COLÉGIO PEDRO II – CAMPUS TIJUCA II DEPARTAMENTO DE FÍSICA COORDENADOR: PROFESSOR JOSÉ FERNANDO 3ª CERTIFICAÇÃO/2016 - FÍSICA – 3a SÉRIE – 2o TURNO PROFESSORES: JULIEN / J. FERNANDO / ROBSON / ALCIBÉRIO / RAMON / RONALDO LABORATÓRIO DE FÍSICA - TECNICO CAIO JORDÃO GABARITO – INTEGRADO ATENÇÃO Verifique se a prova que esta recebendo consta de quatro páginas numeradas de 1 a 4 e impressas com: 1ª parte – quatro questões objetivas. 2ª parte – seis questões discursivas. 1a PARTE – OBJETIVA – 1,0 ponto Meteorologistas mediram a distribuição de cargas elétricas no interior das nuvens de tempestade, chamadas de "cúmulos nimbos", e encontraram um perfil para essa distribuição de cargas semelhante ao mostrado na figura a seguir. Nessa figura, é mostrado ainda o solo sob a nuvem, que fica carregado negativamente por indução, além dos pontos X, Y, Z e W em destaque. Desse modo, entre a parte superior e a parte inferior da nuvem, bem como entre a parte inferior da nuvem e o solo, são produzidos campos elétricos da ordem de 100N/C. Pode-se afirmar que o sentido do vetor campo elétrico entre os pontos X e Y e entre os pontos Z e W é, respectivamente, alternativa que corresponde (em direção, sentido e módulo) à força, gerada pelo campo, atuante sobre o elétron? 3a QUESTÃO (0,25 ponto) Assinale a opção em que as linhas de indução do campo magnético de um ímã estão mais bem representadas. 1 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II 1a QUESTÃO (0,25 ponto) (A) para baixo e para cima. (B) para cima e para baixo. (C) para cima e para cima. (D) para baixo e para baixo. (E) para direita e para esquerda. 2a QUESTÃO (0,25 ponto) Um campo elétrico uniforme, de intensidade igual a 5,0 x 108N/C, é estabelecido entre duas placas planas e paralelas. Entre elas colocamos um elétron, cuja carga elementar, em módulo, tem valor igual a 1,6 x 10−19C. Desprezam-se possíveis influências gravitacionais. Qual a Coordenador - Rubrica PROVA 3a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA 3ª SÉRIE – 2O TURNO Ensino Médio GABARITO – INTEGRADO 4a QUESTÃO (0,25 ponto) Os antigos navegantes usavam a bússola para orientação em alto mar, devido a sua propriedade de se alinhar de acordo com as linhas do campo geomagnético. Analisando a figura onde estão representadas estas linhas, podemos afirmar que (A) o polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo Norte geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Sul magnético. (B) o polo norte do ponteiro da bússola aponta para o polo Norte geográfico, porque as linhas do campo geomagnético não são fechadas. (C) o polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo Sul geográfico, porque o Sul geográfico corresponde ao Sul magnético. (D) o polo norte do ponteiro da bússola aponta para o polo Sul geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Norte magnético. (E) o polo sul do ponteiro da bússola aponta para o polo Sul geográfico, porque o Norte geográfico corresponde ao Sul magnético. RESPOSTA DA 1a PARTE 1a Q (A) (B) (C) (D) 2a Q (A) (B) (C) (D) 3a Q (A) (B) (C) (D) 4a Q (A) (B) (C) (D) (E) (E) (E) (E) ATENÇÃO I. Não é permitido rasurar o quadro de respostas. II. Marque apenas uma opção em cada questão. III. Não é permitido o uso do corretor. 2a PARTE – DISCURSIVA – 6,0 pontos Todas as questões devem ser desenvolvidas (a tinta) – Somente a resposta, na questão, não será considerada. 5a QUESTÃO (1,0 ponto) A figura mostra um campo elétrico uniforme e três superfícies equipotenciais. Considerando-se o módulo do campo elétrico como 4,0 × 10²V/m, pede-se determinar: (A) o trabalho necessário para se levar uma carga de valor igual a 2,0 x 10-6 C do ponto 2 até o ponto 6, pela trajetória retilínea 2 1 4 5 6. Considere a equação para o cálculo do trabalho: (B) A distância entre os pontos 3 e 5 em metros. Considere o campo elétrico uniforme e a equação: U3,5 = E × d3,5 150 – 50 = 400 × d3,5 d3,5 = 100 ÷ 400 d3,5 = 0,25m Coordenador - Rubrica 2 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II 62 = q × U62 62 = 2 × 106 × (150 50) 62 = 2,0 × 104 J O trabalho da força eletrostática, entre os pontos 2 e 6, independe da trajetória 3ª SÉRIE – 2O TURNO PROVA 3a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA Ensino Médio GABARITO – INTEGRADO 6a QUESTÃO (1,0 ponto) A figura a seguir mostra duas cargas pontuais, Q 1 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 0,50m da carga Q2, o campo elétrico é nulo. Sendo Q1 = + 1,0 × 107C, pede-se determinar o valor de Q2. Sendo o campo elétrico nulo em P, podemos escrever: E1 = E2 k × Q1 2 d1 =k× Q2 2 d2 Q1 2 d1 = Q2 2 d2 1 × 107 1,5 2 0,25 × 107 = Q2 = 2 2,25 0,5 Q2 Logo: Q2 1,1 × 107C 7a QUESTÃO (1,0 ponto) ⃗⃗ de intensidade 9,0 × 105N/C, Em um ponto A do universo, constata-se a existência de um campo elétrico E devido exclusivamente a uma carga puntiforme Q situada a 10cm dele. Num outro ponto B, distante 30cm da mesma carga, o vetor campo elétrico tem intensidade 1,0 × 105N/C. Calcule a ddp. (UAB) entre A e B, em Volts. Sendo: UA = EA × dA UA = 9 × 105 × 0,1 UA = 9,0 × 104V UB = EB × dB UB = 1 × 105 × 0,3 UB = 3,0 × 104V 3 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II Assim: UAB = UA – UB UAB = (9 – 3) × 104 UAB = 6,0 × 104V Coordenador - Rubrica PROVA 3a CERTIFICAÇÃO DE FÍSICA 3ª SÉRIE – 2O TURNO Ensino Médio GABARITO – INTEGRADO 8a QUESTÃO (1,0 ponto) Um feixe de raios catódicos, que nada mais é que um feixe de elétrons, está preso a um campo magnético girando numa circunferência de raio igual a 2,0cm. Se a intensidade do campo é de 4,5 × 103T e que sua carga é 1,6 × 1019C pede-se determinar a velocidade dos elétrons no feixe. melétron = 9,1 × 10-31kg Sendo: m ×v 9,1 × 1031 × v 2 R= 2 × 10 = q×B 1,6 × 1019 × 4,5 × 103 Logo: 𝑣= 2 × 102 × 1,6 × 1019 × 4,5 × 103 9,1 × 1031 Portanto: v 1,6 × 107m/s 9a QUESTÃO (1,0 ponto) Um campo magnético uniforme de intensidade igual a 5,0 × 104T, está aplicado no sentido do eixo y. Um elétron é lançado através do campo, no sentido positivo do eixo z, com uma velocidade de 2,0 × 105m/s. Considere a carga do elétron igual a: 1,6 × 1019C. (A) calcule o módulo, a direção e o sentido da força magnética sobre o elétron no instante inicial. Justifique sua resposta. Sendo: Fm = q × v × B × sen Fm = 1,6 × 1019 × 2 × 105 × 5 × 104 × sen 90o Logo: Fm = 1,6 × 1017N Direção perpendicular ao plano (v × B) e sentido contrário do eixo – x. Como os vetores são perpendiculares a trajetória é uma circunferência. 10a QUESTÃO (1,0 ponto) Um fio condutor retilíneo muito longo, imerso em um meio cuja permeabilidade magnética tem valor igual a µ0 = 6 × 107Tm/A, é percorrido por uma corrente I. A uma distância r = 1,0m do fio sabe-se que o módulo do campo magnético é 106T. Calcule a corrente elétrica I que percorre o fio. Sendo: μo × i 6 × π × 107 × i 106 6 B= 10 = i= i 3,3A 2×π×R 2 × π ×1 3 × 107 Coordenador - Rubrica 4 – Colégio Pedro II - Campus Tijuca II (B) qual a trajetória descrita pelo elétron? Justifique sua resposta.