Prof.: Alfredo Aluno(a): ________________________________________________ 01. (UFRGS-RS) A figura abaixo representa, em corte, três objetos de formas geométricas diferentes, feitos de material bom condutor, que se encontram em repouso. Os objetos são ocos, totalmente fechados, e suas cavidades internas se acham vazias. A superfície de cada um dos objetos está carregada com carga elétrica estática de mesmo valor Q. 02 11/03/2015 FÍSICA Indique a opção correta: a) A aceleração da partícula é a = q E m. b) A partícula será desviada para a direita, descrevendo uma trajetória parabólica. c) A energia cinética, após a partícula ter percorrido uma distância d, é E c = q E d. d) A partícula executará um movimento uniforme. e) A força que atua sobre a partícula é perpendicular ao campo. Gab.: C Em quais desses objetos o campo elétrico é nulo em qualquer ponto da cavidade interna? a) Apenas em I. b) Apenas em II. c) Apenas em I e II. d) Apenas em II e III. e) Em I, II e III. Gab.: E 02. Quais das seguintes afirmações, referentes a um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, estão corretas? I. Em todos os pontos do interior do condutor, o campo elétrico é nulo, independentemente de ele ser maciço ou oco. II. Na superfície do condutor e nas suas vizinhanças, o vetor campo elétrico é perpendicular à superfície. III. No caso de um condutor esférico, livre de influências de outros corpos, a intensidade do vetor campo elétrico em pontos externos é calculada considerando toda sua carga concentrada em seu centro. 05. (FEI-SP) A figura a seguir mostra duas películas planas de cargas elétricas de sinais opostos, mas de mesma densidade superficial. Um elétron parte do repouso da película negativa e atinge a película oposta em 5 x 10–8 s. Calcule a intensidade do campo elétrico E . –3 –19 Dados: m = 9,1 x 10 kg e q = 1,6 x 10 C. Gab.: 4,5 x 102 N/C 06. (UFG-GO) Uma bolinha B, carregada positivamente, está suspensa por um fio isolante que forma um ângulo de 30º com a vertical, quando imersa num campo elétrico uniforme e horizontal, conforme indicado na figura abaixo. Gab.: Todas 03. Num campo elétrico uniforme, uma carga de prova fica sujeita a uma força cuja intensidade é: a) nula; b) a mesma em qualquer ponto do campo; c) variável; d) inversamente proporcional ao quadrado da distância da carga de prova às cargas que criam o campo; e) diretamente proporcional à distância da carga de prova às cargas que criam o campo. Gab.: B 04. (PUC-MG) Uma partícula de massa m e carga q, positiva, é abandonada em repouso em um campo elétrico uniforme E , produzido por duas placas metálicas P 1 e P 2 , movendo-se então unicamente sob a ação desse campo. Dado: g = 10 m/s2. www.portalsimbios.com.br Sejam F a força que o campo elétrico exerce sobre B, P o peso de B e T a força exercida pelo fio sobre B. a) Reproduza a bolinha indicando as forças F , P e T . b) Sendo | P | = 0,03 N, qual o valor de | F |? c) Sendo de 5,0 µC a carga da bolinha, qual a intensidade de E ? Gab.: a) figura; b) 3 x10–2 N; c) 2 3 x103 N/C 07. (ITA-SP) No instante t = 0s, um elétron é projetado em um ângulo de 30º em relação ao eixo x, com velocidade v 0 de 4 x 105 m/s, conforme o esquema abaixo. 1 ____________________________________________ Considerando que o elétron se move num campo elétrico constante E = 100 N/C, o tempo que o elétron levará para cruzar novamente o eixo x é de: Dados: e = 1,6 x 10–19 C; m e = 9,1 x 10–31 kg. a) 10 ns b) 15 ns c) 23 ns d) 12 ns e) 18 ns ____________________________________________ 11. (EN-RJ) Na configuração a seguir estão representadas as linhas de força e as superfícies equipotenciais de um campo elétrico uniforme de intensidade igual a 2 x 102 V/m: Gab.: C 08. Examine as afirmativas a seguir: I. Se F é a intensidade da força eletrostática que atua sobre uma carga q colocada em certo ponto, o produto F q representa a intensidade do campo elétrico nesse ponto. II. O vetor campo elétrico em um ponto tem sempre a mesma direção e o mesmo sentido da força que atua sobre uma carga positiva colocada nesse ponto. III. O potencial elétrico é uma grandeza vetorial, cuja intensidade obedece à lei do inverso do quadrado das distâncias. IV. O potencial elétrico é uma grandeza escalar e corresponde à energia potencial elétrica adquirida por unidade de carga colocada em um ponto de um campo elétrico. Para a resposta, use o código a seguir: a) Se somente I e II estiverem corretas. b) Se somente II e IV estiverem corretas. c) Se somente I e III estiverem corretas. d) Se todas estiverem corretas. e) Se todas estiverem incorretas. Gab.: B 09. (FGV-SP) Com respeito à eletrostática, analise: I. Tomando-se a mesma carga elétrica, isolada de outra qualquer, entre os módulos do campo elétrico e do potencial elétrico em um mesmo ponto do espaço, o primeiro sofre uma diminuição mais rápida que o segundo conforme se aumenta a distância até a carga. II. Comparativamente, a estrutura matemática do cálculo da força elétrica e da força gravitacional são idênticas. Assim como as cargas elétricas estão para as massas, o campo elétrico está para a aceleração da gravidade. III. Uma diferença entre os conceitos de campo elétrico resultante e potencial elétrico resultante é que o primeiro se obtém vetorialmente, enquanto o segundo é obtido por uma soma aritmética de escalares. É correto o contido em: a) I apenas. b) II apenas. c) l e III apenas. d) II e III apenas. e) I, II e III. Gab.: E 10. Nos vértices A e B do triângulo equilátero representado a seguir, foram fixadas duas partículas eletrizadas com cargas Q A = +6,0 µC e Q B = –4,0 µC: Considere as afirmativas abaixo: I. A separação d entre as superfícies equipotenciais vale 0,2 m. II. O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar uma carga q = 6 µC de A para C vale 24 x 10–5 J. III. O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar uma carga q = 6 µC de A para B é maior que o realizado para deslocar a carga de A para C. IV. O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar qualquer carga elétrica de D para A é nulo. V. A energia potencial elétrica de uma carga localizada no ponto C é maior que a da mesma carga localizada no ponto B. São verdadeiras: a) I, II, III e IV. b) I, II e IV. c) II, IV e V. d) I, II, lll e V. e) III e V. Gab.: B 12. (PUC-SP) Indique a afirmação falsa: a) Uma carga negativa, abandonada em repouso num campo eletrostático, fica sujeita a uma força que realiza sobre ela um trabalho negativo. b) Uma carga positiva, abandonada em repouso num campo eletrostático, fica sujeita a uma força que realiza sobre ela um trabalho positivo. c) Cargas negativas, abandonadas em repouso num campo eletrostático, dirigem-se para pontos de potencial mais elevado. d) Cargas positivas, abandonadas em repouso num campo eletrostático, dirigem-se para pontos de menor potencial. e) O trabalho realizado pelas forças eletrostáticas ao longo de uma curva fechada é nulo. Gab.: A 13. A figura mostra linhas de força e equipotenciais de um campo elétrico uniforme: Considerando a constante eletrostática do meio igual a 9,0 x 109 Nm2 C–2, determine: a) a energia potencial elétrica armazenada no sistema; b) o potencial elétrico resultante no vértice C; c) a energia potencial adquirida por uma carga de prova q = +2,0 µC, ao ser colocada no vértice C. Gab.: a) –7,2 x 10–2 J; b) 6,0 x 103 V; c) +12 J Com os dados fornecidos, determine a distância x entre as equipotenciais A e B. Gab.: d = 14 cm www.portalsimbios.com.br 2 ____________________________________________ 14. (UFBA-mod.) Na figura a seguir, estão representadas as linhas de força e as superfícies equipotenciais de um campo elétrico uniforme E , de intensidade igual a 102 V/m. Uma partícula de massa igual a 2 x 10–9 kg e carga elétrica de 10–8 C é abandonada em repouso no ponto A. Desprezando-se as ações gravitacionais, é correto afirmar: (01) A distância d entre as superfícies equipotenciais é 1 m. (02) O trabalho realizado pela força elétrica, para deslocar a partícula de A até B, é 10–7 J. (04) A velocidade da partícula, no ponto B, é 10 m/s. (08) A soma da energia potencial com a energia cinética da partícula mantém-se constante durante seu deslocamento do ponto A ao ponto B. (16) Colocada a partícula no ponto C, a sua energia potencial elétrica é maior que no ponto B. Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas. ____________________________________________ 17. Três esferas condutoras de raios 3r, 2r e r encontram-se ligadas por fios condutores: Antes das ligações, a esfera A tinha carga Q e as esferas B e C tinham carga nula. No equilíbrio eletrostático do sistema, as superfícies esféricas: I. estão em um mesmo potencial; Q ; II. têm a mesma carga 3 III. de maior carga têm maior potencial; IV. têm o mesmo potencial; logo, suas cargas são diferentes. Quais dessas quatro afirmações são corretas? Gab.: I e IV 18. Uma partícula P 1 eletrizada com carga positiva Q está fixa em um ponto C. Outra partícula P 2 de massa m e eletrizada com carga negativa q parte do repouso de um ponto A, a uma altura H acima do solo, e desliza em um plano inclinado de 45º, em relação à horizontal, fixo no solo. Gab.: Σ = 14 15. Considere um condutor esférico eletrizado negativamente e em equilíbrio eletrostático. Sejam v A , v B e v C os potenciais elétricos nos pontos A, B e C indicados na figura a seguir. Pode-se afirmar que: a) v A > v B > v C b) v A = v B < v C c) v A = v B = v C d) v A = v B > v C e) v A > v B = v C Gab.: B 16. Analise as proposições seguintes: I. A capacitância de um condutor depende do material de que ele é feito. II. Num condutor esférico, a capacitância é tanto maior quanto maior é o seu raio. III. Dois condutores esféricos, um de cobre e outro de alumínio, de mesmo raio e em um mesmo meio, possuem capacitâncias iguais. A aceleração da gravidade local é constante e tem módulo igual a g. Despreze as forças de atrito e a resistência do ar. A partícula P 2 atinge o solo, no ponto B, com uma energia cinética: a) que depende dos valores de Q e q. b) igual a m g H. c) que não depende do valor de m. Qq , em que K é a constante eletrostática do ar. d) igual a m g H + K H Qq e) igual a m g H – K , em que K é a constante eletrostática do ar. H Gab.: B 19. Uma pequena esfera, negativamente carregada e com massa igual a 100 g, encontra-se em equilíbrio no ponto médio do interior de um capacitor formado por duas placas paralelas, horizontalmente dispostas, como mostra a figura. Considerando que a distância entre as placas é de 10 cm, que a diferença de potencial entre elas é de 10 V e que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2, indique o que for correto. Responda de acordo com o código. a) Se todas estiverem corretas. b) Se apenas I estiver correta. c) Se apenas II e III estiverem corretas. d) Se apenas III estiver correta. e) Se todas estiverem incorretas. Gab.: C www.portalsimbios.com.br 3 ____________________________________________ (01) A intensidade do campo elétrico entre as placas é igual a 1 V/m. (02) A esfera eletrizada possui carga igual a 1 x 10–2 C. (04) Ao dobrar-se a diferença de potencial entre as placas, para que a esfera permaneça em equilíbrio, deve-se dobrar o valor da sua carga. (08) Aumentando em 1% o valor da carga sobre a esfera, nas condições iniciais do enunciado, o tempo que esta levará para atingir a placa superior será de 1 s. (16) Com o aumento em 1% do valor da carga, a velocidade da esfera, ao atingir a placa superior, será de 0,1 m/s. (32) Ao inverter-se a polaridade das placas, a esfera eletrizada sofrerá uma aceleração constante. Dê como resposta a soma dos números associados às afirmativas corretas. Gab.: Σ = 58 20. (Ufop-MG) Considere duas esferas de cobre, de diâmetros d 1 = 10 x 10–2 m e d 2 = 4 x 10–2 m, inicialmente isoladas, muito afastadas e carregadas com carga negativa Q 1 = –21 x 10–6 C e com carga positiva Q 2 = 35 x 10–6 C respectivamente. Ligando-se as esferas por meio de um fio de cobre muito fino, após se estabelecer o equilíbrio eletrostático, as cargas nas esferas serão, respectivamente: Nm2 Dado: K = 9 x 109 2 C a) 16 x 10–6 C e 40 x 10–6 C b) 4 x 10–6 C e 10 x 10–6 C. c) 40 x 10–6 C e 16 x 10–6 C. d) 10 x 10–6 C e 4 x 10–6 C. ____________________________________________ Note e adote: A força F entre duas cargas Q 1 e Q 2 é dada por F = K Q 1 . Q2 onde r é r2 a distância entre as cargas. O potencial V criado por uma carga Q, em um ponto P, a uma distância Q r da carga, é dado por: V = K 2 . r Gab.: a) KQ/a; b) −2KQq ; c) 2a 3 am 23. (Fuvest-SP) Um pêndulo, constituído de uma pequena esfera, com –9 –4 carga elétrica q = +2,0 x 10 C e massa m = 3 3 x10 kg, ligada a uma haste eletricamente isolante, de comprimento d = 0,40 m e massa desprezível, é colocado em um campo elétrico constante +6 E (| E | = 1,5 x 10 N/C). Esse campo é criado por duas placas condutoras verticais, carregadas eletricamente. O pêndulo é solto na posição em que a haste forma um ângulo α = 30º com a vertical (ver figura) e, assim, ele passa a oscilar em torno de uma posição de equilíbrio. 2 3 1 , sen 45º = ; sen 60º = . 2 2 2 Na situação apresentada, considerando-se desprezíveis os atritos, 2 determine (g = 10 m/s ): São dados sen 30º = Gab.: D Um anel encontra-se 21. uniformemente eletrizado com uma carga elétrica total de 9,0 pC (9,0 x 10–12 C) e tem raio R igual a 3,0 cm. Observe a figura ao lado. Dado: K = 9 x 109 N m2 C–2 Determine: a) a intensidade do vetor campo elétrico no centro O; b) o potencial elétrico no ponto O; c) o potencial elétrico no ponto P, sendo a distância OP = 4,0 cm. Gab.: a) zero; b) 2,7V; c) 1,62V 22. (Fuvest-SP) Duas pequenas esferas, com cargas positivas e iguais a Q, encontram-se fixas sobre um plano, separadas por uma distância 2a. Sobre esse mesmo plano, no ponto P, a uma distância 2a de cada uma das esferas, é abandonada uma partícula com massa m e carga q negativa. Desconsidere o campo gravitacional e efeitos não eletrostáticos. a) os valores dos ângulos α 1 , que a haste forma com a vertical, na posição de equilíbrio, e α 2 , que a haste forma com a vertical na posição de máximo deslocamento angular, e represente graficamente esses ângulos; b) a energia cinética K, da esfera, quando ela passa pela posição de equilíbrio. Gab.: a) 30º, 90º; b) 1,2x10–3 J 24. (Unip-SP) A respeito das linhas de força de um campo eletrostático, indique a opção falsa: a) À medida que caminhamos ao longo da linha de força e no seu sentido, o potencial elétrico vai diminuindo. b) As linhas de força não podem ser fechadas. c) As linhas de força encontram perpendicularmente as superfícies equipotenciais. d) No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, não existem linhas de força. e) A linha de força pode “nascer” e “morrer” em um mesmo condutor em equilíbrio eletrostático. Gab.: E a) A diferença de potencial eletrostático V = V 0 – V p , entre os pontos O e P. b) A velocidade V com que a partícula passa por O. c) A distância máxima D máx , que a partícula consegue afastar-se de P. Se essa distância for muito grande, escreva D máx = infinito. www.portalsimbios.com.br 25. No campo elétrico criado por uma esfera eletrizada com carga Q, o potencial varia com a distância ao centro dessa esfera, conforme o gráfico a seguir. Sabendo que o meio que envolve a esfera tem constante eletrostática 9 9 –2 igual a 9,0 x 10 N m C , determine os valores de a e de b, indicados no gráfico, bem como o da carga Q da esfera. Gab.: a = 6,0 x 104 V; b = 60 cm; Q = 2,0 µC. 4