darlan_curso_lista2_25_03_17 - Colégio Delta

DISCIPLINA: FÍSIA
COLÉGIO DELTA – 35 ANOS
“APAIXONADO PELA EDUCAÇÃO”
Prof.: DARLAN
ANO: CURSO
APS ( X )
DATA: 25/03/2017
Nome: ______________________________________________________
Questão 01)
Admita dois pontos, A e B, em uma região onde existe um
campo elétrico, gerado por uma partícula eletrizada com carga
elétrica Q igual a 6,0C, fixa no vácuo.
Desprezando-se as ações gravitacionais e sabendo-se que
pontos A e B estão sobre a mesma linha de força, que distam
respectivamente de 60,0cm e 90,0cm de Q e que a constante
eletrostática do meio é igual a 9.109N.m2C–2, para que uma
partícula q, eletrizada com carga igual a 10nC, alcance o
ponto A com a velocidade nula, a energia cinética que essa
partícula deve possuir no ponto B é igual, em 10–4J, a
a)
b)
c)
d)
e)
Segundo especialistas, no Brasil, ocorrem a cada segundo,
em média, três raios tipo nuvem – solo, e, em cada um desses
raios, é gerada uma energia da ordem de 109 J.
Considere a rigidez dielétrica do ar igual a 3  106 Volt/m, isto
é, a maior intensidade do campo elétrico que pode ser
aplicado ao ar sem que ele se torne condutor, e que E = V/d,
onde E é a intensidade do campo elétrico, V a diferença de
potencial elétrico entre a nuvem e o solo e d a distância entre
a nuvem e o solo.
a)
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
b)
Questão 02)
A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da
distância r que as separa está representada no gráfico da
figura abaixo.
c)
Supondo que as cargas elétricas estão uniformemente
distribuídas na base de uma nuvem que se situa a 3 km
de altura do solo e induzem, neste, cargas de sinais
opostos, calcule a diferença de potencial mínima, VM,
capaz de quebrar a rigidez dielétrica do ar de modo que
ocorram raios.
Determine a potência média gerada pelos três raios que
caem a cada segundo.
Se toda a potência gerada pelos três raios que caem a
cada segundo pudesse ser utilizada como fonte de
energia elétrica, qual seria o número de raios
necessários para gerar uma potência elétrica de 15.000
MW (1,5  1010 W), ou seja, uma potência equivalente à
gerada pela Usina de Itaipu?
Questão 05)
Um raio proveniente de uma nuvem descarregou para o solo
uma carga equivalente a 10 C, sob uma diferença de potencial
de 300 milhões de volts. A energia liberada por esse raio é de
aproximadamente:
Uma das partículas está fixa em uma posição, enquanto a
outra se move apenas devido à força elétrica de interação
entre elas. Quando a distância entre as partículas varia de ri =
3  10–10 m a rf = 9  10–10 m, a energia cinética da partícula
em movimento
a)
b)
c)
d)
e)
diminui 1  10–18 J.
aumenta 1  10–18 J.
diminui 2  10–18 J.
aumenta 2  10–18 J.
não se altera.
a)
b)
c)
d)
e)
Questão 06)
Um aluno, ao estudar Física, encontra no seu livro a seguinte
questão: “No vácuo (k = 9.109 Nm2/C2), uma carga puntiforme
Q gera, à distância D, um campo elétrico de intensidade 360
N/C e um potencial elétrico de 180 V, em relação ao infinito”. A
partir dessa afirmação, o aluno determinou o valor correto
dessa carga como sendo
a)
b)
c)
d)
e)
Questão 03)
Um raio proveniente de uma nuvem transportou para o solo
uma carga de 10 C sob uma diferença de potencial de 100
milhões de volts. A energia liberada por esse raio é
a)
b)
c)
d)
e)
83 MWh.
8 kWh.
833 MWh.
833 kWh.
8 MWh.
24 C
10 C
30 nC
18 nC
10 nC
Questão 07)
Em uma experiência com colisões de partículas, um próton,
partindo do repouso, foi acelerado por um campo elétrico, até
atingir determinado alvo. Se o próton sofreu essa aceleração
por 15 km, antes da colisão, e se o valor do campo nessa
distância era constante e equivalia a 1 x 10 5 N/C, qual o valor
da energia cinética que ele possuía no instante do impacto?
30 MWh.
3 MWh.
300 kWh.
30 kWh.
3 kWh.
Note e adote:
1 J = 3  10–7kWh
Considere a carga elétrica do próton como 1,6 x 10–19 C.
Questão 04)
Informações divulgadas revelam que o Brasil é um dos países
onde há uma grande ocorrência de raios. Estes são descargas
elétricas que ocorrem na atmosfera, geralmente entre a nuvem
e o solo ou entre duas nuvens.
-1-
a)
b)
c)
d)
1,6 x 10–15J
24 x 10–11 J
15 x 10–07 J
32 x 1005 J
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e)
AM
32 x 1010 J
Questão 08)
Assinale alternativa correta.
a)
b)
No campo elétrico criado por uma esfera eletrizada com carga
Q, o potencial varia com a distância ao centro dessa esfera,
conforme o gráfico.
c)
Considerando-se a constante eletrostática do meio igual a
1,0·1010 N·m2/C2, a carga elétrica, em Coulomb, existente na
esfera é igual a
a)
b)
c)
d)
e)
6,0·104
6,0·10–5
6,0·10–6
6,7·10–9
6,7·10–16
d)
e)
O campo elétrico é mais intenso no ponto B da figura.
Ao abandonar um elétron no ponto A, este irá se dirigir
ao ponto B.
O valor do potencial elétrico no ponto A é metade
daquele no ponto B.
A carga geradora desse campo tem sinal negativo.
O trabalho realizado sobre um próton para levá-lo de B
para A é resistente.
Questão 11)
A figura a seguir mostra três linhas equipotenciais em torno de
uma carga positiva que pode ser considerada puntiforme (as
dimensões da carga são muito menores que as distâncias
consideradas no problema).
Questão 09)
Uma carga puntiforme q = 4 C é abandonada do repouso no
ponto A, dentro de um campo elétrico uniforme horizontal de
intensidade 100 V/m. Devido à ação da força elétrica que a
partícula recebe, ela é acelerada até atingir o ponto B, a 20 cm
de A.
O trabalho realizado por uma força externa ao deslocar, com
velocidade constante, a carga de prova de 1,0x10 –6C de A até
C através do caminho indicado ABC, em joules, é:
a)
b)
c)
d)
e)
No trajeto entre A e B, a partícula eletrizada sofreu uma
redução de energia potencial elétrica, em joules, igual a
a)
b)
c)
d)
e)
–5,0x10–6
–3,0x10–6
–2,0x10–6
1,0x10–6
2,0x10–6
Questão 12)
Nos vértices de um triângulo equilátero, são colocadas três
cargas elétricas. Qual é, aproximadamente, a energia
potencial elétrica associada a este sistema de cargas?
2 x 10–5.
4 x 10–5.
8 x 10–5.
5 x 10–4.
6 x 10–4.
Questão 10)
Considere uma região de campo elétrico representada pela
configuração das linhas de força e dois pontos A e B situados,
respectivamente, a distâncias d e 2d da carga geradora de
campo.
Adote:
k = 9109 Nm2/C2
qA = 1,0 mC
qB = 2,0 nC
qC = –3,0 C
-2-
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mC = milicoulomb = 10–3 C
C = microcoulomb = 10–6 C
nC = nanocoulomb = 10–9 C
a)
b)
c)
d)
e)
AM
carga − q, como mostra a figura 3. Nesse caso, designamos
por U3 a energia eletrostática das três partículas carregadas.
– 134,91 J
+ 135,09 J
– 674,55 J
+ 675,45 J
Como as distâncias são iguais, a energia potencial
elétrica associada ao sistema é nula.
Questão 13)
Uma partícula, de massa 1.10–5 kg e eletrizada com carga
2C , é abandonada no ponto A de um campo elétrico uniforme
, cujas linhas de força e superfícies eqüipotenciais estão
representadas na figura.
Essas energias potenciais eletrostáticas são tais que
a) U1 < U3 < U2 ;
b) U1 < U3 = U2 ;
c) U3 < U1 < U2 ;
d) U3 < U2 < U1 ;
e) U1 = U2 = U3 .
A velocidade com que atingirá o ponto B, em m/s, será de
a)
b)
c)
d)
e)
4.
6.
10.
16.
20.
Questão 14)
A figura é a intersecção de um plano com o centro C de um
condutor esférico e com três superfícies equipotenciais ao redor
desse condutor.
Questão 16)
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 abaixo (à esquerda), 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
abaixo (à direita), no qual está representado o módulo do
campo E em função da distância x entre um ponto P e a placa
1.
Uma carga de 1,6 x 10–19 C é levada do ponto M ao ponto N.
O trabalho realizado para deslocar essa carga foi de
a) 3,2 x 10–20J.
b) 16,0 x 10–19J.
c) 8,0 x 10–19J.
d) 4,0 x 10–19J.
e) 3,2 x 10–18J.
Questão 15)
Duas partículas, de cargas iguais a +q e − q, estão fixas,
respectivamente, nos vértices A e B do triângulo isósceles ABC
representado na figura 1. Nesse caso, a energia potencial
eletrostática do sistema formado por elas é U1. Uma terceira
partícula, de carga +q, é fixada no vértice C do triângulo, como
mostra a figura 2. Nesse caso, designamos por U2 a energia
potencial eletrostática do sistema formado pelas três partículas
carregadas. Substitui-se a partícula do vértice C por outra, de
-3-
Com base no gráfico, a força elétrica que age sobre uma
partícula de carga q = 3,2 × 10-6 C situada dentro do filtro e a
3,0 mm da placa 1 é:
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a)
b)
c)
d)
e)
AM
0,64 N
1,82 N
0,24 N
6,00 N
0,48 N
Questão 17)
São colocadas cargas puntiformes de módulo Q, positivas e
negativas, nos vértices de um paralelepípedo de arestas a, b e
c (veja a figura abaixo). O valor do potencial eletrostático no
ponto P, no centro do paralelepípedo, é
Questão 19)
O gráfico mostra a dependência do potencial elétrico criado
por uma carga pontual, no vácuo, em função da distância à
carga. Determine o valor da carga elétrica. Dê a sua resposta
em unidades de 10–9 C.
a)
 2KQ / a 2  b 2  c 2
b)
3KQ / a 2  b 2  c 2
c)
d)
2KQ / a 2  b 2  c 2
zero
Questão 18)
Duas pequenas esferas iguais, A e B, carregadas, cada uma,
com uma carga elétrica Q igual a –4,8 x 10–9C, estão fixas e
com seus centros separados por uma distância de 12 cm.
Deseja- se fornecer energia cinética a um elétron, inicialmente
muito distante das esferas, de tal maneira que ele possa
atravessar a região onde se situam essas esferas, ao longo da
direção x, indicada na figura, mantendo-se eqüidistante das
cargas.
a)
b)
c)
Esquematize, na figura da página de respostas, a direção e
o sentido das forças resultantes F1 e F2, que agem sobre o
elétron quando ele está nas posições indicadas por P 1 e
P2.
Calcule o potencial elétrico V, em volts, criado pelas duas
esferas no ponto P0.
Estime a menor energia cinética E, em eV, que deve ser
fornecida ao elétron, para que ele ultrapasse o ponto P0 e
atinja a região à direita de P0 na figura.
NOTE E ADOTE:
Considere V = 0 no infinito.
Num ponto P, V = KQ/r, onde r é a distância da carga Q ao
ponto P.
K = 9 x 109 (N.m2/C2).
qe = carga do elétron = –1,6 x 10–19 C.
1 eV = 1,6 x 10–19 J.
GABARITO:
1) Gab: C
2) Gab: D
3) Gab: C
4) Gab:
a) A diferença de potencial mínima, VM, é calculada da
seguinte forma:
E = V/d  V = E.d = 3  106 Volt/m  3.000 m = 9  109
Volt
b) Como a energia liberada por um raio (ER) é igual a 109J e
ocorrem 3 raios a cada segundo, logo a potência gerada
pelos raios que caem a cada segundo será de:
PR = 3,0  109W
c) Uma vez que a potência dos raios que caem a cada
segundo é
PR = 3,0  109W
N(conjunto de três raios) = Potência de Itaipu/(Potência
gerada pelos três raios)
N(conjunto de três raios) = 15.000.000.000 W/ 3,0x109W
N(conjunto de três raios) = 15.000.000.000 W/
3,0x000.000.000W
N(conjunto de três raios) = 5,0
Logo, o número de raios que deveriam cair a cada
segundo para gerar uma potência equivalente a da Usina
de Itaipu é de:
Número de raios = N(numero do conjunto de três raios) 
3 = 5  3 = 15 raios
5) Gab: D
6) Gab: E
7) Gab: B
8) Gab: C
9) Gab: C
10) Gab: E
11) Gab: C
12) Gab: A
13) Gab: A
14) Gab: C
15) Gab: E
16) Gab: E
17) Gab: D
18) Gab:
-4-
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a)
As forças resultantes F1 e F2 são obtidas pela regra do
paralelogramo, como segue na figura:
b)
c)
V = –1,44 x 103 V
Para que o elétron ultrapasse o ponto P0, deverá ser
lançado com energia cinética maior que 1,44 x 103 eV.
19) Gab: Q = 5 nC
-5-
AM