darlan_curso_25_03_17 - Colégio Delta

DISCIPLINA: FÍSICA
COLÉGIO DELTA – 35 ANOS
“APAIXONADO PELA EDUCAÇÃO”
Prof.: DARLAN
ANO: CURSO
APS ( X )
DATA: 25/03/2017
Nome: ______________________________________________________
Questão 01)
Uma esfera metálica neutra é suspensa por um fio isolante.
Quando um bastão feito de material isolante e positivamente
carregado é posicionado perto da esfera metálica sem
encostar nela, observa-se que a esfera
a)
b)
c)
d)
e)
d)
e)
Dados
Campo de ruptura do ar: 3 x 106 V/m
k = 9 x 109 Nm2/C2
é repelida pelo bastão, porque a esfera se torna
positivamente carregada.
é atraída para o bastão, porque a esfera se torna
negativamente carregada.
é atraída para o bastão, porque o número de prótrons na
esfera é menor que no bastão.
é repelida pelo bastão, porque ocorre um rearranjo de
prótons na esfera.
é atraída para o bastão, porque ocorre um rearranjo dos
elétrons na esfera, que continua neutra.
Questão 02)
O para raio tipo Franklin é caracterizado por captores
metálicos pontiagudos instalados num ponto alto da edificação
a ser protegida. De acordo com Benjamin Franklin, qual a
razão do captor ser pontiagudo e não arredondado?
a)
b)
c)
dedo a uma distância de 3 mm da superfície metálica e a
carga elétrica na ponta do dedo corresponda à metade
daquela que deve estar uniformemente distribuída em uma
pequena esfera de raio 6 mm. Nessas condições, a carga
acumulada na ponta do dedo, em Coulomb, será de
a)
b)
c)
d)
e)
1,50 x 10–9
6,00 x 10–9
1,20 x 10–8
1,35 x 10–8
2,70 x 10–6
Questão 06)
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 C (potencial elétrico não nulo), também
isolada.
Melhorar a eficiência térmica do para raio.
Evitar aumento de tensão durante a descarga.
Atrair melhor o raio devido às linhas de campo elétrico
mais concentrado.
Evitar gastos com manutenção.
Facilitar o escoamento da dissipação da descarga para o
solo.
Em seguida, liga-se uma esfera à outra, por meio de um fio
condutor 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
q
descrito pela equação V  k , onde k é a constante de
r
Coulomb, q é a sua carga elétrica e r o seu raio.
Questão 03)
Sete bilhões de habitantes, aproximadamente, é a população
da Terra hoje. Assim considere a Terra uma esfera carregada
positivamente, em que cada habitante seja equivalente a uma
carga de 1 u.c.e.(unidade de carga elétrica), estando esta
distribuída uniformemente. Desse modo a densidade
superficial de carga, em ordem de grandeza, em u.c.e./m 2,
será
Considere:
Raio da Terra = 6  106 m e  = 3.
a)
b)
c)
d)
e)
10–23
105
102
10–5
1023
Questão 04)
Um eletrodoméstico bastante popular nos dias de hoje é o
aparelho de micro-ondas que tem como princípio de
funcionamento a produção de micro-ondas para aquecer
alimentos. Porém, a radiação produzida dentro do aparelho
não consegue escapar. Com base nesta explicação,
a)
b)
explique o que é a gaiola de Faraday;
dê três exemplos de gaiola de Faraday.
Questão 05)
A umidade relativa do ar no inverno de 2010 em Goiânia
atingiu 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
Supondo que nenhuma carga elétrica se acumule no fio
condutor, determine a carga elétrica final em cada uma das
esferas.
Questão 07)
Uma esfera A, de raio 2 cm está uniformemente eletrizada
com carga de 2C. Num ponto P, situado a 1 cm da superfície
dessa esfera é colocada uma partícula B, eletricamente
carregada, com carga de 5nC. O campo elétrico da carga A,
no ponto P, a força exercida por B em A, e o potencial elétrico
no ponto P, são, respectivamente
( usar k0 = 9109 N.m2/C2 )
a)
-1-
E = 2108 N/C, F = 10–2 N, V = 6105 V.
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b)
c)
d)
e)
E = 2108 N/C, F = 10–1 N, V = 6106 V.
E = 2107 N/C, F = 10–1 N, V = 6105 V.
E = 2107 N/C, F = 10–2 N, V = 6104 V.
E = 2107 N/C, F = 10–2 N, V = 6106 V.
Questão 08)
Um condutor esférico em equilíbrio eletrostático, representado
pela figura a seguir, tem raio igual a R e está eletrizado com
carga Q.
Analise as afirmações que se seguem:
I.
No ponto A, o campo elétrico e o potencial elétrico são
nulos.
II. Na superfície da esfera EB = VB/R
III. No ponto C, o potencial elétrico é dado por KQ/R
IV. No ponto C distante do ponto A de 2R, tem-se EC = VC/2R
É CORRETO afirmar que apenas as(a) afirmações(ão)
a)
b)
c)
d)
e)
I e III estão corretas.
IV está correta.
II e IV estão corretas.
III e IV estão corretas.
II e III estão corretas.
Questão 09)
Uma partícula com carga positiva q = 4,0 × 10 −6 C é mantida
em repouso diante de uma esfera maciça condutora isolada de
raio 0,10 m e carga total nula. A partícula encontra-se a uma
distância de 0,20 m do centro da esfera, conforme ilustra a
figura a seguir. A esfera e as cargas que foram induzidas em
sua superfície também se encontram em repouso, isto é, há
equilíbrio eletrostático.
AM
Questão 11)
O processo de eletrização por atrito, ou triboeletrização, é
responsável, em parte, pelo acúmulo de cargas nas nuvens e,
nesse caso, a manifestação mais clara desse acúmulo de
cargas é a existência de raios, que são descargas elétricas
extremamente perigosas. Entretanto, como o ar atmosférico é
um material isolante, os raios não ocorrem a todo momento.
Para que ocorram, o valor do campo elétrico produzido no ar
por um objeto carregado deve ter uma intensidade maior do
que um certo valor crítico chamado rigidez dielétrica. É
importante notar que não apenas o ar, mas todos os materiais,
sejam isolantes ou condutores, possuem rigidez dielétrica. Nos
condutores, em geral, essa grandeza tem valores muito
menores que nos isolantes, e essa é uma característica que os
diferencia. Assim, com um campo elétrico pouco intenso é
possível produzir movimento de cargas num condutor,
enquanto num isolante o campo necessário deve ser muito
mais intenso. Considerando essas informações, responda:
a) Sabe-se que a rigidez dielétrica do ar numa certa região
vale 3,0 × 106 N/C. Qual é a carga máxima que pode ser
armazenada por um condutor esférico com raio de 30 cm
colocado nessa região?
b) Supondo que o potencial elétrico a uma distância muito
grande do condutor seja nulo, quanto vale o potencial
elétrico produzido por esse condutor esférico na sua
superfície quando ele tem a carga máxima determinada no
item anterior?
Questão 12)
Duas esferas condutoras A e B, de raios R e 3R, estão
inicialmente carregadas com cargas positivas 2q e 3q,
respectivamente. As esferas são então interligadas por um fio
condutor.
Assinale a opção CORRETA.
a) Toda a carga da esfera A passará para a esfera B.
b) Não haverá passagem de elétrons de uma esfera para
outra.
c) Haverá passagem de cargas positivas da esfera A para a
esfera B.
d) Passarão elétrons da esfera B para a esfera A.
Sabendo que a constante de proporcionalidade na lei de
Coulomb é k = 9,0 × 109 Nm2/C2, determine o módulo e indique
a direção e o sentido:
a)
b)
do campo elétrico no centro da esfera condutora devido à
partícula de carga q;
do campo elétrico no centro da esfera condutora devido às
cargas induzidas em sua superfície.
Questão 10)
Uma esfera metálica encontra-se eletrizada positivamente, em
equilíbrio eletrostático. Sabe-se que o potencial de um ponto da
superfície dessa esfera vale 800 V e que seu raio é R = 10 cm.
Podemos, então, concluir que a intensidade do campo elétrico
E e o potencial V, no centro da esfera, valem
a) E = 0 e V = 0.
b) E = 80 V/cm e V = 800.
c) E = 0 e V = 800V.
d) E = 8,0 × 103V/m e V = 0.
Questão 13)
Uma esfera metálica, de raio 10 cm, isolada de outros corpos,
está imersa no ar e eletrizada com carga Q = 2,0108C. A
constante eletrostática do ar vale 9,0109 N.m2/C2.
Os
módulos do vetor campo elétrico e do potencial elétrico no
centro da esfera, em unidades do Sistema Internacional, valem,
respectivamente:
a) zero e zero.
b) zero e 1,8103
c) 1,8 e 18
d) 1,8102 e zero
e) 1,8103 e 1,8104
Questão 14)
Considere duas esferas de cobre, de diâmetros d 1 = 10102m
e d2 = 4102m, inicialmente isoladas, muito afastadas e
carregadas com carga negativa Q1 = 21106C e com carga
positiva Q2 = 35106C, respectivamente. Ligandose as
esferas por meio de um fio de cobre muito fino, após se
-2-
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desprezível) esse movimento cessa e as cargas ficam em
repouso. Dizemos então que o condutor está em equilíbrio
eletrostático.
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
Q
e
RB ,
-
Questão 16)
Dois condutores metálicos e esféricos, 1 e 2, respectivamente,
de raios R e 2R com cargas elétricas +16 Q e – 4 Q estão
isolados um do outro e, também, da vizinhança. Os dois
condutores foram ligados um ao outro por um fio condutor e, a
seguir desligados. Após serem desligados e ficarem isolados
novamente, as cargas elétricas existentes nos condutores 1 e 2
serão, respectivamente,
a) – 8 Q e + 8 Q
b) – 6 Q e + 6 Q
c) + 4 Q e + 8 Q
d) + 6 Q e + 6 Q
e) + 8 Q e + 8 Q
-
respectivamente, onde RB  2RA , estão muito distantes uma
da outra. Sobre a esfera B, distribui-se uma carga Q e, em
seguida, as duas esferas são conectadas entre si por um fio
metálico muito fino. Após cessar a transferência de cargas
entre as esferas, podemos afirmar que:
a) O valor do campo elétrico sobre a superfície das duas
esferas é o mesmo.
b) O valor do campo elétrico sobre a superfície da esfera A é
menor do que sobre a superfície da esfera B.
c) O potencial elétrico das duas esferas é o mesmo.
d) O potencial elétrico da esfera A é maior do que o da esfera
B.
e) O potencial elétrico da esfera A é menor do que o da
esfera B.
Verifica-se, nessas condições, o excesso de carga fica
distribuído na superfície externa do condutor.
Baseado no texto analise as afirmativas:
I.
Dizemos que um condutor está em equilíbrio eletrostático
somente quanto descarregado.
II. O excesso de carga nos condutores em equilíbrio
eletrostático fica localizado numa pequena região do
condutor.
III. O excesso de carga nos condutores em equilíbrio
eletrostático distribui-se por todo o volume do condutor.
IV. O excesso de carga nos condutores em equilíbrio
eletrostático distribui-se pela superfície externa do
condutor.
Use o código abaixo.
a) se todas forem verdadeiras
b) se, apenas II, III e IV forem verdadeiras
c) se, apenas I e III forem verdadeiras.
d) se, apenas IV for verdadeira
e) se nenhuma for verdadeira
TEXTO: 1 - Comum à questão: 20
Questão 17)
Na figura abaixo temos: uma esfera oca de alumínio e na ponta
do bastão uma pequena esfera também de alumínio. A esfera
oca está neutra e a do bastão está eletrizado com carga (Q),
positiva.
Q
- - - -
RA
-
- - - - -
Questão 15)
Duas esfera maciças, A e B, de raios
- - - -
- - - -
-
-
estabelecer o equilíbrio eletrostático, as cargas nas esferas
serão, respectivamente:
a) 4106C e 10106C
b) 10106C e 4106C
c) 40106C e 16106C
d) 16106C e 40106C
AM
Esta prova tem por finalidade verificar seus conhecimentos
sobre as leis que regem a natureza. Interprete as questões do
modo mais simples e usual. Não considere complicações
adicionais por fatores não enunciados. Em caso de respostas
numéricas, admita exatidão com um desvio inferior a 5 %. A
aceleração da gravidade será considerada como g = 10 m/s².
Questão 20)
Na figura a seguir, dois condutores esféricos A e B carregados,
cujos raios são respectivamente R A  6 cm e R B  2 cm ,
estão separados por uma distância muito maior que 6 cm e
conectados por um longo fio condutor fino. Uma carga total
Q  8,0  10 -8 C é colocada em uma das esferas.
Você pretende eletrizar a esfera oca usando a carga do bastão
(Q). Haverá diferença entre fazer o contato da esferinha
extremamente ou internamente com a esfera oca?
Considerando
a
constante
eletrostática
no
vácuo
K  9  10 N  m /C ,
9
2
2
Questão 18)
Uma esfera condutora de raio R1 = 5cm está eletriza com uma
carga Q = 2.10–9C. Qual o potencial dessa esfera? Qual o seu
novo potencial após ter sido colocada em contacto e depois
separada de um segunda esfera, de raio R2 = 10cm,
inicialmente neutra?
Dado: 1/4 0 = 9.109uS.I.
Questão 19)
A figura representa um condutor (cobre) isolado, ao qual ´r
fornecido um excesso de carga Q (negativa, por exemplo).
Inicialmente, essas cargas põem-se em movimento dentro do
condutor, até que após um intervalo de tempo (em geral
-3-
Pode–se afirmar que:
00. o potencial elétrico na superfície do condutor A é menor do
que o potencial elétrico na superfície do condutor B.
01. o potencial elétrico no interior do condutor A é maior do
que o potencial elétrico no interior do condutor B.
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02. a carga elétrica no condutor A é o triplo da carga elétrica
no condutor B.
03. o campo elétrico é o mesmo na superfície dos dois
condutores.
04. o potencial elétrico na superfície dos condutores A e B é o
mesmo e vale 9  103 V .
GABARITO:
1) Gab: E 2) Gab: C 3) Gab: D
4) Gab:
a) A gaiola de Faraday é uma blindagem eletrostática que
não permite que haja campo elétrico no interior dos
condutores ou de estruturas metálicas. Isso ocorre
porque as cargas elétricas se distribuem no exterior do
condutor ou da estrutura metálica, se redistribuindo de
maneira que o campo elétrico resultante em seu interior
seja nulo.
b) 1) Um carro de metal quando recebe uma descarga
elétrica funciona como uma gaiola de Faraday;
2) o aparelho de micro-ondas, que não permite que as
micro-ondas escapem durante o aquecimento dos
alimentos, por causa de sua estrutura metálica, funciona
como gaiola de Faraday, inclusive na parte de vidro da
porta que fecha o aparelho existe uma tela de metal;
3) cabos coaxiais de TV a cabo possuem uma malha de
metal, intercalada com um isolante, que revestem o fio
condutor interno que transporta o sinal recebido pela
antena. Essa malha funciona como uma gaiola de
Faraday, porque ela não permite que haja interferência
de campos elétricos externos sobre o condutor.
5) Gab: D 6) Gab: Q1 = 1,0 C e Q2 = 2,0 C 7) Gab: C
8) Gab: B 9) Gab:
a) Eq = 9,0 × 105 N/C – esquerda, horizontal
b) 9,0 × 105 N/C – direita, horizontal
10) Gab: C 11) Gab: a) Q = 3x10–5 C b) V = 9x105 V
12) Gab: D 13) Gab: B 14) Gab: B 15) Gab: C 16) Gab: C
17) Gab:
Sim. Se fizermos o contacto interno, então toda
carga Q do bastão passará para a esfera. Se fizermos o
contacto externo, então, apenas uma parte da carga do
bastão passará para a esfera.
18) Gab: V1 = 360V e V’1 = 120V 19) Gab: D 20) Gab: FFVFV
-4-
AM