Anglo/Campinas 1º seriado – Tipo A (Todas as Unidades) A B E

TRABALHO E ENERGIA NO CAMPO ELÉTRICO
(PLúcio)
Dado: constante eletrostática do vácuo: K = 9 × 109 N.m2/C2
1. Uma partícula eletrizada com carga negativa é abandonada no
interior de um campo elétrico uniforme, de direção horizontal e sentido para a esquerda.
a) VA > VB e EA = EB.
b) VA > VB e EA > EB.
c) VA > VB e EA < EB.
d) VA = VB e EA = EB.
e) VA < VB e EA < EB.
8. Considere a carga elétrica Q = 6 µC, colocada no vácuo e dois
pontos A e B, a distâncias iguais a 10 cm e 30 cm, respectivamente,
dessa carga.
Q
Não recebendo ação de outras forças, essa partícula
A
a) fica em repouso.
b) passa a se deslocar para a direita em movimento retilíneo uniforme.
c) passa a se deslocar para a esquerda em movimento retilíneo uniforme.
d) passa a se deslocar para a direita em movimento retilíneo acelerado.
e) passa a se deslocar para a esquerda em movimento retilíneo
acelerado.
2. Sobre o movimento de uma carga negativa sujeita exclusivamente à
força de um campo elétrico uniforme, podemos afirmar que
a) é uniforme.
B
Despreze ações gravitacionais.
a) Determine o potencial elétrico em cada um desses pontos.
b) Se uma partícula com carga q = 2 µC é colocada em A, que energia potencial adquire o sistema (Q, q) adquire? E em B?
c) Qual o trabalho da força elétrica quando uma partícula de carga
elétrica de 2 µC e massa 10 g, abandonada em repouso no ponto A, é transportada até B ?
d) Determine a velocidade da partícula ao passar em B.
9. Considere a carga elétrica Q = 8 µC, colocada no vácuo e dois
pontos A e B, a distâncias iguais a 5 cm e 20 cm, respectivamente,
dessa carga.
b) é sempre retardado, com desaceleração constante.
A
B
c) é sempre acelerado, com aceleração constante.
d) é uniformemente acelerado, se a velocidade tem o mesmo sentido do campo.
e) é uniformemente retardado, se a velocidade tem o mesmo sentido do campo.
3. Num campo elétrico uniforme de intensidade, E = 105 N/C, a distância entre dois pontos, A e B, é 40 cm.
Q
a) Determine o potencial elétrico em cada um desses pontos.
b) Qual o trabalho da força elétrica quando uma partícula com carga
elétrica q = 2 µC é transportada de A até B?
O módulo do trabalho da força elétrica para levar uma partícula com
carga q = 2 µC de A até B é igual a
c) Se a massa dessa partícula é 120 g e sabendo que a força elétrica é a resultante, qual a sua velocidade em B, se ela parte do repouso em A?
a) 1 × 10–3 J.
b) 8 × 10–2 J.
d) Qual a energia cinética dessa partícula ao atingir o infinito?
d) 5 × 10 J.
e) 8 × 10 J.
–2
c) 2,5 × 10–3 J.
–3
4. Para transportar uma carga de prova q = 3 µC do ponto A até o
ponto B de um campo elétrico uniforme de intensidade,
E = 106 N/C, a força elétrica realiza trabalho de 0,9 J.
A distância entre esses pontos é igual a
a) 30 cm.
b) 10 cm.
d) 2 cm.
e) 50 cm.
c) 20 cm.
10. A diferença de potencial (tensão elétrica) entre dois pontos, A e B, é
VA - VB = 1 × 106 V. Calcule o trabalho da força elétrica sobre um
objeto puntiforme com carga Q = –2 µC levado de B para A.
11. A figura representa dois pontos A e B de um campo elétrico, sendo
no primeiro ponto, EA = 105 N/C. A diferença de potencial entre os
dois pontos é igual a 5×105 V.
E
A
5. Entre dois pontos de um campo elétrico uniforme separados pela
distância de 20 cm, a diferença de potencial é 1.000 V.
Uma partícula de massa 10 gramas e eletrizada com 1µC é abandonada no ponto A. Despreze ações gravitacionais.
A intensidade desse campo elétrico é
a) 1 × 103 N/C.
b) 2 × 103 N/C.
d) 2 × 102 N/C.
e) 5 × 102 N/C.
B
A
c) 5 × 103 N/C.
6. Uma nuvem está a um potencial de 8 × 106 V, relativamente à Terra.
Uma carga de 40 C é transferida por um raio, da nuvem à Terra. A
energia dissipada é de
a) 2 × 105J.
b) 3,2 × 108J
c) 4,2 × 107J.
d) 3,2 × 107J.
e) 5 × 10-6J.
.
a) Indique na folha de respostas o sentido da força elétrica atuante
sobre a partícula quando colocada no ponto A e calcule seu módulo.
b) Qual o trabalho da força elétrica sobre a partícula no deslocamento de A até B ?
c) Qual a velocidade da partícula ao passar pelo ponto B ?
12. A figura abaixo representa um campo elétrico uniforme e algumas
superfícies equipotenciais, espaçadas entre si por 5 cm.
7. A figura mostra algumas linhas de força de um campo elétrico e
dois pontos, A e B, desse campo.
100 V
20 V
E
A
B
20 cm
a) Qual o módulo desse campo elétrico?
Comparando os potencias elétricos (V) e os módulos dos vetores
campos elétricos (E) nesses pontos, temos
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b) Qual o trabalho da força elétrica quando uma carga puntiforme
q = -1 µC é levada de A até B ?
1º seriado – Tipo A (Todas as Unidades)
1
13. Algumas superfícies equipotenciais de um campo elétrico uniforme,
no vácuo, estão representadas na figura a seguir. Essas superfícies
sucessivas estão separadas por uma distância d = 2 m. O vetor
campo elétrico tem intensidade E = 500 V/m, direção horizontal e
sentido para a direita.
D
C
B
A
E
16. A Experiência da Gota de Óleo foi conduzida por Robert Andrews
Millikan para medir a carga elétrica do elétron. Ele conseguiu isso
balanceando cuidadosamente as forças elétricas e gravitacionais em
minúsculas gotas de óleo carregadas e suspensas entre duas placas
de metal. Conhecendo o campo elétrico, a carga da gota poderia ser
determinada. Repetindo o experimento em várias gotas, percebeu
que os valores medidos eram sempre múltiplos de um mesmo número. Milikan interpretou esse número como sendo a carga de um
único elétron, cujo valor atualmente aceito é 1,602 ×10−19 C.
Em 1923, Millikan ganhou o prêmio Nobel de Física por seus trabalhos sobre a Carga Elétrica Elementar e sobre o Efeito Fotoelétrico.
d
O experimento está ilustrado na figura a seguir.
Admitindo que na região exista apenas o campo elétrico citado e
sendo a força gravitacional desprezível, determine:
a) a diferença de potencial entre duas superfícies sucessivas;
b) o trabalho da força elétrica para levar uma partícula de carga
q = 1,8×10–8 C de um ponto da superfície D até um ponto da superfície A
c) Se a partícula tem massa m = 3×10–8 kg, sendo abandonada do
repouso em D, com que velocidade ela passa pela superfície A.
14. Algumas superfícies eqüipotenciais de um campo elétrico uniforme,
de intensidade E = 2×106 V/m, no vácuo, estão representadas na figura a seguir. Essas superfícies sucessivas (S1, S2 e S3) estão separadas pela distância d = 50 cm.
S1
S2
A
B
d
E
S3
C
Através da lente de aumento, ele observava o equilíbrio da gota no
interior das placas. Considere que a gota sofresse processo de eletrização por contato ao encostar na placa eletrizada superior ou
quando passasse muito perto dela no momento da borrifação do óleo. Considere uma gota na região entre as placas.
d
Admita que na região exista apenas o campo elétrico citado e que a
força gravitacional seja desprezível.
a) Calcule a diferença de potencial entre duas superfícies sucessivas.
a) Represente a gota e as forças atuantes sobre ela.
b) As gotas de óleo, tão pequenas, têm massa na ordem de 10–12
gramas. Sendo g = 10 m/s2, calcule a intensidade da força elétrica aplicada a uma gota deste porte, para mantê-la em equilíbrio.
b) Se uma partícula de massa m = 20 g e carga q = -1×10–6 C, é
abandonada do repouso no ponto B, para qual dos pontos assinalados ela se dirige? Justifique.
c) Qual o trabalho da força elétrica no deslocamento de B até esse
outro ponto?
d) Calcule a velocidade da partícula ao passar por esse ponto.
17. No experimento realizado por Millikan, o campo elétrico criado entre
as placas era uniforme. As placas eram separadas pela distância de
16 cm e submetidas à d.d.p de 1.000 V.
Considere a mesma gota do exercício anterior, em equilíbrio.
15. Você sabe como funcionam essas lâmpadas que iluminam a sua
sala de aula?
De uma maneira muito simplificada, essas lâmpadas, conhecidas
como fluorescentes contêm em seu interior um gás a baixa pressão.
Nas suas extremidades, é aplicada uma d.d.p. que acelera elétrons
de um lado para outro. Quando esses elétrons atingem as partículas do gás, transferem energia para ele, num processo chamado
excitação do gás. O gás excitado é instável e tende a voltar a seu
estado anterior, não excitado. Quando isso ocorre, essa energia a
mais que ele recebeu do elétron é, então, devolvida ao meio na
forma de luz.
Na figura, temos uma ilustração da lâmpada com seus principais
componentes.
a) Represente o campo elétrico uniforme entre as placas.
b) Considerando e 1,6×10–19, calcule quantos elétrons foram retirados da gota.
Respostas
1] d.
2] e.
3] b.
4] a.
5] c.
6] b.
7]c
8] a) VA = 5,4×105 V e VB = 1,8×105 V; b) 1,08 J e 0,36 J; c) 0,72 J;
d) 12 m/s.
9] a) 1,44×106 V e 3,6×105 V; b) 2,16 J; c) 6 m/s; d) 2,16 J.
10] 2 J.
11] a) → 0,1 N; b) 0,5 J; c) 10 m/s.
12] a) 400 V/m; b) -4×10–5 J.
13] a) 1.000 V; b) 5,4×10–5 J;
c) 60 m/s
O filamento F aquecido pela passagem de corrente elétrica libera
elétrons que partem para a extremidade B do tubo devido à d.d.p.
entre as extremidades da lâmpada.
a) Baseado na informações acima, represente o campo elétrico no
tubo, considerando que este seja uniforme.
b) Uma determinada lâmpada com um tubo de 40 cm tem entre
seus terminais uma d.d.p de 400 V. Sendo a massa e carga do
do elétron, aproximadamente, 10-30 kg e 10–19 C, respectivamente, calcule a aceleração que adquire um elétron emitido pelo filamento.
14] a) 106 V; b) para S1; c) 1 J; d) 10 m/s.
15] a) (←); b) 1014 m/s2.
17] b) 10.
16] b) 10–14 N;