DISCIPLINA: FÍSICA COLÉGIO DELTA – 30 ANOS “APAIXONADO PELA EDUCAÇÃO” Prof.: DARLAN ANO: CURSO APS ( X ) DATA: 11/02/2017 Nome: ______________________________________________________ Lista para curso Anapolis Questão 01) Um grande pedaço de papel, macio e seco, e uma pequena régua de plástico estão inicialmente separados e eletricamente neutros. Então, atrita-se forte e repetidamente a régua de plástico com o papel. Após o atrito, deve-se observar que Considerando o eletroscópio da figura anterior, carregado positivamente, assinale a alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir. Tocando-se o dedo na esfera, verifica-se que as lâminas se fecham porque o eletroscópio _______. a) b) c) d) a) b) c) d) e) ambos permanecerão neutros, pois são materiais isolantes elétricos. apenas um deles ficará eletrizado, porém é impossível afirmar qual deles. a carga elétrica do papel, por ter uma área maior que a da régua, será maior que a carga elétrica da régua. como o papel tem área maior que a da régua, ele retirará quantidades iguais de cargas elétricas positivas e negativas da régua, ficando, portanto, eletrizado, e a régua permanecendo neutra. ambos ficarão eletrizados com cargas de sinais opostos, porém de mesmo valor absoluto. Questão 04) Em uma aula de Física, foram utilizadas duas esferas metálicas idênticas, X e Y: X está suspensa por um fio isolante na forma de um pêndulo e Y fixa sobre um suporte isolante, conforme representado na figura abaixo. As esferas encontram-se inicialmente afastadas, estando X positivamente carregada e Y eletricamente neutra. Considere a descrição, abaixo, de dois procedimentos simples para demonstrar possíveis processos de eletrização e, em seguida, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados, na ordem em que aparecem. I. Questão 02) Uma esfera metálica A, eletrizada com carga elétrica igual a – 20,0 C, é colocada em contato com outra esfera idêntica B, eletricamente neutra. Em seguida, encosta-se a esfera B em outra C, também idêntica eletrizada com carga elétrica igual a 50,0 C. Após esse procedimento, as esferas B e C são separadas. A carga elétrica armazenada na esfera B, no final desse processo, é igual a a) b) c) d) e) II. 20,0 C 30,0 C 40,0 C 50,0 C 60,0 C a) b) c) d) e) Questão 03) Utilizado nos laboratórios didáticos de física, os eletroscópios são aparelhos geralmente usados para detectar se um corpo possui carga elétrica ou não. perde elétrons ganha elétrons ganha prótons perde prótons A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Nesse caso, verifica-se experimentalmente que a esfera X é ........ pela esfera Y. A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Enquanto mantida nessa posição, faz-se uma ligação da esfera Y com a terra, usando um fio condutor. Ainda nessa posição próxima de X, interrompe-se o contato de Y com a terra e, então, afasta-se novamente Y de X. Nesse caso, a esfera Y fica ........ . atraída – eletricamente neutra atraída – positivamente carregada atraída – negativamente carregada repelida – positivamente carregada repelida – negativamente carregada Questão 05) Quatro esferas metálicas idênticas, A, B, C e D, estão inicialmente carregadas com cargas elétricas cujos valores estão indicados na tabela. -1- Colégio Delta www.colegiodelta.com.br Realiza-se a seguinte sequência de contatos: A trajetória dos elétrons será retilínea, na direção de v , e eles serão acelerados com velocidade crescente dentro da região plana delimitada pelo quadrado, se as esferas I, II, III e IV estiverem, respectivamente, eletrizadas com cargas A toca B, mantendo-se C e D à distância; as esferas são separadas. C toca D, mantendo-se A e B à distância; as esferas são separadas. A toca C, mantendo-se B e D à distância; as esferas são separadas. a) +Q, –Q, –Q, +Q b) +2Q, –Q, +Q, –2Q c) +Q, +Q, –Q, –Q d) –Q, –Q, +Q, +Q e) +Q, +2Q, –2Q, –Q Note e adote: Q é um número positivo. Sendo e = 1,6 10–19 C o valor da carga elétrica elementar, é correto afirmar que após a sequência de contatos indicados, a carga elétrica adquirida pela esfera A, em coulombs, é um valor aproximado de a) b) c) d) e) – 100. – 1. + 100. + 10. – 10. Questão 06) Manaus é o município brasileiro campeão de morte por raio, segundo o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). AM Questão 08) Sabe-se atualmente que os prótons e nêutrons não são partículas elementares, mas sim partículas formadas por três quarks. Uma das propriedades importantes do quark é o sabor, que pode assumir seis tipos diferentes: top, bottom, charm, strange, up e down. Apenas os quarks up e down estão presentes nos prótons e nos nêutrons. Os quarks possuem carga elétrica fracionária. Por exemplo, o quark up tem carga elétrica igual a qup = +2/3 e o quark down qdown = –1/ 3 down q e, onde e é o módulo da carga elementar do elétron. a) b) Quais são os três quarks que formam os prótons e os nêutrons? Calcule o módulo da força de atração eletrostática entre um quark up e um quark down separados por uma distância d = 0,2 10–15 m. Caso necessário, use K = 9 109 Nm2/C2 e e = 1,6 10–19 C. Questão 09) Três cargas Q1 = 16 C, Q2 = –9 C e Q3 estão posicionadas conforme figura abaixo. O valor de x, em metros, para que a força coulombiana resultante em Q3 seja nula, é de (http://acritica.uol.com.br. Adaptado.) Sabendo que a carga elétrica elementar é igual a 1,6 10–19 C e que uma nuvem de tempestade sobre Manaus tem carga elétrica negativa acumulada de 32 C, é correto afirmar que essa nuvem tem a) b) c) d) e) 5,0 1018 elétrons a mais do que prótons. 2,0 1020 elétrons a mais do que prótons. 5,0 1020 elétrons a mais do que prótons. 5,0 1018 elétrons a menos do que prótons. 2,0 1020 elétrons a menos do que prótons. a) b) c) d) 4. 3. 2. 1. Questão 10) Questão 07) Os centros de quatro esferas idênticas, I, II, III e IV, com distribuições uniformes de carga, formam um quadrado. Um feixe de elétrons penetra na região delimitada por esse quadrado, pelo ponto equidistante dos centros das esferas III e IV, com velocidade inicial v na direção perpendicular à reta que une os centros de III e IV, conforme representado na figura. -2- Colégio Delta www.colegiodelta.com.br Os experimentos de Coulomb generalizaram as propriedades da força eletrostática entre duas partículas carregadas estacionárias. A figura mostra três partículas carregadas e localizadas nos vértices de um quadrado de lado l. A intensidade da força elétrica resultante sobre a carga q é dada por a) 3k 0 q 2 b) 5k 0 q 2 c) k 0q 2 a) b) c) d) e) 2 k 0q 2 e) k 0q 2 3l 2 2l 2 Questão 11) Em laboratórios de eletrônica se pode realizar vários experimentos envolvendo conceitos eletromagnéticos, tais como força e campo elétrico e magnético. A força elétrica entre duas cargas puntiformes de mesmo sinal, Q1 e Q2, separadas por uma distância d, tem valor F. Se triplicarmos o valor da carga Q1 e reduzirmos tanto o valor da carga Q2 quanto a distância d, à metade, a nova força elétrica entre as duas cargas será de (marque a resposta correta): 6F. 3F. 3F/4. 3F/8. Questão 12) Duas pequenas esferas eletrizadas, com cargas Q1 e Q2, separadas pela distância d, se repelem com uma força de intensidade 410–3 N. Substituindo-se a carga Q1 por outra carga igual a 3Q1 e aumentando-se a distância entre elas para 2.d, o valor da força de repulsão será 310–3 N 210–3 N 110–3 N 510–4 N 810–4 N Questão 13) Três esferas possuem formato idêntico, no entanto, duas são constituídas de material condutor e uma de material isolante. As esferas condutoras encontram-se fixas, separadas por uma distância igual a 1,0 m, possuindo cargas iguais a +2,0 10–6 C e –5,0 10–6 C. A esfera isolante, inicialmente neutra, foi colocada em contato primeiro com a esfera de carga positiva e em seguida com a esfera de carga negativa, sendo depois fixada, de modo a formar um triângulo equilátero juntamente com as esferas condutoras. Considerando as três esferas puntiformes e o tempo de contato entre elas muito pequeno, o módulo da força elétrica resultante sobre a esfera isolante, no vácuo, é igual a: a) b) c) d) e) A Figura acima ilustra duas cargas elétricas puntiformes que são mantidas fixas a uma distância de 1 metro. Uma terceira carga positiva q será abandonada em um ponto C interior ao segmento imaginário AB que une as cargas +Q e +4Q. Esse ponto C será escolhido aleatoriamente. A probabilidade de que a terceira carga, assim que for abandonada, se desloque sobre o segmento no sentido de A para B é l2 d) a) b) c) d) e) Questão 14) l2 l a) b) c) d) AM 1/6 2/5 1/5 2/3 1/3 Questão 15) A intensidade da força de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes Q1 = 5 . 10–5C e Q2 = 4 . 10–5C situadas no vácuo é igual a 18 N. Se essas cargas forem aproximadas 40 cm, a força sofrerá um acréscimo de (Dado: ko = 9 . 109 unidades SI) a) b) c) d) 20 N. 32 N. 46 N. 54 N. Questão 16) Um aluno faz uma experiência no laboratório de sua escola com três esferas metálicas idênticas, A, B e C, que possuem as cargas elétricas Q, 2Q e 3Q, respectivamente. Primeiro, ele coloca as esferas A e B em contato e espera que o equilíbrio eletrostático seja atingido. Em seguida, ele coloca a esfera A a uma distância de 1,0 m da esfera C, e verifica que o módulo da força entre as esferas A e C é de 1.620 N. Qual é o valor, em coulombs, da carga Q? Dado: Constante de Coulomb = 9,0 x 109 Nm2/C2. a) b) c) d) e) 1,0 × 10–4 1,7 × 10–4 2,0 × 10–4 2,6 × 10–4 3,0 × 10–4 Questão 17) Duas esferas condutoras e idênticas, cada uma com 100 gramas, estão suspensas por fios isolantes inextensíveis, de comprimentos iguais a 50 cm e de massas desprezíveis. Certa quantidade de carga elétrica é transferida às esferas, de modo que elas se repelem 60 cm uma da outra, conforme figura. 0,0 mN. 31 mN. 36 mN. 54 mN. 90 mN. Sendo o raio de cada esfera desprezível comparado com a distância que as separam e a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, a força de repulsão elétrica entre elas, em newtons, é igual a a) b) -3- 1,00. 1,25. Colégio Delta www.colegiodelta.com.br c) d) e) AM 0,35. 0,75. 0,25. Questão 18) Duas esferas condutoras idênticas foram suspensas utilizando-se dois fios isolantes de peso desprezível. Separando-as, eletrizou-se uma com carga Q, positiva, mantendo a outra neutra. Após o contato entre elas, foram abandonadas e se equilibraram na posição mostrada na figura. Uma segunda carga puntiforme Q2, também positiva, com Q1 = Q2, deve ser fixa no mesmo plano, de maneira que o campo elétrico resultante no ponto P, devido às presenças de Q1 e Q2, seja nulo. Para que se consiga esse efeito, a carga Q 2 deve ser fixa no ponto a) b) c) d) e) Considerando-se a constante eletrostática do meio e o módulo da aceleração da gravidade iguais a 9,0109Nm2/C2 e 10,0m/s2, respectivamente, e sabendo-se que a massa de cada esfera é de 0,60g, o valor da carga Q, em C, era de, aproximadamente, a) b) c) d) e) 3. 4. 5. 2. 1. Questão 21) No esquema a seguir, temos um triângulo equilátero de lado a. Em cada vértice do triângulo foram colocadas cargas elétricas idênticas e iguais a +Q. Determine o módulo do campo elétrico no centro do triângulo. 1,2 1,7 2,4 3,0 3,6 Questão 19) Nos vértices A, B e C de um quadrado cuja diagonal mede 3 2 m , estão três cargas elétricas positivas puntiformes de intensidades Qa = 1 10–5C; Qb = 3 10–4C e QC = 9 10–4C. O valor de K é 9 109 Nm2/C2. 12N b) 3 10 N c) d) 9 10 N 0N KQ/a2. 2KQ/a2. 3KQ/a2. 4KQ/a2. zero. Questão 22) Duas partículas carregadas exercem uma sobre a outra uma força atrativa de 7,2 N quando a separação entre elas é de 0,10 m. O valor da força elétrica resultante na carga A é de a) a) b) c) d) e) Considere: a constante de Coulomb igual a 9,0x109 Nm2/C2 Questão 20) Uma carga puntiforme Q1, positiva, encontra-se fixa no plano cartesiano indicado na figura. Ela gera um campo elétrico ao seu redor, representado pelos vetores E F e E G , nos pontos F e G, respectivamente. Calcule: a) a carga de uma das partículas sabendo que a outra tem –4,0 nC; b) o módulo do campo elétrico à meia distância entre as cargas. Questão 23) A figura abaixo representa as linhas de campo elétrico de duas cargas puntiformes. -4- Colégio Delta www.colegiodelta.com.br AM 9) Gab: D 10) Gab: B 11) Gab: A 12) Gab: A 13) Gab: A 14) Gab: E 15) Gab: B 16) Gab: C 17) Gab: D Com base na análise da figura, responda aos itens a seguir. a) Quais são os sinais das cargas A e B? Justifique. b) Crie uma relação entre os módulos das cargas A e B. Justifique. c) Seria possível às linhas de campo elétrico se cruzarem? Justifique. 18) Gab: B 19) Gab: B 20) Gab: B 21) Gab: E Questão 24) A figura abaixo representa um quadrado de lado L 2 m . Em seus vértices, foram colocadas as cargas Q1 = Q3 = Q4 = 1C e Q 2 1C . Calcule o módulo do vetor campo elétrico resultante no ponto P. 22) Gab: a) A força entre as partículas é dada pela lei de coulomb, F = k q1q2/d2, que, se resolvida para q2, nos dá q2 = F d2/k q1 = +2nC, positiva pois a força é atrativa. b) 23) Gab: a) Cargas positivas são fontes de E enquanto que cargas negativas são sorvedouros. Pela análise da figura, como as linhas de campo elétrico saem de B e chegam em A, conclui-se que A é negativa e B é positiva. b) Da figura, percebemos que da carga B saem o dobro de linhas de campo que chegam na carga A, portanto: QB 2 QA . GABARITO: c) 1) Gab: E 2) Gab: A 4) Gab: C 5) Gab: B 6) Gab: B 7) Gab: C b) Não. Pois caso fosse possível, haveria diferentes vetores E em cada ponto de cruzamento das linhas de campo. 24) Gab: 1,8 x 104 N/C 3) Gab: B 8) Gab: a) E = 2,16×104 N/C. qn = 0 qp = +e n 1 up + 2 down p 2 up + 1 down Kq1q 2 F d2 2 1 9 10 9 1,6 10 19 3 3 0,2 10 15 2 2 1,28 10 3 N F 1280 N -5-