ENEM-2010) - ALTERNATIVA: C Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o estanho, por exem- plo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados. Fusível Corrente Elétrica (A) Azul 1,5 Amarelo 2,5 Laranja 5,0 Preto 7,5 Vermelho 10,0 Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamen- to, o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o a) azul. b) preto. *c) laranja. d) amarelo. e) vermelho. (UNISA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Aplica-se uma diferença de potencial de 2 V aos terminais de um resistor de 100 Ω. A corrente elétrica que percorre o resistor, em miliampères, é: a) 200. *d) 20. b) 50. e) 2. c) 0,02. (UNESP-2011.1) - ALTERNATIVA: E Três resistores, de resistências elétricas R1 , R2 e R3 , um gerador G e uma lâmpada L são interligados, podendo formar diversos circuitos elétricos. Num primeiro experimento, foi aplicada uma tensão variável V aos terminais de cada resistor e foi medida a corrente i que o percor- ria, em função da tensão aplicada. Os resultados das medições estão apresentados no gráfico, para os três resistores. R1 R2 R3 V i Considere agora os circuitos elétricos das alternativas abaixo. Em nenhum deles a lâmpada L queimou. A alternativa que repre- senta a situação em que a lâmpada acende com maior brilho é a) + − G L R1 R2 R3 d) + − G R2 L b) + − G L R3 R1 R2 *e) + − G R3 L c) + − G R1 L
  • 21. 21japizzirani@gmail.com (ENEM-2010) - ALTERNATIVA: A Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações técnicas cons tantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica. Especificações Técnicas Modelo Torneira Tensão Nominal (volts~) 127 220 Potência Nominal (Watts) (Frio) Desligado (Morno) 2800 3200 2800 3200 (Quente) 4500 5500 4500 5500 Corrente Nominal (Ampères) 35,4 43,3 20,4 25,0 Fiação Mínima (Até 30m) 6 mm2 10 mm2 4 mm2 4 mm2 Fiação Mínima (Acima de 30m) 10 mm2 16 mm2 6 mm2 6 mm2 Disjuntor (Ampère) 40 50 25 30 Disponível em: http://www.cardeal.com.br.manualprod/Manuais/Torneira%20 Suprema/”Manual…Torneira…Suprema…roo.pdf Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira Suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V, e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência. Qual o valor aproxima- do da potência ao ligar a torneira? *a) 1.830 W b) 2.800 W c) 3.200 W d) 4.030 W e) 5.500 W (UFPR-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um pesquisador produziu um novo material e, para investigar possíveis aplicações tecnológicas, estudou o comportamento elétrico de um objeto cilíndrico feito com esse material. Aplica- ram-se diversos valores de diferenças de potencial ∆V a esse objeto e mediu-se a corrente elétrica i que circulou por ele. Foi obtido então o gráfico abaixo: 1 2 3 4 5 100 200 ∆V (V) i (mA) Com base nesse gráfico, considere as seguintes afirmativas: 1. O objeto apresenta comportamento ôhmico apenas para difer- enças de potencial entre 0 V e 1 V. 2. Quando submetido a uma diferença de potencial de 4 V, a resistência elétrica do objeto vale R = 20 Ω . 3. Para diferenças de potencial entre 1 V e 3 V, a resistência elétrica do objeto é constante. 4. Quando aplicada uma diferença de potencial de 2 V, a potên- cia elétrica dissipada pelo objeto é igual a 1 W. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. b) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. *c) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. (UFF/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: C Em dias frios, o chuveiro elétrico é geralmente regulado para a posição “inverno”. O efeito dessa regulagem é alterar a resistên- cia elétrica do resistor do chuveiro de modo a aquecer mais, e mais rapidamente, a água do banho. Para isso, essa resistência deve ser a) diminuída, aumentando-se o comprimento do resistor. b) aumentada, aumentando-se o comprimento do resistor. *c) diminuída, diminuindo-se o comprimento do resistor. d) aumentada, diminuindo-se o comprimento do resistor. e) aumentada, aumentando-se a voltagem nos terminais do re- sistor. (UFRJ-2011.1) - RESPOSTA: R = 6,0 × 103 Ω Uma bateria ideal, um amperímetro de resistência interna de 100 Ω e um resistor de resistência de 1400 Ω são ligados em série em um circuito inicialmente aberto com terminais a e b, como indicado na figura a seguir. bateria ideal A a b 100 Ω 1400 Ω Quando os terminais a e b são conectados por um fio de re- sistência desprezível, fechando o circuito, se estabelece no am- perímetro uma corrente de 1,00 mA. Quando os terminais a e b são conectados por um resistor, fechando o circuito, se estabe- lece no amperímetro uma corrente de 0,20 mA. Calcule a resistência desse resistor. (VUNESP/UNICID-2011.1) - ALTERNATIVA: A Considere o circuito elétrico esquematizado. 15 Ω 15 Ω 30 Ω 30 Ω 20 Ω 20 Ω 45 V Nele, a corrente elétrica em um dos resistores de 30 Ω tem va- lor *a) 0,5 A. d) 3,0 A. b) 1,0 A. e) 4,5 A. c) 2,0 A. (VUNESP/UNICID-2011.1) - ALTERNATIVA: B A potência elétrica de uma torradeira é de 600 W. Embora toda a energia envolvida seja transformada em calor, apenas 80% dela é absorvida pelas duas fatias de pão de forma que estão no in- terior de seu compartimento. Para preparar essas duas fatias, é preciso que a torradeira permaneça ligada durante 1 minuto. Nessas condições, cada fatia de pão, para que fique devida- mente torrada, necessita absorver uma energia térmica, em kJ, mais próxima de a) 10. *b) 14. c) 19. d) 24. e) 28.
  • 22. 22japizzirani@gmail.com (VUNESP/UNICID-2011.1) - ALTERNATIVA: B A unidade fundamental que corresponde à grandeza corrente elétrica no Sistema Internacional é o ampère. Uma grandeza derivada, que resulta da combinação do ampère com o tempo, tem, no Sistema Internacional, como unidade, o a) watt, e representa o campo elétrico. *b) coulomb, e representa a quantidade de carga elétrica. c) volt, e representa a diferença de potencial. d) ohm, e representa a resistência elétrica. e) candela, e representa a intensidade luminosa. (VUNESP/UFSCar-2011.1) - ALTERNATIVA: D Juntando o que havia aprendido sobre as propriedades físicas da grafite com o que aprendeu sobre resistores e associação de resistores, um estudante decide experimentar uma ideia. Sobre uma folha de papel quadriculado, com quadrículas de di- mensões 1 cm x 1 cm, fez um traço (segmento AB) bastante forte com um lápis preto. Com um ohmímetro sobre os pontos A e B, mediu uma resistência elétrica de 5 MΩ. Em seguida, na mesma folha de papel, desenhou o “circuito impresso” CD, obtendo o aspecto da figura. A B C D 1cm 1 cm Com base em sua primeira constatação e supondo que a re- sistência elétrica da grafite depositada homogeneamente sobre o papel possa ser tratada ohmicamente, o circuito desenhado deve apresentar entre os pontos C e D, a resistência elétrica equivalente, em MΩ, de a) 10. b) 25. c) 30. *d) 35. e) 40. (UTFPR-2011.1) - ALTERNATIVA: D A passagem da corrente elétrica pode produzir calor. Instalações elétricas mal feitas, uso de materiais de baixa qualidade ou des- gaste de materiais antigos podem provocar curto-circuito. Para evitar-se riscos de incêndios, as instalações elétricas devem conter um dispositivo de segurança denominado: a) fusíl. b) resistor. c) estabilizador de tensão. *d) disjuntor. e) relógio de luz. (PUC/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma alternativa aos combustíveis fósseis são as células solares. Uma célula solar com uma área de 4,0 cm2 e uma resistência interna de 1,0 kΩ gera uma diferença de potencial de 0,2 volts, quando ligada a um resistor externo de 100 Ω. Se a taxa por unidade de área em que a célula solar recebe energia luminosa é 2,5 × 10–3 W/cm2 , a eficiência da célula para converter energia luminosa em energia térmica no resistor externo é (assinale a alternativa correta): a) 1,00. b) 0,40. *c) 0,04. d) 0,20. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Em uma associação de resistores em paralelo, é correto afirmar que a(o) a) valor da potência elétrica total é igual ao valor da potência em cada resistor. b) valor da resistência elétrica total é igual à soma da resistência de cada resistor. *c) diferença de potencial elétrico total é igual à diferença de po- tencial em cada resistor. d) dissipação de energia total por efeito Joule é igual à dissi- pação de energia em cada resistor. e) intensidade da corrente elétrica total na associação é igual à intensidade da corrente em cada resistor. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Dois resistores de 2,0 Ω e 4,0 Ω são ligados em série e, em se- guida, o conjunto é conectado em paralelo a um resistor de 12 Ω. A resistência equivalente dessa associação, em Ω, é a) 2,0. *b) 4,0. c) 8,0. d) 12. e) 16. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Um gerador de força eletromotriz é um dispositivo eletroeletrôni- co que, em um circuito, tem a função de a) criar portadores de cargas elétricas. b) dissipar a energia potencial elétrica. c) transformar a energia elétrica em movimento. *d) transferir energia aos portadores de carga elétrica. e) possibilitar a queda da diferença de potencial elétrico. (FUVEST/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C O filamento de uma lâmpada incandescente, submetido a uma tensão U, é percorrido por uma corrente de intensidade i. O grá- fico abaixo mostra a relação entre i e U. 0 2 4 6 8 10 0,4 0,3 0,2 0,1 0 i(A) U (V) As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada. I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer valor da tensão aplicada. II. A resistência do filamento diminui com o aumento da cor- rente. III. A potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada. Dentre essas afirmações, somente a) I está correta. b) II está correta. *c) III está correta. d) I e III estão corretas. e) II e III estão corretas.
  • 23. 23japizzirani@gmail.com (UFRN-2011.1) - ALTERNATIVA: C Em uma residência, foram instaladas três tomadas de 220 volts em um circuito protegido por um fusível de segurança que supor- ta, no máximo, uma corrente de 10 ampères. Nessa residência, existem vários aparelhos eletrodomésticos, entre eles um seca- dor de cabelo de 1.200 watts, um ferro elétrico de 600 watts e uma torradeira elétrica de 1.400 watts. Sabendo-se que a expressão para a potência elétrica de um cir- cuito é dada por: Potência(watts) = Voltagem(volts) x Corrente(ampères). Pode-se afirmar que, se forem ligados ao mesmo tempo, a) a torradeira e o secador, o fusível suportará. b) o secador e o ferro, o fusível queimará. *c) o secador e o ferro, o fusível suportará. d) a torradeira e o ferro, o fusível queimará. (UFRN-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma dona de casa se mudou de uma cidade da Região Sul, onde a voltagem da rede elétrica é de 110 volts, para uma ci- dade da Região Nordeste, onde a voltagem da rede elétrica é de 220 volts. Quando chegou à cidade da Região Nordeste, ela foi aconselhada a comprar um transformador para usá-lo na entrada do seu refrigerador, que era ligado diretamente na rede quando ela morava na Região Sul. Essa compra é imprescindível, porque, para ligar seu refrigera- dor na rede elétrica da Região Nordeste é necessário a) baixar a corrente da rede elétrica de 220 volts para 110 volts. b) elevar a tensão do refrigerador de 110 volts para 220 volts. *c) baixar a tensão da rede elétrica de 220 volts para 110 volts. d) elevar a corrente do refrigerador de 110 volts para 220 volts. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Usualmente os dispositivos elétricos de uma residência (lâm- padas, chuveiro, geladeira, rádio, televisor) são ligados em _______ e submetidos a uma diferença de potencial ________. Nessas condições, um chuveiro elétrico de 2.500 W, funcionando durante uma hora, consome _______ energia que uma lâmpada de 100 W acesa durante 24 horas. A opção que completa, corretamente, as lacunas acima é a) paralelo, contínua, menos. *b) paralelo, alternada, mais. c) paralelo, contínua, mais. d) série, constante, menos. e) série, alternada, mais. (UDESC-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO O professor de eletrotécnica entregou a seus alunos o seguinte material: - 1 (um) voltímetro, simbolicamente representado por V -1 (um) amperímetro, simbolicamente representado por A -10 (dez) resistências de 10 ohm. O resistor é simbolicamente representado por -1 (uma) bateria de 10 V, simbolicamente representada por - + Usando esses elementos, esboce um circuito elétrico para os alunos, o mais simples possível, no qual as leituras do voltímetro e do amperímetro sejam, respectivamente: a) 10 V e 1 A; b) 10 V e 2 A; c) 5 V e 0,5 A RESPOSTA UDESC-2011.1 (UDESC-2011.1) - RESPOSTA: a) R = 11 Ω b) i = 20 A c) R$ 19,80 Um chuveiro elétrico possui as seguintes especificações: 220 V e 4400 W. Determine: a) a resistência elétrica; b) a corrente elétrica; c) o custo mensal de um banho diário de meia hora, quando o quilowatt-hora vale R$ 0,30. (UDESC-2011.1) - RESPOSTA: a) P = 1210 W b) ∆t = 33,6 s Um estudante de Engenharia que se encontra em uma cidade ao nível do mar deseja aquecer água para fazer um chá. Para este fim ele utiliza um ebulidor, popularmente conhecido como “rabo quente”, que consiste em uma resistência de 40 Ω imersa na água e ligada em uma diferença de potencial de 220 V. Em relação a esta situação, calcule: a) a potência em watts do ebulidor; b) o tempo em segundos que a água demora para entrar em ebulição se o copo contém 121 g de água e se encontra inicial- mente a uma temperatura de 20 °C. Considere o calor específico da água sendo c = 4,2 J/(g K) (UEPB-2011.1) - ALTERNATIVA: D Leia o texto IV, a seguir, para responder à questão 29. Texto IV: Um dos meios de desperdício de energia é causado pelo con- sumo de energia oriundo da utilização do modo de operação em standby. O modo standby significa que um equipamento eletro- eletrônico está temporariamente em repouso, ou seja, ele não está desligado, continua consumindo energia. Embora repre- sente uma pequena quantidade de energia consumida por equi- pamento, a sua utilização em larga escala pode resultar em um montante de consumo desnecessário e considerável de energia. (Adaptado de RODRIGUES, Jean Ronir Ferraz. UFPa: Curitiba, 2009) 29ª QUESTÃO Acerca do assunto tratado no texto IV, suponha que um cidadão, ao se conscientizar sobre o desperdício de energia na utilização de aparelhos eletrodomésticos, resolveu verificar o consumo de energia do aparelho de TV de sua residência ao mantê-lo em standby. Observou que deixava o aparelho de TV em prontidão (standby) durante 18 horas por dia. Consultando o manual de utilização do aparelho de TV, constatou que, para mantê-lo em standby, é necessária uma potência de 18 W e que o custo do quilowatt-hora é R$ 0,50. Se o aparelho for mantido em “standby” durante um mês (30 dias), o custo em reais, do seu consumo de energia será de a) R$ 6,00 c) R$ 8,00 e) R$ 12,00 b) R$ 5,20 *d) R$ 4,86 (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D No circuito elétrico abaixo, o gerador e o amperímetro são ide- ais. Com a chave ch aberta o amperímetro acusa a medida 300 mA. Fechando a chave, o amperímetro acusará a medida: a) 100 mA b) 200 mA c) 300 mA *d) 400 mA e) 500 mA A ε 10 Ω 10 Ω10 Ω ch
  • 24. 24japizzirani@gmail.com (UNIOESTE/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um chuveiro elétrico com potência de 6000 W deve ser ligado a rede elétrica a uma d.d.p. de 220 V. Contudo, ele é ligado por engano na rede elétrica a uma d.d.p. de 110 V. Sobre o desem- penho do chuveiro e sua potência dissipada a 220 V (P220) e a 110 V (P110) é correto afirmar que *a) o chuveiro funcionará se ligado em 110 V e P220 > P110. b) o chuveiro funcionará se ligado em 110 V e P220 < P110. c) o chuveiro queimará instantaneamente se ligado em 110 V, pois P220 > P110. d) o chuveiro queimará instantaneamente se ligado em 110 V, pois P220 < P110. e) a ddp da rede elétrica é indiferente para o funcionamento do chuveiro, pois P220 = P110. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um aluno dispõe de 3 resistores idênticos de resistência R. Ele decide então construir circuitos, podendo fazer associações com os resistores disponíveis. Sabe-se que ele deve usar todos os resistores. Admitindo-se que a resistência equivalente de uma associação em série é R1, a resistência equivalente de uma as- sociação em paralelo é R2 e que a resistência equivalente de uma associação mista é R3, pode-se afirmar CORRETAMENTE que *a) R2 = R1/9 e R3 = R1/2. b) R2 = R1/2 e R3 = R1/9. c) R2 = R1/3 e R3 = 3R1/2. d) R3 = 5R2 e R1 = 9R2. (UFAL-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um técnico em eletrônica precisa descobrir o valor da resistên- cia interna, Rint, de uma bateria. Ao ligar a bateria em série com um resistor de resistência conhecida, R, ele observa que a cor- rente elétrica medida corresponde a 90% daquela que imaginava obter, caso a bateria fosse ideal (isto é, com resistência interna nula). Ele conclui acertadamente que a razão Rint/R é igual a: *a) 1/9 b) 8/9 c) 1 d) 9/8 e) 9 (PUC/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: A A figura a seguir representa esquematicamente a linha de trans- missão que liga uma residência a um transformador. Neste es- quema, A representa um amperímetro que indica 50 A, V1 é o voltímetro que indica a tensão de saída do transformador (no caso, 240 V) e V2 é o voltímetro que indica a tensão de chegada na residência (no caso, 220 V). residênciatransformador V1 V2 A A potência dissipada entre os pontos onde estão instalados V1 e V2, na linha de transmissão esquematizada, é *a) 1,0 kW b) 2,0 kW c) 2,5 kW d) 4,0 kW e) 20,0 kW (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D O gráfico abaixo mostra a dependência da corrente elétrica i com a voltagem VAB entre os terminais de um resistor que tem a for- ma de um cilindro maciço. A área de seção reta e o comprimento desse resistor são, respectivamente, 3,6 × 10−6 m2 e 9,0 cm. 0,60 0,40 0,20 0 5,0 1510 i (A) VAB (V) É CORRETO afirmar que a resistividade do material que compõe esse resistor (em Ω.m) é: a) 4,0 × 10−5 b) 6,3 × 105 c) 2,5 × 101 *d) 1,0 × 10−3 (FGV/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um barco de pesca era o mais iluminado do porto. Em cada cabresto, o pescador distribuiu 5 lâmpadas, todas idên- ticas e ligadas em série, conectando os extremos dessas liga- ções à bateria de 12 V da embarcação, segundo a configuração esquematizada. 12 V Quando acesas todas essas lâmpadas, uma potência de 100 W era requisitada da bateria. Supondo que o fio utilizado nas co- nexões tenha resistência elétrica desprezível, a corrente elétrica que atravessava uma lâmpada do circuito é, aproximadamente, a) 2,4 A. d) 1,5 A. b) 2,1 A. e) 0,4 A. *c) 1,7 A. (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D No circuito representado, assinale a leitura do voltíme- tro. a) 2,0 V b) 20 V c) 30 V *d) 40 V FONTE 60 V V 20 Ω 10 Ω
  • 25. 25japizzirani@gmail.com (UFU/MG-2011.1) - RESPOSTA: 1F; 2V; 3F; 4F Alguns povos antigos acreditavam que as tempestades repre- sentavam manifestações dos seus deuses. Na mitologia Maia, por exemplo, Gucumatz é o deus das tempestades; já para os Incas, Chiqui Illapa é o deus trovão, que norteia a cadência das secas e das chuvas. A figura abaixo ilustra, de maneira simplifi- cada, o comportamento das cargas elétricas antes de um raio. Considerando as informações dadas, marque, para as afirmati- vas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção. nuvem fio terra para-raios edifício − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − + + + + + + + + + + + + + + + + 1 ( ) O para-raios é um importante dispositivo para a segurança das pessoas, pois, devido ao poder das pontas, torna-se muito mais provável que a descarga elétrica ocorra entre a nuvem e o para-raios. Contudo, não é possível haver uma descarga elé- trica entre a nuvem e o para-raios, porque o ar é um material isolante. 2 ( ) As linhas de campo elétrico estão, em média, orientadas de baixo para cima na figura. 3 ( ) Quando a corrente elétrica gerada em uma descarga elétrica é de 10 kA, no intervalo de tempo de 100 ms, a quantidade de carga removida da Terra é de 10 C. 4 ( ) Após a descarga elétrica, a tensão entre a nuvem e o para- raios aumenta. (UFU/MG-2011.1) - RESPOSTA: 1F; 2V; 3F; 4V No Brasil, o hábito de tomar banho diariamente, até mesmo vários banhos por dia em regiões mais quentes, é considerado herança cultural dos povos indígenas. Considere um chuveiro elétrico de tensão nominal 220 V, que possui uma chave seleto- ra que lhe permite escolher entre duas potências. Com a chave na posição VERÃO, a potência do chuveiro é de 2200 W, en- quanto na posição INVERNO a potência é de 4400 W. A figura abaixo representa, de forma simplificada, o circuito elétrico de um chuveiro. Ajustando-se a chave seletora INVERNO-VERÃO, pode-se posicionar o contato móvel em C ou D. Se o contato for posicionado em C, a corrente elétrica fluirá pelo trajeto ACB, enquanto em D, a corrente seguirá o caminho ADB. Considerando as informações dadas, marque, para as afirmati- vas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção. 1 ( ) Para uma mesma vazão de água, o chuveiro esquentará mais com o contato na posição D que na posição C, visto que a corrente elétrica passará por dois resistores, dissipando assim mais calor. 2 ( ) Um banho de 10 minutos no modo VERÃO consumirá uma quantidade de energia maior que 0,3 kWh. 3 ( ) Uma pessoa, que mora em uma zona rural onde não há rede elétrica, liga esse chuveiro na bateria de seu automóvel, que fornece 12 V. Considerando que o chuveiro foi ligado no modo VERÃO, a potência dissipada na resistência do chuveiro será de 12 W. 4 ( ) Ao construir um chuveiro, um fabricante produziu, à tem- peratura ambiente, o resistor (ôhmico) do chuveiro com um fio metálico de resistência igual a 11 Ω, visando a uma potência de 1100 W para 110 V. Esse chuveiro, quando ligado em 110 V, dissipará menos que 1100 W, visto que a resistência aumentará com a temperatura. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Sobre a potência e o calor que aparelhos elétricos dissipam quando em funcionamento, assinale o que for correto. 01) Na transformação da energia elétrica em calor, o aparelho consome as cargas elétricas que o percorrem. Esse fenômeno é conhecido como efeito joule. 02) Dispositivos que interrompem a passagem de corrente elé- trica em um aparelho elétrico quando a corrente é demasiada- mente elevada é o fusível, cuja construção tem por base o efeito joule. 04) Um aparelho elétrico tem sua potência conhecida por meio do produto da ddp a que é submetido e a intensidade de corrente que o percorre. 08) Um aparelho elétrico, cujo funcionamento é específico para uma determinada ddp, se ligado a uma ddp inferior à potência do aparelho, não sofrerá alteração. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 09 (01+08) Os terminais AB do circuito elétrico, abaixo mostrado, recebem uma tensão de 110 V no qual flui uma corrente elétrica de 1 A e ao circuito são ligadas lâmpadas de 60 W cada uma. Sobre esse circuito, assinale o que for correto. E F A C D B 01) Com o circuito ligado, a luminosidade da lâmpada do ramo CD é maior do que cada lâmpada do ramo EF. 02) Se uma das lâmpadas queimar-se todas se apagarão. 04) Todas as lâmpadas apresentarão igual luminosidade. 08) No ramo EF o somatório das tensões é 110 V. (VUNESP/UFTM-2011.1) - ALTERNATIVA: E No circuito mostrado no diagrama, todos os resistores são ôhmi- cos, o gerador e o amperímetro são ideais e os fios de ligação têm resistência elétrica desprezível. 12Ω 4Ω 20Ω 6Ω 3Ω 60V A A intensidade da corrente elétrica indicada pelo amperímetro, em A, é de a) 3. d) 12. b) 4. *e) 15. c) 8.
  • 26. 26japizzirani@gmail.com (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) Denomina-se resistor a todo dispositivo que resiste à passagem de corrente elétrica. Nesse contexto, assinale o que for correto. 01) A razão entre a ddp e a intensidade de corrente que é aplica- da em um mesmo condutor é sempre constante e é denominada de resistência elétrica. 02) Um resistor é utilizado num circuito apenas para aquecê-lo. 04) A resistividade de um condutor é alterada por ação da tem- peratura. 08) A função de um resistor num circuito elétrico é consumir car- gas elétricas que o atravessam. (ACAFE/SC-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma lâmpada do farol de um automóvel, funcionando normal- mente, apresenta uma potência P quando ligada a bateria de 12 V. Substituindo- se a bateria de 12 V por uma bateria de celu- lar de 1,2 V verifica-se que a lâmpada não acende. Em relação a essas informações, e considerando que a resistên- cia do filamento tenha se mantido constante, analise as afirma- ções a seguir. l. A lâmpada não acendeu, pois obrigatoriamente não passou corrente no filamento da lâmpada. ll. A potência da lâmpada ficou 100 vezes menor. lll. A intensidade de corrente elétrica no filamento ficou 10 vezes menor. Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II c) I - III b) I - II - III *d) II - III (PUC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Na figura abaixo temos uma lâmpada e um chuveiro com suas respectivas especificações. Para que a lâmpada consuma a mesma energia que o chuveiro consome num banho de 20 mi- nutos, ela deverá ficar acesa ininterruptamente, por aproxi- madamente a) 53h b) 113h c) 107h *d) 38h e) 34h (UERJ-2011.1) - RESPOSTA: E = 60 V No circuito abaixo, o voltímetro V e o amperímetro A indicam, respectivamente, 18 V e 4,5 A. R1 = 3 Ω R4 = 4 Ω R3 = 12 Ω R2 A VE Considerando como ideais os elementos do circuito, determine a força eletromotriz E da bateria. (FATEC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: E Num laboratório de física, o professor entrega aos seus alunos 2 pilhas e um multímetro e pede que eles obtenham, através do multímetro, a tensão elétrica de cada uma das pilhas. Os alunos, ao fazerem a leitura, anotam os seguintes resulta- dos: PILHA 1: V1 = 1,54 volts e PILHA 2: V2 = 1,45 volts. Na sequência, o professor pede que coloquem as pilhas asso- ciadas em série corretamente e que façam novamente a medida, porém alguns alunos procedem de maneira errada, associando os polos positivos, conforme figura a seguir. Associação Correta Associação Incorreta A leitura das medidas feita pelos alunos que associaram correta- mente as pilhas e por aqueles que as associaram incorretamente foi, respectivamente, em volts a) 1,50 e zero. b) 2,99 e zero. c) 2,99 e 0,05. d) 3,00 e 0,09. *e) 2,99 e 0,09. (UFPE-2011.1) - RESPOSTA: i = 8 mA Em uma solução iônica, N(+) = 5,0 × 1015 íons positivos, com carga individual Q(+) = +2e, se deslocam para a direita a cada se- gundo. Por outro lado, N(–) = 4,0 × 1016 íons negativos, com car- ga individual igual a Q(–) = – e, se movem em sentido contrário a cada segundo. Qual é a corrente elétrica, em mA, na solução? (Dado: Carga do elétron: e = 1,6 × 10−19 C) (UFPR-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A figura abaixo mostra um circuito formado por uma fonte de for- ça eletromotriz e cinco resistores. São dados: ε = 36 V, R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 2 Ω, R4 = 4 Ω e R5 = 2 Ω. ε R2 R1 R3 R4 R5 Com base nessas informações determine: a) A corrente elétrica que passa em cada um dos resistores. b) A resistência equivalente do circuito formado pelos resistores R1 a R5. RESPOSTA UFPR-2011.1: a) i1 = i5 ≅ 7,71 A i2 = i4 ≅ 5,14 A i3 ≅ 2,57 A b) Req ≅ 2,80 Ω (UEL/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: E Um circuito de malha dupla é apresentado na figura a seguir. R2 R1 ε1 ε2 ε2 R1R2 i ab Sabendo-se que R1 = 10 Ω, R2 = 15 Ω ε1 = 12 V e ε2 = 10 V , o valor da corrente i é: a) 10 A b) 10 mA c) 1 A d) 0,7 A *e) 0,4 A
  • 27. 27japizzirani@gmail.com (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um circuito elétrico é constituído por uma bateria de força ele- tromotriz ε ligada a uma associação em paralelo de N resistores ôhmicos idênticos, de resistência R, cada. Nessa situação, a po- tência total dissipada é denotada por Pi. Se mais M resistores idênticos aos anteriores são adicionados ao circuito, que agora apresenta (N + M) resistores associados em paralelo, a nova potência total dissipada passa a ser Pf. A variação da potência total dissipada, ∆P = Pf – Pi, é igual a: a) ε2 /R b) Nε2 /R *c) Mε2 /R d) (N + M)ε2 /R e) (M – N)ε2 /R (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: E Uma bateria de força eletromotriz 12 V é ligada a um resis- tor ôhmico de resistência 8 Ω. A corrente elétrica gerada é de 1,2 A. Pode-se concluir que a bateria possui uma resistência in- terna de: a) 10 Ω b) 8 Ω c) 6 Ω d) 4 Ω *e) 2 Ω (VUNESP/FAMECA-2011.1) - ALTERNATIVA: D Para fazer um experimento sobre Leis de Ohm, um estudante tinha a seu dispor um fio metálico de resistência R, um gerador, um amperímetro e um voltímetro, todos ideais, além de fios de resistência desprezível para fazer as ligações. Com esses ele- mentos, montou o circuito representado na figura 1. Em seguida, cortou o fio de resistência R em quatro partes do mesmo tamanho e montou o circuito representado na figura 2. Sendo i1 e i2 as intensidades das correntes elétricas indicadas pelo amperímetro, e V1 e V2 as indicações do voltímetro nas situ- ações das figuras 1 e 2, respectivamente, é correto afirmar que a) i2 = 16i1 e V2 = 8V1. b) i2 = 4i1 e V2 = 4V1. c) i2 = 16i1 e V2 = 16V1. *d) i2 = 16i1 e V2 = V1. e) i2 = 4i1 e V2 = V1. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) A figura abaixo representa um circuito elétrico simples, constitu- ído por um gerador e um resistor. Sobre circuitos elétricos, assi- nale o que for correto. 18V+ a b6Ω 01) Efeito Joule consiste na dissipação de energia elétrica no resistor, resultando no seu aquecimento. 02) A resistência elétrica do resistor independe das suas dimen- sões. 04) A intensidade da corrente elétrica que atravessa o circuito é diretamente proporcional à voltagem estabelecida através do circuito e inversamente proporcional à resistência do circuito. 08) A corrente elétrica que atravessa o circuito depende somente do gerador. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 10 (02+08) O gráfico abaixo representa a variação do potencial em um cir- cuito elétrico composto por geradores e resistores ligados em série formando uma malha única percorrida por uma corrente elétrica i. Observando o gráfico, assinale o que for correto. 01) Os trechos cd, ef e gh apresentam ddp’s não nulas. 02) Os trechos ab e ij estão sujeitos a mesma ddp. 04) Os trechos bc e fg correspondem a fem’s. 08) Percorrendo a malha, a soma algébrica das fem’s é igual à soma algébrica das quedas de tensão. 16) Os trechos de e hi correspondem a resistores. (IFCE-2011.1) - ALTERNATIVA: E Em nossas residências os cabos e fios elétricos são metálicos e cobertos com uma substância “plástica”. A alternativa que mostra corretamente uma finalidade desta substância é: a) Esta cobertura plástica é usada para conduzir com mais facili- dade as cargas elétricas. b) Esta cobertura plástica é usada para diferenciar a energia uti- lizada nas residências e nas ruas de uma cidade. c) Esta cobertura plástica é usada para aumentar o diâmetro dos condutores assim otimizar o manuseio destes. d) Esta cobertura plástica é usada para impedir que as cargas se movimentem pelos fios e cabos. *e) Esta cobertura plástica é usada para impedir que as cargas saiam destes condutores. (IFCE-2011.1) - ALTERNATIVA: D Para iluminar uma árvore de natal, lâmpadas são ligadas em série. Se uma destas lâmpadas queima ou é desconectada, as demais da série deixam de funcionar. A alternativa que mostra a razão pela qual as demais lâmpadas da série deixam de funcio- nar é: a) A variação da resistência elétrica. b) O aparecimento de uma indução elétrica. c) O aumento do fluxo de calor nas demais lâmpadas. *d) A interrupção da corrente elétrica. e) O surgimento de uma componente eletromagnética no circui- to.
  • 28. 28japizzirani@gmail.com (UFRN-2011.1) - ALTERNATIVA: B No mundo atual, é muito difícil viver sem a eletricidade e seus benefícios. No entanto, o seu uso adequado envolve o domínio técnico associado a conceitos e princípios físicos. Neste senti- do, considere um ramo de um circuito residencial montado por estudantes em uma aula prática de eletricidade, composto pelos seguintes elementos : um disjuntor (D), uma lâmpada (L), um interruptor (I), o fio neutro e o fio fase. O circuito que está corretamente montado é o representado pela opção a) c) *b) d) (UFRN-2011.1) - RESPOSTA: a) PE = 2400 kW b) E = 5,76 × 104 kWh c) n = 9600 residências A conversão da energia potencial gravitacional da água arma- zenada em uma represa em energia elétrica é denominada de “hidreletricidade” e os sistemas que fazem essas conversões em larga escala são as hidrelétricas, conforme ilustrado a seguir : Numa hidrelétrica, a água da represa escoa continuamente por meio de dutos até a turbina, quando sua energia cinética de translação é transformada em energia cinética de rotação, que, por sua vez, é transformada, por um gerador, em energia elétri- ca. Uma vez que tal processo ocorre continuamente, é conve- niente calcular a energia disponível por unidade de tempo, isto é, a potência elétrica que pode ser gerada, ou seja, PE. Tal potência pode ser determinada pela expressão: PE = 10,0 × ηG × h × QD (kW) Onde, ηG é a eficiência global do sistema de produção, h, a al- tura da água da barragem em relação à turbina e QD , a vazão disponível (volume de água que pode ser utilizado por unidade de tempo), dada em metros cúbicos por segundo (m3 /s). Considere que poderia ter sido construída uma hidrelétrica na Barragem do Açu (RN) utilizando-se uma vazão de 15 m3 /s com um desnível de 20 metros entre o nível da água e o local onde seria instalada a turbina, e com uma eficiência global do sistema de produção instalado (turbina, gerador) igual a 0,80. Considere, ainda, que uma residência típica da região onde a hidrelétrica seria construída tem o perfil diário de consumo de energia elétrica descrito pela Tabela abaixo. Dispositivo Quantidade Potência (W) Horas/dia Energia(kWh) Lâmpadas 05 40,0 8 1,6 Geladeira 01 300,0 8 2,4 Televisor 01 200,0 10 2,0 Com base nestas informações: a) Calcule a potência, em kW, que pode ser gerada por essa hidrelétrica. b) Calcule a energia elétrica, em kWh, que pode ser produzida, em um dia, por essa hidrelétrica. c) Quantas residências típicas da região poderiam ser supridas de energia elétrica por tal hidrelétrica? (UFU/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Considere um circuito elétrico formado por uma fonte ideal com força eletromotriz (fem) de 18 V e três resistências R1 = 2,00 Ω, R2 = 5,00 Ω e R3 = 1,25 Ω, como mostra a figura abaixo. R3 R1 fem R2 A corrente no circuito é: *a) 6,00 A b) 12,00 A c) 2,20 A d) 4,00 A (UNIOESTE/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: E O circuito esquematizado na figura é composto de uma chave interruptora Ch, um capacitor C de 1 µF, uma fonte E que fornece uma ddp de 10 V e de resistores R1 = 1 Ω, R2 = 2 Ω, R3 = 4 Ω, R4 = 8 Ω, R5 = 4 Ω e R6 = 12 Ω. Quando a chave Ch está fechada e quando a chave Ch está aberta a carga no capacitor em cada caso será: a) 8.10−3 C e Zero. b) 10−6 C e 9.10−6 C. c) Zero e Zero. d) Zero e 8.10−3 C. *e) Zero e 8.10−6 C.
  • 29. 29japizzirani@gmail.com (VUNESP/FMJ-2011.1) - ALTERNATIVA: C Considerando circuitos elétricos constituídos por resistores ôhmicos, analise: I. A potência total dissipada pelo circuito é o resultado da soma das potências individuais dissipadas pelos resistores participan- tes do circuito, estejam eles em série ou em paralelo. II. As associações de resistores em paralelo têm valor ôhmico equivalente sempre menor que a resistência elétrica do resistor de menor resistência participante da associação. III. Associações em paralelo têm como característica fracionar o valor da corrente elétrica em partes, que são diretamente pro- porcionais aos valores das resistências elétricas participantes da associação. Está correto o contido em a) II, apenas. b) III, apenas. *c) I e II, apenas. d) I e III, apenas. e) I, II e III. (VUNESP/FMJ-2011.1) - ALTERNATIVA: A Uma bateria tem força eletromotriz de 12 V. Quando seus termi- nais são curto-circuitados, uma corrente elétrica de intensidade 3 A atravessa-a. Se duas baterias idênticas a essa são associadas em série e essa associação for conectada a um resistor de 40 Ω, a corrente elétrica que fluirá por esse resistor será, em ampères, *a) 0,5. b) 1,0. c) 1,5. d) 2,0. e) 3,0. (VUNESP/FMJ-2011.1) - RESPOSTA: a) 1 Ω b) 52/17 Distraindo-se com os aparelhos do laboratório de Física, o assis- tente de laboratório aplica várias diferenças de potencial entre osextremos A e B de um clipe. A B Com os dados obtidos, foi capaz de construir o gráfico V (×10−2 ) i (A) Depois disso, construiu o circuito de clipes de papel esquemati- zado apresentado a seguir. C D Com base nas ações realizadas pelo assistente de laboratório, determine: a) o valor da resistência elétrica de um clipe. b) a relação entre o valor da resistência equivalente obtida entre os pontos C e D do circuito de clipes construído, comparada com a resistência de um único clipe. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 27 (01+02+08+16) No circuito elétrico ilustrado na figura abaixo, o fio que liga os pontos A e D possui resistência elétrica nula, R2 = R3 = R1/4 e ε2 = ε3 = ε1/4. Analise-o cuidadosamente e assinale o que for correto. 01) VA = VD. 02) ε1 e ε2 são fontes de força eletromotriz. 04) i = ε3 − ε1 − ε2 R1 + R2 + R3 . 08) VB – VA = ε1 – iR1. 16) A soma algébrica das variações de potencial elétrico na ma- lha é nula. (VUNESP/UNICISAL-2011.1) - ALTERNATIVA: B O automóvel de Antonio é equipado com um rádio-CD que con- some 30 W de potência quando ligado normalmente na bateria do carro. Tal aparelho opera com rendimento de 90%. A quantidade de energia dissipada em 20 minutos de funciona- mento desse aparelho é de a) 1 kWh. *b) 3,6 kJ. c) 3,6.103 kJ. d) 9 Wh. e) 10,8 kJ. (VUNESP/UNICISAL-2011.1) - ALTERNATIVA: A A bateria do carro de Antonio fornece 12 V de tensão ao circuito do automóvel. Sabe-se que sua força eletromotriz é de 14 V e que a corrente lançada ao circuito é de 8,0 A quando o veículo está em movimento, funcionando em condições normais. A resistência interna dessa bateria vale, em ohms, *a) 0,25. d) 2,0. b) 0,50. e) 4,0. c) 1,0. (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: A Em uma experiência no laboratório de eletricidade, um aluno verificou, no circuito abaixo, que a intensidade de corrente no resistor de 3 Ω é 0,4 A. Sabendo que a fem do gerador é 4,5 V, esse aluno pode, corretamente, afirmar que a resistência interna desse gerador é *a) 0,5 Ω b) 0,4 Ω c) 0,3 Ω d) 0,2 Ω e) 0,1 Ω
  • 30. 30japizzirani@gmail.com (MACKENZIE/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: B Certo estudante dispõe de um voltímetro e de um amperímetro, ambos ideais, de um gerador elétrico (pilha), de resistência inter- na 4,5 Ω, e de uma lâmpada incandescente com as seguintes inscrições nominais: 1,0 W – 9,0 V. Para que esses dispositivos sejam associados corretamente, proporcionando à lâmpada o maior brilho possível, sem “queimá-la”, o esquema que deverá ser utilizado é o ilustrado na _________ e a força eletromotriz do gerador deverá ser ______. As lacunas, do texto acima, são corretamente preenchidas com as afirmações a) FIGURA 1; 9,5 V *b) FIGURA 2; 9,5 V c) FIGURA 3; 9,5 V d) FIGURA 2; 9,0 V e) FIGURA 3; 9,0 V (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: E Um o condutor é derretido quando o calor gerado pela corrente que passa por ele se mantém maior que o calor perdido pela su- perfície do fio (desprezando a condução de calor pelos contatos). Dado que uma corrente de 1 A é a mínima necessária para der- reter um fio de seção transversal circular de 1 mm de raio e 1 cm de comprimento, determine a corrente mínima necessária para derreter um outro fio da mesma substância com seção transver- sal circular de 4 mm de raio e 4 cm de comprimento. a) 1/8 A d) 4 A b) 1/4 A *e) 8 A c) 1 A (FUVEST/SP-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A conversão de energia solar em energia elétrica pode ser feita com a utilização de painéis constituídos por células fotovoltaicas que, quando expostas à radiação solar, geram uma diferença de potencial U entre suas faces. Para caracterizar uma dessas células (C) de 20 cm2 de área, sobre a qual incide 1 kW/m2 de radiação solar, foi realizada a medida da diferença de potencial U e da corrente I, variando-se o valor da resistência R, conforme o circuito esquematizado na figura abaixo. Os resultados obtidos estão apresentados na tabela. U (volt) I (ampère) 0,10 1,0 0,20 1,0 0,30 1,0 0,40 0,98 0,50 0,90 0,52 0,80 0,54 0,75 0,56 0,62 0,58 0,40 0,60 0,00 a) Faça o gráfico da curva I × U na figura impressa na folha de respostas. b) Determine o valor da potência máxima Pm que essa célula fornece e o valor da resistência R nessa condição. c) Determine a eficiência da célula C para U = 0,3 V. NOTE E ADOTE Eficiência = Pfornecida Pincidente RESPOSTA FUVEST/SP-2011.1: a) b) Pm = 0,45 W e R ≈ 0,56 Ω c) Eficiência = 0,15 (15%) (IME/RJ-2011.1) - ALTERNATIVA: D O valor da resistência equi- valente entre os terminais A e B do circuito mostrado na figura é: a) R/2 b) 6R/11 c) 6R/13 *d) 16R/29 e) 15R/31 (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) A oposição à passagem de corrente elétrica por um condutor pode caracterizar um resistor. Sobre resistência elétrica, assina- le o que for correto. 01) Quando se aplica uma ddp aos terminais de um condutor a uma temperatura constante, verifica-se que a ddp é diretamente proporcional à intensidade de corrente que flue pelo condutor. 02) A resistência de um condutor depende de suas dimensões e da característica própria do condutor. 04) O reostato é um componente eletrônico que apresenta re- sistência variável, isto é, aumenta a intensidade de corrente à medida que se aumenta a ddp. 08) Em condições especiais, determinados materiais podem não apresentar resistência à passagem de corrente elétrica; esses materiais são denominados de supercondutores.
  • 31. 31japizzirani@gmail.com (UNIFESP-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Os circuitos elétricos A e B esquematizados, utilizam quatro lâm- padas incandescentes L idênticas, com especificações comer- ciais de 100 W e de 110 V, e uma fonte de tensão elétrica de 220 V. Os fios condutores, que participam dos dois circuitos elé- tricos, podem ser considerados ideais, isto é, têm suas resistên- cias ôhmicas desprezíveis. a) Qual o valor da resistência ôhmica de cada lâmpada e a resis- tência ôhmica equivalente de cada circuito elétrico? b) Calcule a potência dissipada por uma lâmpada em cada cir- cuito elétrico, A e B, para indicar o circuito no qual as lâmpadas apresentarão maior iluminação. RESPOSTA UNIFESP-2011.1: a) R = 121 Ω ; Req A = 121 Ω e Req B = 484 Ω b) PA = 100 W e PB = 25 W (As lâmpadas do circuito A apresentam maior iluminação.) (VUNESP/UFSCar-2011.1) - ALTERNATIVA: B O domínio da eletricidade trouxe inúmeras vantagens às pes- soas. Uma delas é a possibilidade da obtenção de luz sem a necessidade do fogo. Considerando apenas as lâmpadas incan- descentes, analise: I. Entre lâmpadas para a mesma tensão elétrica, aquela que tem maior potência tem maior resistência elétrica. II. Uma lâmpada de 60 W consome menos energia que uma lâm- pada de 100 W. III. Uma lâmpada fabricada para funcionar adequadamente em 110 V tem seu brilho diminuído quando ligada em 220 V, sem queimar. É correto o contido em a) I, apenas. d) II e III, apenas. *b) II, apenas. e) I, II e III. c) I e III, apenas. (UNICAMP/SP-2011.1) - RESPOSTA: b) ic = 15 A Quando dois metais são colocados em contato formando uma junção, surge entre eles uma diferença de potencial elétrico que depende da temperatura da junção. b) Outra aplicação importante do mesmo efeito é o refrigerador Peltier. Neste caso, dois metais são montados como mostra a figura abaixo. A corrente que flui pelo anel é responsável por transferir o calor de uma junção para a outra. Considere que um Peltier é usado para refrigerar o circuito abaixo, e que este con- segue drenar 10% da potência total dissipada pelo circuito. Da- dos R1 = 0,3 Ω, R2 = 0, 4 Ω e R3 = 1, 2 Ω, qual é a corrente ic que circula no circuito, sabendo que o Peltier drena uma quantidade de calor Q = 540 J em ∆t = 40 s? iPeltier Metal 1 Metal 2 QQ Obs.: O item a) dessa questão está em Termofísica - transforma- ções gasosas. (UFJF/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A curva característica de um dispositivo elétrico é o gráfico que descreve o comportamento da diferença de potencial do dispo- sitivo em função da corrente elétrica que o atravessa. A figura (I) mostra as curvas características de uma bateria (V = ε − ri ) e de um resistor ôhmico R em função da corrente i . Esses dois dis- positivos são utilizados no circuito da figura (II). A partir desses gráficos, calcule: a) a força eletromotriz da bateria. b) o valor da resistência interna r da bateria e o valor da resistên- cia R do resistor. c) a intensidade da corrente elétrica mantida no circuito. RESPOSTA UFJF/MG-2011.1: a) ε = 20 V b) r = 2,0 Ω e R = 2,5 Ω c) i ≅ 4,4 A (UFJF/MG-2011.1) - RESPOSTA: a) 1100 W b) 5 A c) 44 Ω Um estudante de Física observou que o ferro de passar roupa que ele havia comprado num camelô tinha somente a tensão nominal V = 220 Volts , impressa em seu cabo. Para saber se o ferro de passar roupa atendia suas necessidades, o estudante precisava conhecer o valor da sua potência elétrica nominal. De posse de uma fonte de tensão e um medidor de potência elétrica, disponível no laboratório de Física da sua universidade, o estu- dante mediu as potências elétricas produzidas quando diferentes tensões são aplicadas no ferro de passar roupa. O resultado da experiência do estudante é mostrado no gráfico abaixo, por meio de uma curva que melhor se ajusta aos dados experimentais. a) A partir do gráfico, determine a potência elétrica nominal do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal. b) Calcule a corrente elétrica no ferro de passar roupa para os valores nominais de potência elétrica e tensão. c) Calcule a resistência elétrica do ferro de passar roupa quando ligado à tensão nominal.
  • 32. 32japizzirani@gmail.com (UNICAMP/SP-2011.1) - RESPOSTA: b) U = 8,0 mV O grafeno é um material formado por uma única camada de áto- mos de carbono agrupados na forma de hexágonos, como uma colmeia. Ele é um excelente condutor de eletricidade e de calor e é tão resistente quanto o diamante. Os pesquisadores Geim e Novoselov receberam o prêmio Nobel de Física em 2010 por seus estudos com o grafeno. b) A resistividade elétrica do grafeno à temperatura ambiente, ρ = 1,0×10−8 Ωm, é menor que a dos melhores condutores me- tálicos, como a prata e o cobre. Suponha que dois eletrodos são ligados por uma folha de grafeno de comprimento L = 1,4 µm e área de secção transversal A = 70 nm2 , e que uma corrente i = 40 µA percorra a folha. Qual é a diferença de potencial entre os eletrodos? Obs.: O item a) dessa questão está em transmissão de calor. (UFJF/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Quando se conecta uma resistência R a uma bateria de 12 V, uma corrente de 1,0 A é estabelecida no circuito. Se a queda de tensão através da resistência R é de 10 V , podemos afirmar que a resistência interna da bateria é: a) 4 Ω. b) 5 Ω. *c) 2 Ω. d) 3 Ω. e) 1 Ω. (UFF/RJ-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Considere o circuito elétrico simples da figura abaixo. O resistor nela representado tem resistência variável R. L1 e L2 são 2 lâm- padas idênticas, de resistência r, e C é um interruptor. A bateria, suposta ideal, tem força eletromotriz ε e os fios de conexão têm resistência desprezível. a) Com a chave C aberta, determine a intensidade de corrente i2 através da lâmpada L2 em função de ε, r e R. b) Considere agora que a chave C é fechada. Nessa situação, al- tera-se a resistência variável e mede-se a intensidade de corren- te i2 em função de R. O gráfico abaixo representa os resultados dessas medidas. Determine os valores de ε e r. c) Calcule a razão entre as potências consumidas pela lâmpada L2 com a chave C fechada e com a chave C aberta, como função de R. Para que valor de R a potência consumida pela lâmpada L2 é a mesma nas duas situações? RESPOSTA UFF/RJ-2011.1: a) i2 = ε R + r b) ε = 120 V e r = 240 Ω c) Pf Pa = R + r 2R + r 2 e R = 0 (zero) (UFSC-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 20 (04+016) Considere o circuito abaixo. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A corrente no circuito é 2,0 A. 02. O potencial elétrico no ponto D é menor do que no ponto C. 04. A potência fornecida ao circuito externo pela fonte de 15 V é 14 W. 08. A potência dissipada no resistor de 4Ω é 16 W. 16. A diferença de potencial entre os pontos A e B (VB – VA) é 6 V. (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: A Uma lâmpada incandescente tem como componente essencial um resistor ôhmico. Suponha que esta lâmpada seja projetada para ser alimentada com uma diferença de potencial (ddp) de 110 V. Entretanto, dis- ponibiliza-se apenas uma tomada de 220 V. Para disponibilizar uma ddp de 110 V propõe-se a utilização da associação de resis- tores esquematizada abaixo, conhecida como divisor de tensão. No circuito ilustrado, a ddp entre os pontos A e B é exatamente 110 V. Ao se conectar a lâmpada entre os pontos A e B, é correto afirmar que *a) a lâmpada ficará alimentada por uma ddp inferior a 110 V. b) a lâmpada ficará alimentada por uma ddp superior a 110 V e menor do que 220 V. c) a lâmpada ficará alimentada por uma ddp igual a 110 V. d) a lâmpada ficará alimentada por uma ddp ainda de 220 V.
  • 33. 33japizzirani@gmail.com (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: C No circuito da figura a seguir, ε1 = 12 V, ε2 = 24 V, r1 = r2 = 3 Ω e R = 6 Ω. O potencial elétrico, em Volts, no ponto X é a) superior a 1 V e inferior a 3 V. b) superior a 3 V e inferior a 12 V. *c) indeterminado. d) superior a 12 V. (UNEMAT/MT-2011.1) - ALTERNATIVA: D Na associação de resistores abaixo, o circuito é submetido a uma diferença de potencial V, entre os pontos A e B, igual a: a) V b) 1 9 V c) 9 5 V *d) 5 9 V e) 9V R = 5Ω R = 5Ω R = 20Ω A V B CD (FEI/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Em um resistor ôhmico de resistência R = 50 Ω, foi aplicada uma diferença de potencial de 20 V. Nessas condições, qual é a po- tência dissipada pelo resistor? a) 10 W b) 0,4 W c) 100 W *d) 8 W e) 5 W (FEI/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C No circuito abaixo, se quisermos reduzir a resistência equivalen- te à metade do valor atual, devemos: a) colocar uma resistência R3 = R 2 , em série com as outras duas. b) colocar uma resistência R3 = 2R , em série com as outras duas. *c) colocar uma resistência R3 = R 2 , em paralelo a R. d) colocar uma resistência R3 = 2R , em paralelo a R. e) dividir a tensão V por dois. (UFPB-2011.1) - ALTERNATIVA: E Boa parte dos aparelhos eletrônicos modernos conta com a praticidade do modo de espera denominado stand-by. Nesse modo, os aparelhos ficam prontos para serem usados e, embora “desligados”, continuam consumindo energia, sendo o stand-by responsável por um razoável aumento no consumo de energia elétrica. Para calcular o impacto na conta de energia elétrica, devido à permanência de cinco aparelhos ininterruptamente deixados no modo stand-by por 30 dias consecutivos, considere as seguintes informações: • cada aparelho, operando no modo stand-by, consome 5 J de energia por segundo; • o preço da energia elétrica é de R$ 0,50 por kWh. A partir dessas informações, conclui-se que, no final de 30 dias, o custo com a energia consumida por esses cinco aparelhos, operando exclusivamente no modo stand-by, será de: a) R$ 17,00 d) R$ 11,00 b) R$ 15,00 *e) R$ 9,00 c) R$ 13,00 (UFPB-2011.1) - ALTERNATIVA: C Duas lâmpadas de filamentos, A e B, estão ligadas em paralelo e conectadas a uma fonte de 220 V de diferença de potencial. A lâmpada A tem uma potência de 55 W, enquanto que a lâmpada B tem uma potência de 110 W. Com relação às correntes que atravessam cada lâmpada, é cor- reto afirmar que os seus valores são: a) IA = 0,15A e IB = 0,30A d) IA = 0,30A e IB = 0,60A b) IA = 0,20A e IB = 0,40A e) IA = 0,35A e IB = 0,70A *c) IA = 0,25A e IB = 0,50A (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: C Considere o circuito abaixo. R1 R2 R3 R4C1 C2 + − Neste circuito, todos os resistores são idênticos, e C1 e C2 são dois interruptores que podem estar abertos ou fechados, de acordo com os esquemas a seguir. C1 C2 aberto fechado x x C1 C2 aberto x x fechado (1) (2) C1 C2 aberto x fechado x C1 C2 aberto x fechado x (3) (4) Assinale a alternativa que apresenta corretamente o ordenamen- to dos esquemas de ligação, em ordem crescente da corrente elétrica que passa no resistor R4. a) (4) - (2) - (3) - (1) b) (1) - (3) - (2) - (4) *c) (2) - (4) - (3) - (1) d) (2) - (3) - (4) - (1) e) (3) - (2) - (1) - (4) (UECE/URCA-2011.1) - ALTERNATIVA: E No trecho do circuito a seguir, a resistência de 3 Ohms dissipa 27 W de potência. A ddp entre os pontos A e B vale: a) 9 V b) 13,5 V c) 25,5 V d) 30 V *e) 45 V 3Ω 6Ω 8Ω A B
  • 34. 34japizzirani@gmail.com (UNIFEI/MG-2011.1) - RESPOSTA: iamperímetro = 6,0 A A partir do circuito da figura abaixo, determine a intensidade da corrente que percorre o amperímetro ideal. Dados: R = 15 Ω, r = 1 Ω, ε = 324 V. A R R R R R rε (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: C No circuito, a lâmpada tem valores nominais 80 V – 40 W e deve ser ligada a um gerador ideal de 100 V. Para que ela não queime, será necessário conectar entre os pon- tos A e B do circuito, um resistor de resistência equivalente à da associação indicada na alternativa a) b) *c) d) e) (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: B Muitos aparelhos elétricos consomem energia elétrica mesmo quando não estão em uso. Alguns permanecem em standby, ou seja, estão supostamente desligados, mas mantêm suas funções básicas em funcionamento e estão prontos para serem aciona- dos a qualquer momento, para conforto do usuário. Dispositivos com mostrador digital, teclado por toque ou controle remoto, por exemplo, consomem energia para permanecer em standby. A ta- bela mostra a potência consumida por alguns aparelhos elétricos que operam nesse modo. aparelhos consumo médio (W) decodificador de TV via satélite 12 DVD 4 rádio-relógio 2 micro-ondas 3 televisão 5 (www.espacoacademico.com.br) Considere que os moradores de uma residência viajaram por 30 dias e que esqueceram os aparelhos relacionados na tabe- la ligados em standby 24 horas por dia. Se 1 kW·h de energia elétrica custa R$ 0,30, eles pagarão por esse esquecimento na próxima conta de energia elétrica, um valor em reais, de aproxi- madamente a) 3,20. *b) 5,60. c) 8,50. d) 13,40. e) 18,70. (IF/SC-2011.1) - ALTERNATIVA: A Dispositivos elétricos, que transformam energia elétrica em ener- gia térmica, como por exemplo, secadores de cabelo e chuvei- ros, têm seu funcionamento baseado no efeito Joule. Para au- mentar esse efeito, ou seja, transformar mais energia elétrica em energia térmica devemos... *a) aumentar a corrente elétrica. b) aumentar a resistência elétrica. c) aumentar o comprimento da resistência. d) diminuir a área da secção reta do resistor. e) aumentar a massa do resistor. (VUNESP/UNICASTELO-2011.1) - ALTERNATIVA: A Utilize o contexto para responder a questão abaixo. Devido à enorme economia que as lâmpadas compactas ofere- cem, esse tipo de lâmpada tem sido buscado na substituição de lâmpadas incandescentes que se queimam. (google images) Três lâmpadas incandescentes de 60 W–110 V permaneciam acesas durante todas as noites, por um tempo de 4 horas. Seguindo a sugestão de economia, uma pessoa as troca por lâmpadas de 15 W–110 V. A mudança de lâmpadas, positiva- mente na economia de energia elétrica, representa uma queda no consumo mensal, em kWh, de, aproximadamente, *a) 16. d) 10. b) 14. e) 8. c) 12.
  • 35. 35japizzirani@gmail.com (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C Para o circuito abaixo, a diferença de potencial, em volts, entre as extremidades do resistor de 2,0 Ω é igual a 20,0 V 1Ω 1Ω 2Ω A B C a) 20,0 b) 12,0 *c) 8,0 d) 6,0 e) 4,0 (VUNESP/UNICASTELO-2011.1) - ALTERNATIVA: B Quando ocorrem pequenas alterações na intensidade da corren- te elétrica, um circuito de proteção entra em ação, fornecendo carga elétrica suficiente para restaurar a corrente necessária. t (×10−3 s) i (A) 2 4 6 8 10 2 4 1 3 5 0 No gráfico está representada uma queda repentina de corrente não compensada pelo circuito de proteção. Se nesse intervalo de tempo o circuito de proteção estivesse ativo, forneceria uma carga elétrica correspondente a um número de elétrons, aproxi- madamente, igual a Dado: carga elementar = 1,6.10–19 C a) 2,4.1016 . *b) 3,8.1016 . c) 4,2.1016 . d) 1,2.1017 . e) 4,8.1017 . (UNIFENAS/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: E De acordo com as leis utilizadas em eletricidade, juntamente com seus aparelhos, tais como geradores, capacitores e receptores, analise as proposições a seguir e marque a alternativa correta. ● A Lei de Pouillet somente será utilizada caso todos os apare- lhos e ou equipamentos estejam dispostos em série; ● A unidade de capacitância é Faraday; ● No sistema internacional de unidades, a constante K é medida em Nm2 /C2 ; ● A capacitância é uma medida que depende da geometria do capacitor; ● A energia possui duas unidades no sistema internacional: Jou- les e Calorias. a) apenas uma assertiva está correta; b) existem três assertivas falsas; c) todas são falsas; d) todas são verdadeiras; *e) três assertivas são corretas. (IFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: E Considere o circuito constituído por um gerador, um resistor ôh- mico e três capacitores, como mostra o esquema abaixo. r = 2,0Ω R = 4,0Ω C1 = 3,0µF C2 = 6,0µF C3 = 18,0µF E = 12V De acordo com o esquema e os valores nele indicados, analise as proposições a seguir: I. A capacidade do capacitor equivalente é 6 µF. II. A intensidade de corrente no resistor R = 4Ω é igual a 3 A. III. A ddp nos terminais do capacitor C3 é igual a 8 V. Assinale a alternativa correta: a) Somente a proposição I. b) Somente a proposição II. c) Somente as proposições I e II. d) Somente as proposições I e III. *e) Somente a proposição III. (VUNESP/UFTM-2011.1) - RESPOSTA: a) R = 0,20 Ω b) R$ 14,40 É uma tendência mundial a substituição das lâmpadas incandes- centes por sistemas mais econômicos de iluminação. Usados em maior escala em outros países, os diodos emissores de luz, co- nhecidos como LEDs, já aparecem em construções pelo Brasil. Sabe-se que uma lampLED (LED em formato de uma lâmpada convencional) de 8 W pode substituir uma lâmpada incandescen- te de 40 W, produzindo a mesma iluminação. Um projeto experimental na cidade de Palhoça (SC) permitiu a troca de luminárias convencionais nas ruas por LEDs, aumentan- do o espaçamento entre os postes de 15 para 20 metros, redu- zindo o número de luminárias, gerando economia de energia. (O Estado de S.Paulo. Adaptado.) a) Considere que, devido ao maior espaçamento entre os postes de Palhoça (SC), tenha sido necessário substituir um fio condu- tor A, de comprimento 15 m e resistência elétrica 0,15 Ω, por outro fio B, de comprimento 20 m, feito do mesmo material e mesma espessura do fio A. Determine a resistência elétrica do fio B, em Ω. b) Uma pessoa trocou cinco lâmpadas incandescentes de 40 W de sua casa por lampLEDs de 8 W. Sabendo que essas lâm- padas ficam acesas durante 10 horas por dia e que 1 kW.h de energia elétrica custa R$ 0,30, qual a economia de energia (ex- pressa em reais), propiciada pela troca das lâmpadas, ao final de 30 dias? (SENAI/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: A Se a diferença de potencial entre os pontos A e B é de 12V, então os valores de i1 e R2, são, respectivamente, 2 Ω R2 i2 = 3 A i1 A B 12 V *a) 6A e 4Ω. b) 6A e 3Ω. c) 5A e 3Ω. d) 5A e 2Ω. e) 4A e 2Ω.
  • 36. 36japizzirani@gmail.com VESTIBULARES 2011.2 (VUNESP/UNICASTELO-2011.1) - ALTERNATIVA: A Com quatro resistores de resistências progressivamente maiores e de intensidades R1, R2, R3 e R4 obtêm-se o menor valor ôhmico e o maior valor ôhmico, nessa ordem, associando-se *a) os quatro resistores em paralelo e os quatro resistores em série. b) os quatro resistores em série e os quatro resistores em pa- ralelo. c) os dois resistores de resistências maiores em série e os dois resistores de resistências menores em paralelo. d) os dois resistores de resistências menores em série e os dois resistores de resistências maiores em série. e) o maior de todos em paralelo com todos os outros em série e o menor de todos em paralelo com todos os outros em série. (SENAI/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: B Uma secção transversal de um condutor é atravessada por um fluxo contínuo de carga de 6 C por minuto, o que equivale a uma corrente elétrica de a) 0,01 A. *b) 0,1 A. c) 0,6 A. d) 1,0 A. e) 6,0 A. (SENAC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Considere o circuito elétrico esquematizado. 8,0 Ω 6,0 Ω 12,0 Ω A B 18 V A diferença de potencial elétrico entre os pontos A e B vale, em volts, a) 18 b) 12 c) 9,0 *d) 6,0 e) 4,0 (UFG/GO-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um técnico de eletrônica precisa urgentemente instalar uma resistência de 20 Ω em um circuito para finalizar um concerto, mas só dispõe na oficina de resistores de 8 Ω. A combinação de resistores que garanta o funcionamento desse dispositivo será a seguinte: a) 1 associado em série, com 4 em paralelo. b) 2 em série, associados em paralelo com 1. *c) 2 em série, associados em série, com 2 em paralelo. d) 2 em paralelo, associados em série, com 8 em paralelo. e) 4 em série, associados em paralelo com 1. (UFG/GO/2011.2) - ALTERNATIVA: D A figura a seguir mostra o comportamento elétrico típico de uma célula de combustível de H2. 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,80 8 7 6 5 4 Curva V×I Corrente elétrica (mA) Tensão(V) Considerando esses dados, a corrente elétrica, em mA, que será fornecida com a maior potência de operação, será de: a) 0,2 *d) 1,6 b) 1,0 e) 1,8 c) 1,4 (UFPR-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um chuveiro elétrico de 4500 W é utilizado num banho durante meia hora. A quantidade de energia elétrica transformada em tér- mica nesse banho e seu custo (supondo 1 kWh = R$ 0,40) serão, respectivamente, de: a) 2,5 kWh e R$ 0,59. b) 5,55 kWh e R$ 1,50. *c) 2,25 kWh e R$ 0,90. d) 3,25 kWh e R$ 0,30. e) 5,45 kWh e R$ 0,25. (UNEMAT/MT-2011.2) - ALTERNATIVA: E O café é uma bebida muito apreciada no Brasil e, no seu pre- paro, costuma-se utilizar um resistor de imersão para aquecer a água que é utilizada para fazer o café (ver figura). Consideran- do que esse resistor apresenta uma resistência de 5 Ω e que é alimentado por uma fonte de tensão de 110 V, então, o tempo necessário para se aquecer 300 g de água de 20°C para 70°C é aproximadamente: Dados: calor específico da água = 1cal/g.°C e 1cal = 4,2 J. R = 5 Ω H2O U = 110 V Figura: Ligação do resistor de imersão a) 10 s. d) 32 s. b) 15 s. *e) 26 s. c) 35 s.
  • 37. 37japizzirani@gmail.com (UNEMAT/MT-2011.2) - ALTERNATIVA: A Temos 3 resistores em paralelo, R1, R2 e R3 percorridos pelas correntes i1, i2 e i3 respectivamente. Se R1 = 20 Ω, R3 = 25 Ω; i1 = 5 A e i2 = 10 A; então R2 e i3 são respectivamente: *a) 10Ω e 4A. b) 20Ω e 10A. c) 20Ω e 4A. d) 4Ω e 20A. e) 4Ω e 10A. (UNIFOR/CE-2011.2) - ALTERNATIVA: D A energia elétrica é um dos insumos fundamentais no nosso mundo atual estando presente em praticamente todas atividades humanas. Sua transmissão utiliza em larga escala fios metálicos, e o cobre é o metal mais utilizado na fabricação desses fios. Uma fábrica, com uma mesma quantidade de cobre, fabrica dois fios de formato cilíndrico. O primeiro com comprimento L1 e diâmetro D1, e o segundo de comprimento 2L1 e diâmetro desconhecido. L1 L2 D1 Se o primeiro fio tem uma resistência elétrica R, a resistência elétrica do segundo fio será: a) R/2 b) R c) 2R *d) 4R e) 8R (UDESC-2011.2) - ALTERNATIVA: E Um resistor R está conectado a um gerador de força eletromotriz (f.e.m) ε, como mostra a figura. Nesta configuração a corrente do circuito é I e a potência dissipada no resistor em forma de calor é P. O circuito é alterado para uma nova configuração, na qual os valores da f.e.m e do resistor são duplicados em relação à situação anterior. I Rε A corrente e a potência nessa nova configuração assumem, res- pectivamente, os valores: a) 2I e P b) 2I e 4P c) 2I e 2P d) I e P *e) I e 2P (UNESP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Uma espécie de peixe-elétrico da Amazônia, o Poraquê, de nome científico Electrophorous electricus, pode gerar diferenças de potencial elétrico (ddp) entre suas extremidades, de tal forma que seus choques elétricos matam ou paralisam suas presas. Aproximadamente metade do corpo desse peixe consiste de cé- lulas que funcionam como eletrocélulas. Um circuito elétrico de corrente contínua, como o esquematizado na figura, simularia o circuito gerador de ddp dessa espécie. Cada eletrocélula con- siste em um resistor de resistência R = 7,5 Ω e de uma bateria de fem ε. + − + −+ −+ − + − + −+ −+ − εR eletrocélula + − + −+ −+ − + − + −+ −+ − i i 150 ramos 5000 eletrocélulas por ramo A B Sabendo-se que, com uma ddp de 750 V entre as extremidades A e B, o peixe gera uma corrente i = 1,0 A, a fem ε em cada eletrocélula, em volts, é a) 0,35. b) 0,25. *c) 0,20. d) 0,15. e) 0,05. (UNESP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Analise a tabela, adaptada da cartilha “Práticas de utilização consciente da energia elétrica”, da CPFL. Aparelhos elétricos Potência média (watts) Dias estimados de uso (no mês) Média de utilização (tempo/dia) Consumo médio mensal (kWh) Aparelho de Som 80 20 3 h 4,8 Chuveiro 3500 30 70,0 Ferro de Passar 1000 12 1 h 12,0 Forno Micro-onda 1200 30 20 min 12,0 Geladeira 2 portas 300 – – 80,0 Lâmpada Fluorescente 15 W 15 30 5 h 2,2 LâmpadaIncandescente 60 W 60 30 5 h 9,0 Lavadora de Roupas 12 1 h 6,0 Microcomputador 120 30 3 h 10,8 Rádio Relógio 5 30 24 h 3,6 Secador de Cabelos 1400 10 min 7,0 Por um descuido, alguns “pingos” d’água caíram sobre três infor- mações dessa tabela. Para que se pudesse verificar se o consumo de energia elétrica mensal era condizente com os aparelhos elétricos da casa, foi necessário recuperar tais informações. A média de tempo de utilização, por dia, em minutos do chuveiro, a potência média, em watts, da lavadora de roupas e a estima- tiva do número de dias de uso no mês do secador de cabelos, respectivamente, são a) 40 minutos, 50 watts e 20 dias. b) 40 minutos, 550 watts e 12 dias. *c) 40 minutos, 500 watts e 30 dias. d) 20 minutos, 500 watts e 30 dias. e) 20 minutos, 50 watts e 20 dias. (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: B Um resistor de 5Ω é ligado a uma associação em série de duas baterias, uma de 10 V e outra de 5 V. Nessa associação, uma das baterias tem o polo positivo conectado ao negativo da outra. Com base nessa informação, a corrente no resistor, em A, é a) 2. *b) 3. c) 1. d) 5/15 .
  • 38. 38japizzirani@gmail.com (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: A Um anemômetro, instrumento utilizado para medição de veloci- dade do vento, pode ser construído a partir de uma hélice aco- plada a circuitos que convertam sua velocidade angular em va- lores de tensão elétrica. De modo simplificado, pode-se assumir que a velocidade angular ω da hélice é proporcional à velocidade do vento v, e que a tensão elétrica u é proporcional à velocidade angular. Assim, ω = kω.v e u = ku.ω, onde kω e ku são constantes de proporcionalidade com as dimensões apropriadas. No Siste- ma Internacional de Unidades, velocidade é dada em m/s, velo- cidade angular em 1/s e tensão em Volts (V). Com base nessas suposições, pode-se escrever uma equação que relacione a ten- são elétrica diretamente à velocidade do vento. Para que essa equação esteja dimensionalmente correta, é certo afirmar-se que o produto entre kω e ku deve ter dimensão de *a) V.s/m. b) V.m/s. c) m/(V.s). d) s/(V.m). (VUNESP/UNICID-2011.2) - ALTERNATIVA: 52.B e 53.D O contexto que se segue deve ser utilizado para resolução das questões de números 52 e 53. Quando a temperatura de uma máquina aumenta, um sistema de segurança primeiramente, por meio de um relê, fecha a chave 1, que faz acender uma lâmpada de advertência, de resistência elé- trica 20 Ω, que permanecerá acesa enquanto a temperatura for excessiva. No mesmo momento em que essa lâmpada acende, um circuito temporizador começa a “contar” o tempo de 1 minuto que, uma vez decorrido, faz acionar o relê que fecha a chave 2, pondo em funcionamento o sistema de arrefecimento. Observe o circuito e o gráfico a seguir. sistema de arrefecimento sensor de temperatura temporizador A E chave 1 chave 2 15 10 5 0 acionamento do temporizador acionamento do arrefecimento i (A) tempo 52. Com base no esquema do circuito e do gráfico da intensidade de corrente elétrica registrada pelo amperímetro nos diferentes momentos, pode-se determinar que a resistência interna do sis- tema de arrefecimento tem, em Ω, o valor de a) 5. *b) 10. c) 15. d) 25. e) 50. 53. Considerando-se que cada elétron possui uma carga de mó- dulo igual a 1,6.10−19 C, no intervalo de tempo entre o aciona- mento do temporizador e o consecutivo acionamento do sistema de arrefecimento, desconsiderando-se perdas, a quantidade de elétrons fornecida pelo gerador E foi, aproximadamente, de a) 2.1019 . b) 4.1020 . c) 1.1021 . *d) 2.1021 . e) 4.1021 . (UFG/GO-2011.2) - RESPOSTA: a) n = 4000 placas b) E = 0,03J Os peixes-elétricos possuem órgãos derivados de tecidos mus- culares especializados em produzir descargas elétricas. Os po- tenciais elétricos são gerados em numerosas placas, arranjadas em colunas. A ilustração mostra um segmento desta coluna. O peixe Electrophorus pode emitir pulsos de 10 ms de duração com descarga elétrica de 500 V. Ramo do neurônio +35 mV −90 mV +35 mV −90 mV +35 mV −90 mV Considerando que o arranjo é distribuído sobre todo o compri- mento do peixe e que a corrente produzida na água é de 6 mA, determine: a) o número de placas de um peixe-elétrico. b) a energia dissipada em cada pulso. (UGF/RJ-2011.2) - ALTERNATIVA: E No circuito da figura abaixo, quatro resistores, três deles de 3 Ω, estão conectados a uma bateria de 4 V. Qual o valor do quarto resistor (R), em Ω, para que a diferença de potencial VA − VB = 1 V? a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 *e) 1 (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um ferro elétrico tem resistência elétrica R = 25,4 Ω. Sabendo-se que ele é utilizado durante 1 hora por dia e que a tensão na rede é de 127 V, o consumo, em kWh, após 30 dias será de a) 15,35. d) 10,50. b) 20,15. e) 12,70. *c) 19,05.
  • 39. 39japizzirani@gmail.com (UFG/GO-2011.2) - RESPOSTA: R3 ≅ 0,29 Ω Um pesquisador perdeu os dados referentes a um experimen- to com um circuito de corrente contínua. Revendo suas antigas anotações, ele encontrou o esquema do circuito e o gráfico que representa a relação entre tensão e corrente nos resistores R1 e R2 , como mostram as figuras a seguir: + – R2R1 R3 UT = 1V iT = 2A α β i (A) U (V) R1 R2 Sabendo que o gráfico utiliza a mesma escala para corrente e tensão, o pesquisador mediu os ângulos α e β, obtendo, res- pectivamente, 15º e 30º. Considerando o exposto, calcule, com aproximação de duas casas decimais, o valor do resistor R3. Dado: √3 = 1,73. (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: E Em volta de um “outdoor”, isto é, de um painel de rua onde são feitas propagandas, foram colocadas lâmpadas ligadas em sé- rie. Se somente uma das lâmpadas queimar-se nesse painel, a) todas as outras lâmpadas continuam acesas. b) apagam-se somente as que estiverem do lado da que se quei- mou. c) metade das lâmpadas apagam-se. d) todas as outras começam a “piscar”, isto é, acender-se e apa- gar-se indefinidamente. *e) todas as lâmpadas se apagam. (ACAFE/SC-2011.2) - ALTERNATIVA: D Uma pessoa possui um secador de cabelos de potência 1100 W, cujo circuito foi construído para trabalhar ligado a uma rede de 220 V ou de 110 V. O circuito possui, dessa forma, dois resistores de resistências iguais que podem ser associadas em série ou em paralelo. A alternativa correta que indica o valor, em Ω, da resistência de cada resistor, é: a) 33 b) 11 c) 44 *d) 22 (FEI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: A Qual dos gráficos abaixo representa um resistor ôhmico, de re- sistência R, para o qual a tensão U e a corrente I se relacionam por U = RI ? *a) U I d) U I b) U I e) U I c) U I (FEI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um circuito elétrico é composto por 2 resistores de 100 Ω e uma fonte de 10 V, todos em paralelo. Nestas condições, qual é a corrente em um dos resistores? a) 25 mA b) 50 mA *c) 100 mA d) 200 mA e) 400 mA (MACKENZIE/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: E No esquema abaixo, as lâmpadas ilustradas são idênticas entre si, cada uma com as seguintes especificações do fabricante: 60 W – 120 V. Sabendo-se que elas estão corretamente ligadas ao gerador ilustrado, se a lâmpada L2 for retirada do circuito, as intensidades de corrente elétrica a que as lâmpadas L1 e L3 estarão sujeitas serão, respectivamente, a) 3,0 A e 3,0 A b) 1,5 A e 1,5 A c) 1,0 A e 1,0 A d) 0,75 A e 0,75 A *e) 0,50 A e 0,50 A ε L1 L2 L3 r (PUC/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: B No circuito representado a seguir, a diferença de potencial V é mantida constante, as resistências R são iguais e a chave C en- contra-se inicialmente desligada. R R C + − V i Ligando a chave C, os valores da resistência equivalente, inten- sidade de corrente i e potência elétrica total dissipada nos re- sistores em relação aos valores iniciais, com a chave C aberta, ficam, respectivamente, a) o dobro, a metade, igual. *b) a metade, o dobro, o dobro. c) a metade, o dobro, igual. d) o dobro, o dobro, a metade. e) o dobro, a metade, a metade. (CEFET/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: E No diagrama do circuito a seguir, o amperímetro A mede uma corrente elétrica de 10,0 mA, o voltímetro V mede uma tensão de 60,0 V e R, 2R e 5R são resistores desconhecidos. ε R R 2R 5R V A A tensão da bateria ε, medida em V, é igual a a) 158. d) 161. b) 159. *e) 162. c) 160.
  • 40. 40japizzirani@gmail.com (MACKENZIE/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um estudante, ao observar o circuito ao lado, verificou que o valor correto da carga elétrica do capacitor é a) 12 µC b) 24 µC *c) 36 µC d) 48 µC e) 60 µC 12 V 20 V 8 V 2 Ω 3 Ω 1 Ω 5 µF (VUNESP/UFTM-2011.2) - ALTERNATIVA: A A figura mostra um circuito formado por um gerador G, uma cha- ve interruptora Ch e fios de ligação, todos considerados ideais, e por três lâmpadas iguais. Na situação inicial, a chave Ch está fechada. Ch G Quando a chave for aberta, o circuito dissipará uma potência elétrica *a) 50% menor do que na situação inicial. b) 50% maior do que na situação inicial. c) igual à dissipada na situação inicial. d) 25% maior do que na situação inicial. e) 25% menor do que na situação inicial. (UEG/GO-2011.2) - RESPOSTA: a) q = 360 µC b) q = 300 µC A figura abaixo representa um circuito elétrico que contém duas pilhas E1 de 10,0 V e E2 de 14,0 V, ambas de mesma resistência interna r = 0,50 Ω. O capacitor C tem uma capacitância elétrica de 15 .10−6 F, o resistor R é ôhmico e possui uma resistência elétrica de 5,0 Ω, sendo este ligado a uma chave Ch. E1 E2 r r C R Ch Com base na instrução acima, determine a carga total do capa- citor, quando a chave Ch estiver: a) aberta; b) fechada. (IF/CE-2011.2) - ALTERNATIVA: B No circuito a seguir, as baterias são ideais. A corrente que passa através do resistor de 3Ω é 1Ω3Ω 4Ω2Ω 10V 14V 7V a) 1,0 A. d) 3,0 A. *b) 2,0 A. e) 3,5 A. c) 2,5 A. (UTFPR-2011.2) - ALTERNATIVA: E Entre as extremidades de um fio condutor, a intensidade de cor- rente elétrica circulante é de 1 A. Marque a alternativa que define a unidade de medida ampère. a) Ω/s. d) C/V. b) V/C. *e) C/s. c) s/C. (IF/SC-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 49 (01+16+32) Atualmente, grande parte dos carros vendidos no Brasil pos- sui motores Flex, que funcionam tanto com gasolina como com etanol. A intenção é dar mais liberdade para o consumidor na escolha do combustível mais barato. Mas quando o motor tem que funcionar somente com etanol, principalmente nos dias frios, existe uma dificuldade em dar a partida. Para solucionar este problema os carros contam com um “tanquinho”, que contém gasolina para auxiliar a partida a frio do motor nestas situações. A indústria automobilística tem investido em uma forma de re- solver a partida a frio do motor sem o auxilio do “tanquinho” com gasolina. Um sistema está sendo desenvolvido. Ele aquece o combustível através de correntes elétricas durante o processo de partida por câmaras próximas aos bicos injetores, e funcio- na em temperaturas de até −5,0ºC. Nesta temperatura, o tempo necessário para o aquecimento até 120,0ºC de 1,26 mL (1,0 g) de álcool é de 15,0 segundos, o qual pode ser reduzido para 2,0 segundos com o aumento da temperatura ambiente entre 15,0ºC e 20,0ºC. Sabe-se que a bateria do carro é de 12,0 volts e que o calor específico do etanol é 0,6 cal/gºC. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (Considere 1,0 cal = 4,0 J) 01. Para aquecer a quantidade de etanol mencionada no texto, de −5ºC a 120ºC é necessária uma corrente de aproximadamen- te 1,67 A. 02. A potência do dispositivo para aquecer a quantidade de eta- nol mencionada no texto, de −5ºC a 120ºC, deve ser de 25,2 W. 04. Para aquecer a quantidade de etanol mencionada no texto,de −5ºC a 120ºC são necessários 75 J. 08. O fenômeno que explica a transformação da energia elétri- ca em energia térmica, para o aquecimento do etanol é o Efeito Joule, que pode ser maximizado com o aumento da resistência elétrica do dispositivo de aquecimento. 16. Podemos relacionar ao dispositivo de aquecimento uma re- sistência elétrica de 7,2 Ω. 32. Na teoria, para diminuir o tempo de aquecimento do etanol, podemos aumentar a tensão aplicada ao dispositivo de aqueci- mento, associando outra bateria de 12 V em série à bateria do carro. (PUC/GO-2011.2) - ALTERNATIVA: A O texto 05 evoca a imagem “[...] à luz de mil trovões [...]”. Em um relâmpago, a diferença de potencial típica entre uma nuvem e a terra é de 109 V e a quantidade de carga transferida é de 33 C. Sendo o calor de fusão do gelo igual a 3,3 × 105 J/kg, calcule a quantidade de gelo a 0ºC que seria derretido, se toda a energia liberada no relâmpago pudesse ser usada para essa finalidade, e assinale a seguir a alternativa com a resposta correta: *a) 100 toneladas b) 10 toneladas c) 100 kg d) 1 kg (PUC/GO-2011.2) - ALTERNATIVA: A Num circuito de malha única, com uma resistência R, a corrente é I. Quando uma nova resistência r é colocada em série no cir- cuito, a corrente passa a ser i. Assinale a alternativa que corres- ponda ao valor de R: *a) R = r.i/(I – i). b) R = r.(I – i)/i. c) R = r.I/i. d) R = r.i/I.
  • 41. 41japizzirani@gmail.com (VUNESP/UNINOVE-2011.2) - RESPOSTA: a) E = 9,0 kWh b) R = 60 Ω Para iluminar determinado ambiente de sua residência, um estu- dante montou o circuito mostrado na figura, utilizando uma lâm- pada com valores nominais 120 V e 60 W, ligada a uma diferença de potencial constante de 120 V. O circuito apresenta duas pos- sibilidades de ligação. Para uma iluminação mais forte, deve-se manter a chave Ch ligada. Para se obter iluminação menos inten- sa, desliga-se a chave Ch, inserindo o resistor R no circuito. Ch 120 V R Considerando desprezíveis as resistências elétricas dos fios de ligação e da chave Ch, e, constante a resistência da lâmpada, determine: a) a energia elétrica consumida pela lâmpada, em kW.h, num mês de trinta dias, se ela permanecer ligada com a chave Ch fechada, durante cinco horas por dia. b) o valor, em ohms, da resistência R para que, quando a chave Ch estiver aberta, a lâmpada acenda, dissipando uma potência de 38,4 W. (IF/SC-2011.2) - ALTERNATIVA: B Com base no circuito abaixo, onde R1 = 3,0 Ω; R2 = 2,0 Ω; r = 1,0 Ω; ε1 = 32,0 V e ε2 = 20,0 V. ε1 ε2 R2 R1 r A corrente que percorre o circuito e a potência dissipada no R2 corresponde respectivamente a: a) 8,7 A e 8,0 W. *b) 2,0 A e 8,0 W. c) 8,7 A e 151,4 W. d) 4,0 A e 4,0 W. e) 5,0 A e 10,0 W. (UDESC-2011.2) - RESPOSTA: a) Req = 6Ω b) E = 576 Wh/dia c) P = 4,0 W O circuito elétrico mostrado na figura abaixo é utilizado em um aparelho eletrodoméstico. 12V 6Ω 2Ω 4Ω 3Ω + − Calcule: a) a resistência equivalente do circuito; b) a energia em (Wh) consumida pelo circuito, se o aparelho ficar ligado um dia inteiro; c) a potência dissipada pela resistência de 4 Ω. (UDESC-2011.2) - RESPOSTA: a) iserie = 1,5.i b) iparalelo = 2.i Durante uma aula experimental, um estudante conectou uma ba- teria a uma resistência e mediu a corrente i. Em seguida pegou duas outras baterias, idênticas à primeira, outra resistência, idên- tica à primeira, e ligou-as em série com a bateria e a resistência anteriores, obtendo a corrente isérie. Depois, ligou em paralelo as três baterias e as duas resistências e mediu a corrente iparalelo. Expresse, em termos da corrente i, as correntes a) isérie e b) iparalelo. (UDESC-2011.2) - RESPOSTA: a) i = 100 mA b) R = 5,0 Ω Considere o circuito abaixo. 7,0 Ω 35,0 Ω 88,0 Ω A 13,0 V + − R a) Qual é o valor da corrente elétrica indicado pelo amperímetro quando os dois interruptores estão abertos? b) Calcule o valor da resistência desconhecida R, quando os dois interruptores estão fechados e a corrente elétrica indicada pelo amperímetro é de 143 mA. (VUNESP/UFTM-2011.2) - RESPOSTA: a) i = 10,5 A b) R$ 27,00 Hoje em dia é comum encontrarmos em alguns aparelhos elétri- cos uma etiqueta que visa nos orientar no momento da compra de um produto e racionalizar o consumo da energia elétrica. A figura mostra a etiqueta de um chuveiro elétrico, com as seguin- tes informações: Marca e Modelo: identificam o chuveiro elétrico. Tensão Nominal: indica a voltagem. Potências Nominal e Econômica: indicam as potências máxi- ma e mínima do chuveiro (por exemplo, nas posições inverno e verão, respectivamente). Classe de Potência: indica a potência máxima do eletrodomésti- co, em cada uma das classes de consumo (A, B, C, D, E e F). Eficiência Energética: quer dizer que pelo menos 95 % da energia consumida é convertida aos fins a que o aparelho se destina. Considerando as informações da etiqueta e que 1 kW·h de ener- gia elétrica custe R$ 0,30, determine: a) A intensidade da corrente elétrica que circula pelo chuveiro quando ele desenvolve a potência econômica. b) O custo mensal (30 dias), em reais, se esse chuveiro fosse utilizado diariamente por 30 minutos, funcionando com a potên- cia nominal.
  • 42. 42japizzirani@gmail.com (UDESC-2011.2) - RESPOSTA: a) i = 10,87 A b) R = 10,58 Ω c) E = 4,5 × 106 J d) ∆θ = 35,7 K = 35,7 ºC Um aquecedor de 1250 W foi projetado para funcionar com 115 V. a) Qual a corrente consumida pelo aparelho? b) Qual a resistência do elemento de aquecimento? c) Qual a energia térmica produzida pelo aparelho em 1,0 hora? d) Se 1/3 da energia total cedida ao aquecedor, na primeira hora de funcionamento, foi utilizada para aquecer 10 litros de água, determine a variação de temperatura da água. Utilize o calor es- pecífico da água como 4200 J/kg K. (IF/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: D Uma família composta de 4 pessoas utiliza um chuveiro de po- tência 6500 W para seus banhos diários. A família, preocupada com seu consumo mensal de energia elétrica, resolve analisar o seu gasto referente à utilização do chuveiro. Considere que: • cada pessoa gaste 15 minutos para banhar-se; • cada pessoa tome um banho por dia; • o mês tenha 30 dias. O consumo mensal dessa família é, em kWh, a) 65. *d) 195. b) 120. e) 265. c) 155. (VUNESP/UFTM-2011.2) - RESPOSTA: a) P = 20 000 Pa b) R ≅ 5,7 × 10−2 Ω O manual de instalação de um chuveiro elétrico traz as informa- ções mostradas na tabela. TENSÃO NOMINAL POTÊNCIA NOMINAL FIAÇÃO MÍNIMA PRESSÃO MÍNIMA PRESSÃO MÁXIMA 220 V 6 500 W 6 mm2 0,3 mca 2,5 mca 1 mca = 1 metro de coluna de água = 10 000 Pa Deseja-se instalar o chuveiro numa posição que está 2 m abaixo do nível da água na caixa d’água, e, para isso, serão utilizados fios de cobre de comprimento 20 m ligando o chuveiro à caixa de distribuição na entrada da casa, e com a área de secção trans- versal indicada na tabela. saída de água (chuveiro) 2,0 m piso CAIXA D’ÁGUA Considerando g = 10 m/s2 e a resistividade elétrica do cobre igual a 1,7 × 10−8 Ω . m, determine: a) a pressão hidrostática, em pascal, exercida pela água quando o registro for aberto, no ponto onde será instalado o chuveiro. b) a resistência elétrica, em ohms, de um dos fios de cobre de 20 m utilizados para o funcionamento do chuveiro. (VUNESP/UFTM-2011.2) - RESPOSTA: a) i = 1,0 A b) Queimam O circuito da figura é composto por duas lâmpadas L1, cujos valores nominais de tensão e potência são 80V – 40W, e uma lâmpada L2, de valores nominais 40V – 40W. O gerador e o am- perímetro A são ideais, a chave Ch e os fios de ligação têm re- sistência desprezível. A L2 L1 L1 Ch 120 V a) Com a chave Ch aberta, qual a indicação do amperímetro A, em ampères? b) Se fecharmos a chave Ch, o que acontece com as lâmpadas L1 ? Queimam, somente apagam ou permanecem acesas sem nenhuma alteração em seu brilho? Justifique sua resposta. (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) O conceito de voltagem que está relacionado com o nosso co- tidiano, nada mais é do que o trabalho realizado por uma carga elétrica. Sobre trabalho e potência elétrica, assinale o que for correto. 01) O trabalho realizado sobre uma carga elétrica em um interva- lo de tempo representa a potência. 02) Um motor elétrico, quando ligado a uma rede elétrica, é ca- paz de acionar uma máquina transformando totalmente o traba- lho elétrico em trabalho mecânico. 04) Quando a força elétrica é contrária ao sentido do campo elé- trico, o trabalho realizado pela força será um trabalho resistente. 08) O trabalho realizado sobre uma carga elétrica, no interior de um campo elétrico, não implicará na variação de energia poten- cial elétrica da carga. (PUC/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: B Uma lâmpada eletrônica possui as seguintes especificações do fabricante 60w 120v (60 watts e 120 volts). É CORRETO afir- mar: a) Essa lâmpada é percorrida por uma corrente de 60w. *b) Ela consome uma energia de 60 Joules a cada segundo de funcionamento. c) A corrente elétrica correta para essa lâmpada é de 120v. d) O tempo de vida útil dessa lâmpada é de 120 x 60 horas. (PUC/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A Considere uma bateria dos dias atuais com as seguintes carac- terísticas: 24 V e 230 A.h completamente carregada. A energia acumulada por essa bateria é de: *a) 2,0 × 107 J b) 5,5 × 105 J c) 8,3 × 105 J d) 3,5 × 104 J (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 23 (01+02+04+16) Mantendo constante a temperatura de um condutor e aplicando em suas extremidades uma ddp variável, observa-se que para cada valor de tensão aplicada o condutor será percorrido por uma corrente elétrica de intensidade diferente. A razão entre a ddp aplicada aos terminais do condutor e a intensidade da cor- rente elétrica que o atravessa é denominada resistência elétrica. Sobre a resistência elétrica de um condutor, assinale o que for correto. 01) A resistência elétrica de um condutor metálico apresenta de- pendência com a temperatura. 02) Fios condutores de comprimentos diferentes, diâmetros iguais e constituídos dos mesmos materiais apresentam resis- tências elétricas diferentes. 04) Fios condutores de comprimentos iguais, diâmetros diferen- tes e constituídos dos mesmos materiais apresentam resistên- cias elétricas diferentes. 08) Fios condutores de comprimentos e diâmetros iguais, porém constituídos de diferentes materiais, apresentam resistências elétricas iguais. 16) Um condutor perfeito é aquele que apresenta resistência elé- trica nula.
  • 43. 43japizzirani@gmail.com (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 10 (02+08) O efeito Joule também chamado de efeito térmico é o nome dado à conversão de energia potencial elétrica em energia térmica. Sobre o efeito Joule, assinale o que for correto. 01) Os resistores, de modo geral, transformam integralmente energia elétrica em calor. 02) Uma lâmpada elétrica será de melhor eficiência quanto me- nor for a transformação de energia elétrica em calor. 04) A razão entre a potência dissipada num intervalo de tempo, e a quantidade de calor liberada pelo resistor é variável e depende do consumo de energia do aparelho. 08) Nos circuitos elétricos utiliza-se um material metálico com baixa temperatura de fusão como fusível; quando a corrente for excessiva e não compatível com o circuito, o fusível se funde livrando o circuito de um curto circuito. (PUC/MG-2011.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: B O circuito abaixo apresenta duas lâmpadas L1, L2, idênticas, e duas fontes idênticas de mesma tensão V. Chave L1 L2V V Quando se fecha a chave, é CORRETO afirmar que o brilho: a) das duas lâmpadas continua o mesmo. *b) das duas lâmpadas aumenta. c) de L1 aumenta e de L2 continua o mesmo. d) de L2 aumenta e de L1 continua o mesmo. (UGF/RJ-2011.2) - ALTERNATIVA: C Uma estudante de física possui uma bateria de 9,00 V e três re- sistores idênticos de resistência R = 3,00 Ω, usados para montar um circuito elétrico. Combinando os três resistores de modo que passem correntes por todos eles, a estudante consegue fazer a potência dissipada no circuito montado ficar entre 9,00 W e 81,0 W, dependendo do arranjo dos resistores. Após estabele- cer certo arranjo, conseguindo fazer com que o circuito dissipe exatamente 18,0 W, ela resolve cortar ao meio um dos resistores com uma tesoura de maneira que ainda passe corrente pelos outros dois. Qual a potência dissipada nesse circuito formado pelos dois re- sistores inteiros e a bateria? a) 81,0 W b) 18,0 W *c) 13,5 W d) 10,0 W e) 9,00 W (SENAI/SP-2011.2) - ALTENATIVA: B Considere os seguintes grupos de materiais: I. Água destilada, plástico e petróleo. II. Porcelana, vidro, papel e madeira seca. III. Sais, ácidos e bases em solução aquosa. IV. Ferro, ouro, prata e cobre. São melhores condutores de eletricidade os materiais dos gru- pos a) I e II. *b) III e IV. c) II e IV. d) I e III. e) I e IV. (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: A Maria montou uma experimentação bem simples, utilizando uma pilha pequena, um pedaço de fio de cobre encapado e uma es- ponja de aço, conforme o desenho. pilha fio de cobre esponja de aço Fonte: adaptado de: PARANÁ. D. N. S., Física para o Ensino Médio,Ed. Ática, p. 287. Ao encostar as pontas desencapadas dos fios de cobre na es- ponja de aço, ela ficará incandescente, o que indica *a) passagem de corrente elétrica. b) presença de radiação fluorescente. c) presença de mercúrio e corrente elétrica. d) geração de calor e energia mecânica. e) interrupção da passagem de corrente elétrica. (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: E Georges Simon Ohm verificou experimentalmente que, para al- guns condutores, dividindo-se a tensão elétrica (U) pela corres- pondente intensidade (i) da corrente elétrica, obtém-se o valor da resistência (R) de um resistor. Essa relação pode ser representada por: R = U i Então, se a tensão for de 6 V e a intensidade for de 3 A, a resis- tência elétrica será de 2 Ω. Para dobrar a intensidade, com o mesmo valor de resistência, a tensão deverá ser de a) 3 V. b) 4 V. c) 8 V. d) 10 V. *e) 12 V. (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: A Rosa precisa comprar uma lâmpada para substituir a que quei- mou. Observando a lâmpada queimada, encontrou a inscrição: 40 W - 127 V. Consultou seu livro de Ciências e descobriu que, quando submetida a uma tensão de 127 V, a lâmpada transfor- mará, em cada segundo, 40 J de energia elétrica em luz. Em um catálogo encontrou vários tipos de lâmpadas, como na tabela: Lâmpada Potência Tensão 1 20 W 127 2 30 W 110 3 40 W 127 4 50 W 220 5 60 W 127 Rosa resolveu comprar uma lâmpada que fornecesse a menor iluminação possível para essa tensão. Ela escolheu, portanto, a lâmpada *a) 1. d) 4. b) 2. e) 5. c) 3.
  • 44. 44japizzirani@gmail.com ELETRICIDADE ELETROMAGNETISMO VESTIBULARES 2011.1 (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 15 (01+02+04+08) Cargas elétricas em movimento originam campo magnético. Quando uma carga elétrica encontra-se em movimento, em um campo magnético, há uma interação entre esse campo e o cam- po originado pela carga. Essa interação é manifestada por uma força que age na carga elétrica, a qual é denominada força mag- nética. Sobre força magnética, assinale o que for correto. 01) O sentido da força magnética depende do sinal da carga em movimento. 02) A direção da força magnética, sobre uma carga em movi- mento, é perpendicular ao plano formado pelo vetor velocidade da carga e pelo vetor indução magnética. 04) Quando uma carga elétrica é lançada perpendicularmente em direção de um campo magnético uniforme, a carga descreverá uma trajetória circular. 08) A força magnética sobre uma carga elétrica movendo-se, em uma direção paralela à direção do campo magnético uniforme, é nula. 16) Entre dois condutores retos e extensos, percorridos por cor- rentes elétricas, a força magnética entre eles será repulsiva se as correntes tiverem o mesmo sentido. (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um elétron de energia cinética 2,0 × 10−19 J descreve uma ór- bita circular em um plano perpendicular a um campo magnético uniforme, com o raio da órbita igual a 25,0 cm. Considerando a massa do elétron igual a 9,0 × 10−31 kg e o módulo de sua carga igual a 1,6 × 10−19 C, é correto afirmar: *a) O campo magnético tem módulo igual a 15 µT. b) O elétron realiza um movimento cujo período é de π/4 s. c) O elétron desloca-se com velocidade escalar de 3 × 106 m/s. d) A frequência de revolução do movimento do elétron é de 240,0 kHz. e) Os vetores campo magnético e força magnética encontram-se no plano paralelo ao do movimento do elétron. (PUC/RJ-2011.1) - RESPOSTA: a) Fmag = Fgrav = 0,1 N; direção: vertical; sentido: para cima b) e c) Um ímã permanente é colocado verticalmente sobre uma base magnética como mostra a figura abaixo. imã base Ao liberarmos o ímã, observamos que o mesmo flutua sobre a base e atinge uma posição de equilíbrio instável acima da base. Sabendo que a massa do ímã é de 10 g e a aceleração da gravi- dade é g = 10 m/s2 : a) determine o módulo, a direção e o sentido da força feita pelo campo magnético da base sobre o ímã. b) indique na figura a posição dos polos Norte e Sul do ímã. c) desenhe na figura as linhas de campo magnético geradas pe- los polos Norte e Sul deste ímã permanente. (UDESC-2011.1) - ALTERNATIVA: C A figura abaixo ilustra uma espira condutora circular, próxima de um circuito elétrico inicialmente percorrido por uma corrente “ i ” constante; “S” é a chave desse circuito. i Circuito Espira S R É correto afirmar que: a) haverá corrente elétrica constante na espira enquanto a chave “S” for mantida fechada. b) não haverá uma corrente elétrica na espira quando ela se aproximar do circuito, enquanto a chave “S” estiver fechada. *c) haverá uma corrente elétrica na espira quando a chave “S” for repentinamente aberta. d) haverá corrente elétrica constante na espira quando a chave “S” estiver aberta e assim permanecer. e) haverá uma corrente elétrica constante na espira quando ela for afastada do circuito, após a chave “S” ter sido aberta. (PUC/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: A Em usinas hidrelétricas, energia potencial gravitacional armaze- nada na água contida em uma represa é convertida em energia elétrica. Essa transformação é possível devido ao uso de gera- dores pelas usinas, os quais têm como princípio de funciona- mento a lei da indução eletromagnética de Faraday. Assim, ao acionar um interruptor para acender a lâmpada no teto de uma casa, permite-se que a corrente elétrica, gerada na usina hid- relétrica, passe através do filamento da lâmpada aquecendo-o até que ele irradie luz. Considere esse contexto, analise as afirmativas a seguir e marque a CORRETA. *a) A lei da indução de Faraday diz que, sempre que houver variação no fluxo magnético através de um circuito, surgirá uma força eletromotriz induzida no circuito. b) Para gerar corrente alternada baseando-se na lei da indução de Faraday, é necessário que um conjunto de espiras, conecta- das a um circuito condutor, gire dentro de um campo magnético alternado. c) Sempre que houver variação no fluxo magnético através de um circuito haverá corrente induzida nesse circuito. d) A força eletromotriz que um gerador produz é diretamente pro- porcional à variação no fluxo magnético que atravessa uma das espiras do gerador e ao intervalo de tempo em que isso ocorre. Assim, quanto maior o tempo necessário para uma variação do fluxo magnético, maior a força eletromotriz gerada. e) No contexto descrito nessa questão, a corrente que passa pelo filamento da lâmpada é contínua, pois, se fosse alternada, a lâmpada ficaria piscando.
  • 45. 45japizzirani@gmail.com (UFPR-2011.1) - ALTERNATIVA: D Na segunda década do século XIX, Hans Christian Oersted demonstrou que um fio percorrido por uma corrente elétrica era capaz de causar uma perturbação na agulha de uma bússola. Mais tarde, André Marie Ampère obteve uma relação matemática para a intensidade do campo magnético produzido por uma cor- rente elétrica que circula em um fio condutor retilíneo. Ele mos- trou que a intensidade do campo magnético depende da inten- sidade da corrente elétrica e da distância ao fio condutor. Com relação a esse fenômeno, assinale a alternativa correta. a) As linhas do campo magnético estão orientadas paralelamente ao fio condutor. b) O sentido das linhas de campo magnético independe do sen- tido da corrente. c) Se a distância do ponto de observação ao fio condutor for diminuída pela metade, a intensidade do campo magnético será reduzida pela metade. *d) Se a intensidade da corrente elétrica for duplicada, a intensi- dade do campo magnético também será duplicada. e) No Sistema Internacional de unidades (S.I.), a intensidade de campo magnético é A/m. (PASUSP-2010) - ALTERNATIVA: B Uma agulha magnética é colocada em uma determinada locali- dade, onde está presente apenas o campo magnético da Terra e, neste caso, a agulha se orienta ao longo da reta PQ, conforme a Figura 1. Posteriormente, foi colocado, na mesma localidade, um ímã de barra com seus polos N e S, perpendiculares à reta P’Q’, que é paralela à reta PQ, conforme a Figura 2. Esse ímã produzirá, no centro da agulha, um campo magnético de mesma magnitude do campo magnético terrestre. O norte da agulha magnética é representado pela sua parte escura. Q P Figura 1 Figura 2 Q’ P’ S N Nessas condições, a agulha magnética, ao ser colocada sobre a reta P’Q’, se posicionará conforme mostrado em a) *b) c) d) e) Q’ P’ S N Q’ P’ S N Q’ P’ S N Q’ P’ S N Q’ P’ S N (VUNESP/UFSCar-2011.1) - ALTERNATIVA: D Você já deve ter visto um tipo de lanterna que necessita ser cha- coalhada na direção de seu comprimento para que funcione. Ao desmontar uma delas, verifica-se que entre outras coisas, há uma bobina, fixa no corpo da lanterna, e um ímã solto no interior da bobina. Sobre a corrente elétrica induzida na bobina, analise: I. Se o ímã entrar na bobina com velocidade constante, a cor- rente elétrica induzida tem valor constante. II. Quando o ímã se encontra estacionado no interior da bobina não ocorre indução. III. Quando uma força faz o ímã atravessar a bobina de um lado para o outro, o movimento dos elétrons na bobina ora é num sentido, ora é no outro. É certo o contido em a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. *d) II e III, apenas. e) I, II e III. (UFT/TO-2011.1) - ALTERNATIVA: A De quanto deverá ser a magnitude do choque elétrico (f.e.m. induzida) se segurarmos as extremidades de uma bobina com- posta por 10 espiras de área A = 1 [m2 ] e deixarmos passar orto- gonalmente por esta bobina uma densidade de fluxo magnético constante com módulo dado por B = 11 [T]? *a) 0 [Volts] b) 10 [Volts] c) 110 [Volts] d) 220 [Volts] e) 100 [Volts] (IFSC-2011.1) - ALTERNATIVA: E Cargas elétricas em movimento originam campos magnéticos. Estando uma carga elétrica em movimento em um campo mag- nético, há uma interação entre este campo e o campo originado pela carga. Essa interação manifesta-se por forças que agem na carga elétrica, denominadas forças magnéticas. Sendo assim, uma carga puntiforme, quando é lançada em um campo magnético, poderá descrever diver- sos tipos de movimento conforme a direção da sua velocidade e con- sequentemente da força magnética que nela atua. Uma partícula de mas- sa m e carga q > 0 é lançada com veloci- dade v → em uma região na qual existe um cam- po magnético uniforme, conforme figura. Em relação ao movimento da partícula dentro da região, são fei- tas algumas proposições: I) A partícula descreve um movimento circular e uniforme no sen- tido anti-horário. II) O valor do raio da curva descrita pela partícula depende da sua massa. III) A partícula descreve uma semicircunferência para direita, saindo da região com velocidade v → , orientada para baixo. Assinale a alternativa CORRETA. a) Somente a proposição I é VERDADEIRA. b) Somente a proposição II é VERDADEIRA. c) Somente a proposição III é VERDADEIRA. d) Somente as proposições II e III são VERDADEIRAS. *e) Somente as proposições I e II são VERDADEIRAS. B → + v →
  • 46. 46japizzirani@gmail.com (VUNESP/UNICID-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um feixe de elétrons atravessa o centro de uma moldura em for- ma de paralelepípedo, onde estão afixadas duas espiras, percor- ridas simultaneamente por correntes elétricas de intensidade i. feixe de elétrons i i D B A O C Logo adiante da moldura, encontra-se um anteparo perpendicu- lar à trajetória inicial do feixe de elétrons. Deve-se esperar que o feixe, ao atingir o anteparo, o faça sobre a região indicada por *a) A. b) B. c) C. d) D. e) O. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Duas pequenas hastes de ferro, idênticas, estão muito próximas e verticalmente penduradas através de fios isolantes. Aproxima- se um ímã em forma de barra, sem encostar à parte inferior de- las, inicialmente, o pólo norte do imã (FIG. 1) e, posteriormente, seu pólo sul (FIG. 2). N S FIG. 1 FIG. 2 N S Ao final de cada ação, o comportamento magnético entre as hastes será de a) atração e atração. b) atração e repulsão. c) repulsão e atração. *d) repulsão e repulsão. e) indiferença e indiferença. (UEPB-2011.1) - ALTERNATIVA: D Leia o texto V, a seguir, para responder à questão 30. Texto V: Uma campainha elétrica (figura abaixo) é um dispositivo con- stituído por um interruptor, um eletroímã, uma armadura (A), um martelo (M), uma campânula (S) e um gerador de corrente contínua ou alternada. A armadura (A) do eletroímã possui um martelo (M) e está presa a um eixo (O) por meio de uma lâmina elástica (L). Ao apertarmos o interruptor, fechamos o circuito. [...] (Adaptado de JUNIOR, F.R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 2. São Paulo: Moderna, 2003, p. 311) + − O L C A M S Eletroímã Funcionamento de uma campainha elétrica 30ª QUESTÃO Acerca do assunto tratado no texto V, que descreve o funciona- mento de uma campainha elétrica e seu respectivo circuito, iden- tifique, nas proposições a seguir, a(as) que se refere(m) ao que ocorre quando o interruptor é acionado. I - Uma extremidade do eletroímã fica carregada positivamente, atraindo a armadura. II - A corrente elétrica gera um campo magnético na bobina (eletroímã), que atrai a armadura. III - A corrente elétrica gera um campo magnético no eletroímã e outro na armadura, que se atraem mutuamente. Após a análise, para as proposições supracitadas, apenas é (são) verdadeira(s): a) I c) I e III e) II e III b) I e II *d) II (UEPB-2011.1) - QUESTÃO ANULADA - A resposta correta seria 0,0 A, pois o fluxo magnético, na espira, não varia com o tempo. Leia o texto que segue, e responda à questão 37. Os geradores são aparelhos que operam com base na indução eletromagnética e na sua forma mais simples são constituídos por uma espira condutora que gira num campo magnético. S N E B → C E’D F G A Quando a espira gira no campo, o fluxo magnético através dela se altera com o tempo e, num circuito externo, se induz uma força eletromotriz e uma corrente. (Texto adaptado de SERWAY, R.A. Física 3 para cientistas e engenheiros. LTC, 3ª edição, Rio de Janeiro, 1992) 37ª QUESTÃO Considerando que a espira condutora tem uma resistência de 0,5 Ω, é retangular, como mostra a figura abaixo; e desloca-se com velocidade 6,0 m/s, dentro de um campo magnético uni- forme de intensidade B = 0,5T, é correto afirmar que a intensi- dade da corrente induzida que circula na espira vale: a) 1,5 A b) 0,15 A c) 15 A d) 1 A e) 10 A B → v 5 cm
  • 47. 47japizzirani@gmail.com (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Uma barra metálica de comprimento 40 cm é sustentada por dois fios também metálicos, em meio a um campo magnético B = 0,2T. Em seguida, o sistema é conectado a uma bateria e, dessa forma, uma corrente i = 1 A flui pelos fios. Uma força mag- nética age então sobre a barra, fazendo com que a mesma fique erguida sobre um ângulo θ = 30º com a horizontal (veja a figura adaptada). i i i i i S N 40 cm Bateria θ + − Sabendo-se que, neste momento, a barra está em equilíbrio, pode-se afirmar que a massa da barra, em kg, é de, aproximada- mente, a) 4,62 × 10−2 . b) 46,2 × 10−3 . c) 46,2 × 10−2 . *d) 4,62 × 10−3 . Dados: g = 10 m/s² sen30º = 0,500, cos30º = 0,866, tang30º = 0,577 (UFRJ-2011.1) - RESPOSTA: a) v’/v = 1 b) ∆t = mθ/(qB) Uma partícula de massa m e carga q positiva, em movimento retilíneo uniforme, penetra em uma região na qual há um campo magnético uniforme, vertical e de módulo B. Ao sair da região, ela retoma um movimento retilíneo uniforme. Todo o movimento se processa em um plano horizontal e a di- reção do movimento retilíneo final faz um ângulo θ com a direção do movimento retilíneo inicial. A velocidade da partícula é grande o bastante para desprezarmos a força gravitacional, de modo a considerarmos apenas a força magnética sobre ela. a) Determine a razão v’ / v entre o módulo v’ da velocidade do movimento retilíneo final e o módulo v da velocidade do movi- mento retilíneo inicial. b) Calcule quanto tempo a partícula demora para atravessar a região em que há campo magnético em função de q, m, B e θ. (UEPB-2011.1) - ALTERNATIVA: E Em um laboratório de física, um estudante realizou algumas ativi- dades investigativas ao manipular ímãs permanentes em forma de barra, pedaços de vários metais e limalhas de ferro, apre- sentando em seguida ao seu professor os seguintes resultados: I - Ao aproximar os diversos metais do ímã permanente, consi- dero que qualquer pedaço de metal torna-se magnetizado e pas- sa a ser atraído por ele. II - Ao jogar limalhas de ferro sobre o ímã permanente, percebi que, nas regiões próximas aos seus polos, a concentração das linhas de indução é bem maior que noutras regiões ao seu re- dor. III - Quando o ímã atrai um pedaço de metal, esse pedaço de metal atrai o imã. Dos resultados apresentados pelo estudante, é(são) verda- deiro(s): a) III, apenas. b) I e III. c) I e II. d) I, apenas. *e) II e III. (UFAL-2011.1) - ALTERNATIVA: B Um dos desafios técnicos que projetistas de aceleradores de partículas circulares enfrentam é como fazer com que as partícu- las carregadas façam a curva adequadamente. Suponha que uma equipe de cientistas deseje fazer com que prótons, de razão massa sobre carga igual a 10−8 kg/C, realizem um movimento circular uniforme, com velocidade de módulo 3000 km/s. Para isso, um campo magnético uniforme de módulo 2 T é mantido aplicado na direção perpendicular ao plano da trajetória dos pró- tons. Nessa experiência, as partículas descrevem uma trajetória circular de raio: a) 2,5 mm *b) 1,5 cm c) 2,5 dm d) 1,5 m e) 2,5 km (UFAL-2011.1) - ALTERNATIVA: B Uma espira metálica retangular plana, de resistência elétrica R, possui dois de seus lados com comprimento fixo, L, e os outros dois lados de comprimento variável, x (ver figura). Inicialmente, não há corrente elétrica na espira. Um dos lados passa a ser pu- xado por uma força F, deslizando, com velocidade constante de módulo v, sobre um par de trilhos. Perpendicularmente ao plano da espira, há um campo magnético uniforme, de módulo B e sen- tido indicado pelo símbolo , ocupando todo o espaço. Nessa situação, uma corrente elétrica, associada ao fluxo de cargas negativas, é induzida na espira. Pode-se afirmar que o módulo e o sentido desta corrente são, respectivamente: a) Bvx/R, anti-horário. *b) BvL/R, anti-horário. c) BxL/R, anti-horário. d) BvL/R, horário. e) Bvx/R, horário. OBS.: O sentido da corrente é anti-horário porque ela é formada por cargas negativas
  • 48. 48japizzirani@gmail.com (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma espira quadrada penetra com velocidade V em uma região onde existe um campo magnético B constante e uniforme, con- forme a figura. Marque a afirmativa CORRETA. v a) Como o campo magnético é constante e uniforme, não vai ocorrer uma fem, induzida na espira. b) O fluxo do campo magnético através da espira é constante. *c) Uma corrente induzida vai percorrer a espira. d) Nenhuma fem induzida pode ser identificada, pois a área da espira é constante. (PUC/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: D Planetas, planetoides e satélites naturais que apresentam cam- po magnético possuem um núcleo condutor elétrico no qual, originalmente, foram induzidas correntes elétricas pelo campo magnético da estrela-mãe, as quais foram intensificadas pela autoindução, empregando a energia do movimento de rotação desses astros. O campo magnético do nosso planeta é de ex- trema importância para os seres vivos, pois, aprisionando uma grande parte das partículas com carga elétrica que o atingem, vindas do espaço, reduz drasticamente a radiação de fundo, que é danosa a eles. Considerando essas informações, são feitas as seguintes afir- mativas: I. As partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre são constituídas por núcleos de hélio, elétrons, prótons e nêutrons livres. II. As partículas aprisionadas pelo campo magnético terrestre, quando interagem com as partículas da atmosfera, podem dar origem às auroras austrais e boreais. III. Um planeta que não apresenta campo magnético não tem correntes elétricas induzidas no seu núcleo. A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são: a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. *d) II e III, apenas. e) I, II e III. (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Considere uma região onde há um campo magnético uniforme → B penetrando perpendicularmente ao plano da página, conforme mostra a figura abaixo. − → BM N P Q e− Um elétron (e−) é então lançado para dentro dessa região, com velocidade inicial paralela ao plano da página. Das curvas mos- tradas na figura, aquela que representa CORRETAMENTE a tra- jetória desse elétron é: a) Q c) P *b) N d) M (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Uma partícula de carga elétrica positiva se move perpendicular- mente ao plano de uma espira circular, ao longo do eixo que passa pelo centro da espira. Na espira circula uma corrente elé- trica constante. A partícula inicia seu movimento a uma distância muito grande da espira, com uma velocidade de módulo Vo ao longo do eixo. Desprezando o atrito e a gravidade, o módulo da velocidade dessa partícula quando ela estiver no centro da es- pira será: a) 0 *b) Vo c) Vo/2 d) 2Vo (VUNESP/UFTM-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um elétron penetra numa região entre duas placas planas e pa- ralelas pela fenda F1 e a atravessa segundo a direção tracejada mostrada na figura, saindo pela fenda F2 , sem sofrer desvio. F1 F2elétron x y z Durante a travessia, o elétron fica sujeito a um campo de indução magnética B → e a um campo elétrico E → , ambos uniformes. Considerando o sistema de referência xyz, e sabendo que as placas são paralelas ao plano xz, isso será possível se *a) B → tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo x, e E → tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z. b) B → tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z, e E → tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo y. c) B → tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo y, e E → tiver a mesma direção e o sentido oposto ao do eixo z. d) B → e E → tiverem a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z. e) B → e E → tiverem a mesma direção e o mesmo sentido do eixo x. (UFV/MG-2011.1) - RESPOSTA: a) Perpendicular ao plano da página entrando nela. b) B = E/V Uma partícula de massa M e carga elétrica q > 0 move-se em linha reta com velocidade no plano da página, de módulo V. A partícula penetra por um orifício A em uma região onde existe um campo elétrico uniforme de módulo E paralelo ao plano da página (figura ao lado). Deseja-se que a partícula continue a se mover em linha reta até sair pelo ori- fício S. Para isso, um campo magnético uniforme de módulo B deve ser aplicado na região onde existe o campo elétrico. Considere que sobre a partícula só atuem as forças elétrica e magnética. a) Escreva qual deve ser a direção e o sentido do campo mag- nético. b) Em termos de E e de V, calcule qual deve ser o módulo do campo magnético. V → → E A S q
  • 49. 49japizzirani@gmail.com (FGV/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: A Sobre os fenômenos do magnetismo, analise: I. Um ímã, inserido em uma região onde atua um campo magné- tico, está sujeito a um binário de forças magnéticas de mesma intensidade, que não são capazes de transladá-lo, contudo po- dem rotacioná-lo. II. Quando ímãs artificiais são produzidos, a posição de seus po- los é determinada pela posição em que se encontra o corpo do ímã, relativamente às linhas do campo magnético ao qual ele é submetido em seu processo de magnetização. III. O número de vezes que podemos repartir um ímã em duas partes e dessas partes obtermos novos ímãs se limita ao mo- mento em que da divisão separam-se os polos sul e norte. IV. Os polos geográficos e magnéticos da Terra não se encon- tram no mesmo local. Quando utilizamos uma bússola, o norte magnético de sua agulha nos indica a região em que se encontra o norte magnético do planeta. Está correto apenas o contido em *a) I e II. d) I, III e IV. b) I e IV. e) II, III e IV. c) II e III. (UFU/MG-2011.1) - RESPOSTA: 1F; 2V; 3V; 4F A Era das Grandes Navegações foi marcada pela exploração europeia de novas terras em todo o globo terrestre e, embora tivesse fins comerciais, permitiu o conhecimento de novos povos e culturas muito diversificados. Todo esse avanço ocorreu gra- ças à utilização da bússola, um instrumento fundamental para a navegação e que se baseia no alinhamento de uma agulha imantada com o campo magnético terrestre. Considere um solenóide ideal constituído por 1000 espiras de comprimento L = 2 m e de raio R = 50 cm por onde passa uma corrente de intensidade constante i = 1A. Uma partícula carrega- da com carga q = −1C está em queda livre dentro do solenóide, como mostra a figura abaixo. As dimensões do solenóide ideal, quando comparadas às dimensões da Terra, foram ampliadas de modo a facilitar sua visualização. Desse modo, é possível admitir que as linhas do campo magnético terrestre sejam paralelas à linha tracejada que passa dentro do solenóide. R L q i i Com base nas informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção. 1 ( ) O campo magnético gerado pela Terra sobre o solenóide ideal aponta no sentido Norte-Sul, enquanto o campo magnético gerado pelo solenóide ideal aponta no sentido Sul-Norte. 2 ( ) A intensidade do fluxo de campo magnético gerada pelo solenóide ideal através de uma seção reta localizada no centro do solenóide é 0,5.π2 × 10−4 Wb. 3 ( ) A partícula sofrerá um desvio de sua trajetória de queda livre enquanto estiver dentro do solenóide devido à força magnética. O sentido do desvio da trajetória ocorre na direção que aponta para dentro da folha da prova. 4 ( ) Havendo diminuição da intensidade do campo magnético terrestre com o tempo, haverá diminuição da intensidade da cor- rente elétrica que percorre o solenóide. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Ímãs são corpos que têm a propriedade de atrair o ferro. Eles são naturais ou podem ser obtidos artificialmente. Sobre ímãs e o campo por eles gerado, assinale o que for correto. 01) Uma agulha magnética, apoiada no seu centro de gravidade de modo a manter-se na horizontal e podendo girar no seu eixo, equilibra-se numa posição em que suas regiões polares se vol- tam para os polos geográficos da terra. 02) Os polos de mesmo nome sempre se repelem e os de nomes contrários se atraem. 04) Todas as substâncias possuem propriedades magnéticas. Essas substâncias são chamadas de ferromagnéticas. 08) Os polos magnéticos de ímãs são inseparáveis, isto é, se um ímã for cortado ao meio, obtém-se dois novos ímãs. (ACAFE/SC-2011.1) - ALTERNATIVA: C Na figura abaixo é representado um trilho condutor ABCD, onde desliza uma barra condutora XY para a direita, com uma veloci- dade v → . Tal montagem está imersa em um campo magnético B → , perpendi- cular ao plano do papel que não se conhece o sentido. Em relação à situação acima, marque com V as afirmações ver- dadeiras e com F as falsas. ( ) O fluxo magnético através do circuito XBCY está aumentan- do. ( ) O sentido do campo magnético externo B → está “saindo” do papel. ( ) O sentido do campo criado pela corrente induzida está “sain- do” do papel. ( ) O campo criado pela corrente induzida tende a diminuir o fluxo magnético através do circuito XBCY. A sequência correta, de cima para baixo, é: a) F - F - V - F b) V - V - F - V *c) V - F - V - V d) V - F - F - V (FATEC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: D Duas placas planas, paralelas, horizontais e carregadas com si- nais opostos, são dispostas formando entre si um campo elétrico uniforme, e, nas suas laterais, encontram-se dois polos de um ímã formando um campo magnético uniforme, como na figura apresentada. A B C D E e NORTE SUL Abandonando-se um elétron (e) no ponto médio dos dois campos e desprezando-se as velocidades relativísticas e o campo gravi- tacional, pode-se afirmar que a posição mais provável que esse elétron atingirá será uma região nas proximidades do ponto a) A. *d) D. b) B. e) E. c) C.
  • 50. 50japizzirani@gmail.com (UFPE-2011.1) - RESPOSTA: B = 2,0 × 10−3 T Um elétron entra com velocidade ve = 10 × 106 m/s entre duas placas paralelas carregadas eletricamente. As placas estão se- paradas pela distância d = 1,0 cm e foram carregadas pela apli- cação de uma diferença de potencial V = 200 volts. + + + + + + + − − − − − − − ve d Qual é o módulo do campo magnético, B, que permitirá ao elé- tron passar entre as placas sem ser desviado da trajetória tra- cejada? (UFPR-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Uma experiência interessante, que permite determinar a veloci- dade v → com em que partículas elementares se movem, consis- te em utilizar um campo magnético B → em combinação com um campo elétrico E → . Uma partícula elementar com carga Q negati- va move-se com velocidade v → paralelamente ao plano do papel (referencial inercial) e entra em uma região onde há um campo magnético B → uniforme, constante e orientado para dentro do pla- no do papel, como mostra a figura. Ao se deslocar na região do campo magnético, a partícula fica sujeita a uma força magnética → FM. a) Obtenha uma expressão literal para o módulo de → FM e repre- sente na figura o vetor → FM para a posição indicada da partícula. b) Dispõe-se de um sistema que pode gerar um campo elétrico E → uniforme, constante e paralelo ao plano do papel, que produz uma força elétrica → FE sobre a partícula. Represente na figura o vetor E → necessário para que a partícula de carga Q mova-se em movimento retilíneo uniforme. Em seguida, obtenha uma expres- são literal para o módulo da velocidade v → da partícula quando ela executa esse movimento, em função das grandezas apresenta- das no enunciado. RESPOSTA UFPR-2011.1: a) FM = Q.v.B v → → FM − B → Q b) v = E/B E → v → → FM − B → Q → FE (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: B Três fios delgados e infinitos, paralelos entre si, estão fixos no vácuo. Os fios são percorridos por correntes elétricas constantes de mesma intensidade, i. A figura ilustra um plano transversal aos fios, identificando o sentido ( ou ) da corrente em cada fio. Denotando a permeabilidade magnética no vácuo por µ0, o cam- po magnético no centro da circunferência de raio R tem módulo dado por: a) µ0i/(πR) *b) µ0i/(2πR) c) 3µ0i/(2πR) d) √5µ0i/(πR) e) √5µ0i/(2πR) (VUNESP/FAMECA-2011.1) - ALTERNATIVA: C A figura mostra um ímã em forma de ferradura. Na região entre seus ramos paralelos, onde o campo magnético criado por ele pode ser considerado uniforme, há um fio condutor reto e longo, perpendicular ao plano que contém o ímã. N S Considere que o símbolo  representa uma corrente elétrica perpendicular ao plano desta folha de papel e no sentido para fora dela, e que o símbolo  representa uma corrente elétrica perpendicular ao plano desta folha de papel e no sentido para dentro dela. Se o fio condutor entre os ramos do ímã for percorri- do por uma corrente elétrica, a alternativa que mostra a situação na qual ele ficaria sujeito a uma força magnética apontada para a parte de baixo desta página é a) NS b) N S *c) N S d) N S e) N S (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Há séculos o homem, observando que determinadas rochas apresentavam a propriedade de atraírem pedaços de ferro, des- cobriu o magnetismo. Sobre o fenômeno do magnetismo, assi- nale o que for correto. 01) Cortando em duas partes um ímã em forma de barra, na seção de corte surgem polos magnéticos iguais àqueles das ex- tremidades das partes. 02) Quando um pedaço de ferro é colocado próximo de um ímã, o ferro é atraído pelo ímã, com a mesma intensidade que o ímã é atraído pelo ferro. 04) A Terra pode ser considerada como um grande ímã, sendo que seus polos norte e sul magnéticos situam-se aproximada- mente sobre os polos sul e norte geográficos, respectivamente. 08) Uma agulha magnética tende a alinhar-se segundo a direção oposta das linhas do campo magnético local.
  • 51. 51japizzirani@gmail.com (UFPR-2011.1) - RESPOSTA: εind. ≅ 6,3 mV Uma das maneiras de gerar correntes elétricas é transformar energia mecânica em energia elétrica através de um gerador elétrico. Em uma situação simplificada, dispõe-se de ímãs para produzir o campo magnético e de uma bobina formada por 10 espiras circulares com 10 cm de diâmetro montados conforme a figura a seguir. A bobina está presa a um eixo que passa pelo seu diâmetro e gira com velocidade constante de 2 rotações por segundo. A bo- bina possui dois terminais que permitem o aproveitamento da energia elétrica gerada. Num dado instante, as linhas do campo magnético atravessam perpendicularmente o plano das espiras e o fluxo magnético é máximo; após a bobina girar 90° em torno do eixo, esse fluxo é zero. Considere que na região da bobina o campo magnético é uniforme, com módulo igual a 0,01 T e orien- tado conforme indicado na figura. Determine a força eletromotriz média induzida na bobina ao girar 90° a partir da situação de máximo fluxo. (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma usina hidrelétrica essencialmente transforma energia me- cânica em elétrica. Suscintamente, o seu funcionamento se dá do seguinte modo: a água, que desce do reservatório da represa hidrelétrica por um duto, atinge as lâminas de uma turbina, fa- zendo-as girar e movimentar uma série de ímãs dentro de um gerador. A partir da variação no tempo do fluxo de campo mag- nético através das bobinas, uma corrente elétrica alternada é ge- rada. Assinale, a seguir, a lei do eletromagnetismo associada à geração dessa corrente. a) Lei de Coulomb d) Lei de Hooke b) Lei de Biot-Savart e) Lei de Kirchhoff *c) Lei de Faraday (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 30 (02+04+08+16) Quando existe uma diferença de potencial entre as extremidades de um material condutor elétrico, as cargas elétricas fluem de uma extremidade para outra. Esse fluxo ordenado de cargas elé- tricas através de um material condutor é denominado de corrente elétrica. Sobre corrente elétrica, assinale o que for correto. 01) A intensidade da corrente elétrica através de um fio condutor é proporcional à resistividade elétrica do material que o consti- tui. 02) Um campo magnético é gerado em torno de um fio condutor quando através dele passa uma corrente elétrica. 04) O sentido convencional de uma corrente elétrica é aquele em que se deslocam as cargas positivas. 08) O sentido da corrente elétrica através de um meio condutor é o mesmo sentido do campo elétrico no interior do condutor. 16) Um condutor metálico se aquece ao ser atravessado por uma corrente elétrica. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Um ímã gera no espaço a sua volta um campo de força, portanto um campo vetorial, denominado campo magnético. Também é possível definir um vetor que descreva esse campo, chamado de vetor indução magnética representado por B → . Sobre campo magnético, assinale o que for correto. 01) O campo magnético pode ser representado por linhas de indução magnética, as quais são orientadas do polo norte em direção ao polo sul, e em cada ponto o vetor B → é perpendicular a essas linhas. 02) As linhas de indução existem também no interior do ímã, por- tanto são linhas fechadas e sua orientação interna é do polo sul ao polo norte. 04) Um campo magnético é dito uniforme quando o vetor B → apre- senta mesmo módulo, direção e sentido em todos os pontos. Sua representação por meio de linhas de indução resulta em linhas paralelas igualmente espaçadas. 08) As forças de interação entre dois condutores retilíneos, per- corridos por corrente elétrica, são proporcionais à distância entre os condutores. 16) A força que um campo magnético exerce sobre um condutor percorrido por corrente elétrica não pode ser utilizado para rea- lizar trabalho. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 12 (04+08) A figura abaixo ilustra um ímã e uma espira circular. A espira encontra-se na horizontal e o ímã na perpendicular à espira. Ini- cialmente ambos se encontram em repouso, um em relação ao outro. Se houver qualquer movimento relativo entre o ímã e a espira, o fluxo do campo magnético através da espira irá variar, dando origem ao fenômeno conhecido como indução eletromag- nética. Sobre a indução eletromagnética, assinale o que for cor- reto. S N imã → espira → 01) Movimentando a espira em direção ao ímã surgirá nela uma corrente induzida com sentido horário. 02) O sentido da corrente induzida na espira é aquele que gera um campo magnético que favoreça à variação de fluxo magnéti- co que lhe deu origem. 04) Se ocorrer um movimento relativo entre o ímã e a espira sur- girá na espira um corrente elétrica induzida como consequência da variação do fluxo magnético através da espira. 08) Movimentando o ímã em direção à espira surgirá nela uma corrente induzida com sentido anti-horário. 16) Afastando-se o ímã em relação à espira surgirá nela uma corrente induzida com sentido anti-horário. (UFRN-2011.1) - ALTERNATIVA: C O inglês Michael Faraday (1791 – 1867) pode ser considerado um dos mais influentes cientistas de todos os tempos e seus trabalhos científicos ainda hoje têm repercussão na sociedade científico-tecnológica. Um dos mais importantes desses traba- lhos é a lei de indução eletro- magnética que leva seu nome – Lei de Faraday –, que trata de uma situação experimental envolvendo o ímã e uma espi- ra. Essa Lei pode ser enunciada como: “a força eletromotriz in- duzida em uma espira fechada é proporcional à variação do fluxo magnético que a atraves- sa e inversamente proporcional ao intervalo de tempo em que ocorre essa variação”. Em relação à Lei referida no texto, é correto afirmar que a força eletromotriz induzida na espira a) depende do produto da variação do fluxo magnético através da espira pelo intervalo de tempo. b) não depende do movimento relativo entre o imã e a espira. *c) depende do movimento relativo entre o imã e a espira. d) não depende da razão entre a variação do fluxo magnético através da espira pelo intervalo de tempo. Michael Faraday
  • 52. 52japizzirani@gmail.com (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Em uma região de campo magnético uniforme B, uma partícula de massa m e carga elétrica positiva q, penetra nesse campo com velocidade v, perpendicularmente a B, conforme figura se- guinte. O vetor força magnética, que atua sobre a partícula no ponto P, está melhor representado em a) c) b) *d) (UFU/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Considere um fio condutor suspenso por uma mola de plástico na presença de um campo magnético uniforme que sai da página, como mostrado na figura abaixo. O módulo do campo magnético é B = 3T. O fio pesa 180 g e seu comprimento é 20 cm. → B B A Considerando g = 10 m/s2 , o valor e o sentido da corrente que deve passar pelo fio para remover a tensão da mola é: *a) 3 A da direita para a esquerda. b) 7 A da direita para a esquerda. c) 0,5 A da esquerda para a direita. d) 2,5 A da esquerda para a direita. (UNESP/TÉCNICO-2011.1) - ALTERNATIVA: B A energia eólica é atualmente a segunda mais comum forma de energia renovável, só perdendo para a hidrelétrica. No entanto, a produção dessa forma de energia depende da existência de ventos. No esquema está representada uma forma de produção de energia eólica. Sobre essa forma de produção de energia, pode-se afirmar cor- retamente que a) em 1 ocorre produção de energia potencial. *b) em 2 há transformação de energia. c) em 3 ocorre transmissão de energia luminosa. d) em 4 a energia gerada move o gerador. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D A figura abaixo representa uma partícula de carga negativa (um elétron) com velocidade de módulo V, dentro de uma região onde atua um campo magnético de módulo B. Pode-se afirmar CORRETAMENTE que a) a força sobre o elétron possui módulo eVB e está entrando no plano da folha. b) a força sobre o elétron é nula. c) a força sobre o elétron possui módulo 2eVB e é paralela ao plano da folha. *d) a força sobre o elétron possui módulo eVB e está saindo do plano da folha. Dado: |e| = 1,6×10−19 C (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A Uma partícula carregada é injetada em uma região onde atua apenas um campo magnético de módulo B, perpendicular ao mo- vimento inicial da partícula (veja figura abaixo). Esse campo é suficiente para fazer com que a partícula descreva um movimento circular. A carga da partícula é o triplo da carga do elétron, o módulo do campo é 2 T, e o módulo da velocidade da partícula é V = 10−4 c, em que c é a velocidade da luz no vácuo. Se a massa da partícula é M = 3 × 10−25 kg, o raio R, descrito pela partícula, será, aproximadamente, *a) 1 cm. b) 1 mm. c) 1 dm. d) 1m. Dados: e = 1,6 × 10−19 C c = 3 × 108 m/s (UFG/GO-2011.1) - RESPOSTA: i = (π.r.P)/(N.B.A.v) Na figura abaixo, mostra-se um dínamo utilizado em bicicletas para acender a lâmpada do seu farol. O rotor do dínamo de raio r, em contato com o pneu, gira sem deslizar. O dínamo é composto por duas bobinas de N espiras cada. A variação do fluxo magnético em cada espira, por pe- ríodo de rotação do rotor, é BA, sendo A a área efetiva de uma espira e B o campo magnético. Considerando-se que a bicicleta move-se com uma velocidade linear v, determine, em termos dos parâmetros fornecidos, a corrente elétrica necessária para que a potência dissipada pela lâmpada seja P.
  • 53. 53japizzirani@gmail.com (UCS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: B Um dos fornos mais utilizados em indústrias é o chamado forno de indução. Seu princípio de funcionamento está baseado na Lei de Faraday, ou seja, a) temperatura homogênea no espaço vazio gera corrente elé- trica. *b) fluxo magnético variando no tempo gera força eletromotriz induzida. c) luz que varia de intensidade no espaço vazio gera condução térmica constante. d) corrente elétrica constante num condutor gera ponto de fusão variante no tempo. e) pressão que varia sobre uma área gera convecção constan- te. (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Em relação às propriedades e aos comportamentos magnéticos dos ímãs, das bússolas e do nosso planeta, é correto afirmar que a) a agulha de uma bússola inverte seu sentido ao cruzar a linha do Equador. b) um pedaço de ferro é atraído pelo polo norte de um ímã e repelido pelo polo sul. c) as propriedades magnéticas de um ímã perdem-se quando ele é cortado ao meio. *d) o polo norte geográfico da Terra corresponde, aproximada- mente, ao seu polo sul magnético. (VUNESP/FMJ-2011.1) - ALTERNATIVA: D O “vento solar” constitui-se de fótons e partículas expelidas pelo Sol, sendo o elétron uma delas. Quando um elétron chega ao planeta Terra, eventualmente defronta-se com o campo magné- tico de nosso planeta. Devido à posição inclinada da Terra em relação ao plano da eclíptica – o plano que contém os planetas e o Sol – as linhas do campo magnético não são perpendiculares à trajetória seguida pelos elétrons. Suponha que um elétron passe por uma linha de campo inclinada cuja direção é mostrada na figura. Deve-se esperar que o elétron, ao interceptar o campo magnéti- co da Terra, relativamente ao desenho apresentado, iniciará uma trajetória a) curva, no plano da folha e voltada para cima. b) curva, no plano da folha e voltada para baixo. c) curva, perpendicular ao plano da folha, saindo dela. *d) curva, perpendicular ao plano da folha, entrando nela. e) reta, paralela ao campo magnético. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Com relação aos conceitos de campos e forças elétricas e mag- néticas, assinale o que for correto. 01) Uma carga elétrica em movimento cria, no espaço em torno dela, um campo elétrico e um campo magnético. 02) Uma carga elétrica em movimento, em uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme, sofre a ação de uma força magnética que é perpendicular à direção de propagação da carga. 04) Os campos elétrico e magnético associados a ondas eletro- magnéticas são grandezas vetoriais, que no vácuo permanecem sempre paralelas uma a outra. 08) Um campo elétrico que interage com cargas elétricas gera forças de natureza elétrica sobre essas cargas. 16) As linhas de força do campo magnético formam circuitos abertos, indicando a existência de monopolos magnéticos. (VUNESP/UNICISAL-2011.1) - ALTERNATIVA: E O ambiente em que André e Antonio se divertem é dotado de um antigo televisor de tubo de imagens, em cujo interior íons se mo- vimentam sob a ação de campos elétricos e magnéticos, geran- do imagens na tela. Imagine um elétron, de carga e, penetrando a uma velocidade v numa região de campo magnético uniforme B, perpendicularmente às linhas de indução desse campo. A influência do campo magnético sobre o elétron se manifestará através de uma força a) tangencial à velocidade, de intensidade F = e.v2 .B. b) tangencial à velocidade, de intensidade F = e.v.B. c) centrípeta, de intensidade F = e.v2 .B. d) centrípeta, de intensidade F = e.v.B2 . *e) centrípeta, de intensidade F = e.v.B. (UFBA-2011.1) - RESPOSTA: BT ≈ 2.10−5 T Um estudante deseja medir o campo magnético da Terra no local onde ele mora. Ele sabe que está em uma região do planeta por onde passa a linha do Equador e que, nesse caso, as linhas do campo magnético terrestre são paralelas à superfície da Terra. Assim, ele constrói um solenoide com 300 espiras por unidade de comprimento, dentro do qual coloca uma pequena bússola. O solenoide e a bússola são posicionados em um plano paralelo à superfície da Terra de modo que, quando o interruptor está aberto, a direção da agulha da bússola forma um ângulo de 90º com o eixo do solenoide. Ao fechar o circuito, o amperímetro registra uma corrente de 100,0 mA e observa-se que a deflexão resultante na bússola é igual a 62º. A partir desse resultado, determine o valor do campo magnéti- co da Terra, considerando μ0 = 1,26.10−6 T.m/A, sen62º = 0,88, cos62º = 0,47 e tg62º = 1,87. (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: E Prótons (carga e e massa mp), deuterons (carga e e massa md = 2mp) e partículas alfas (carga 2e e massa ma = 4mp) entram em um campo magnético uniforme → B perpendicular a suas velo- cidades, onde se movimentam em órbitas circulares de períodos Tp, Td e Ta, respectivamente. Pode-se afirmar que as razões dos períodos Td /Tp e Ta /Tp são, respectivamente, a) 1 e 1. d) 2 e √2√ . b) 1 e √2√ . *e) 2 e 2. c) √2√ e 2. (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: B Uma bobina de 100 espiras, com seção transversal de área de 400 cm2 e resistência de 20 Ω, está alinhada com seu plano perpendicular ao campo magnético da Terra, de 7,0 × 10−4 T na linha do Equador. Quanta carga flui pela bobina enquanto ela é virada de 180º em relação ao campo magnético? a) 1,4 × 10−4 C d) 2,8 × 10−2 C *b) 2,8 × 10−4 C e) 1,4 C c) 1,4 × 10−2 C
  • 54. 54japizzirani@gmail.com (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Com relação ao campo magnético terrestre e à orientação geo- gráfica, analise as alternativas abaixo e assinale o que for cor- reto. 01) O polo Sul magnético terrestre situa-se na região do polo Norte geográfico terrestre. 02) As linhas de campo magnético do campo magnético terrestre emergem do polo, na região do polo Sul geográfico. 04) O magma, presente na litosfera terrestre, e a revolução da Terra em torno do Sol são as fontes do campo magnético ter- restre. 08) Os fenômenos atmosféricos das auroras Boreal e Austral são observados em função da existência do campo magnético terrestre. 16) Na Groenlândia, situada entre as latitudes 60º e 80º norte, o fluxo magnético associado ao campo magnético terrestre é menor do que o fluxo magnético existente no Brasil, que está situado entre as latitudes 20º e 50º sul. (ITA/SP-2011.1) - RESPOSTA: IE/IF = 1/π Uma corrente IE percorre uma espira circular de raio R enquan- to uma corrente IF percorre um o muito longo, que tangencia a espira, estando ambos no mesmo plano, como mostra a figura. Determine a razão entre as cor- rentes IE/IF para que uma carga Q com velocidade v paralela ao fio no momento que passa pelo centro P da espira não sofra ace- leração nesse instante. (UNESP-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um gerador eletromagnético é constituído por uma espira com seção reta e área S, que gira com velocidade angular ω no inte- rior de um campo magnético uniforme de intensidade B. À medi- da que a espira gira, o fluxo magnético Φ que a atravessa varia segundo a expressão Φ(t) = B.S.cosωt onde t é o tempo, pro- duzindo uma força eletromotriz nos terminais do gerador eletro- magnético, cujo sentido inverte-se em função do giro da espira. Assim, a corrente no resistor R, cujo sentido inverte a cada meia volta, é denominada corrente alternada. Considere a espira com seção reta de 10 cm2 , girando à razão de 20 voltas por segundo, no interior de um campo magnético de intensidade igual a 2 × 10−5 T. Trace o gráfico do fluxo magnético Φ(t) que atravessa a espira em função do tempo, durante um período (T) indicando os valo- res do fluxo magnético nos instantes T 4 , T 2 , 3T 4 e T. RESPOSTA UNESP-2011.1: Φ (10−8 Wb) t (10−2 s)1,25 2,5 3,75 5,0 +2 −2 0 (UNICAMP/SP-2011.1) - RESPOSTA: a) 4,0 T b) 4,2×10−3 J Em 2011 comemoram-se os 100 anos da descoberta da super- condutividade. Fios supercondutores, que têm resistência elétri- ca nula, são empregados na construção de bobinas para obten- ção de campos magnéticos intensos. Esses campos dependem das características da bobina e da corrente que circula por ela. a) O módulo do campo magnético B no interior de uma bobina pode ser calculado pela expressão B = µ0ni, na qual i é a corren- te que circula na bobina, n é o número de espiras por unidade de comprimento e µ0 = 1,3×10−6 Tm A . Calcule B no interior de uma bobina de 25 000 espiras, com comprimento L = 0,65 m, pela qual circula uma corrente i = 80 A. b) Os supercondutores também apresentam potencial de apli- cação em levitação magnética. Considere um ímã de massa m = 200 g em repouso sobre um material que se torna super- condutor para temperaturas menores que uma dada temperatura crítica TC. Quando o material é resfriado até uma temperatura T < TC, surge sobre o ímã uma força magnética Fm → . Suponha que Fm → tem a mesma direção e sentido oposto ao da força peso P → do ímã, e que, inicialmente, o ímã sobe com aceleração constante de módulo aR = 0,5 m/s2 , por uma distância d = 2,0 mm , como ilustrado na figura abaixo. Calcule o trabalho realizado por Fm → ao longo do deslocamento d do ímã. (UFJF/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um fio condutor, retilíneo e longo, é colocado no plano que con- tém uma pequena espira circular de área A = 1,0 cm2 , conforme mostrado na figura (I). O fio é percorrido por uma corrente elétri- ca i , cuja variação em função do tempo é mostrada na figura (II). O valor da distância r = 1,0 m entre a espira e o fio é suficiente- mente grande para que se possa admitir que o campo magnético B → seja constante e perpendicular à área A da espira. t (10−9 s) a) A partir do gráfico (II), calcule a frequência da corrente elétrica induzida que percorre a espira. b) Calcule os valores máximo e mínimo da força eletromotriz ε induzida nos terminais da espira. c) Use os resultados obtidos no item (b) para fazer um gráfico, devidamente justificado, da força eletromotriz e induzida nos ter- minais da espira em função do tempo. RESPOSTA UFJF/MG-2011.1: a) f = 500 MHz c) ε (mV) t (×10−9 s) b) εmax = + 40 mV εmin = − 40 mV Dado: µo = 4π×10−7 Tm/A
  • 55. 55japizzirani@gmail.com (IF/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C Considere dois fios retilíneos e muito extensos situados nas arestas AD e HG de um cubo conforme figura a seguir. Os fios são percorridos por correntes iguais a i nos sentidos in- dicados na figura. O vetor campo magnético induzido por estes dois fios, no ponto C, situa-se na direção do segmento a) CB. d) CE. b) CG. e) CA. *c) CF. Obs: Desconsidere o cam- po magnético terrestre. (IF/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma lanterna necessita de 4 pilhas comuns de 1,5 V cada, e sua lâmpada, funcionando normalmente, dissipa uma potência de 20 W. Essa lanterna consegue funcionar com seu brilho máximo e ininterruptamente durante 2 dias e 2 horas. São feitas as se- guintes afirmações: I. Se essas pilhas fossem ligadas em série, 8V seria a tensão sobre as lâmpadas da lanterna. II. O consumo dessa lanterna equivaleria ao de um chuveiro elé- trico de 4000 W, ligado durante 15 minutos. III. As pilhas, assim como as baterias, transformam a energia química em elétrica. IV. Uma bússola, junto dessa lanterna acesa, não sofre ação de um campo magnético criado pela lanterna. É correto o que se afirma em: a) III, apenas. b) I e II, apenas. *c) II e III, apenas d) I, II e III, apenas. e) I, II, III e IV. (UFSC-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 26 (02+08+16) A figura abaixo mostra quatro fios, 1, 2, 3 e 4, percorridos por correntes de mesmo módulo, colocados nos vértices de um qua- drado, perpendicularmente ao plano da página. Os fios 1, 2 e 3 têm correntes saindo da página e o fio 4 tem uma corrente en- trando na página. Com base na figura, assinale a(s) proposição(ões) CORRE- TA(S). 01. O campo magnético resultante que atua no fio 4 aponta para o leste. 02. A força magnética resultante sobre o fio 4 aponta para o su- deste. 04. Os fios 1 e 3 repelem-se mutuamente. 08. A força magnética que o fio 2 exerce no fio 3 é maior do que a força magnética que o fio 1 exerce no fio 3. 16. O campo magnético resultante que atua no fio 2 aponta para o sudoeste. 32. O campo magnético resultante no centro do quadrado aponta para o leste. (UFPB-2011.1) - ALTERNATIVA: B Os eletroímãs, formados por solenóides percorridos por corren- tes elétricas e um núcleo de ferro, são dispositivos utilizados por guindastes eletromagnéticos, os quais servem para transportar materiais metálicos pesados. Um engenheiro, para construir um eletroímã, utiliza um bastão cilíndrico de ferro de 2,0 metros de comprimento e o enrola com um fio dando 4 × 106 voltas. Ao fa- zer passar uma corrente de 1,5 A pelo fio, um campo magnético é gerado no interior do solenóide, e a presença do núcleo de ferro aumenta em 1000 vezes o valor desse campo. Adotando para a constante µ0 o valor 4π × 10−7 T.m/ A , é cor- reto afirmar que, nessas circunstâncias, o valor da intensidade do campo magnético, no interior do cilindro de ferro, em tesla, é de: a) 24π × 102 *b) 12π × 102 c) 6π × 102 d) 3π × 102 e) π × 102 (UECE-2011.1) - ALTERNATIVA: A Dois fios condutores retos, idênticos, longos e muito finos são fixos, isolados um do outro e dispostos perpendicularmente en- tre si no plano da figura. Por eles percorrem correntes elétricas constantes e iguais a i, nos sentidos indicados pelas setas. Desprezando-se a distância entre os fios no ponto de cruzamen- to, é correto afirmar que o campo magnético é nulo em pontos equidistantes dos dois fios nos quadrantes *a) II e IV. b) I e III. c) II e III. d) I e II. (UFPB-2011.1) - RESPOSTA: AFIRM. CORRETAS: II, III, IV e V O princípio básico da formação de imagens em televisões de tubo de imagem tem origem na força magnética: feixes de elé- trons produzidos pelo canhão eletrônico são acelerados e sub- metidos à ação de campos magnéticos horizontal e vertical. Nesse sentido, considerando que a velocidade inicial dos feixes de elétrons é perpendicular aos campos magnéticos horizontal e vertical, identifique as afirmativas corretas: I. Os elétrons descreverão uma trajetória retilínea, se os módulos dos dois campos forem iguais. II. Os elétrons descreverão uma trajetória circular no plano hori- zontal, se o campo magnético horizontal se anular. III. Os elétrons descreverão uma trajetória circular no plano ver- tical, se o campo magnético vertical se anular. IV. Os elétrons descreverão uma trajetória retilínea, se os dois campos se anularem. V. As trajetórias descritas pelos elétrons dependem das intensi- dades dos campos magnéticos
  • 56. 56japizzirani@gmail.com (UFSC-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 56 (08+16+32) Um dos componentes fundamentais para uma boa qualidade de som é o alto-falante, que consiste basicamente de um cone (ge- ralmente de papelão), uma bobina e um ímã permanente, como mostrado nas figuras abaixo. A respeito do funcionamento do alto-falante, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A intensidade do campo magnético criado pela bobina de- pende unicamente do número de espiras da mesma. 02. O movimento do cone do alto-falante é consequência da lei de Lenz. 04. A vibração do cone cria no ar regiões de altas e baixas pres- sões, que se propagam na forma de ondas transversais. 08. A altura do som reproduzido pelo alto-falante depende da frequência do sinal elétrico enviado pelo aparelho de som. 16. A intensidade da onda sonora reproduzida pelo alto-falante é proporcional à intensidade da corrente elétrica que percorre a bobina. 32. A corrente elétrica enviada ao alto-falante percorre a bobina, gerando um campo magnético que interage com o ímã perma- nente, ocasionando o movimento do cone na direção axial da bobina. (UFJF/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B A figura abaixo mostra uma região onde existe um campo mag- nético B → , perpendicular ao plano do papel. Um elétron, um pró- ton e um nêutron penetram na região com velocidade v → . Devido ao campo magnético, essas partículas executam trajetó- rias diferentes, designadas por 1, 2 e 3 . De acordo com essas trajetórias, é CORRETO afirmar que: a) as partículas 1, 2 e 3 são: próton, elétron e nêutron, respecti- vamente, e o campo B → está saindo do papel. *b) as partículas 1, 2 e 3 são: elétron, nêutron e próton, respecti- vamente, e o campo B → está saindo do papel. c) as partículas 1, 2 e 3 são: próton, nêutron e elétron, respecti- vamente, e o campo B → está entrando no papel. d) as partículas 1, 2 e 3 são: elétron, nêutron e próton, respecti- vamente, e o campo B → está entrando no papel. e) as partículas 1, 2 e 3 são: nêutron, elétron e próton, respecti- vamente, e o campo B → está saindo do papel. (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: D Observe a figura abaixo. G V v A B Esta figura representa dois circuitos, cada um contendo uma es- pira de resistência elétrica não nula. O circuito A está em repouso e é alimentado por uma fonte de tensão constante V. O circuito B aproxima-se com velocidade constante de módulo v, mantendo- se paralelos os planos das espiras. Durante a aproximação, uma força eletromotriz (f.e.m.) induzida aparece na espira do circuito B, gerando uma corrente elétrica que é medida pelo galvanô- metro G. Sobre essa situação, são feitas as seguintes afirmações. I - A intensidade da f.e.m. induzida depende de v. II - A corrente elétrica induzida em B também gera um campo magnético. III - O valor da corrente elétrica induzida em B independe da resistência elétrica deste circuito. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. *d) Apenas I e II. e) I, II e III. (UNIFEI/MG-2011.1) RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Por dois fios condutores L1 e L2, muito longos, retilíneos e pa- ralelos, passam correntes elétricas com intensidade I1 e I2. A corrente que atravessa o fio L1, isto é, I1, é constante e igual a 7 A. Sabendo-se que o campo magnético em um ponto P é nulo, determine: a) o módulo da corrente elétrica I2, para a situação em que P está localizado a 1/3 da distância entre os fios (P está mais pró- ximo de L1); b) os sentidos das correntes nos condutores L1 e L2. RESPOSTA UNIFEI/MG-2011.1: a) I2 = 14 A b) As correntes têm o mesmo sentido nos dois fios.
  • 57. 57japizzirani@gmail.com (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: B Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem em que aparecem. Um elétron atravessa, com velocidade constante de módulo v, uma região do espaço onde existem campos elétrico e magnéti- co uniformes e perpendiculares entre si. Na figura abaixo, estão representados o campo magnético, de módulo B, e a velocidade do elétron, mas o campo elétrico não está representado. e v B Desconsiderando-se qualquer outra interação, é correto afirmar que o campo elétrico .................... página, perpendicularmente, e que seu módulo vale .............. . a) penetra na – vB *b) emerge da – vB c) penetra na – eB d) emerge da – eB e) penetra na – E/B (UFU/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Com o crescimento populacional e, consequentemente, urbano, torna-se necessário o desenvolvimento de novas tecnologias que, além de facilitarem a vida das pessoas, economizem ener- gia e preservem o meio ambiente. Exemplos de dispositivos com tais características são os fotocensores, isto é, censores que são acionados através da incidência de luz. O princípio básico desses equipamentos é o efeito fotoelétrico, ilustrado na figura abaixo. V C R1 R2 A B10 cm i i luz incidente → → Com base nos dados R1 = 1Ω, R2 = 2Ω e V = 1V, responda: a) Nos pontos A e B, estão conectados dois fios paralelos entre si que são longos o suficiente para que os efeitos de borda não sejam levados em conta. As resistências R1 e R2, desenhadas na figura acima, representam a resistência intrínseca aos mate- riais que constituem os fios, os quais estão separados por uma distância de 10 cm. Responda qual é o módulo da força magné- tica por unidade de comprimento entre os fios e se a força será atrativa ou repulsiva. b) Dado que a função trabalho do cátodo C é W0 = 3eV, a partir de que comprimento de onda da luz incidente os elétrons serão emitidos? Dados: µ0 = 4π × 10−7 Wb/A.m 1eV =1,6 × 10−19 J h = 6 × 10−34 J.s; RESPOSTA UFU/MG-2011.1: a) F/ = 10−6 N/m (atrativa) b) fc = 8 × 1014 Hz (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: E Uma carga elétrica puntiforme penetra com velocidade V → , numa região do espaço onde atua um campo magnético uniforme B → . Pode-se afirmar corretamente que, deprezando-se ações gravi- tacionais, a carga descreverá, dentro do campo magnético, um movimento a) retilíneo acelerado, se B → e V → tiverem mesma direção e sen- tido. b) retilíneo retardado, se B → e V → tiverem mesma direção e senti- dos opostos. c) circular e uniforme, se B → e V → tiverem mesma direção e senti- do. d) helicoidal e uniforme, se B → e V → forem perpendiculares entre si. *e) circular e uniforme, se B → e V → forem perpendiculares entre si. (VUNESP/UEA-2011.1) - ALTERNATIVA: B A figura mostra uma espira circular de centro C e um ímã em forma de cilindro inicialmente em repouso. Os dois podem se mover livremente na direção do eixo XY que passa pelo eixo do ímã e pelo centro da espira, perpendicularmente ao plano que a contém. X YC Considere as seguintes possibilidades: I. A espira e o ímã deslocam-se em movimento uniformemente acelerado, a partir do repouso, ao longo do eixo XY, no sentido de X com a mesma aceleração escalar. II. A espira e o ímã se movem ao longo do eixo XY, no sentido de Y e com velocidades constantes de 1 m/s e 0,8 m/s, respec- tivamente. III. A espira permanece em repouso e o ímã gira ao redor do eixo XY, sem deslocar-se ao longo dele. Pode-se afirmar que surgirá uma corrente elétrica induzida na espira em a) I, apenas. d) II e III, apenas. *b) II, apenas. e) I, II e III. c) I e II, apenas. (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C Analise as seguintes afirmativas sobre fenômenos elétricos e magnéticos e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) A corrente elétrica real nos condutores sólidos se deve ao movimento contínuo de cargas positivas. ( ) Friccionando-se dois materiais, eles adquirem cargas elétricas de sinais opostos. ( ) Seccionando-se um ímã ao meio, obtêm-se polos magnéticos separados. ( ) Cargas elétricas em movimento produzem um campo magné- tico e um campo elétrico. A alternativa que indica a sequência correta, de cima para baixo, é a a) F V V F b) V V V F *c) F V F V d) V V F F e) V F V F
  • 58. 58japizzirani@gmail.com (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: D Quando o fio móvel da figura é deslocado sobre um trilho con- dutor, com uma velocidade v para a direita, aparece, no circuito, uma corrente induzida i, no sentido mostrado. v A i Assim, o campo magnético existente na região A a) aponta para a direita. b) aponta para a esquerda. c) aponta para fora do papel. *d) aponta para dentro do papel. e) é nulo. (IFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: D No vácuo, onde a constante de permissividade magnética vale 4π × 10−7 T.m/A, há um fio retilíneo muito longo pelo qual passa uma corrente elétrica contínua de 2,5 A de intensidade, como mostra a figura. Essa corrente gera no ponto A um campo mag- nético de intensidade 5 × 10−6 T. A i Analise as proposições a seguir. I. O vetor campo magnético no ponto A tem direção perpendicu- lar ao plano da folha penetrando nela. II. O vetor indução magnética no ponto A tem direção paralela ao fio e mesmo sentido da corrente elétrica. III. A distância que separa o ponto A do fio vale 10 cm. Assinale a alternativa correta: a) Somente a proposição I está correta. b) Somente a proposição II está correta. c) Somente a proposição III está correta. *d) Somente as proposições I e III estão corretas. e) Somente as proposições I e II estão corretas. (VUNESP/UFTM-2011.1)-RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Foi construído um eletroímã com um prego metálico eletricamen- te isolado, um fio de resistência elétrica desprezível enrolado ao seu redor e uma pilha. Uma bússola foi colocada num ponto à direita do prego, ao longo de seu eixo de simetria, bem próxima dele e com base paralela ao plano desse papel, como mostra a figura. No fio enrolado ao prego há uma chave interruptora Ch, inicialmente aberta, e uma lâmpada L de 18 Ω de resistência elétrica. Na condição inicial, a bússola aponta para o norte geo- gráfico da Terra e a lâmpada está apagada. Quando a chave Ch é ligada, uma corrente elétrica circula pelo fio, criando um campo eletromagnético ao longo do eixo do pre- go, de intensidade aproximadamente igual ao campo magnético terrestre. a) No espaço destinado à resolução e resposta, desenhe na bús- sola a agulha na posição em que ficaria em equilíbrio mecânico, depois que a chave interruptora Ch for ligada, e ela ficar sujeita simultaneamente ao campo magnético da Terra e ao criado pelo eletroímã. Justifique sua resposta. b) Enquanto a corrente elétrica circula pelo fio, a lâmpada per- manece acesa. Considerando a diferença de potencial entre os extremos da pilha igual a 6 V, calcule a energia elétrica dissipada pela lâmpada, em J, se ela permanecer acesa por 30 s, consi- derando que neste intervalo de tempo a resistência elétrica da lâmpada se mantenha constante. RESPOSTA VUNESP/UFTM-2011.1: a) N S LO b) Q = 60 J
  • 59. 59japizzirani@gmail.com VESTIBULARES 2011.2 (VUNESP/UNICID-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um fluxo de elétrons passa por um fio condutor esticado sobre a extensão do eixo x, sendo que cada elétron move-se no sentido positivo desse eixo. Na origem do terno ordenado, o campo mag- nético de um ímã atinge seu valor máximo. Sobre o fio, na posição coincidente com a origem dos eixos, a) atuará uma força na direção do eixo x, com sentido concor- dante com o sentido negativo desse eixo. b) atuará uma força na direção do eixo y, com sentido concordan- te com o sentido positivo desse eixo. *c) atuará uma força na direção do eixo z, com sentido concor- dante com o sentido positivo desse eixo. d) atuará uma força na direção do eixo y, com sentido concordan- te com o sentido negativo desse eixo. e) não ocorrerá nenhuma força magnética e por isso o fio não sofrerá nenhuma modificação. (UFG/GO-2011.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Uma balança elétrica consiste em uma haste metálica de massa desprezível, que pode girar livremente em torno de um eixo hori- zontal fixo e isolante, como esquematizado na figura a seguir. Fonte Barra isolante Eixo isolante Haste m etálica L2 L1 d Na extremidade direita da haste é fixada uma barra isolante na qual é colocado o prato da balança, tendo esse conjunto massa m. A barra isolante está à distância L1 do eixo de rotação. Na outra extremidade da haste, que se encontra à distância L2 do eixo, existe um imã de comprimento d que produz um campo magnético uniforme. Considerando o exposto, a) determine o sentido da corrente elétrica convencional que deve percorrer a haste de modo a equilibrar a balança e, em seguida, justifique sua resposta. b) calcule a intensidade do campo magnético B do imã, sabendo que a balança permanece horizontalmente em equilíbrio quando uma corrente elétrica iE percorre a haste metálica. c) calcule, em termos de m, M e iE , qual deve ser o acréscimo no valor da corrente elétrica ∆i, para manter a balança em equilí- brio, quando um corpo de massa M é colocado no prato. RESPOSTA UFG/GO-2011.2: a) anti-horário b) B = mgL1 iEdL2 c) ∆i = M m .iE (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: B Um fio condutor flexível, de comprimento 2L e massa despre- zível, é percorrido por uma corrente I. Na metade desse fio, no ponto A, está presa uma extremidade de outro fio, não condutor e de massa desprezível que, por sua vez, tem sua outra extre- midade fixada a um bloco de massa m. No local, a aceleração da gravidade possui módulo g. O fio condutor apresenta uma deflexão porque sustenta o peso do bloco (veja a situação 1 na figura). Um dispositivo é acionado e um campo magnético unifor- me B → surge atuando ao longo de todo o comprimento 2L do fio condutor. A força magnética que atua no fio, devido ao campo B → , anula sua deflexão (veja a situação 2 na figura). Marque a alternativa que apresenta CORRETAMENTE o módu- lo, a direção e o sentido do campo magnético. a) mg IL ; perpendicular à folha; saindo da folha. *b) mg 2IL ; perpendicular à folha; entrando na folha. c) mg 2IL ; perpendicular à folha; saindo da folha. d) mg IL ; perpendicular à folha; entrando na folha. (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: C Um pêndulo simples, cujo fio de comprimento L possui, em uma de suas extremidades, uma partícula de massa m e carga elé- trica positiva q, é abandonado a partir do ponto P1, na região I, posição em que o fio faz um ângulo θ com a vertical (veja a figura). A aceleração da gravidade no local possui módulo g. O pêndulo, após ultrapassar P2, ponto mais baixo de sua trajetória, entra na região (II), em que atua um campo magnético uniforme B → , perpendicular à folha e “entrando na folha”. Ele se move até o ponto P3 e retorna. Sobre o movimento do pêndulo na região II, sob a ação do cam- po B → , é CORRETO afirmar que a) o módulo da força magnética sobre a partícula é constante durante seu movimento na região II. b) a força magnética sobre a partícula será nula durante seu mo- vimento na região II. *c) o módulo da força magnética sobre a partícula diminui quan- do ela sobe em direção a P3 e aumenta quando ela retorna em direção a P2. d) seu movimento na região II não será no plano do papel, devido à força magnética sobre a partícula.
  • 60. 60japizzirani@gmail.com (UDESC-2011.2) - ALTERNATIVA: C A força entre dois fios condutores paralelos, perpendiculares ao plano da página, ambos com 10,0 m de comprimento e separa- dos por 5,00 cm, é de repulsão. A corrente elétrica em ambos é de 20,0 A. Considere µ0 = 4π × 10−7 T.m/A. A alternativa que melhor representa a força é: a) |F| = 8,00 × 10−4 N → F → F → i i b) |F| = 8,00 × 10−4 N → F → F → i i *c) |F| = 16,0 × 10−3 N → F → F → i i d) |F| = 16,0 × 10−3 N F → F → i i e) |F| = 16,0 × 10−5 N F → F → i i (UFU/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A A Física de partículas é um campo de conhecimento que explora características de partículas subatômicas, as quais podem ofe- recer respostas para questões sobre a origem do universo, por exemplo. Muitos estudos nessa área são feitos a partir da análi- se do comportamento de tais partículas ao serem submetidas a campos magnéticos. Imagine que uma partícula desconhecida, a uma velocidade de 3 × 106 m/s, penetra pelo ponto A, perpendicularmente a um campo magnético uniforme de indução magnética 8 x 10−5 T, e sai pelo ponto B, descrevendo uma trajetória circular de raio 21 cm, conforme ilustra a figura abaixo. Considere que a carga elementar é igual a 1,6 × 10−19 C. B → A B R v → Sobre essa partícula, é correto afirmar que *a) trata-se de um elétron, e sua massa é de 9,1 × 10−31 Kg b) trata-se de um elétron, e sua massa é de 24 × 10−31 Kg c) trata-se de um próton, e sua massa é de 9,1 × 10−31 Kg d) trata-se de um nêutron, e sua massa é de 24 × 10−31 Kg (ACAFE/SC-2011.2) - ALTERNATIVA: B Uma bobina (solenóide) é um dispositivo que, quando percorrida por uma corrente elétrica contínua, produz um campo magnético. Visando aumentar consideravelmente a intensidade deste cam- po, é introduzida no interior deste dispositivo uma barra metálica que é chamada de núcleo do eletroímã. Assinale a alternativa correta que apresenta o material que cons- titui esta barra metálica. a) alumínio c) cobre *b) ferro d) ouro (PUC/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: E Uma espira condutora retangular percorre com velocidade cons- tante de módulo v uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo B perpendicular ao plano da espira, como mostra a figura a seguir. B → v → v → v → O gráfico que melhor representa a corrente induzida na espira em função do tempo, à medida que a espira atravessa o campo, é: a) i t d) i t b) i t *e) i t c) i t (CEFET/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A Dois condutores longos e paralelos são percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade, em sentidos opostos, conforme representado nesta figura. Região A Região C Região B Nessas circunstâncias, afirma-se: I - Nesses condutores agem forças magnéticas, tendendo sem- pre a afastá-los. II - Em ambos condutores agem forças elétricas, tendendo sem- pre a aproximá-los. III - A força magnética sobre um elétron tende sempre a aproxi- má-lo de um dos fios, desde que ele seja lançado na região B, no mesmo plano e na direção paralela aos condutores. IV - A força elétrica sobre o próton tende sempre a deslocá-lo para os fios, desde que ele seja lançado nas regiões A ou C, no mesmo plano e na direção paralela aos condutores. São corretas apenas as afirmativas *a) I e III. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV.
  • 61. 61japizzirani@gmail.com (UDESC-2011.2) - ALTERNATIVA: C Uma bobina é constituída de 500 espiras enroladas muito pró- ximas entre si, possibilitando ao fluxo magnético variável atra- vessar igualmente todas elas. A resistência elétrica total dessa bobina é de 10,0 ohms. O gráfico abaixo mostra como varia no tempo o fluxo magnético através de cada espira dessa bobina. 0,60 0,20 0,40 0 1,0 2,0 −1,0 −2,0 Φ (10−3 Wb) t (s) A corrente elétrica induzida nessa bobina é mais bem represen- tada pelo gráfico: a) d) 0,20 0 1,0 −2,0 t (s) i (A) 0,40 0,60 2,0 −1,0 0,20 0 1,0 −2,0 t (s) i (A) 0,40 0,60 2,0 −1,0 b) e) 0,20 0 1,0 −2,0 t (s) i (A) 0,40 0,60 2,0 −1,0 0,20 0 1,0 −2,0 t (s) i (A) 0,40 0,60 2,0 −1,0 *c) 0,20 0 1,0 −2,0 t (s) i (A) 0,40 0,60 2,0 −1,0 (VUNESP/UFTM-2011.2) - ALTERNATIVA: B Um anel metálico circular encontra-se em repouso dentro de uma região R, onde atua um campo de indução magnética constante e uniforme B → , cujo vetor campo magnético está orientado per- pendicularmente ao plano dessa folha, que contém o anel, no sentido de entrar nela. Considere que o anel possa mover-se apenas num plano paralelo ao dessa folha de papel. sentido horário → B Região R A seguir são feitas três afirmações a respeito da situação des- crita: I. Para que uma corrente elétrica induzida circule pelo anel, basta que ele se movimente para qualquer posição dentro da região R, desde que continue totalmente imerso nela. II. Se o anel sair da região R por qualquer um de seus lados, cir- culará por ele uma corrente elétrica induzida no sentido horário, apenas enquanto o anel estiver saindo da região R. III. Se o anel permanecer parado dentro da região R, circulará uma corrente induzida de intensidade constante por ele, uma vez que o fluxo magnético pelo anel será constante. Está correto o contido em a) I, apenas. d) II e III, apenas. *b) II, apenas. e) I, II e III. c) III, apenas. (IF/SC-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 21 (01+04+16) No momento em que se estabeleceu uma conexão entre mag- netismo e eletrodinâmica, surgiu o eletromagnetismo. E graças a isto, motores e geradores elétricos foram possíveis de serem construídos, entre outras coisas. Tentando mostrar esta relação entre magnetismo e eletrodinâmica um professor propôs um de- safio a seus alunos: que eles construíssem um experimento ca- paz de ilustrar tal relação. O melhor experimento é apresentado pela figura abaixo, que consiste em uma espira circular ligada a uma lâmpada incandescente (L) e um imã (I) que se move, pu- xada por um peso, ao longo de um eixo perpendicular ao plano da espira. Considerando que no imã as linhas de força magnética estão saindo do polo norte (N) e entrando no polo sul (S), e funda- mentado nos conceitos do eletromagnetismo, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A lâmpada pode acender com a aproximação do imã. 02. Com a aproximação do imã, aparece uma corrente induzida no sentido de 1 para 2, passando pela lâmpada, vista do imã. 04. A intensidade da corrente que circula da espira depende da velocidade de aproximação do imã. 08. Quando o imã estiver se afastando da espira a lâmpada se apaga. 16. Utilizando a lei de Lenz é possível determinar o sentido da corrente induzida na espira. 32. De acordo com a lei de Faraday, o esquema mostrado na figura não funciona, já que não existe variação de fluxo magné- tico na espira. (UCS/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: A O relé é um dispositivo elétrico utilizado normalmente para ligar e desligar a corrente elétrica em um circuito. Seu princípio de funcionamento consiste em energizar com corrente elétrica uma bobina para que esta, pela Lei de Ampere, crie ______________ e então atraia um contato metálico móvel, que abre, ou fecha o circuito. Assinale a alternativa que melhor preenche a lacuna acima. *a) um campo magnético b) uma resistência elétrica c) um campo elétrico d) um potencial elétrico e) uma capacitância
  • 62. 62japizzirani@gmail.com (VUNESP/FTT-2011.2) - ALTERNATIVA: D Um dos mais belos trabalhos de joalheria é talvez o mais sim- ples deles, o colar de pérolas, em que o joalheiro precisa apenas realizar, com perfeição, furos na direção do diâmetro de cada pérola, atravessá-las por um fino fio e, por fim, adicionar um belo fecho de ouro. Talvez tenha sido nessa bela joia que se tenha engendrado um antigo acelerador de partículas, o Peletron, que, à semelhança de um acelerador do tipo Van der Graaff, fazendo circular uma corrente de esferas eletrizadas (pelets), gera uma grande diferença de concentração de cargas elétricas, positivas, no topo da máquina, e negativas, à sua base. polarização positiva corrente de pelets polarização negativa gerador de íons positivos duto do feixe eletroimã Produzidos próximo ao topo da máquina, íons positivos se veem acelerados verticalmente para baixo, movendo-se pelo interior de um duto que, próximo à base, encontra-se mergulhado em um campo magnético que desvia o feixe a 90º, tornando-o horizon- tal. Tendo como referência o esquema desenhado, os vetores campo elétrico, no interior da máquina, e o campo magnético, no eletroímã, devem ter os aspectos desenhados, respectivamente, em a) B → E → *d) B → E → b) B → E → e) B → E → c) B → E → (UECE-2011.2) - ALTERNATIVA: D Considere o circuito formado pela associação em paralelo de dois resistores idênticos conectados a uma bateria. Suponha que a disposição dos fios e dos componentes no circuito seja como a indicada na figura abaixo, com os fios no mesmo plano. Se o circuito for colocado na presença de um campo magnético com direção perpendicular ao plano da figura, sobre os módulos das forças magnéticas FI, FII e FIII nos fios I, II e III, respectiva- mente, é correto afirmar-se que a) FI = FII > FIII. b) FI > FII > FIII. c) FI = FII = FIII. *d) FI > FII = FIII. I II III (UDESC-2011.2) - RESPOSTA: a) BP = 1,0 × 10−5 T b) Pontos Q e S quando I1 = I2. Uma corrente elétrica de intensidade I1 passa por um fio longo na direção do eixo x no sentido positivo. Outra corrente elétrica de intensidade I2 passa por outro fio longo na direção do eixo y no sentido negativo, conforme mostra a figura. Os fios cruzam- se perpendicularmente no ponto 0 sem, no entanto, tocarem-se. As linhas pontilhadas representam as diagonais dos quadrantes formados pelos fios. Dado: µ0 = 4π.10−7 T.m/A PQ R S I1 I2 0 Em relação ao contexto, determine: a) o vetor campo magnético produzido no ponto P, que está a uma distância de 16,0 cm do ponto 0. Considere que as intensi- dades das correntes são as seguintes: I1 = 3√2 A, e I2 = √2 A; b) dentre os pontos Q, R e S, em quais deles o campo magnético pode ser nulo e, neste caso, a que relação as intensidades de corrente elétrica I1 e I2 devem obedecer. (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 20 (04+16) Dois fios metálicos de comprimento L estão dispostos parale- lamente no vácuo, separados por uma distância d. Cada um desses fios transporta uma corrente elétrica i, e essas corren- tes elétricas fluem em sentidos contrários nos fios. Com base nessas informações, analise as alternativas e assinale o que for correto. 01) As linhas de campo magnético no entorno dos fios são para- lelas ao comprimento desses fios. 02) Os fios são atraídos pelas forças magnéticas que surgem em função do fluxo de carga elétrica nesses fios. 04) O módulo da força de interação entre os fios é diretamente proporcional ao produto entre as correntes elétricas que fluem nesses fios. 08) O módulo do vetor campo magnético a uma dada distância r dos fios é dado por B = 4πµ0i1i2 r2 . 16) O módulo da força magnética observada em cada fio é µ0i2 L 2πd . (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 15 (01+02+04+08) Eletromagnetismo é o nome da teoria unificada, desenvolvida por James Maxwell, para explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Sobre o eletromagnetismo, assinale o que for correto. 01) Quando uma carga está submetida, simultaneamente, a um campo elétrico e a um campo magnético, a força que atua sobre ela será a resultante da força elétrica e da força magnética. 02) A força magnética será nula quando a carga estiver em re- pouso, ou quando o sentido da velocidade for paralelo ao sentido do campo magnético. 04) Quando duas cargas elétricas se movem, manifesta-se entre elas uma força, denominada de força magnética, cuja direção é perpendicular ao plano determinado pelos vetores velocidade e campo magnético. 08) Quando um condutor é colocado na presença de um campo magnético com variação de fluxo, uma corrente elétrica aparece no condutor; este fenômeno é conhecido como indução eletro- magnética. 16) Apesar de não ser muito intenso, o campo magnético da terra é suficiente para atuar em agulhas magnéticas (bússolas), mes- mo que estas estejam na presença de outro campo magnético, e a sua orientação sempre será norte-sul.
  • 63. 63japizzirani@gmail.com (FATEC/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: D Observando a figura a seguir, vê-se um ímã em forma de barra que possui um eixo pelo qual pode girar. Próximo a ele, encon- tra-se uma espira retangular de metal, no plano (x,z). O ímã está alinhado com o centro da espira na direção do eixo y. x y z Com a finalidade de induzir uma corrente elétrica na espira, um aluno faz as seguintes experiências: I. Movimenta o ímã e a espira na mesma direção e sentido e com velocidades iguais. II. Gira o ímã em torno de seu eixo paralelo ao eixo z e mantém a espira em repouso em relação ao plano (x,z). III. Desloca a espira numa direção paralela ao eixo y e mantém o ímã em repouso em relação ao plano (x,z). Para conseguir a corrente induzida, o aluno conclui que o correto é proceder como indicado em a) I, apenas. *d) II e III, apenas. b) II, apenas. e) I, II e III. c) I e III, apenas. (UEPG/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 30 (02+04+08+16) As leis da física são expressas em termos de várias grandezas, algumas delas consideradas como fundamentais e outras como derivadas. Para existir uma uniformidade na linguagem científica foi criado o Sistema Internacional de Unidades (S.I.). Sobre as grandezas físicas e suas unidades do S.I., assinale o que for correto. 01) A unidade de aceleração angular é: α = metro/(segundo)2 . 02) A unidade de capacitância é: farad = ampère.segundo volt . 04) A unidade de calor específico é: c = joule kilograma.kelvin . 08) A unidade de força eletromotriz é: volt = newton.metro/coulomb. 16) A unidade de campo magnético é: tesla = newton ampère.metro . (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 21 (01+04+16) Uma espira quadrada de 10,0 cm de lado e resistência de 1,0 Ω se movimenta em linha reta no vácuo a uma velocidade constan- te de 50,0 cm/s. A espira atravessa uma região do espaço onde existe um campo magnético constante e uniforme de 0,5 T, que está orientado perpendicularmente à área da espira. Com base nessas informações, analise as alternativas e assinale o que for correto. 01) O fluxo magnético que flui na espira, quando ela está com- pletamente imersa no campo magnético, é de 0,005 Wb. 02) A força eletromotriz induzida na espira, quando ela entra na região de campo magnético, é de 5,0 V. 04) Quando a espira sai da região de campo magnético, uma corrente elétrica é induzida na espira no sentido de gerar uma força magnética que se oponha a tal movimento. 08) A intensidade da corrente elétrica induzida na espira, quando ela sai da região de campo magnético, é de 25,0 A. 16) A força eletromotriz e a intensidade da corrente elétrica in- duzidas na espira, quando ela está totalmente imersa no campo magnético, são nulas. (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: C Considere a Terra como um ímã gigantesco, como mostra a fi- gura. Uma bússola colocada, conforme a figura, terá no lado mais es- curo, o seu pólo ____, apontado para o pólo ____ da Terra. As palavras que completam a frase são, respectivamente, a) sul magnético – norte magnético b) norte geográfico – norte magnético *c) norte magnético – sul magnético d) sul magnético – sul geográfico e) sul magnético – sul magnético (SENAI/SP-2011.2) - ALTERNATIVA: E Antônio tem um imã retangular com 10 cm de comprimento. Sua prima precisa de um imã de comprimento menor para uma expe- rimentação. Antônio sugeriu quebrar seu imã ao meio, conforme o esquema: Se o imã de Antônio tem os pólos, norte N e sul S, conforme o esquema, uma das partes do imã quebrado terá os pólos N e S, respectivamente, nas letras a) B e A. b) B e D. c) B e C. d) A e C. *e) A e B.
  • 64. 64japizzirani@gmail.com FÍSICA MODERNA VESTIBULARES 2011.1 (UNICENTRO/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: E A natureza quântica da luz e a quantização da energia foram sugeridas por Albert Einstein, em 1905, em sua explicação sobre o efeito fotoelétrico. O trabalho de Einstein marcou o início da teoria quântica e, por esse trabalho, ele ganhou o Prêmio Nobel de Física. Com base nos conhecimentos sobre a Física Moderna, é correto afirmar: a) As leis físicas diferem para cada referencial inercial, segundo o princípio da relatividade restrita. b) O corpo negro é definido como uma superfície que reflete to- talmente a radiação que incide sobre ela. c) Qualquer forma de energia tem inércia, e a massa inercial m associada à energia E é dada por E = mc. d) O elétron, no modelo de Böhr, descreve apenas algumas re- voluções em uma órbita antes de passar para outra órbita. *e) A função trabalho é a mínima energia necessária para remo- ver um elétron de uma superfície metálica e é uma característica de um dado metal. (UDESC-2011.1) - ALTERNATIVA: B Quando investigava a natureza eletromagnética da luz, em 1887, Heinrich Hertz, estudando a produção de descargas elétricas en- tre duas superfícies de metal em potenciais elétricos diferentes, observou que uma faísca proveniente de uma superfície gerava uma faísca secundária na outra. Porém essa faísca era difícil de ser vista, então Hertz colocou um obstáculo para impedir que a incidência direta da luz sobre o sistema ofuscasse sua observação. Isso causou uma diminuição da faísca secundária. Depois de uma série de experiências, ele confirmou que a luz pode gerar faíscas elétricas, principalmente a luz ultravioleta. Mais tarde, outros pesquisadores concluíram que a incidência de luz sobre uma superfície metálica faz com que ocorra emissão de elétrons. Einstein, em 1905, desenvolveu uma teoria simples e revolucionária para explicar, então, o efeito fotoelétrico. A figura abaixo representa esquematicamente um aparato ex- perimental que pode ser usado para produzir e verificar o efeito fotoelétrico. No interior do tubo de vidro transparente, onde há vácuo, encontram-se dois eletrodos metálicos A e B afastados um do outro. Esses eletrodos estão ligados entre si, externa- mente, através dos elementos representados, simbolicamente, como I e II. I II tubo de vidro vedado luz ultravioleta vácuo A B Para que o efeito fotoelétrico seja detectado quando o eletrodo B for iluminado por luz ultravioleta, os elementos I e II devem ser, respectivamente: a) galvanômetro e lâmpada ultravioleta. *b) fonte de ddp constante e amperímetro. c) voltímetro e fonte de ddp alternada. d) diodo e potenciômetro. e) voltímetro e amperímetro. (PASUSP-2010) - ALTERNATIVA: E Diante dos grandes sucessos científicos que haviam ocorrido, em 1900 alguns físicos pensavam que a Física estava pratica- mente completa. Lord Kelvin, um dos cientistas que havia aju- dado a transformar essa área, recomendou que os jovens não se dedicassem à Física, pois faltavam apenas alguns detalhes pouco interessantes a serem desenvolvidos, como o refinamento de medidas e a solução de problemas secundários. Kelvin men- cionou, no entanto, que existiam “duas pequenas nuvens” no horizonte da Física: os resultados negativos do experimento de Michelson e Morley (que haviam tentado medir a velocidade da Terra através do éter) e a dificuldade em explicar a distribuição de energia na radiação de um corpo aquecido. Roberto de Andrade Martins, A Física no final do século XIX: modelos em crise. http://www.comciencia.br/reportagens/fisica/fisica05.htm. Acessado em agosto de 2010. Adaptado. As “duas pequenas nuvens”, mencionadas no texto, desen- cadearam o surgimento das duas teorias que revolucionaram a Física no século XX. São elas: a) o eletromagnetismo e a termodinâmica. b) o eletromagnetismo e a mecânica quântica. c) o eletromagnetismo e a mecânica estatística. d) a relatividade restrita e a mecânica estatística. *e) a relatividade restrita e a mecânica quântica. (UFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: A Um laser emite um pulso de luz monocromático com duração de 6,0 ns, com frequência de 4,0 × 1014 Hz e potência de 110 mW. O número de fótons contidos nesse pulso é *a) 2,5 × 109 b) 2,5 × 1012 c) 6,9 × 1013 d) 2,5 × 1014 e) 4,2 × 1017 Dados 1,0 ns = 1,0 × 10–9 s Constante de Planck: h = 6,6 × 10–34 J·s (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: A No efeito fotoelétrico, elétrons são retirados de uma superfície metálica por meio de colisões com fótons incidentes. A energia __________ com que saem os fotoelétrons é _______ a ener- gia dos fótons menos a energia que os prende na superfície do metal, denominada função ____________. A opção que preenche corretamente a seqüência de lacunas é *a) cinética, igual, trabalho. b) elétrica, menor que, elétrica. c) cinética, menor que, trabalho. d) luminosa, maior que, potência. e) potencial, equivalente, potência. (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 28 (04+08+16) Considerando a proposta de Rutherford sobre o modelo atômi- co, assinale o que for correto. 01) Esse modelo não é adequado porque o elétron cairia no nú- cleo, devido à força centrípeta dada pela atração entre o elétron e o núcleo. 02) Esse modelo foi substituído pelo modelo de Thomson. 04) Esse modelo surgiu de observações experimentais realiza- das por Rutherford, utilizando partículas alfa que colidiam com uma folha fina de ouro. 08) Baseado na proposta de Rutherford, Bohr sugeriu que os elétrons, em algumas órbitas bem definidas, chamadas esta- cionárias, não emitem nem absorvem energia (denominado modelo de Rutherford-Bohr). 16) Considerando o modelo de Rutherford-Bohr, ao saltar de uma órbita para outra, o elétron emite ou absorve uma quanti- dade de energia bem definida, chamada quantum de energia.
  • 65. 65japizzirani@gmail.com (CEFET/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Duas esferas metálicas isoladas estão suspensas por fios, con- forme mostram as figuras. FIG. 1 FIG. 3FIG. 2 luz violeta Se um feixe de luz violeta atinge a esfera da direita da FIG. 2, elas se atraem como representado na FIG. 3. Sobre essa situ- ação, é correto afirmar que a(s) esfera(s) a) estão eletrizadas com cargas de mesmo sinal. b) estão eletrizadas com cargas de sinais opostos. c) atingida pela luz violeta fica eletrizada negativamente. *d) da esquerda permanece neutra e a outra, eletrizada positi- vamente. e) da esquerda fica eletrizada positivamente e a outra, eletrizada negativamente. (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Sempre que se mede a posição ou o momento linear de uma partícula (grandeza física proporcional à velocidade) num dado instante, incertezas experimentais estão incluídas nas medi- das. De acordo com a mecânica clássica, se aperfeiçoarmos os aparelhos de medida e os procedimentos experimentais, pode- remos realizar medidas com uma incerteza arbitrariamente pequena. No entanto, a teoria quântica prevê que é fundamen- talmente impossível medir simultaneamente a posição e o mo- mento de uma partícula com exatidão infinita. Em 1927, Werner Heisenberg introduziu essa noção que é conhecida hoje como o princípio da incerteza de Heisenberg. Ele estabelece que: se forem feitas uma medida da posição de uma partícula com uma incerteza ∆x e uma medida simultânea do seu momento com uma incerteza ∆px, o produto das duas incertezas nunca po- derá ser menor que h/2π, em que h é a constante de Planck. O princípio enunciado por Heisenberg foi sintetizado na famosa expressão matemática: ∆x∆px ≥ h/2π Noutras palavras: é fisicamente impossível medir simultanea- mente a posição exata e o momento exato de uma partícula. Heisenberg tomou o cuidado de apontar que as incertezas ine- vitáveis ∆x e ∆px não surgem de imperfeições nos instrumentos de medida, mas da estrutura quântica da matéria. Ele recebeu o prêmio Nobel de Física em 1932. (Trecho adaptado de SERWAY, Raymond A.; JUNIOR John, W. Jewett. Princípios de Física – Óptica e Física Moderna, vol. 4. São Paulo: Thomson Learning, 2007, p. 1119.) Considere moléculas contidas num pedaço finito de algum mate- rial, estando restritas a se movimentarem dentro dele e existindo, portanto, uma incerteza fixa Δx em suas posições ao longo de um eixo que passa por esse material. Uma descrição cômoda, mas equivocada, do zero absoluto de temperatura (limite mínimo das temperaturas no universo) é a de que essa é a temperatura na qual cessa todo movimento molecular. Baseando-se nas idéias descritas no texto acima sobre o princí- pio da incerteza, marque a alternativa que apresenta um argu- mento CORRETO contra essa descrição. a) Se o movimento molecular desaparecesse no zero absoluto, as velocidades das moléculas seriam nulas e, consequente- mente, teríamos ∆x = 0 para cada uma. Nesse caso, o produto ∆x∆px também seria nulo, contrariando o princípio da incerteza. *b) Se o movimento molecular desaparecesse no zero absoluto, as velocidades das moléculas seriam nulas e, consequente- mente, teríamos ∆px = 0 para cada uma. Nesse caso, o produto ∆x∆px também seria nulo, contrariando o princípio da incerteza. c) Se o movimento molecular desaparecesse no zero absoluto, teríamos um produto ∆x∆px infinitamente grande, para cada uma, contrariando o princípio da incerteza. d) Se o movimento molecular desaparecesse no zero absoluto, teríamos um produto ∆x∆px negativo, para cada uma, contra- riando o princípio da incerteza. (UEPB-2011.1) - ALTERNATIVA: B No ano de 1927, Werner Heisenberg (1901-1976) formula o princípio da incerteza, o qual passou a ser considerado um dos pilares da Mecânica Quântica. Com base neste princípio de He- isenberg, analise as afirmativas abaixo: I - A incerteza é uma limitação do instrumento de medida. II - É impossivel medir simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula. III - A imprecisão entre as medidas de posição e velocidade a que Heisenberg se refere está relacionada ao mundo macroscópico. Após a análise feita, conclui-se que é(são) correta(s) apenas a(s) proposição(ões) a) II e III. d) I e III. *b) II. e) III. c) I. (UEPB-2011.1) - ALTERNATIVA: A Considerando o princípio de Incerteza de Heisenberg, que h é a constante de Planck e que um elétron que tem massa me = 9,1.10–31 Kg se move na direção do eixo x com velocidade de 4.106 m/s, se a medida da velocidade apresenta uma incerte- za de 2% e admitindo-se que h/4π = 5,3.10–35 J.s, a incerteza na medida da posição desse elétron é maior ou igual a: *a) 7,3.10−6 m b) 1,3.105 m c) 7,3.10−4 m d) 6,2.10−36 m e) 6,2.10−28 m (PUC/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: C Define-se como meia-vida de um elemento radioativo o tempo ne- cessário para que a metade dos átomos radioativos inicialmente presentes em uma amostra pura desse elemento se desintegre. Assim sendo, decorrido o tempo correspondente a uma meia- vida, o número de átomos radioativos, N, presentes na amostra será a metade do número inicial de átomos radioativos, N0. O gráfico a seguir mostra a fração de átomos radioativos, N/N0, presentes em três amostras radioativas puras, X, Y e Z, em fun- ção do tempo. N/N0 tempo Z Y X 1 A alternativa que apresenta as amostras em ordem crescente de suas meias-vidas é: a) X – Y – Z b) X – Z – Y *c) Y – X – Z d) Y – Z – X e) Z – X – Y
  • 66. 66japizzirani@gmail.com (PUC/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: C Em 1911, Ernest Rutherford, analisando a trajetória de partículas α, carregadas positivamente, que incidiam em uma folha fina de ouro, concluiu que os elétrons giravam em torno de um núcleo massivo localizado no centro do átomo. De acordo com a Física Clássica, um elétron, movendo-se em órbita circular, irradia on- das eletromagnéticas, perde energia e cai sobre o núcleo, tor- nando o átomo instável, o que não está de acordo com os re- sultados experimentais. Em 1913, Niels Böhr, familiarizado com as ideias da Física Moderna, utilizou o quantum de ação de Planck, para explicar o fato de o elétron não colidir com o núcleo, previsto pela Física Clássica. Assinale o fenômeno da Física Moderna que está associado ao modelo atômico proposto por Böhr. a) Efeito fotoelétrico. b) Caráter ondulatório das partículas. *c) Emissão de fótons por um átomo excitado. d) Caráter corpuscular da luz. (UFV/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: D Foram realizados dois experimentos no vácuo com uma fonte de luz monocromática de frequência fo para se medir o efeito Doppler da luz. No experimento A, a fonte se aproximou com velocidade de módulo V de um observador em repouso. O ob- servador mediu para a luz uma frequência fA. No experimento B, a fonte ficou em repouso e o observador se aproximou desta com velocidade também de módulo V. O observador mediu para a luz uma frequência fB. Se c é a velocidade da luz no vácuo, a razão fA/fB é: a) 1+ V / c c) (1− V / c)/(1+ V / c) b) 1− V / c *d) 1 (UFU/MG-2011.1) - RESPOSTA: 1V; 2V; 3F; 4V A TV e o rádio são meios de comunicação de massa usados para difundir a cultura dos mais diversos povos. Esses dispositivos eletrônicos usam ondas eletromagnéticas para a transmissão da informação. Tais ondas são constituídas por partículas elemen- tares 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 =1,6 × 10−19 J. Obs.: Nos itens 1 e 2, considere que as ondas eletromagnéticas estão se propagam no vácuo. 1 ( ) Um estudante tenta ejetar elétrons de uma superfície metá- lica usando o efeito fotoelétrico. Para isso, ele aproxima o metal 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 1,00 m e o metal utilizado é o alumínio, cuja função trabalho vale 2eV. O estudante não conseguirá produzir uma fotocorrente, apesar da alta intensidade da radiação nas proximidades da antena trans- missora de televisão. 2 ( ) Uma estação de rádio transmite ondas com frequência de 100 MHz, com potência total igual a 40 kW. Essa estação emite mais de 1029 fótons por segundo. 3 ( ) Usando um estilingue, uma criança lança uma pedra de massa 50 g com uma velocidade de 50 m/s. O comprimento de 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 comprimento de onda De Broglie para esse satélite será dado pela expressão λ = h m √ d GM , onde h é a constante de Planck, m a massa do satélite, G a constante da gravitação universal e M a massa da Terra. (UERJ-2011.1) - RESPOSTA: n = udd Considere as seguintes informações do Modelo Padrão da Física de Partículas: - prótons e nêutrons são constituídos por três quarks dos tipos u e d; - o quark u tem carga elétrica positiva igual a 2/3 do módulo da carga do elétron; - um próton p é constituído por dois quarks u e um quark d, ou seja, p = uud. Determine o número de quarks u e o número de quarks d que constituem um nêutron n. (UFPE-2011.1) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃO Na praia, a luz do Sol fica, em geral, parcialmente polarizada de- vido às reflexões na areia e na água. Certo dia, no fim da tarde, a componente horizontal do vetor campo elétrico é 2 vezes maior que a componente vertical. Um banhista fica de pé e usa óculos com lentes polarizadoras que eliminam a componente horizontal. Determine a porcenta- gem da intensidade luminosa total que chega aos olhos do ba- nhista. RESOLUÇÃO UFPE-2011.1: A intensidade de luz é proporcional ao quadrado do módulo do campo elétrico e pelo enunciado EH = 2EV . Portanto a intensidade incidente é I0 ∝ EH 2 + EV 2 . A intensidade que chega aos olhos do banhista é: I ∝ EV 2 . Portanto I I0 = EV 2 EH 2 + EV 2 EV 2 5EV 2 = = 1 5 = 0,2. Ou seja: 20%. (UFPE-2011.1) - RESPOSTA: λ = 11,0 × 10−12 m Um microscópio eletrônico pode ser usado para determinar o ta- manho de um vírus que pode variar entre 0,01 µm a 0,3 µm. Isto é possível porque o comprimento de onda de deBroglie, λ, associado aos elétrons, é controlado variando-se a diferença de potencial que permite acelerar o feixe eletrônico. Considerando que os elétrons são acelerados a partir do repou- so sujeitos à diferença de potencial V = 12,5 × 103 volts, deter- mine o valor de λ quando os elétrons atingem a placa coletora onde é colocado o vírus. Dados: Carga do elétron = 1,6 × 10−19 C Massa do elétron = 9 × 10−31 kg Constante de Planck = 6,6 × 10−34 J.s (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 23 (01+02+04+16) Sobre a natureza da luz existem duas teorias: a teoria ondulatória e a teoria corpuscular. No início do século XX, ficou demonstrado que essas duas teorias são complementares entre si, isto é, a luz se comporta como partícula quando é emitida ou absorvida e como onda quando se propaga pelo espaço. Sobre essas duas teorias, assinale o que for correto. 01) A teoria corpuscular afirma que a luz é um conjunto de partí- culas emitidas pelas fontes luminosas. 02) A teoria ondulatória afirma que a luz se propaga por meio de ondas eletromagnéticas. 04) Segundo a teoria corpuscular a cada cor corresponde um tipo de partícula. Portanto, a luz branca é uma composição de diferentes partículas. 08) As duas teorias não conseguem explicar de forma convin- cente a propagação retilínea da luz, a reflexão, a refração e a dispersão da luz. 16) Segundo a teoria ondulatória, cada uma das cores corres- ponde a um diferente comprimento de onda. Dessa forma a luz branca é uma mistura de ondas luminosas com diferentes com- primentos.
  • 67. 67japizzirani@gmail.com (UESPI-2011.1) - ALTERNATIVA: C O astrofísico Carl Sagan escreveu em seu livro “Cosmos”, de 1980: “Eu sou feito de átomos. Meu cotovelo, que está sobre a mesa na minha frente, é feito de átomos. A mesa é feita de átomos. Mas, se átomos são tão pequenos e vazios e os núcleos são menores ainda, porque a mesa me sustenta?” Como resposta a esta indagação, pode-se dizer que os átomos que constituem o cotovelo do cientista não deslizam através dos átomos presentes na mesa porque: a) os átomos da mesa são tão densos que não há espaço entre seus núcleos para abrigar átomos do cotovelo. b) os prótons dos núcleos dos átomos da mesa e do cotovelo repelem-se eletricamente. *c) os elétrons das eletrosferas dos átomos da mesa e do coto- velo repelem-se eletricamente. d) se isso acontecesse, os prótons dos átomos da mesa se com- binariam com os elétrons dos átomos do cotovelo gerando ape- nas nêutrons. e) se isso acontecesse, os elétrons dos átomos da mesa se combinariam com os prótons dos átomos do cotovelo gerando apenas nêutrons. (UEL/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C Uma usina nuclear produz energia elétrica a partir da fissão dos átomos de urânio (normalmente urânio-238 e urânio-235) que formam os elementos combustíveis de um reator nuclear. Sobre a energia elétrica produzida numa usina nuclear, conside- re as afirmativas a seguir. I. Os átomos de urânio que sofrem fissão nuclear geram uma corrente elétrica que é armazenada num capacitor e posterior- mente retransmitida aos centros urbanos. II. A energia liberada pela fissão dos átomos de urânio é trans- formada em energia térmica que aquece o líquido refrigerante do núcleo do reator e que, através de um ciclo térmico, coloca em funcionamento as turbinas geradoras de energia elétrica. III. Uma usina nuclear é também chamada de termonuclear. IV. O urânio-238 e o urânio-235 não são encontrados na natu- reza. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. *c) Somente as afirmativas II e III são corretas. d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. (UEL/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um parâmetro útil para caracterizar o processo de decaimento radioativo de um núcleo particular é a meia-vida. Assinale a alternativa que apresenta a melhor definição de meia- vida. a) É o tempo que um núcleo radioativo leva para decair emitindo elétrons e nêutrons. b) É o tempo gasto para um átomo se tornar radioativo após ab- sorver energia escura emitida pelos átomos próximos. *c) É o tempo gasto para que metade de um dado número de núcleos radioativos sofra decaimento. d) É metade do tempo gasto para um dado conjunto de núcleos radioativos emitir radiação. e) É o tempo que um elemento químico gasta para entrar e sair de um meio material. (UFRN-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Os médicos oftalmologistas costumam, muito acertadamente, aconselhar que não se deve olhar diretamente para o Sol , em razão dos possíveis danos causados aos olhos , devido à alta intensidade da radiação solar , que é da ordem de 1,0 kW/m2 . No entanto, é comum observaremse crianças e adolescentes brincando com canetas laser, apontando inclusive para os olhos dos colegas. Tal tipo de canetas, utilizadas como apontador, quando subme- tida a tensão de uma pequena bateria, em geral, emite cerca de 6,0 × 1018 fótons por segundo, na faixa do vermelho, correspon- dente a um comprimento de onda de 6,0 × 10−7 m. Dados: Frequência do fóton: f = c / λ Energia do fóton E = h.f Velocidade da luz: c = 3 × 108 m/s Considere o valor aproximado da constante de Planck: h = 6,0 × 10−34 J.s Considerando que a área iluminada pelo feixe do laser é de apro- ximadamente 10−4 m2 , calcule a) a energia de um fóton emitido por esse laser. b) a intensidade da radiação emitida pelo laser e verifique se esta é, ou não, mais perigosa para os nossos olhos que a radiação solar. Justifique sua resposta. RESPOSTA UFRN-2011.1: a) E = 3 × 10−19 J b) P = 18,0 kW/m2 (é mais perigosa que a radiação solar) (UNIMONTES/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Um microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um equipamen- to que possibilita o estudo de superfícies de materiais por meio da formação de imagens de alta qualidade. Quando o microscó- pio está em funcionamento, elétrons são acelerados em direção a uma amostra, cujas propriedades se quer observar, por meio da aplicação de uma diferença de potencial V. Quanto mais deta- lhes se deseja observar, maior deve ser V. A energia E do elétron acelerado é igual a e×V, na qual e =1,6×10−19 C. O comprimento de onda desse elétron é λ = h √2meV , em que m é a massa do elétron e h é a constante de Planck. O princípio de funcionamento desse microscópio é baseado nas proprieda- des ondulatórias do elétron, postuladas pelo físico francês Louis de Broglie, em 1923. A respeito do funcionamento do MEV, considerando que um elé- tron seja acelerado por uma diferença de potencial V, pode-se afirmar CORRETAMENTE que a) o aumento de V determina uma menor frequência para o elé- tron acelerado. *b) o aumento de V determina um menor comprimento de onda para o elétron acelerado. c) o aumento de V não influencia no comprimento de onda do elétron acelerado. d) o aumento de V determina uma menor frequência e um maior comprimento de onda para o elétron (UNIOESTE/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: C No final de seus ciclos de vida estrelas muito massivas podem sofrer um drástico desequilíbrio entre suas forças internas, de natureza nuclear e gravitacional, o que promove um colapso es- telar. Este fenômeno origina as chamadas Supernovas, que são violentas explosões estelares. Neste processo há liberação de energia da ordem de 1044 Joules e ejeção de matéria na forma de “ondas de choque” com velocidades de até 20.000 km/s. Após a explosão resta uma pequena estrela que é extremamente den- sa, gira com grandes velocidades angulares e emite intensa ra- diação eletromagnética pulsada, daí sua denominação: Pulsar. Sobre as Supernovas é correto afirmar que a) a energia total não se conserva devido a sua grande liberação durante a explosão. b) a “onda de choque” emitida transporta momentum, mas não transporta energia. *c) energia, momentum e carga elétrica totais são sempre con- servados no referido evento. d) a energia total não se conserva, pois durante a explosão há produção de quantidade de movimento. e) a criação de carga elétrica total é a responsável pela intensa emissão eletromagnética do Pulsar.
  • 68. 68japizzirani@gmail.com (UEM/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto. 01) O segundo postulado da teoria da Relatividade Restrita afir- ma que a velocidade da luz no vácuo tem o mesmo valor para todos os observadores, qualquer que seja seu movimento ou o movimento da fonte. 02) A energia total relativística de um corpo é o produto da mas- sa relativística desse corpo pela velocidade da luz no vácuo ao quadrado. 04) O nêutron possui uma massa aproximadamente igual a do próton, mas não possui carga elétrica. 08) Nas reações nucleares de transmutação, a energia total e a quantidade de movimento não são conservadas. 16) Os nêutrons, os prótons e os elétrons são as únicas partícu- las elementares da natureza. (UFBA-2011.1) - RESPOSTA OFICIAL NO FINAL DA QUESTÃO Quando um feixe luminoso passa através de um prisma, ele se decompõe em um espectro de cores que correspondem às luzes de diversos comprimentos de onda que compõem o feixe. Um gás monoatômico rarefeito, contido em uma ampola de vidro, é submetido a uma descarga elétrica e produz uma luz que, ao passar através de um prisma, decompõe-se em um espectro de raias coloridas, cujo padrão é característico do gás. A primeira explicação teórica para esse espectro, com base na teoria atômica, foi dada, em 1913, por Niels Bohr que, partindo do modelo atômico de Rutherford, estabeleceu um conjunto de postulados a partir dos quais era possível explicar, dentre outras coisas, o espectro observado. Esses postulados estabelecem que os elétrons giram ao redor do núcleo, em órbitas circulares estáveis, nas quais eles podem permanecer sem perder energia, que as órbitas são quantiza- das, possuindo, cada uma, um valor discreto de energia, e que o elétron, quando é forçado a mudar de uma órbita para outra, absorve ou libera uma determinada quantidade de energia. Com base nos postulados de Bohr, explique a produção das li- nhas espectrais observadas. Raias espectrais emitidas pelo hidrogênio RESPOSTA OFICIAL UFBA-2011.1: O modelo atômico proposto por Rutherford, previa um núcleo muito pequeno ao redor do qual, os elétrons giravam em uma nuvem difusa. O principal defeito desse modelo estava em que o elétron circulando ao redor do núcleo perderia energia por radia- ção eletromagnética e consequentemente acabaria por colapsar sobre o núcleo, tornando, portanto, o átomo instável. Em 1913 Bohr enunciou um conjunto de postulados por meio dos quais, dentre outras coisas, conseguia explicar o espectro discreto de raias observadas quando a luz, oriunda de um gás monoatômico, era decomposta por um prisma. Em seus postulados Bohr esta- beleceu que o elétron no átomo move-se em uma órbita estável, cuja energia é quantizada. O átomo emite ou absorve energia quando o elétron que se move inicialmente em uma órbita de energia Ei muda para outra de energia Ef, emitindo ou absorven- do um quantum de energia, também chamado fóton. A frequên- cia dessa energia irradiada ou absorvida é dada por f = (Ei − Ef) h , em que h é a constante de Planck. Se a órbita inicial tem maior energia do que a órbita final, o elé- tron libera energia, do contrário ele absorve. Uma vez que cada “cor”, no espectro de linhas espectrais, corresponde a uma fre- quência diferente, o que se vê é o espectro das energias irradia- das pelo átomo quando os seus elétrons mudam de uma órbita de maior energia para outra de menor energia. (ITA/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C O aparato para estudar o efeito fotoelétrico mostrado na figura consiste de um invólucro de vidro que encerra o aparelho em um ambiente no qual se faz vácuo. Através de uma janela de quartzo, luz monocromática incide sobre a placa de metal P e libera elétrons. Os elétrons são então detectados sob a forma de uma corrente, devido à diferença de potencial V estabelecida entre P e Q. Considerando duas situações distintas a e b, nas quais a inten- sidade da luz incidente em a é o dobro do caso b, assinale qual dos grácos abaixo representa corretamente a corrente fotoelétri- ca em função da diferença de potencial. a) b) *c) d) e)
  • 69. 69japizzirani@gmail.com (UFU/MG-2011.1) - ALTERNATIVA: B Em 1926, Louis de Broglie formula, na sua tese de doutorado, que as partículas deveriam se comportar como ondas, da mes- ma forma que a luz, considerada primeiramente como de caráter ondulatório, deveria ser descrita como partícula para explicar o comportamento do espectro de radiação de um corpo negro. A hipótese de de Broglie foi confirmada experimentalmente de for- ma independente por George P. Thomson e Joseph Davisson, em experiências realizadas usando elétrons em que a difração de partículas foi observada pela primeira vez. Nestes experimen- tos, as partículas incidem em uma rede de difração, que consiste de uma série de fendas do mesmo comprimento localizadas a uma distância igualmente espaçada, conhecida como espaça- mento da rede. O comprimento da fenda deve ser comparável com o comprimento da onda incidente. Na tabela 1, são reportados alguns comprimentos de onda, λ, de objetos materiais, todos se movendo com velocidade igual a 100 m/s. Tabela 1 Objeto Massa (kg) λ (m) Elétron 9,1×10−31 7,27×10−6 Nêutron 1,7×10−27 3,89×10−9 Bola de basebol 0,14 1,18×10−34 Na tabela 2, são reportados o valor de algumas distâncias na natureza. Tabela 2 Definição Distância (m) Raio do átomo de hidro- gênio 0,53×10−10 Espaçamento da rede cristalina do ouro 10−5 - 10−7 Espaçamento da rede cristalina do grafio-cobre 10−12 Analise as seguintes afirmações sobre os dados das tabelas. I - O comprimento de onda é inversamente proporcional ao mo- mento linear da partícula, com uma constante de proporcionali- dade da ordem de 10−34 . II - Pode-se usar um arranjo de átomos de hidrogênio para estu- dar a difração de bolas de basebol. III - Lâminas de ouro podem ser usadas como redes de difração em experimentos de difração de elétrons. Usando a tabela e as informações do enunciado, assinale a alter- nativa que apresenta as afirmações corretas. a) Apenas I. c) Apenas I e II. *b) Apenas I e III. d) Apenas III. (ITA/SP-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Obtenha uma expressão para as energias das órbitas do modelo de Bohr do átomo de Hidrogênio usando a condição de que o comprimento da circunferência de uma órbita do elétron ao redor do próton seja igual um número inteiro de comprimentos de onda de de Broglie do elétron. RESPOSTA ITA/SP-2011.1: E = − n2 h2 8π2 mr2 = − πke2 nλ (UEPG/PR-2011.1) - ALTERNATIVA: B Assinale a alternativa correta, no que se refere ao autor do se- guinte modelo atômico: “o átomo é formado por uma esfera de carga elétrica positiva, contendo em sua superfície elétrons in- crustados, possuidores de carga elétrica negativa”. a) Dalton. d) Bohr. *b) Thomson. e) Chadwick. c) Rutherford. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA OFIC.: SOMA=13(01+04 +08) A utilização de ampliação da luz, por emissão estimulada de ra- diação (laser), torna-se mais ampla e diversificada. Nesse con- texto, assinale o que for correto. 01) Um feixe de laser sempre se apresenta com uma intensidade muito elevada, isto é, grande concentração de energia em áreas muito pequenas. 02) A radiação laser é obtida a partir da concentração de radia- ções contidas no espectro luminoso. 04) Um feixe de radiação laser se propaga sempre na mesma direção havendo um mínimo de dispersão. 08) Uma das propriedades da radiação laser é ser coerente, isto é, as radiações que constituem o feixe de laser estão rigorosa- mente em fase, ocorrendo a coincidência entre cristas e vales da radiação. (UEPG/PR-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 15 (01+02+04+08) Considerando a natureza da luz e no que se refere ao efeito fo- toelétrico, assinale o que for correto. 01) O efeito fotoelétrico consiste na retirada de elétrons da maté- ria sob a ação da radiação eletromagnética. 02) Os resultados de experiências com o efeito fotoelétrico não podem ser interpretados pelo modelo ondulatório da luz, mas tornam-se de fáceis explicações quando admite-se o modelo corpuscular da luz. 04) A energia cinética máxima dos fotoelétrons é proporcional à frequência da luz e não depende da intensidade desta. 08) O emprego de aparelhos fotoelétricos permite a construção de máquinas especiais para produzir peças sem a intervenção do homem, além de inúmeras utilidades, como ligar e desligar lâmpadas que iluminam os mais variados lugares. (UNICAMP/SP-2011.1) - RESPOSTA: a) vmax ≈ 2,3 × 108 m/s b) vp ≈ 2,1 × 108 m/s A radiação Cerenkov ocorre quando uma partícula carregada atravessa um meio isolante com uma velocidade maior do que a velocidade da luz nesse meio. O estudo desse efeito rendeu a Pavel A. Cerenkov e colaboradores o prêmio Nobel de Física de 1958. Um exemplo desse fenômeno pode ser observado na água usada para refrigerar reatores nucleares, em que ocorre a emissão de luz azul devido às partículas de alta energia que atravessam a água. a) Sabendo-se que o índice de refração da água é n = 1,3, cal- cule a velocidade máxima das partículas na água para que não ocorra a radiação Cerenkov. A velocidade da luz no vácuo é c = 3,0 × 108 m/s . b) A radiação Cerenkov emitida por uma partícula tem a forma de um cone, como ilustrado na figura abaixo, pois a sua velocidade, vp, é maior do que a velocidade da luz no meio, v. Sabendo que o cone formado tem um ângulo θ = 50° e que a radiação emitida percorreu uma distância d = 1,6 m em t = 12 ns, calcule vp. Dados: cos 50° = 0,64 e sen 50° = 0,76. θ v vp
  • 70. 70japizzirani@gmail.com (UNICAMP/SP-2011.1) - RESPOSTA: a) R=1,3 b) ∆v = 0,02m/s Em 1905 Albert Einstein propôs que a luz é formada por par- tículas denominadas fótons. Cada fóton de luz transporta uma quantidade de energia E = hν e possui momento linear p = h λ , em que h = 6,6×10−34 J.s é a constante de Planck e ν e λ são, respectivamente, a frequência e o comprimento de onda da luz. a) A aurora boreal é um fenômeno natural que acontece no Polo Norte, no qual efeitos luminosos são produzidos por colisões entre partículas carregadas e os átomos dos gases da alta at- mosfera terrestre. De modo geral, o efeito luminoso é dominado pelas colorações verde e vermelha, por causa das colisões das partículas carregadas com átomos de oxigênio e nitrogênio, res- pectivamente. Calcule a razão R = Everde Evermelho em que Everde é a energia trans- portada por um fóton de luz verde com λverde = 500 nm, e Evermelho é a energia transportada por um fóton de luz vermelha com λvermelho = 650 nm. b) Os átomos dos gases da alta atmosfera estão constantemente absorvendo e emitindo fótons em várias frequências. Um átomo, ao absorver um fóton, sofre uma mudança em seu momento line- ar, que é igual, em módulo, direção e sentido, ao momento linear do fóton absorvido. Calcule o módulo da variação de velocidade de um átomo de massa m = 5,0×10−26 kg que absorve um fóton de comprimento de onda λ = 660 nm. (UFSC-2011.1) - RESPOSTA: SOMA = 21 (01+04+16) Com base nos tópicos de Física Moderna, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. Corpo negro ideal é todo corpo capaz de absorver toda a radiação que nele incide. Quando um corpo negro é aquecido, ele é uma fonte ideal de radiação térmica. 02. O efeito fotoelétrico só ocorre se a frequência da luz incidente sobre o metal for superior a um valor mínimo fmin e a emissão de cargas elétricas deste material independe da intensidade da radiação incidente. 04. A Teoria da Relatividade Especial, proposta por Einstein, está baseada em dois postulados, sendo que um deles é enunciado da seguinte forma: “As leis da Física são as mesmas em todos os referenciais inerciais. Ou seja, não existe nenhum sistema de referência inercial preferencial”. 08. A apresentação do trabalho do físico Maxwell sobre a quan- tização da energia é considerada hoje como o marco oficial da fundação da Física Moderna. 16. A Teoria da Relatividade Restrita tem como consequência a contração espacial e a dilatação temporal. 32. O fenômeno da radiação do corpo negro é explicado pela Física Clássica e pela Moderna como sendo uma distribuição contínua de energia de um sistema. 64. O comportamento dualístico de uma onda-partícula é des- crito e aceito pela Física Clássica, sendo mais aprofundado e explicado pela Física Quântica. (UECE/URCA-2011.1) - ALTERNATIVA: C Um trecho da música “Quanta” de Gilberto Gil, é reproduzido no destaque abaixo. Fragmento infinitésimo. Quase que apenas mental, Quantum granulado no mel, Quantum ondulado do sal, Mel de urânio, sal de rádio, Qualquer coisa quase ideal As fases “Quantum granulado no mel” e “Quantum ondulado do sal”, relacionam-se na Física, com: a) Conservação de Energia . b) Conservação da Quantidade de Movimento. *c) Dualidade Partícula-onda. d) Princípio da Causalidade. e) Conservação do Momento Angular. (UNEMAT/MT-2011.1) - ALTERNATIVA: A Os comprimentos de onda de maior interesse ecológico abran- gem as faixas do ultravioleta, do visível e do infravermelho. Des- tas, a faixa visível (400 A 700 nm) assume maior importância dada a sua participação no processo fotossintético, classificadas como RFA (Radiação Fotossinteticamente Ativa). Na fotossínte- se, a energia radiante é absorvida e transformada em energia de ligação química. Os receptores de radiação da fotossíntese são as clorofilas e os pigmentos acessórios (caroteno e xantofila). Considerando E a energia de um único fóton de frequência f inci- dente na clorofila e n, o número de fótons envolvidos no proces- so, para uma energia de 500 kCal, com luz de comprimento de onda de 700 nm, o número de fótons correspondentes será de aproximadamente, considerando: E = hf Constante de Plank → h = 6,62.10−34 J.s 1 kCal = 4.103 J Velocidade da luz → 3.108 m/s 1 nm = 10−9 m *a) 7.1024 d) 5.10−10 b) 7.10−24 e) 5.10−14 c) 7.10−14 (UFPB-2011.1) - RESPOSTA: AFIRM. CORRETAS: I, III, IV e V A Relatividade Especial é uma teoria muito bem consolidada ex- perimentalmente, inclusive tendo aplicações dela no cotidiano. Um exemplo bastante expressivo é o aparelho de navegação GPS, o qual está baseado na Relatividade Especial, e é cons- truído com a finalidade de proporcionar orientação espacial com precisão. Com base nos conceitos da Relatividade Especial, identifique as afirmativas corretas: I. A velocidade da luz no vácuo é a mesma em todas as direções e em todos os referenciais inerciais e não depende do movimen- to da fonte ou do observador. II. As leis da Física dependem do referencial inercial escolhido. III. Dois observadores em movimento relativo não concordam, em geral, quanto à simultaneidade entre dois eventos. IV. O tempo próprio é o intervalo de tempo entre dois eventos que ocorrem no mesmo ponto em um determinado referencial inercial, medido nesse referencial. V. O comprimento próprio de um objeto é aquele medido em um referencial no qual ele está em repouso. (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: E Cerca de 60 fótons devem atingir a córnea para que o olho humano perceba um flash de luz, e aproximadamente metade deles são absorvidos ou refletidos pelo meio ocular. Em média, apenas 5 fótons restantes são realmente absorvidos pelos fotor- receptores (bastonetes) na retina, sendo os responsáveis pela percepção luminosa. (Considere a constante de Planck h igual a 6,6 × 10−34 J.s e a velocidade da luz igual a 3,0 × 108 m/s) Com base nessas informações, é correto afirmar que, em média, a energia absorvida pelos fotorrecptores quando a luz verde com comprimento de onda igual a 500 nm atinge o olho humano é igual a a) 3,30 × 10−41 J. b) 3,96 × 10−33 J. c) 1,98 × 10−32 J. d) 3,96 × 10−19 J. *e) 1,98 × 10−18 J.
  • 71. 71japizzirani@gmail.com (UFES-2011.1) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃO Uma partícula, em repouso, decai espontaneamente em duas outras partículas que se movem em direções opostas. A primeira dessas duas partículas tem massa de repouso m e velocidade de módulo 0,8c (c é a velocidade da luz no vácuo), enquanto a segunda tem velocidade de módulo 0,6c . Calcule, em função de m , a massa de repouso da segunda partícula e a da partícula original, a) em uma abordagem não relativista; b) em uma abordagem relativista. RESOLUÇÃO OFICIAL UFES-2011.1: a) m m2 v1 → v2 → Como não há forças externas, o momento linear (quantidade de movimento) é conservado, portanto, p0 = p1 + p2 → →→ 0 = −m0,8c.î + m20,6c.î → → m2 = 4 3 m Em uma abordagem não relativista a massa é conservada, en- tão M = m1 + m2 = m + 4 3 m → → M = 7 3 m . b) Usando novamente a lei da conservação do momento linear (relativístico) temos 1 − 0,8c c 2 √ 1 − 0,6c c 2 √ m0,8c m20,6c î î0 = − + → → m2 = 16 9 m . Pela conservação da energia relativista temos 1 − 0,8c c 2 √ 1 − 0,6c c 2 √ m m2 Mc2 = +c2 c2 → → M = 35 9 m . (UFJF/MG-2011.1) - RESPOSTA: a) E = 10,2 eV b) v = 3,4 m/s De acordo com o modelo de Bohr, as energias possíveis dos estados que o elétron pode ocupar no átomo de hidrogênio são, aproximadamente, dadas por En = − E0 n2 , em que E0 = 13,6 eV e n =1,2,3,4,........ O elétron faz uma transição do estado exci- tado n = 2 para o estado fundamental n =1. Admitindo que a massa do átomo de hidrogênio é igual à massa do próton mp = 1,6 × 10−27 kg, faça o que se pede nos itens seguintes. a) Calcule a energia E , em elétron – volts, do fóton emitido. b) Sabendo que a quantidade de movimento (momento linear) do fóton emitido é dada por Q = E c e considerando que a quantida- de de movimento do sistema se conserva, qual é a velocidade v de recuo do átomo? Dados: Velocidade da luz no vácuo c = 3,0 × 108 m/s 1 eV = 1,6 × 10−19 J (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: A Em 2011, Ano Internacional da Química, comemora-se o cen- tenário do Premio Nobel de Química concedido a Marie Curie pela descoberta dos elementos radioativos Rádio (Ra) e Polônio (Po). Os processos de desintegração do 224 Ra em 220 Rn e do 216 Po em 212 Pb são acompanhados, respectivamente, da emissão de radiação *a) α e α. b) α e β. c) β e β. d) β e γ. e) γ e γ. (UNIFEI/MG-2011.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO No início do século passado foram observados alguns fenôme- nos físicos que não puderam ser compreendidos através da uti- lização da chamada Física Clássica. Consequentemente, novas idéias tiveram que ser elaboradas e acabaram por dar origem à Física Moderna, hoje já centenária e constituída principalmente pela Mecânica Quântica e Relatividade Geral. Dentre aqueles fenômenos que deram origem a esta Física, tem- se o efeito fotoelétrico, que trata da interação entre a luz e a superfície de um metal. Pergunta-se: a) O que acontece quando se incide luz sobre uma superfície metálica? Explique. b) Que hipótese Einstein formulou acerca da natureza da luz que lhe permitiu explicar o efeito fotoelétrico e que ainda lhe rendeu o prêmio Nobel de Física? Escreva a expressão que relaciona a energia e a frequência da entidade proposta por Einstein para a luz. RESPOSTA OFICIAL UNIFEI/MG-2011.1: a) Se os fótons do feixe de luz incidente têm energia suficiente, elétrons são ejetados da superfície metálica. Caso contrário não há ejeção de elétrons. b) Einstein propôs que a luz tem uma natureza de partícula, ou melhor, de uma onda-partícula, já que pode ser caracterizada pelo seu comprimento de onda, λ, ou pela sua frequência f. A energia desse fóton é dada por E = h × f = h × c λ , onde h é a constante de Planck. Em termos do comprimento de onda, substitui-se a frequência f pela razão entre a velocidade da luz no vácuo e o comprimento de onda da luz λ.
  • 72. 72japizzirani@gmail.com (UFRGS/RS-2011.1) - ALTERNATIVA: D De acordo com a Teoria da Relatividade, quando objetos se mo- vem através do espaço-tempo com velocidades da ordem da velociadade da luz, as medidas de espaço e tempo sofrem alte- rações. A expressão da contração espacial é dada por 1 − v2 c2 ½ L = L0 , onde v é a velocidade relativa entre o objeto observado e o ob- servador, c é a velocidade de propagação da luz no vácuo, L é o comprimento medido para o objeto em movimento e L0 é o comprimento medido para o objeto em repouso. A distância Sol-Terra para um observador fixo na Terra é L0 = 1,5 × 1011 m. Para um nêutron com velocidade v = 0,6 c, essa distância é de a) 1,2 × 1010 m. b) 7,5 × 1010 m. c) 1,0 × 1011 m. *d) 1,2 × 1011 m. e) 1,5 × 1011 m. (IFG/GO-2011.1) - ALTERNATIVA: E Num reator nuclear, a energia provém da fissão do Urânio. Cada núcleo de Urânio, ao sofrer fissão, divide-se em núcleos mais leves, e uma pequena parte, ∆m, de sua massa inicial transfor- ma-se em energia. Uma certa usina nuclear tem uma potência elétrica de cerca de 1,0 × 106 kW, que é obtida a partir da fis- são de Urânio-235. Para produzir tal potência, devem ser ge- rados 4,0 × 106 kW na forma de calor. Utilizando a equação de Einstein E = ∆m.c2 e considerando a velocidade da luz no vácuo c = 3 × 108 m/s, analise as proposições a seguir: I. A quantidade de calor, produzida em uma hora é de 1,44 × 1013 joules. II. A quantidade de massa ∆m que se transforma em energia na forma de calor, a cada hora, é 0,16 gramas. III. Supondo que a massa ∆m, que se transforma em energia, seja aproximadamente 8 × 10−4 da massa de Urânio-235, a mas- sa de urânio que sofre fissão em uma hora é de 200 gramas. Assinale a alternativa correta: a) Somente a proposição I. b) Somente a proposição II. c) Somente a proposição III. d) Somente as proposições I e II. *e) Todas as proposições. VESTIBULARES 2011.2 (SENAC/SP-2011.1) - ALTERNATIVA: C Analise as afirmações que seguem. I. Em 1895, Roentgen descobriu os raios X. A frequência desses raios é maior que a da luz visível. II. Um transformador é utilizado nas redes de distribuição de energia para transformar corrente alternada em corrente contí- nua. III. O laser é utilizado em várias áreas de conhecimento. A luz laser é uma onda eletromagnética monocromática. IV. A difração e a interferência são fenômenos que somente po- dem ser explicados satisfatoriamente por meio do comportamen- to ondulatório da luz. É correto o que se afirma em a) I, II e III, somente. b) I, II e IV, somente. *c) I, III e IV, somente. d) II, III e IV, somente. e) I, II, III e IV. (UFG/GO-2011.2) - ALTERNATIVA: D Um reator nuclear é um equipamento no qual se processam rea- ções de fissão nuclear. Em uma usina nuclear, em que sequência ocorrem as transformações de energia e qual isótopo é comu- mente usado como combustível nuclear? a) Térmica, elétrica e nuclear, com o U238 . b) Térmica, elétrica e nuclear, com o U235 . c) Elétrica, nuclear e térmica, com o U235 . *d) Nuclear, térmica e elétrica, com o U235 . e) Nuclear, térmica e elétrica, com o U238 . (UNEMAT/MT-2011.2) - ALTERNATIVA: D Albert Einstein, Prêmio Nobel de Física, publicou, em 1905, cinco estudos em que definiu a natureza da luz, revolucionou os conceitos de tempo e espaço e formulou a mais conhecida das equações: E = m.c2 . Um dos estudos de Einstein versou sobre o efeito fotoelétrico, marco histórico do desenvolvimento da Mecânica Quântica. Assinale a alternativa que define o efeito fotoelétrico. a) A emissão de fótons por elétrons de valência de certos me- tais. b) A produção de luz a partir da corrente elétrica em resistores não-ôhmico. c) A absorção de um elétron por um material, após a emissão de um fóton de raios X. *d) A emissão de um elétron por um átomo, devido à absorção de um fóton. e) A mudança da frequência da luz, quando um fóton interage com um elétron. (UNEMAT/MT-2011.2) - ALTERNATIVA: B As últimas décadas foram marcadas por três fatos históricos mui- to importantes para a Física: 1.cinquenta anos da morte de Albert Einstein; 2.sessenta anos do massacre nuclear sobre Hiroshima e Nagasaki; 3. comemoração do centenário do ano maravilhoso de Einstein. Com base nos trabalhos de Einstein, relacione as observações da coluna à direita com os itens da coluna à esquerda Itens Observações (1) Efeito fotoelétri- co (A) Base teórica da construção da bom- ba atômica. (2) Movimento Brawniano (B) Emissão de elé- trons quando a luz incide sobre uma superfície metálica (3) Relação E = mc2 (C) Agitação irregu- lar, rápida e contí- nua, em todas as direções, das partí- culas suspensas em um meio fluido (4) Teoria da Rela- tividade a) A-4, B-3, C-1 *b) A-3, B-1, C-2 c) A-1, B-3, C-2 d) A-3, B-4, C-2 e) A-2, B-2, C-1
  • 73. 73japizzirani@gmail.com (UDESC-2011.2) - ALTERNATIVA: B Um elétron em um átomo de hidrogênio efetua uma transi- ção entre dois estados cujas energias são Ei = −0,54 eV e Ef = −3,40 eV. A frequência da radiação emitida é: a) 4,3 × 1014 Hz *b) 6,9 × 1014 Hz c) 5,2 × 1014 Hz d) 1,3 × 1014 Hz e) 8,2 × 1014 Hz Dados: 1 eV = 1,6 × 10−19 J h = 6,6 × 10−34 J.s (UDESC-2011.2) - ALTERNATIVA: D Aceleradores de partículas, como o Large Hadron Colider (LHC), existente na Organização Europeia de Pesquisa Nucle- ar (CERN), localizado em Genebra na fronteira da Suíça com a França, podem acelerar partículas até velocidades próximas à velocidade da luz. Pode-se afirmar que a massa de uma partícula que atinge 90% da velocidade da luz é: a) igual à massa de repouso. b) maior, em relação à massa de repouso, por um fator 1 √0,10 . c) menor, em relação à massa de repouso, por um fator 1 √0,19 . *d) maior, em relação à massa de repouso, por um fator 1 √0,19 . e) menor, em relação à massa de repouso, por um fator 1 √0,10 . Dado: √1 − (v2/c2) m = m0 (UFG/GO-2011.2) - RESPOSTA: a) U = 50 kV b) v/c = 5/13 No microscópio eletrônico de transmissão os elétrons são ace- lerados por uma diferença de potencial, atravessam uma fina camada da amostra a ser analisada e, finalmente, atingem o de- tector. Como as energias dos elétrons são elevadas, correções relativísticas são necessárias. A energia cinética relativística dos elétrons é dada por E = 1 – v2 c2 1 – 1 E0 , sendo E0 = mc2 = 0,5 MeV. Diante do exposto, calcule: a) a diferença de potencial aplicada aos elétrons para E = E0 /10, lembrando que 1,0 eV =1,6 × 10−19 J. b) a razão v/c entre a velocidade dos elétrons e a velocidade da luz para E = E0 /12 . (UNIMONTES/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: A Quando cargas elétricas são aceleradas, desaceleradas ou, ain- da, realizam movimento oscilatório, radiações eletromagnéticas são produzidas. Em outros experimentos, cargas elétricas de- monstram comportamento ondulatório. Considere os fenômenos enumerados abaixo: I - difração; II - interferência; III - efeito fotoelétrico. O(s) fenômeno(s) que NÃO caracteriza(m) comportamento on- dulatório é(são): *a) III, apenas. b) II, apenas. c) I, apenas. d) I e II, apenas. (PUC/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: D Da fissão de um núcleo de 235 U, resultam dois ou mais núcle- os menores e dois ou três nêutrons. Nesse processo, ocorre a conversão de massa em energia. A relação entre a massa e a energia é dada por ∆E = ∆m.c2 . Nessa relação, ∆m representa a diferença de massa e c o valor da velocidade da luz no vácuo, que é 3,0 × 108 m/s. Considerando que na fissão de um deter- minado núcleo de 235 U a energia liberada seja 2,7 × 10−11 J, é correto afirmar que a) não há diferença entre a massa do núcleo de 235 U e a soma das massas dos produtos da sua fissão. b) a soma das massas dos produtos da fissão do 235 U é maior que a massa do núcleo de 235 U. c) a energia liberada na fissão não altera a massa do núcleo de 235 U fissionado. *d) a diferença entre a massa do núcleo de 235 U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamen- te 3,0 × 10−28 kg. e) a diferença entre a massa do núcleo 235 U fissionado e a soma das massas dos produtos da sua fissão é aproximadamente 9,0 × 10−16 kg. (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 27 (01+02+08+16) Com relação aos conceitos físicos relacionados à dualidade onda-partícula, analise as alternativas e assinale o que for cor- reto. 01) Fótons e elétrons em movimento possuem características corpusculares e ondulatórias. 02) Um elétron e um próton se movimentando, a velocidades não relativísticas, possuem o mesmo comprimento de onda de de Broglie, somente quando possuírem a mesma quantidade de movimento. 04) Quanto maior a velocidade não relativística de uma partícula subatômica, maior será seu comprimento de onda de Broglie. 08) Um elétron em movimento, ao atravessar uma rede de difra- ção, pode sofrer difração. 16) Para uma dada velocidade não relativística, quanto maior for a massa de uma partícula subatômica, menor será seu compri- mento de onda de Broglie. (UEM/PR-2011.2) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Entre 1900 e 1905, Max Planck e Albert Einstein propuseram que a energia das radiações (ondas eletromagnéticas) era transmiti- da na forma de pacotes chamados quanta ou fótons, de energia h.f (ou E = h.f), em que h é uma constante e f é a frequência da onda eletromagnética. Por volta de 1915, a teoria da relatividade, protagonizada por Einstein, postulou que um corpo possui ener- gia mesmo em repouso, apenas porque tem massa (E = mc2 ), sendo m a massa do corpo e c a velocidade da luz no vácuo. Sobre essas informações e os modelos atômicos, assinale o que for correto. 01) A expressão E = mc2 , que traduz a ideia de que qualquer corpo de massa m possui energia mesmo em repouso, é drama- ticamente comprovada pela energia liberada em explosões de artefatos nucleares. 02) Ao igualar as energias nas expressões apresentadas no enunciado acima, vemos que hf = mc2 . Isso implica que qualquer corpo de massa m em movimento possui propriedades ondula- tórias. 04) A expressão hf = mc2 remete à dualidade onda-partícula do elétron, já que o elétron possui massa, e isso remete ao modelo atômico atual. 08) O modelo atômico de Böhr, que incorpora as ideias de Planck e Einstein, sugeriu mudanças não só na natureza nuclear de um átomo, mas também em sua eletrosfera. 16) O modelo atômico atual utiliza 5 números quânticos para descrever a probabilidade de se localizar um elétron ao redor de um núcleo.
  • 74. 74japizzirani@gmail.com (CEFET/MG-2011.2) - ALTERNATIVA: E Um dos princípios da Física Moderna está corretamente expres- so em: a) A dualidade onda-partícula estabelece as diferenças de com- portamento físico entre elas. b) Os postulados da teoria da relatividade restrita contrariavam as evidências experimentais da época. c) Um elétron ligado a um átomo emitirá radiação ao transitar de órbitas mais internas para mais externas. d) Os elétrons irradiam ondas eletromagnéticas, em um mesmo estado quântico, ao orbitarem um núcleo atômico. *e) A radiação de corpo negro explica-se por ondas eletromag- néticas com energias proporcionais a múltiplos inteiros de suas freqüências. (UCS/RS-2011.2) - ALTERNATIVA: D Entre os vários problemas acarretados pelo tsunami que atingiu o Japão em março de 2011, um trouxe particular preocupação para o mundo: as avarias sofridas pela usina nuclear de Fukushima, com o consequente temor de vazamento de isótopos radioativos para o ambiente. O motivo desse temor mundial está no fato de os isótopos radioativos a) emitirem ondas na frequência do rádio apenas. b) não possuírem massa e, portanto, apresentarem maior poder de penetração na pele. c) emitirem radiação eletromagnética na faixa de micro-ondas apenas. *d) emitirem radiação de alta energia, como a alfa, a beta e a gama. e) possuírem naturalmente alta energia potencial gravitacional.