Udesc Uel Uem Ufpr Ufsc www.aulasdefisica.com.br 1. (Ufpr 1995) Suponha uma esfera metálica de raio 0,10 m com uma carga Q uniformemente distribuída em sua superfície. Uma partícula com a carga q = -7 +4,0 × 10 C, ao ser colocada num ponto P a uma distância de 0,30 m do centro da esfera, experimenta uma força atrativa de módulo 2,0 × -2 10 N. 9 2 2 Considere K = 1/(4πε0) = 9,0×10 (N.m /C ). a) Determine, no ponto P, o campo elétrico (módulo, direção e sentido) produzido pela esfera. b) Determine Q. c) Calcule o potencial elétrico na superfície da esfera. d) Qual a intensidade do campo elétrico no interior da esfera? Justifique. c) perdido prótons e o tecido ganhado elétrons. d) perdido elétrons e o tecido ganhado elétrons. e) perdido prótons e o tecido ganhado prótons. 6. (Uel 1996) O esquema a seguir representa uma região onde existe um campo elétrico uniforme E . 2. (Uel 1994) Uma partícula está eletrizada -15 positivamente com uma carga elétrica de 4,0 × 10 -19 C. Como o módulo da carga do elétron é 1,6 × 10 C, essa partícula 4 a) ganhou 2,5 × 10 elétrons. 4 b) perdeu 2,5 × 10 elétrons. 4 c) ganhou 4,0 × 10 elétrons. 4 d) perdeu 6,4 × 10 elétrons. 4 e) ganhou 6,4 × 10 elétrons. 3. (Uel 1994) A força de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes, que estão a 20 cm uma da outra, é 0,030 N. Esta força aumentará para 0,060 N se a distância entre as cargas for alterada para a) 5,0 cm b) 10 cm c) 14 cm d) 28 cm e) 40 cm 4. (Uel 1994) A diferença de potencial entre duas placas condutoras paralelas, representadas no esquema a seguir, é 200 volts. Considerando as indicações do esquema, a diferença de potencial entre os pontos P1 e P2, em volts, é igual a Sabendo-se que o módulo de E vale 200 N/C, a diferença de potencial entre os pontos X e Y, indicados no esquema, é, em volts, igual a a) zero b) 18 c) 60 d) 80 e) 120 7. (Uel 1996) Duas esferas idênticas com cargas -6 -6 elétricas + 5,0.10 C e - 1,0.10 C, a uma distância D uma da outra, se atraem mutuamente. Por meio de uma pinça isolante foram colocadas em contato e, a seguir, afastadas a uma nova distância d, tal que a força de repulsão entre elas tenha o mesmo módulo da força de atração inicial. Para essa situação, a relação D/d vale a) 4 5 b) 5 4 c) 2 e) 2 2 d) 2 8. (Udesc 1996) A figura a seguir mostra duas cargas pontuais, Q1 e Q2. Elas estão fixas nas suas posições e a uma distância de 1,00 m entre si. No ponto P, que está a uma distância de 0,50 m da carga Q2, o campo elétrico é nulo. Sendo Q2 = + 1,0 -7 × 10 C, o valor da carga Q1(em coulombs) é: -7 a) 40 b) 50 c) 110 d) 160 e) 200 5. (Uel 1996) Um bastão isolante é atritado com tecido e ambos ficam eletrizados. É correto afirmar que o bastão pode ter a) ganhado prótons e o tecido ganhado elétrons. b) perdido elétrons e o tecido ganhado prótons. a) - 9,0 × 10 -7 c) +1,0 × 10 -7 e) - 3,0 × 10 -7 b) + 9,0 × 10 -7 d) -1,0 × 10 9. (Uel 1995) Os corpos ficam eletrizados quando perdem ou ganham elétrons. Imagine um corpo que tivesse um mol de átomos e que cada átomo perdesse um elétron. Esse corpo ficaria eletrizado com uma carga, com coulombs, igual a 1 www.aulasdefisica.com.br Dados: -19 23 carga do elétron = 1,6 × 10 C; mol = 6,0 × 10 -43 -14 -4 b) 6,0 × 10 c) 9,6 × 10 a) 2,7 × 10 4 42 e) 3,8 × 10 d) 9,6 × 10 10. (Uel 1995) A diferença de potencial entre as duas placas condutoras paralelas indicadas no esquema é 500 V. Dado: -19 carga do elétron = 1,6 × 10 C Quando um elétron é transportado de P1 a P2, o trabalho realizado pelo campo elétrico é, em joules, igual a -20 -20 -17 b) 6,4 × 10 c) 6,4 × 10 a) 1,3 × 10 -16 -15 e) 8,0 × 10 d) 8,0 × 10 a) DIGA onde a intensidade do campo elétrico é maior: nas proximidades do ponto A, ou nas proximidades do ponto B? JUSTIFIQUE sua resposta. b) Suponha que uma partícula carregada positivamente seja largada em repouso no ponto A. A tendência da partícula será se deslocar para a direita, para a esquerda, ou permanecer em repouso? JUSTIFIQUE sua resposta. c) Responda à pergunta anterior, b), apenas considerando agora uma partícula carregada negativamente. Novamente, JUSTIFIQUE SUA RESPOSTA. 15. (Udesc 1997) Uma partícula com carga positiva é lançada com velocidade v no campo elétrico uniforme existente entre as placas A e B. 11. (Uel 1997) Considere três pequenas esferas de isopor M, N e P. A esfera M está eletrizada positivamente e ela atrai tanto a esfera N como a P. As esferas N e P também se atraem. Nessas condições, as possíveis cargas de N e P são. a) N (+), P (+) b) N (-), P (-) c) N (+), P (-) d) N (-), P (+) e) N (-), P (zero) 12. (Uel 1997) Uma esfera isolante está eletrizada com uma carga de -3,2µC. Sabendo que a carga -19 elementar vale 1,6.10 C, é correto afirmar que a esfera apresenta. 13 a) excesso de 2,0.10 elétrons. 13 b) falta de 2,0.10 elétrons. 12 c) excesso de 5,0.10 prótons. 12 d) falta de 5,0.10 prótons. 10 e) excesso de 5,0.10 elétrons. 13. (Uel 1997) A distância entre duas superfícies equipotenciais S1 e S2, de um campo elétrico uniforme, é de 20 cm. A diferença de potencial entre essas superfícies é de 100V. A intensidade da força -5 elétrica que age numa carga q=2.10 C abandonada entre M e N, em Newtons, vale a) 2,0.10 b) 1,0.10 c) 5,0 -2 -3 e) 2,0.10 d) 1,0.10 14. (Udesc 1997) Na figura a seguir aparece a representação, por linhas de força, do campo elétrico numa certa região do espaço Aplicando-se um campo magnético na região entre as placas, juntamente com o campo elétrico, a partícula descreve a trajetória retilínea MN. Podemos afirmar que, necessariamente, para que tal fato ocorra, o campo magnético aplicado deve ter: a) direção paralela às placas e sentido de M para N; b) direção perpendicular às placas e sentido da placa A para a placa B; c) direção perpendicular às placas e sentido da placa B para a placa A; d) direção perpendicular a esta folha e sentido "entrando" na folha; e) direção perpendicular a esta folha e sentido "saindo" da folha. 16. (Uel 1998) Dois corpos A e B, de materiais diferentes, inicialmente neutros, são atritados entre si, isolados de outros corpos. Após o atrito, a) ambos ficam eletrizados negativamente. b) ambos ficam eletrizados positivamente. c) um fica eletrizado negativamente e o outro continua neutro. d) um fica eletrizado positivamente e o outro continua neutro. e) um fica eletrizado positivamente e o outro, negativamente. 2 www.aulasdefisica.com.br 17. (Uel 1998) Três esferas condutoras A, B e C têm o mesmo diâmetro. A esfera A está inicialmente neutra e as outras duas estão carregadas com cargas QB = 1,2 µC e QC = 1,8 µC. Com a esfera A, toca-se primeiramente a esfera B e depois C. As cargas elétricas de A, B e C, depois desses contatos, são, respectivamente, a) 0,60 µC, 0,60 µC e 1,8 µC b) 0,60 µC, 1,2 µC e 1,2 µC c) 1,0 µC, 1,0 µC e 1,0 µC d) 1,2 µC, 0,60 µC e 1,2 µC e) 1,2 µC, 0,8 µC e 1,0 µC 18. (Uel 1998) Considere duas cargas puntiformes Q1= 3µC e Q2 = 12µC, fixas e isoladas de outras cargas, nas posições indicadas na figura a seguir. O módulo do vetor campo elétrico é nulo no ponto a) I b) II c) III d) IV e) V 04) Uma carga de prova positiva estará sujeita, no ponto C, a uma força elétrica resultante paralela a E C. 08) │QA│ > │QB│ 16) Usando a lei de Coulomb e os dados necessários, pode-se determinar as forças que um agente externo deve exercer sobre as cargas QA e QB para mantê-las fixas em suas posições. 21. (Uel 1999) Considere uma esfera metálica eletrizada positivamente, no vácuo e distante de outros corpos. Nessas condições, a) o campo elétrico é nulo no interior da esfera. b) as cargas estão localizadas no centro da esfera. c) o campo elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera. d) o potencial elétrico é nulo no interior da esfera. e) o potencial elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera. 22. (Uel 1999) Quatro cargas elétricas estão fixadas nos vértices de um quadrado de lado L, como na figura, estando indicados os módulos e os sinais das cargas. 19. (Uel 1998) Um condutor esférico, de 20cm de diâmetro, está uniformemente eletrizado com carga de 4,0µC e em equilíbrio eletrostático. Em relação a um referencial no infinito, o potencial elétrico de um ponto P que está a 8,0cm do centro do condutor vale, em volts, Dado: 9 2 2 constante eletrostática do meio = 9,0.10 N.m /C 5 4 4 a) 3,6.10 b) 9,0.10 c) 4,5.10 4 3 e) 4,5.10 d) 3,6.10 20. (Ufpr 1999) Na figura a seguir, QA e QB são cargas elétricas pontuais fixadas no plano xy e o Para que a força elétrica total em uma das cargas +q seja nula, o módulo da carga -Q deve ser igual a (q) b) q c) a) q 2 2 (q 2 ) (q 2 ) e) d) 2 4 vetor E C representa o campo elétrico resultante no ponto C. Considerando a situação anterior apresentada, é correto afirmar: 01) QB é uma carga positiva. 02) Existe um ponto no segmento de reta que liga QA a QB onde o potencial elétrico é nulo. 23. (Uel 1999) Uma carga elétrica positiva Q gera um campo elétrico à sua volta. Duas superfícies equipotenciais e o percurso de uma carga elétrica -6 q=2.10 C, que se desloca de A para B, estão representados na figura: O trabalho realizado pelo campo elétrico de Q sobre a carga q nesse deslocamento vale, em joules, -6 -6 -5 a) 4 . 10 b) 6 . 10 c) 1 . 10 3 www.aulasdefisica.com.br d) - 4 . 10 -6 -5 e) - 6 . 10 24. (Ufpr 2000) Considere um capacitor composto por duas placas condutoras paralelas que está sujeito a uma diferença de potencial de 100V, representado na figura a seguir: É correto afirmar: 01) O potencial elétrico na placa A é maior que na placa B. 02) Entre as placas há um campo elétrico cujo sentido vai da placa B para a placa A. 04) Se a capacitância deste capacitor for igual a 1,00 µF, a carga elétrica em cada placa terá módulo igual a 10,0 µC. 08) Um elétron que estiver localizado entre as placas, será acelerado em direção à placa A. 16) Se a distância entre as placas for reduzida à metade, a capacitância do capacitor irá duplicar. 32) Este capacitor pode ser usado como um elemento para armazenar energia. 25. (Ufsc 2001) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S): 01) O campo elétrico, no interior de um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, é nulo. 02) O campo elétrico, no interior de um condutor eletrizado, é sempre diferente de zero, fazendo com que o excesso de carga se localize na superfície do condutor. 04) Uma pessoa dentro de um carro está protegida de raios e descargas elétricas, porque uma estrutura metálica blinda o seu interior contra efeitos elétricos externos. 08) Numa região pontiaguda de um condutor, há uma concentração de cargas elétricas maior do que numa região plana, por isso a intensidade do campo elétrico próximo às pontas do condutor é muito maior do que nas proximidades de regiões mais planas. 6 16) Como a rigidez dielétrica do ar é 3x10 N/C, a carga máxima que podemos transferir a uma esfera de 30cm de raio é 10microCoulombs. 32) Devido ao poder das pontas, a carga que podemos transferir a um corpo condutor pontiagudo é menor que a carga que podemos transferir para uma esfera condutora que tenha o mesmo volume. 26. (Ufpr 2001) Um físico realiza experimentos na atmosfera terrestre e conclui que há um campo elétrico vertical e orientado para a superfície da Terra, com módulo E=100N/C. Considerando que para uma pequena região da superfície terrestre o campo elétrico é uniforme, é correto afirmar: 01) A Terra é um corpo eletrizado, com carga elétrica negativa em excesso. 02) A diferença de potencial elétrico, na atmosfera, entre um ponto A e um ponto B, situando 2m abaixo de A, é de 200V. 04) Cátions existentes na atmosfera tendem a mover-se para cima, enquanto que ânions tendem a mover-se para a superfície terrestre. 08) O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar uma carga elétrica de 1µC entre dois pontos, A e C, distantes 2m entre si e situados a uma mesma altitude, é 200µJ. 16) Este campo elétrico induzirá cargas elétricas em uma nuvem, fazendo com que a parte inferior desta, voltada para a Terra, seja carregada positivamente. 27. (Ufpr 2002) A Eletrostática é a parte da Física que trata das propriedades e do comportamento de cargas elétricas em repouso. Com base nos conceitos da Eletrostática, é correto afirmar: 01) Se dois objetos esféricos eletricamente carregados forem colocados próximos um do outro, existirá entre eles uma força na direção do segmento de reta que une seus centros, e o módulo dessa força será inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. 02) Ao colocarmos uma carga elétrica de prova em uma região onde existe um campo elétrico, atuará sobre essa carga uma força elétrica cujo módulo vai depender do campo elétrico no ponto onde a carga foi colocada. 04) As linhas de força do campo eletrostático, por convenção, iniciam nas cargas positivas e terminam nas cargas negativas. 08) O trabalho para mover uma carga elétrica sobre uma superfície equipotencial é diferente de zero. 16) Atritando-se dois corpos diferentes, criam-se cargas negativas e positivas, tal que esses corpos ficam carregados. 32) Um corpo esférico e uniformemente carregado possui superfícies equipotenciais esféricas. 28. (Ufsc 2002) Uma esfera condutora 1, de raio R1, está eletricamente carregada com uma carga Q1 e apresenta um potencial elétrico V1. A esfera condutora 1 é ligada, por meio de um fio condutor de dimensões desprezíveis, a uma esfera condutora 2, de raio R2 e descarregada. Após atingirem equilíbrio eletrostático, a esfera 1 adquire carga Q1' e potencial V1' e a esfera 2 adquire carga Q2' e potencial V2'. 4 www.aulasdefisica.com.br Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 02) Q2' = Q1' 01) V1 = V1' + V2' 08) V1' = V2' 04) Q1' + Q2' = Q1 16) Q2'/Q1' = R2/R1 32) V1 = V1 ' 29. (Uel 2001) Campos eletrizados ocorrem naturalmente no nosso cotidiano. Um exemplo disso é o fato de algumas vezes levarmos pequenos choques elétricos ao encostarmos em automóveis. Tais choques são devidos ao fato de estarem os automóveis eletricamente carregados. Sobre a natureza tureza dos corpos (eletrizados ou neutros), considere as afirmativas a seguir: I- Se um corpo está eletrizado, então o número de cargas elétricas negativas e positivas não é o mesmo. II- Se um corpo tem cargas elétricas, então está eletrizado. o neutro é aquele que não tem cargas III- Um corpo elétricas. IV- Ao serem atritados, dois corpos neutros, de materiais diferentes, tornam-se se eletrizados com cargas opostas, devido ao princípio de conservação das cargas elétricas. el obter obter-se V- Na eletrização por indução, é possível corpos eletrizados com quantidades diferentes de cargas. Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta. a) Apenas as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) Apenas as afirmativas I, IV e V são verdadeiras. c) Apenas as afirmativas rmativas I e IV são verdadeiras. d) Apenas as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. e) Apenas as afirmativas II, III e V são verdadeiras. 30. (Uel 2001) Milikan determinou o valor da carga elétrica elementar (carga elétrica do elétron, q) com um experimento representado pelo desenho a seguir. Uma pequena gota de óleo de massa m, está em equilíbrio, sob a ação do campo gravitacional e do campo elétrico de módulo E, vertical, uniforme e orientado para baixo. O experimento é desenvolvido em uma região gião que pode ser considerada como vácuo. Qual das alternativas a seguir está correta? a) A carga total da gota é mg/E e é positiva. b) A diferença entre o número total de prótons e elétrons, na gota, é dada por mg/(Eq). c) A carga elétrica total da gota é E/(mg) e é positiva. d) O número total de elétrons na gota é Eq/(mg). e) A força gravitacional sobre a gota é nula, porque ela está no vácuo. 31. (Uel 2001) A figura a seguir mostra duas cargas elétricas +q e -q, q, separadas pela distância 2a e simétricas em relação ao eixo x. É correto afirmar: a) O campo elétrico no ponto O é nulo. b) O potencial elétrico no ponto O é diferente de zero. c) A força elétrica que atuaria em uma carga +q colocada em B teria direção reção vertical com sentido para cima. d) A força elétrica que atuaria em carga -q colocada em B teria sentido para cima. e) Uma carga +q colocada em B apresentará trajetória retilínea, deslocando--se verticalmente para baixo. 32. (Uel 2001) Considere o campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme +q1, localizada no centro de um círculo de raio R. Uma outra carga elétrica puntiforrne q2 é levada da posição A para B, de B para C de C para D e finalmente de D para A, conforme mostra a figura a seguir. Sobre isso, considere as afirmativas. I- O trabalho é menor na trajetória BC que na trajetória DA. II- O trabalho na trajetória AB é positivo se a carga 5 www.aulasdefisica.com.br q2 for positiva. III- O trabalho na trajetória AB é igual ao trabalho no trajeto BC+CD+DA. IV- O trabalho na trajetória AB+BC+CD+DA é nulo. Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta. a) Apenas as afirmativas I e IV são verdadeiras. b) Apenas as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. c) Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Apenas as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. e) Apenas as afirmativas III e IV são verdadeiras. 33. (Uel 2000) É conhecido que "cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem." Dispõe-se de quatro pequenas esferas metálicas A, B, C e D. Verifica-se que A repele B, que A atrai C, que C repele D e que D está carregada positivamente. Pode-se concluir corretamente que a) C está carregada negativamente. b) A e C têm cargas de mesmo sinal. c) A e B estão carregadas positivamente. d) B tem carga negativa. e) A e D se repelem. 34. (Ufpr 2003) Uma partícula com massa m e carga positiva q encontra-se inicialmente em repouso num campo elétrico uniforme E . Considerando desprezível o peso da partícula, após ela entrar em movimento, é correto afirmar: 01) Ela se move na direção do campo elétrico, mas no sentido oposto. 02) Ela possui uma aceleração com módulo igual a qE/m. 04) Ela se move descrevendo uma parábola. 08) Ela se move de um ponto com potencial V(a) para um ponto com potencial V(b), tal que V(a) >V(b). 16) A energia cinética da partícula aumentará com o decorrer do tempo. 35. (Uel 2003) A câmara de TV é o dispositivo responsável pela captação da imagem e pela transformação desta em corrente elétrica. A imagem é formada num mosaico constituído por grânulos de césio, que se carregam positivamente quando atingidos pela luz. Separada desse mosaico por uma lâmina de mica, encontra-se uma placa constituída por um material condutor de eletricidade denominada placa de sinal. Nessa placa, forma-se uma réplica eletrostática da imagem, formada no mosaico, constituída de cargas negativas. Sobre a réplica da imagem eletrostática na placa de sinal, é correto afirmar: a) As regiões mais claras da imagem correspondem às regiões eletrizadas com maior quantidade de cargas positivas na réplica da imagem eletrostática. b) As regiões mais escuras da imagem correspondem às regiões eletrizadas com maior quantidade de cargas positivas na réplica da imagem eletrostática. c) A réplica da imagem eletrostática é produzida através da eletrização por contato com grânulos de césio do mosaico. d) A réplica da imagem eletrostática é um conjunto de minicapacitores formados por efeito de indução eletrostática. e) A réplica da imagem eletrostática é um conjunto de mini-indutores formados por efeito de indução eletromagnética. 36. (Uel 2003) Uma constante da ficção científica é a existência de regiões na superfície da Terra em que a gravidade seria nula. Seriam regiões em que a gravidade seria bloqueada da mesma forma que uma gaiola metálica parece "bloquear" o campo elétrico, pois dentro dela não atuam forças elétricas. Pensando na diferença entre a origem da gravitação e as fontes do campo elétrico, o que seria necessário para se construir uma "gaiola de gravidade nula"? a) Para cancelar a força gravitacional, seria necessário construir do lado oposto à superfície da Terra um bloco que tivesse a mesma massa da região onde existiria a "gaiola de gravidade". b) Seria necessário que o campo gravitacional também fosse repulsivo, pois a gaiola metálica parece "bloquear" o campo elétrico, em razão de a resultante da superposição dos campos elétricos das cargas positivas e negativas, distribuídas na superfície metálica, ser nula. c) Seria necessário que o campo gravitacional interagisse com o campo elétrico, de modo que essa superposição anulasse o campo. d) Seria necessário haver interação entre os quatro campos que existem, ou seja, entre o campo elétrico, o campo magnético, o campo nuclear e o campo gravitacional. e) Seria necessário haver ondas gravitacionais, pois, diferentemente da gravidade, elas oscilam e podem ter intensidade nula. 37. (Uem 2004) Considere um corpo metálico descarregado, AB, colocado em repouso em um campo elétrico cujas linhas de força são mostradas na figura a seguir. Assinale o que for correto. 6 www.aulasdefisica.com.br 01) Em virtude da indução eletrostática no corpo metálico, a sua extremidade A ficará eletrizada negativamente e a sua extremidade B ficará eletrizada positivamente. 02) Nas proximidades da região A do corpo metálico, a intensidade do campo elétrico externo rno é maior do que nas proximidades da região B. 04) A força elétrica F A, que age sobre a extremidade A do corpo metálico, aponta para a esquerda da figura. 08) A força elétrica F B, que age sobre a extremidade B do corpo metálico, aponta para a direita da figura. 16) Sob a ação das forças F A e F B, o corpo metálico tenderá a se deslocar para a esquerda da figura. 32) Se as linhas de força do campo elétrico representado na figura fossem paralelas e 01) No ponto P, o módulo do campo elétrico gerado 8 pela carga q1 vale 27,0x10 N/C. 02) No ponto P, o módulo do campo elétrico gerado 8 pela carga q2 vale 4,0x10 N/C. 04) No ponto P, o módulo do campo elétrico 9 resultante vale 2,3x10 N/C. 08) O módulo da força elétrica resultante aplicada -2 sobre q0 vale 1,2x10 N. 16) No ponto P, o potencial elétrico devido à carga 6 q1 vale 36,0x10 V. 32) A energia potencial elétrica da carga de prova é −1, 44x10 −4 J. 39. (Uem 2004) As figuras a seguir representam dois capacitores de placas planas e paralelas. A capacitância do Capacitor 1 vale C1 e suas placas, de área A1 cada uma, estão separadas por uma distância d1. A capacitância do Capacitor 2 vale C2 = xC1 e suas placas, de área A2 = 3A1 cada uma, estão separadas adas por uma distância d2 = d1/2. Observando que o volume compreendido entre as placas do Capacitor 2 está totalmente preenchido com um material isolante, de constante dielétrica k = 4, determine o valor de x. igualmente espaçadas, F A apontaria para a direita e F B apontaria para a esquerda. 64) Se as linhas de força do campo elétrico representado ado na figura fossem paralelas e igualmente espaçadas, o corpo permaneceria em repouso. 38. (Uem 2004) As cargas puntuais q1 (negativa) e q2 (positiva), de módulos 120,0 µC e 40,0 µC, respectivamente, são mantidas fixas nas posições representadas na figura a seguir. No ponto P, de coordenadas (3,2), é colocada uma carga de prova -12 positiva q0, de módulo 8,0x10 C. Utilize o valor 9 2 2 9,0x10 N.m /C para a constante elétrica assinale o que for correto. 1 πε e 4 0 40. (Ufpr 2004) Um dipolo elétrico é formado por duas cargas puntiformes +q e -q q separadas por uma distância d. Em relação a esse sistema de duas cargas, é correto afirmar: 01) O módulo do campo elétrico no ponto médio que separa as duas cargas é nulo. 02) O potencial elétrico no ponto médio que separa as duas cargas é nulo. 04) O plano perpendicular à linha que une as cargas e que passa pelo seu ponto médio é uma superfície equipotencial. 08) Se uma pequena carga-teste teste positiva for colocada no ponto médio do dipolo, ela ficará sujeita a uma aceleração. 16) As linhas de força do campo elétrico saem da carga negativa e entram na carga positiva. 41. (Ufpr 2004) Dois circuitos estão dis dispostos lado a lado, conforme a figura adiante. Após a chave S ser ligada, é correto afirmar: 7 www.aulasdefisica.com.br 08) Os íons maiores têm mais dificuldade de se locomover pelo gel. Por este motivo podemos separar os íons maiores dos menores. 16) Um íon, com carga de módulo 8,0 x 10−19 C , que se deslocou 0,1 m do início ao fim do experimento, dissipou 2 × 10−17 J no meio viscoso. 01) No circuito B aparecerá uma corrente elétrica no sentido anti-horário, medida pelo galvanômetro G. 02) Após um intervalo de tempo suficientemente longo, a corrente elétrica no circuito A será aproximadamente nula. 04) Em qualquer instante de tempo, a diferença de potencial à qual o capacitor C está submetido é igual à diferença de potencial V da bateria. 08) A energia dissipada nos resistores R e r é devida ao efeito Joule. 16) O capacitor C armazena energia potencial elétrica. 42. (Ufsc 2005) Para entender como funciona a eletroforese do DNA, um estudante de Biologia colocou íons de diferentes massas e cargas em um gel que está dentro de uma cuba na qual há eletrodos em duas das extremidades opostas. Os eletrodos podem ser considerados como grandes placas paralelas separadas por 0,2 m. Após posicionar os íons, o estudante aplicou entre as placas uma diferença de potencial de 50J/C que foi posteriormente desligada. O meio onde os íons se encontram é viscoso e a força resistiva precisa ser considerada. Os íons deslocam-se no sentido da placa negativamente carregada para a placa positivamente carregada e íons maiores tendem a deslocar-se menos. (Desconsidere o efeito do gel no campo elétrico).As figuras mostram esquemas do experimento e do resultado. Observe-as e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) Enquanto a diferença de potencial estiver aplicada, a força elétrica que atua em um íon será constante, independentemente de sua posição entre as placas. 02) Pelo sentido do movimento dos íons, podemos afirmar que eles têm carga negativa. 04) Quanto maior for a carga do íon, mais intensa vai ser a força elétrica que atua sobre ele. 43. (Uel 2005) A figura a seguir apresenta quatro distribuições de cargas simetricamente distribuídas sobre um circunferência de raio a com centro em 0. A carga total em cada distribuição é positiva e igual a Q. O segmento 0P é perpendicular ao plano do círculo, e tem altura h. Na distribuição c, a carga Q está distribuída em N cargas iguais e o ângulo β é dado por β = (2π)/N, somente algumas cargas estão representadas neste caso. No diagrama d, a carga Q está uniformemente distribuída na forma de um anel, que pode ser compreendido como a configuração c com N tendendo a infinito. No diagrama a, está representado no ponto P o vetor campo elétrico E neste ponto, devido à carga da esquerda, assim como suas componentes, paralela e perpendicular (conforme legenda na figura 1), ao plano do círculo. Considere o Sistema de Unidades Internacional. Com base na figura 1 e nos conhecimentos sobre eletricidade, considere as afirmativas a seguir. I. No diagrama a, o campo elétrico em P, devido as duas cargas, tem módulo, conforme figura 2, e é perpendicular ao plano do círculo. II. Nos diagramas b e c, as componentes de E em P, devido às distribuições de cargas, paralelas ao plano do círculo, são diferentes de zero. III. Para todas as configurações, a componente de E em P, paralelas ao plano do círculo, devido às distribuições de carga, são nulas. IV. Com exceção da distribuição em forma de anel, todas as distribuições produzem em P um campo resultante, cujo módulo está na figura 2, e que é perpendicular ao plano do círculo. Estão corretas apenas as afirmativas: a) I e II. b) I e III. c) II e IV. 8 www.aulasdefisica.com.br d) I, III e IV. e) II, III e IV. 44. (Ufsc 2006) Uma placa de vidro eletrizada com carga positiva é mantida próxima a uma barra metálica isolada e carregada com carga +q, conforme mostra a figura a seguir. É CORRETO afirmar que: 01) se a barra for conectada ao solo por um fio condutor, a placa de vidro for afastada e, a seguir, a ligação com o solo for desfeita, a barra ficará carregada negativamente. 02) se a barra for conectada ao solo por um fio condutor e, a seguir, for desconectada novamente, com a placa de vidro mantida próxima, a placa de vidro ficará neutra. 04) se a placa de vidro atrair um pequeno pedaço de cortiça suspenso por um fio isolante, pode-se concluir que a carga da cortiça é necessariamente negativa. 08) se a placa de vidro repelir um pequeno pedaço de cortiça suspenso por um fio isolante, pode-se concluir que a carga da cortiça é necessariamente positiva. 16) nas condições expressas na figura, a carga +q da barra metálica distribui-seuniformemente sobre toda a superfície externa da barra. 45. (Ufpr 2007) O século XIX foi de extrema importância para o desenvolvimento da física. A partir das experiências pioneiras de alguns físicos, entre eles Coulomb e Oersted, a vida do homem começou a mudar radicalmente. Era o eletromagnetismo tomando sua forma e finalmente se materializando nos trabalhos de Maxwell, Faraday, Lenz, Ampere e outros. Nos dias de hoje, o eletromagnetismo é uma das bases científicas da vida moderna, fundamentando o funcionamento de dispositivos tão simples como uma lâmpada ou tão sofisticados como computadores e telefones celulares. Com relação ao eletromagnetismo, considere as seguintes afirmativas: 1. Um corpo eletricamente carregado possui excesso de cargas elétricas de um dado sinal. Tais cargas elétricas dão origem a um campo vetorial conhecido como campo elétrico, cujas linhas de campo começam ou terminam nessas cargas elétricas. 2. Para aproximar duas cargas elétricas de mesmo sinal com velocidade constante deve-se, necessariamente, aplicar uma força. Nesse processo, a energia potencial elétrica do sistema diminui. 3. Uma espira circular percorrida por corrente elétrica comporta-se como um ímã, apresentando dois polos, um norte e um sul. O sentido do campo magnético produzido é definido pelo sentido da corrente que circula na espira. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. 46. (Ufsc 2007) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) Para a maioria dos metais a resistividade diminui quando há um aumento na temperatura. 02) A dissipação de energia por efeito Joule num resistor depende do sentido da corrente e independe da tensão aplicada sobre ele. 04) Para dois condutores de mesmo material e mesmo comprimento, sendo que um tem o dobro da área de seção do outro, teremos uma mesma intensidade de corrente se aplicarmos a mesma tensão sobre ambos. 08) Para um condutor ôhmico um aumento de tensão corresponde a um aumento proporcional de corrente elétrica. 16) Ao se estabelecer uma corrente elétrica num fio metálico submetido a uma certa tensão contínua, teremos prótons se movendo do polo positivo ao negativo. 32) Os metais geralmente são bons condutores de eletricidade e de calor. 47. (Ufpr 2008) Atualmente, podem-se encontrar no mercado filtros de ar baseados nas interações eletrostáticas entre cargas. Um possível esquema para um desses filtros é apresentado na figura a seguir (figura 1), na qual a placa circular 1 mantémse carregada negativamente e a placa 2 positivamente. O ar contendo os poluentes é forçado a passar através dos furos nos centros das placas, no sentido indicado na figura. No funcionamento desses filtros, as partículas de poeira ou gordura contidas no ar são eletrizadas ao passar pela placa 1. Na região entre as duas placas existe um campo elétrico E, paralelo ao eixo x, de modo que, quando as partículas carregadas passam por essa região, ficam sujeitas a uma força elétrica, que desvia seu movimento e faz com se depositem na superfície da placa 2. Investigando o campo elétrico produzido no interior de um desses filtros, obteve-se o gráfico mostrado a seguir (figura 2), no qual está representado o módulo do campo E em função da distância x entre um ponto P e a placa 1. 9 www.aulasdefisica.com.br Considerando essas informações, responda: a) Sabe-se que a rigidez dielétrica do ar numa certa 6 região vale 3,0 × 10 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? Com base no gráfico, a força elétrica que age sobre -6 uma partícula de carga q = 3,2 × 10 C situada dentro do filtro e 3,0 mm da placa 1 é: a) 0,64 N b) 1,82 N c) 0,24 N d) 6,00 N e) 0,48 N 48. (Ufpr 2006) Embora a força de atração e repulsão entre corpos carregados fosse conhecida empiricamente desde Tales de Mileto, na Grécia Antiga, somente a partir dos trabalhos experimentais de Coulomb foi possível calcular a intensidade dessa força. Sobre o assunto, considere a seguinte situação: uma carga +q encontra-se localizada no ponto coordenado (0,a) e uma segunda carga -q localiza-se no ponto coordenado (0,-a). Desejando-se deslocar, com velocidade constante, uma carga +Q, inicialmente no infinito, até o ponto com coordenadas (a,0), calcule o trabalho realizado por essa força externa para realizar tal deslocamento. Justifique sua resposta. 50. (Ufpr 2007) Alguns donos de carro modificam seus veículos instalando potentes sistemas de som que necessitam de uma grande quantidade de energia elétrica para funcionar. Para suprir essa energia, sem descarregar prematuramente a bateria do carro, eles instalam capacitores de grande capacitância, os quais funcionam como baterias auxiliares. Considere que um desses capacitores, de capacitância C = 4,0 F, foi instalado num veículo. Determine a energia potencial elétrica armazenada nesse capacitor quando ele estiver completamente carregado e sujeito a uma diferença de potencial U = 12,0 V. 51. (Udesc 2009) O gráfico a seguir representa a variação da energia potencial de uma carga elétrica -6 de 10 C, no vácuo, submetida apenas à ação de um campo elétrico uniforme e paralelo ao eixo x. Em x = 0,0 cm, a energia cinética da carga é nula. 49. (Ufpr 2007) 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. a) Determine o potencial elétrico em x = 0,6 cm. b) Determine o trabalho realizado para levar a carga de x = 0,2 cm até x = 0,8 cm. c) Construa o gráfico da energia cinética em função de x. d) Construa o gráfico da energia total em função de x. 52. (Ufsc 2009) Duas esferas condutoras isoladas têm raios R e 2R e estão afastadas por uma distância a. Inicialmente, a esfera maior tem um excesso de carga positiva +q e a menor está neutra. Encosta-se uma esfera na outra e, em seguida, as duas são reconduzidas à posição inicial. Nesta última situação, é CORRETO afirmar que: 10 www.aulasdefisica.com.br 01) a força eletrostática entre as esferas é 2 2 k0(q /4a ) . 02) a esfera menor tem carga +(1/3)q e a maior, +(2/3)q . 04) o potencial elétrico na esfera maior é a metade do valor do potencial na esfera menor. 08) todo o excesso de carga da esfera menor está localizado na sua superfície. 16) o campo elétrico no interior da esfera menor é nulo. 32) diferença de potencial entre quaisquer dois pontos da esfera maior é diferente de zero. Nesse instante, a mola está comprimida de uma distância d3. A aceleração da gravidade no local do experimento tem módulo g. 53. (Ufsc 2010) Em relação a fenômenos eletrostáticos, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) Se uma barra de vidro positivamente carregada atrair um objeto suspenso, este objeto estará carregado negativamente e se a mesma barra repelir um objeto suspenso, este segundo objeto estará positivamente carregado. 02) A carga elétrica é conservada, mas não quantizada. 04) A força elétrica que um pequeno corpo eletricamente carregado exerce sobre outro se altera ao aproximarmos dele outros corpos também carregados. 08) O potencial elétrico no centro de uma pequena esfera carregada tem o mesmo valor do potencial elétrico na sua superfície. 16) Se uma barra de vidro for eletricamente carregada por atrito, fica com excesso de carga no local onde foi atritada. 54. (Ufpr 2010) Um professor de Física idealizou uma experiência para apresentar a lei de conservação de energia e discutir as transformações de um tipo de energia em outro. A figura a seguir mostra o sistema visto de cima, nas situações inicial e final. O movimento ocorre no plano horizontal e sem atrito. O professor considerou duas pequenas esferas com massas m1 e m2 e cargas Q1 e Q2 de mesmo sinal, inicialmente fixas, separadas por uma distância d1. A esfera 1 permanece fixa durante o experimento. Como as esferas têm cargas de mesmo sinal, há uma força elétrica repulsiva entre elas. Assim, quando a esfera 2 é solta, ela se afasta da esfera 1, movendo-se horizontalmente até colidir com um objeto em forma de U, que tem massa desprezível e está situado inicialmente a uma distância d1 + d2 da esfera 1. O objeto possui um encaixe, de modo que a esfera 2 permanece em contato com ele durante o movimento subsequente. A mola, de constante elástica K e massa desprezível, é comprimida até que o objeto em forma de U e a esfera 2 parem. a) Discorra sobre as formas de energia envolvidas nesse sistema e as transformações que ocorrem entre elas. b) Considerando Q1 = Q2 = Q, d1 = d3 = d, d2 = 2d e m1 = m2 = m, obtenha uma expressão algébrica para o módulo da carga Q que deve ser colocada em cada esfera, em termos de K, d e ε0. 55. (Ufpr 2011) Capacitores são dispositivos que podem armazenar energia quando há um campo elétrico em seu interior, o qual é produzido por cargas elétricas depositadas em suas placas. O circuito ao lado é formado por um capacitor C de capacitância 2 µF e por duas fontes de fem, consideradas ideais, com ε 1 = 10 V e ε 2 = 15 V. Assinale a alternativa correta para a energia elétrica armazenada no capacitor C. -6 -6 a) 625 x 10 J. b) 225 x 10 J. -6 -6 c) 25 x 10 J. d) 50 x 10 J. -6 e) 75 x 10 J. 56. (Udesc 2011) 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 μ C c) + 40 mC d) - 40 μ C e) - 40 mC TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Um capacitor plano é formado de duas armaduras 11 www.aulasdefisica.com.br planas, iguais, cada uma de área A e colocadas paralelamente a uma distância d. A capacidade eletrostática C de um capacitor plano é dada por: C=EA/d, na qual E varia com a natureza do dielétrico colocado entre as armaduras. Quando o -12 meio é o vácuo ou o ar E = 8,85 x 10 F/m, sendo F (farad) a unidade da capacidade eletrostática no Sistema Internacional. Ligando as armaduras do capacitor aos terminais de uma bateria, as armaduras ficam eletrizadas com cargas +Q e -Q conforme está indicado no esquema. 57. (Uel 2000) A carga do capacitor é a carga Q da sua armadura positiva. A relação entre a carga Q e a ddp U é constante e igual à capacidade eletrostática do capacitor: Q/U=C. Quando uma ddp de 100V é aplicada nas armaduras de um capacitor de capacidade -12 C=8,85.10 F, a carga do capacitor, em coulombs, vale -10 -9 a) 8,85 × 10 b) 8,85 × 10 -7 -6 c) 8,85 × 10 d) 8,85 × 10 -3 e) 8,85 × 10 58. (Uel 2000) do campo elétrico atmosférico dirigido para baixo [...]. Os relâmpagos são descargas de curta duração, com correntes elétricas intensas, que se propagam por distâncias da ordem de quilômetros [...]". (FERNANDES, W. A.; PINTO Jr. O; PINTO, I. R. C. A. Eletricidade e poluição no ar. Ciência Hoje. v. 42, n. 252. set. 2008. p. 18.) 59. (Uel 2009) Revistas de divulgação científica ajudam a população, de um modo geral, a se aproximar dos conhecimentos da Física. No entanto, muitas vezes alguns conceitos básicos precisam ser compreendidos para o entendimento das informações. Nesse texto, estão explicitados dois importantes conceitos elementares para a compreensão das informações dadas: o de campo elétrico e o de corrente elétrica. Assinale a alternativa que corretamente conceitua campo elétrico. a) O campo elétrico é uma grandeza vetorial definida como a razão entre a força elétrica e a carga elétrica. b) As linhas de força do campo elétrico convergem para a carga positiva e divergem da carga negativa. c) O campo elétrico é uma grandeza escalar definida como a razão entre a força elétrica e a carga elétrica. d) A intensidade do campo elétrico no interior de qualquer superfície condutora fechada depende da geometria desta superfície. e) O sentido do campo elétrico independe do sinal da carga Q, geradora do campo. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A carga do capacitor é a carga Q da sua armadura positiva. A relação entre a carga Q e a ddp U é constante e igual à capacidade eletrostática do capacitor: Q/U=C. Se a área de cada armadura, desse mesmo -12 2 capacitor de capacidade 8,85×10 F é de 200cm e o dielétrico entre as armaduras é o ar, então a distância entre elas, em metros, vale -4 -4 -3 a) 1,0 × 10 b) 2,0 × 10 c) 6,0 × 10 -3 -2 d) 5,0 × 10 e) 2,0 × 10 Na(s) questão(ões) a seguir escreva nos parênteses a soma dos itens corretos. 60. (Ufsc 1996) Uma bolinha, carregada negativamente, é pendurada em um dinamômetro e colocada entre duas placas paralelas, carregadas com cargas de mesmo módulo, de acordo com a figura a seguir. O orifício por onde passa o fio, que sustenta a bolinha, não altera o campo elétrico 6 entre as placas, cujo módulo é 4 × 10 N/C. O peso da bolinha é 2 N, mas o dinamômetro registra 3 N, quando a bolinha alcança o equilíbrio. Assinale as proposições CORRETAS. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: "Nuvens, relâmpagos e trovões talvez estejam entre os primeiros fenômenos naturais observados pelos humanos pré-históricos. [...]. A teoria precipitativa é capaz de explicar convenientemente os aspectos básicos da eletrificação das nuvens, por meio de dois processos [...]. No primeiro deles, a existência 01) A placa A tem carga positiva e a B negativa. 12 www.aulasdefisica.com.br 02) A placa A tem carga negativa e a B positiva. 04) Ambas as placas têm carga positiva. -6 08) O módulo da carga da bolinha é de 0,25 × 10 C. -6 16) O módulo da carga da bolinha é de 4,0 × 10 C. 32) A bolinha permaneceria em equilíbrio, na mesma posição do caso anterior, se sua carga fosse positiva e de mesmo módulo. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Na(s) questão(ões) a seguir, escreva no espaço apropriado a soma dos itens corretos. 61. (Ufpr 1995) Com base nos conceitos e aplicações da Eletrostática, é correto afirmar que: 01) Se dois corpos A e B, inicialmente neutros, são eletrizados por atrito entre si, então a carga de A (QA) e a carga de B (QB) satisfazem a relação QA+ QB = 0. 02) Quando duas partículas eletricamente carregadas são afastadas ao dobro de sua distância original, a força elétrica entre ambas também fica duplicada. 04) Se uma carga elétrica livre Q for colocada no ponto médio do segmento de reta que liga duas outras cargas fixas, + q e - q, então haverá uma força elétrica resultante não nula sobre Q. 08) Num campo elétrico uniforme, os pontos situados num mesmo plano, perpendicular às linhas de força, têm o mesmo potencial elétrico. 16) Uma partícula puntiforme com carga de módulo q e massa m, quando colocada num campo elétrico de módulo E, experimentará uma aceleração de módulo igual a (qE)/m. 32) Os capacitores podem ser usados para armazenar energia potencial elétrica. 13 www.aulasdefisica.com.br Gabarito: 43. B 1. a) 2,5.104 N/C. b) 5.107 C. c) 4,5.104 V. d) zero. 44. 08 45. D 46. 08 + 32 = 40 47. E 2. B 3. C 4. C 48. O trabalho resultante será nulo. 5. D 6. C 7. B 49. a) Q = 30 µ C 8. A 9. D 10. C 50. 288 J 11. E 12. A 13. D 51. a) V = 600 V b) W = 0,0006 J c) O diagrama da energia cinética deve ser complementar o diagrama da energia potencial. Assim em x = 0 a energia cinética é zero e cresce linearmente até que em 1,2 cm a energia cinética será igual a 0,0012 J. d) A energia total é constante e desta forma será uma linha horizontal, no valor 0,0012 J, desde x = 0 cm até x = 1,2 cm 14. a) Em A; onde a densidade de linhas é maior. b) Para a direita; sendo positiva ela acompanha o campo. c) Para a esquerda; sendo negativa ela se move no sentido oposto ao do campo. 15. D 16. E 18. B 19. A 17. D 52. (02) + (08) + (16) = 26 20. 02 + 04 + 08 + 16 = 30 21. A 22. E 53. 08 + 16 = 24 23. A 24. 01 + 08 + 16 + 32 = 57 25. 01 + 04 + 08 + 32 = 45 26. 01 + 02 + 16 = 19 27. 01 + 02 + 04 + 32 = 39 28. 04 + 08 + 16 = 28 29. B 30. B 32. E 33. D b) V = 9 × 105 V 31. C 54. a) Considerando, então, o sistema conservativo, as energias envolvidas e suas transformações são: energia potencial elétrica, energia cinética e energia potencial elástica. 2πε0Kd . b) Q = 2d 3 55. A 56. D 58. E 59. A 57. A 60. 02 + 08 = 10 61. 01 + 04 + 08 + 16 + 32 = 61 34. 02 + 08 + 16 = 26 35. D 36. B 38. 40 39. 24 37. 95 40. 02 + 04 + 08 = 14 41. 02 + 08 + 16 = 26 42. 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31 14