Slide 1 - Educacional

Correção prova cumulativa
Terceiros anos
Questão 1
• Três
cargas
elétricas
puntiformes e idênticas, Q1,
Q2 e Q3 são mantidas fixas
em suas posições sobre uma
linha reta, conforme indica a
figura
abaixo:
Sabendo-se que o módulo da
força elétrica exercida por Q1
sobre Q2 é de 4,0 x 10–5 N,
qual é o módulo da força
elétrica resultante sobre Q2?
• A - ( ) 4,0 x 10–5 N.
• B - ( ) 8,0 x 10–5 N.
• C - ( )1,2 x 10–4 N.
• D - ( ) 1,6 x 10–4 N.
• E - ( ) 2,0 x 10–4 N.
Resolução
Q1Q2
5
9 Q1Q2
FK
 4.10  9.10
d²
(0,1)²
4.10 5.(0,1)² 0,04.10 5
59
Q1Q2 


0
,
00444
.
10
9.109
9.109
0,00444.10 14  4,44.10 17 C  Q1Q2  4,44.10 17 C
Parte2
17
8
Q1Q2
4
,
44
.
10
39
.
6
.
10
FK
 F  9.109

d²
(0,05)²
(0,0025)
F  15840.10 8  15,840.10 5 N
Ftotal  15,840.10 5  4.10 5  12.10 5  1,2.10  4 N
LETRAC
Questão 2
• Pesquisas mostram que mais de 90% dos raios que
atingem o solo são cargas negativas que partem de
nuvens,
conforme
a
figura
a
seguir:
Considere a diferença de potencial elétrico entre a
distribuição de cargas negativas na base da nuvem e
o solo como sendo da ordem de 106 V. De modo
simplificado, considere uma altura de 2 km entre a
base da nuvem e a terra. A melhor aproximação para
o módulo do vetor campo elétrico entre a nuvem e o
solo, em V/m, é:
• A - ( ) 5 . 102B - ( ) 5 . 106 C - ( ) 0,5 . 106D - ( ) 0,5 . 107
Resolução
6
6
U12
10
1.10
U12  E.d  E 
E
E
d
2 Km
2000
6
E  0,0005.10  E  5.10²V / m
LetraA
Questão 3
• A figura abaixo mostra as linhas de força, em
uma região de campo elétrico uniforme E. A
diferença de potencial entre os pontos A e B,
distantes entre si 30 cm, é U = 6,0 V. Determine
a intensidade de força elétrica sobre um elétron,
que se encontra no ponto A.
• A - ( ) 1,0 x 10–18 N
• B - ( ) 1,6 x 10–18 N
• C - ( ) 2,4 x 10–18 N
• D - ( ) 3,2 x 10–18 N
• E - ( ) 4,0 x 10–18 N
Resolução
F
E   F  E.Q
Q
Q  n.e  Q  1.1,6.10 19  Q  1,6.10 19 C
U
6
U  E.d  E   E 
 20 N / C
d
0,3
N
19
19
18
F  20 .1,6.10 C  32.10 N  F  3,2.10 N
C
LetraD
Questão 4
• Em um experimento, o professor Ladeira observa o movimento de uma gota
de óleo, eletricamente carregada, entre duas placas metálicas paralelas,
posicionadas horizontalmente. A placa superior tem carga positiva e a
inferior,
negativa,
como
representado
nesta
figura:
•
•
•
•
Considere que o campo elétrico entre as placas é uniforme e que a gota
está apenas sob a ação desse campo e da gravidade.
Para um certo valor do campo elétrico, o professor Ladeira observa que a
gota
cai
com
velocidade
constante.
Com base nessa situação, é correto afirmar que a carga da gota é:
A - ( ) negativa e a resultante das forças sobre a gota não é nula;
B - ( ) positiva e a resultante das forças sobre a gota é nula;
C - ( ) negativa e a resultante das forças sobre a gota é nula;
D - ( ) positiva e a resultante das forças sobre a gota não é nula.
Resolução
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+
+
-
-----------------------------------------------------------------------------
Legenda:
Força elétrica
Peso
Para a partícula se mover com velocidade constante,
segundo a segunda lei de Newton, a resultante das
forças deve ser igual a zero, para isso precisa haver
uma força contrária ao peso que é a força elétrica, desta
forma a partícula precisa ser carregada negativamente,
conforme pode-se ver na figura acima.
•
•
•
•
•
•
•
Questão
5
Aplica-se uma diferença de potencial V a duas placas condutoras paralelas,
muito extensas e separadas por uma distância d. Entre elas, colocam-se três
partículas A, B e C com velocidade inicial nula, conforme a figura abaixo.
Desprezando as interações entre as partículas, é correto afirmar que:
1 -se a partícula A se movimentar para a placa à direita, ela terá carga positiva;
2
-se
a
partícula
B
permanecer
parada,
nada se concluirá sobre sua carga;
4
-se
a
partícula
C
se
movimentar
para
a placa à esquerda, ela terá carga negativa;
8 -todas as partículas se movimentarão para a placa à esquerda,
independentemente do sinal de suas cargas;
16
-nenhuma
das
três
partículas
poderá
se
movimentar
horizontalmente,
mesmo
se forem carregadas;
32 -o campo elétrico é uniforme na região central entre as placas.
Soma: ________
Resolução
• As cargas opostas se atraem, portanto os itens 1 e 4
estão corretos.
• Se a partícula permanecer parada significa que ela é
neutra, então 2 é neutra.
• Pode-se concluir a partir do explicito anteriormente que
as questões 8 e 16 estão incorretas.
• Como as placas estão igualmente carregadas o campo
entre elas é uniforme, então a questão 32 está correta.
• Somatório: 1+4+32=37 pontos
Questão 6
•Nos vértices de um quadrado, são colocadas esferas
eletrizadas
com
uma
carga
elétrica
que, em módulo, vale “q”. Em A, já existe uma positiva.
Desejam-se
no
centro
do
quadrado
um potencial nulo e uma intensidade de campo não nula.
Devemos
então
colocar
em
B,
C
e D, cargas, respectivamente:
•A - ( ) positiva, positiva e positiva;
•B - ( ) negativa, positiva e negativa;
• C - ( ) positiva, negativa e negativa;
• D - ( ) positiva, negativa e positiva;
• E - ( ) negativa, positiva e positiva
Resolução
O campo elétrico sai
das cargas positivas
paras as negativas
e portanto o campo
no centro é não nulo
Resposta C
As flechas
representam o
campo
elétrico.
KQ1 KQ2 KQ3 KQ4
V  V1  V2  V3  ... 



0
d1
d2
d3
d4
Questão 7
• Medidas elétricas indicam que o campo elétrico junto ao solo, e a céu
aberto,
é
uniforme
e tem módulo igual a 150 N/C, com direção vertical e sentido descendente,
conforme
as
linhas
de força abaixo: Assinale a alternativa incorreta:
• A - (
) A força elétrica sobre uma carga negativa
neste campo tem sentido ascendente.
• B
(
)
O
módulo
da
força
elétrica
sobre
uma
carga dobrará, se a carga diminuir à metade.
• C - (
) O módulo da força elétrica sobre uma carga
não muda, se a carga troca de sinal.
• D - (
) As superfícies eqüipotenciais serão perpendiculares
às linhas de força do campo elétrico.
• E - (
) Dois pontos, A e B, conforme a figura, e separados
pela
distância
d
=
2
m,
terão
uma
diferença
de
potencial igual a 300 V.
Resolução
• (A) Se o campo elétrico vem de cima para baixo, por convenção, se
diz que o campo elétrico sai da parte positiva para a negativa, ou
seja, a parte superior é positiva. Assim sobre uma partícula negativa
a força seria de baixo para cima (ascendente).- Alternativa correta
• (B) A partir da lei de Coulomb, se a carga cai a metade a força
também diminui a metade e não dobra. (alternativa falsa)
Felétrica  K
Q1Q2
d²
• (C) Quando muda-se o sinal da carga muda-se o sinal da força,
entretanto como refere-se ao módulo esta alternativa é correta.
• (D) Já vimos que as superfícies equipotenciais são perpendiculares a
força elétrica.
• (E) U=E.d
• U=150.2
• U=300V
• Resposta B
Questão 8
• Duas partículas, eletricamente carregadas com
+ 8.10–6C cada uma, são colocadas no vácuo a
uma distância de 30 cm, onde K = 9.109
N.m²/C² . A força de interação eletrostática entre
essas cargas é:
• A - ( ) de repulsão e igual a 6,4 N;
• B - ( ) de repulsão e igual a 1,6 N;
• C - ( ) de atração e igual a 6,4 N;
• D - ( ) de atração e igual a 1,6 N;
• E - ( ) impossível de ser determinada.
Resolução
KQ1Q2 9.109.8.10 6.8.10 6 576.10 3
F


d²
(0,30)²
0,09
F  6400.10 3  6,4 N
F  6,4 N
Re spostaA
A Força é de repulsão pois as duas cargas são
positivas.
Questão 9
• Considere dois pontos, M e N, de um campo elétrico
uniforme de intensidade 5,0 . 10³ N/C, conforme
mostra o esquema abaixo. Sabendo que o potencial
elétrico no ponto M vale 40 V, é correto afirmar que:
• A - ( ) o potencial elétrico no ponto N vale –10 V;
• B - ( ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma
carga
q = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale – 2,0 . 10–4 J;
• C - ( ) o potencial elétrico no ponto N vale 40 V;
• D - ( ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma
carga
q = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale 2,0 . 10–4 J;
• E - ( ) o potencial elétrico do ponto N vale 90 V.
Resolução
U MN  E.d
VM  VN  E.d  VM  E.d  VN
VN  VM  E.d
VN  40  5.10³.0,01
T  Q.E.d
T  2.10 .5.10³.0,01
-6
3
T  0,1.10 J
VN  40  50
4
T  1.10 J
VN  10V
Resposta A
Questão 10
• Explique como funciona a partir da
eletrostática:
• uma impressora.
• um precipitador eletrostático.
Resolução
• As gotas de tinta são carregadas com cargas contrárias ao
papel onde serão impressas as imagens. Assim elas são
atraídas pelo papel onde formam-se as imagens.
Simulação: http://phet.colorado.edu/en/simulation/balloons
Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=9FhNI-nV7Zk
• O precipitador eletrostático é utilizado para retirar partículas
poluentes do ar. As partículas se atritam. Como vimos o atrito
tira elétrons de um corpo ficando o corpo positivamente
carregado e estas cargas passam para outro corpo que fica
negativamente carregado. Nas paredes do precipitador há
duas placas, uma carregada positivamente e outra carregada
negativamente. As partículas carregadas negativamente são
atraídas pela placa carregada positivamente e as partículas
carregadas positivamente são atraídas pela placa negativa.
Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=KPZn-N1jzx0
Questão 11
• Escolha
um
dos
experimentos
apresentados em sala de aula e complete
abaixo:
• Assunto.
• Funcionamento.
• Explicação
Resolução
• Simulação:
http://phet.colorado.edu/en/simulation/charges-and-fields
Assunto: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico,
voltagem, superfícies equipotenciais.
Funcionamento: pode-se escolher a quantidade de elétrons e
prótons a colocar no sistema. Pode-se mudar a distância entre as
cargas. E mede-se com um voltímetro a voltagem entre as
cargas.
Resumo da explicação: a medida que aumenta-se a distância
entre as cargas diminui-se a voltagem, consequentemente a força
elétrica. Segundo a lei de Coulomb a medida que aumenta-se a
quantidade de cargas aumenta-se também a força elétrica, e se
aumenta a distância entre as cargas diminui-se a força elétrica e
a diferença de potencial.
Questão 12
• Mapa conceitual.
Resolução
Fonte: http://www.if.ufrgs.br/cref/mapas/avaliacao.html
Ótimos estudos