Correção prova cumulativa Terceiros anos Questão 1 • Três cargas elétricas puntiformes e idênticas, Q1, Q2 e Q3 são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura abaixo: Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por Q1 sobre Q2 é de 4,0 x 10–5 N, qual é o módulo da força elétrica resultante sobre Q2? • A - ( ) 4,0 x 10–5 N. • B - ( ) 8,0 x 10–5 N. • C - ( )1,2 x 10–4 N. • D - ( ) 1,6 x 10–4 N. • E - ( ) 2,0 x 10–4 N. Resolução Q1Q2 5 9 Q1Q2 FK 4.10 9.10 d² (0,1)² 4.105.(0,1)² 0,04.105 5 9 Q1Q2 0 , 00444 . 10 9.109 9.109 0,00444.1014 4,44.1017 C Q1Q2 4,44.1017 C Parte2 17 8 Q1Q2 4 , 44 . 10 39 . 6 . 10 FK F 9.109 d² (0,05)² (0,0025) F 15840.108 15,840.105 N Ftotal 15,840.105 4.105 12.105 1,2.10 4 N LETRAC Questão 2 • Pesquisas mostram que mais de 90% dos raios que atingem o solo são cargas negativas que partem de nuvens, conforme a figura a seguir: Considere a diferença de potencial elétrico entre a distribuição de cargas negativas na base da nuvem e o solo como sendo da ordem de 106 V. De modo simplificado, considere uma altura de 2 km entre a base da nuvem e a terra. A melhor aproximação para o módulo do vetor campo elétrico entre a nuvem e o solo, em V/m, é: • A - ( ) 5 . 102B - ( ) 5 . 106 C - ( ) 0,5 . 106D - ( ) 0,5 . 107 Resolução 6 6 U12 10 1.10 U12 E.d E E E d 2 Km 2000 6 E 0,0005.10 E 5.10²V / m LetraA Questão 3 • A figura abaixo mostra as linhas de força, em uma região de campo elétrico uniforme E. A diferença de potencial entre os pontos A e B, distantes entre si 30 cm, é U = 6,0 V. Determine a intensidade de força elétrica sobre um elétron, que se encontra no ponto A. • A - ( ) 1,0 x 10–18 N • B - ( ) 1,6 x 10–18 N • C - ( ) 2,4 x 10–18 N • D - ( ) 3,2 x 10–18 N • E - ( ) 4,0 x 10–18 N Resolução F E F E.Q Q Q n.e Q 1.1,6.1019 Q 1,6.1019 C U 6 U E.d E E 20N / C d 0,3 N F 20 .1,6.1019 C 32.1019 N F 3,2.1018 N C LetraD Questão 4 • Em um experimento, o professor Ladeira observa o movimento de uma gota de óleo, eletricamente carregada, entre duas placas metálicas paralelas, posicionadas horizontalmente. A placa superior tem carga positiva e a inferior, negativa, como representado nesta figura: • • • • Considere que o campo elétrico entre as placas é uniforme e que a gota está apenas sob a ação desse campo e da gravidade. Para um certo valor do campo elétrico, o professor Ladeira observa que a gota cai com velocidade constante. Com base nessa situação, é correto afirmar que a carga da gota é: A - ( ) negativa e a resultante das forças sobre a gota não é nula; B - ( ) positiva e a resultante das forças sobre a gota é nula; C - ( ) negativa e a resultante das forças sobre a gota é nula; D - ( ) positiva e a resultante das forças sobre a gota não é nula. Resolução ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ + + - ----------------------------------------------------------------------------- Legenda: Força elétrica Peso Para a partícula se mover com velocidade constante, segundo a segunda lei de Newton, a resultante das forças deve ser igual a zero, para isso precisa haver uma força contrária ao peso que é a força elétrica, desta forma a partícula precisa ser carregada negativamente, conforme pode-se ver na figura acima. • • • • • • • Questão 5 Aplica-se uma diferença de potencial V a duas placas condutoras paralelas, muito extensas e separadas por uma distância d. Entre elas, colocam-se três partículas A, B e C com velocidade inicial nula, conforme a figura abaixo. Desprezando as interações entre as partículas, é correto afirmar que: 1 -se a partícula A se movimentar para a placa à direita, ela terá carga positiva; 2 -se a partícula B permanecer parada, nada se concluirá sobre sua carga; 4 -se a partícula C se movimentar para a placa à esquerda, ela terá carga negativa; 8 -todas as partículas se movimentarão para a placa à esquerda, independentemente do sinal de suas cargas; 16 -nenhuma das três partículas poderá se movimentar horizontalmente, mesmo se forem carregadas; 32 -o campo elétrico é uniforme na região central entre as placas. Soma: ________ Resolução • As cargas opostas se atraem, portanto os itens 1 e 4 estão corretos. • Se a partícula permanecer parada significa que ela é neutra, então 2 é neutra. • Pode-se concluir a partir do explicito anteriormente que as questões 8 e 16 estão incorretas. • Como as placas estão igualmente carregadas o campo entre elas é uniforme, então a questão 32 está correta. • Somatório: 1+4+32=37 pontos Questão 6 •Nos vértices de um quadrado, são colocadas esferas eletrizadas com uma carga elétrica que, em módulo, vale “q”. Em A, já existe uma positiva. Desejam-se no centro do quadrado um potencial nulo e uma intensidade de campo não nula. Devemos então colocar em B, C e D, cargas, respectivamente: •A - ( ) positiva, positiva e positiva; •B - ( ) negativa, positiva e negativa; • C - ( ) positiva, negativa e negativa; • D - ( ) positiva, negativa e positiva; • E - ( ) negativa, positiva e positiva Resolução O campo elétrico sai das cargas positivas paras as negativas e portanto o campo no centro é não nulo Resposta C As flechas representam o campo elétrico. KQ1 KQ2 KQ3 KQ4 V V1 V2 V3 ... 0 d1 d2 d3 d4 Questão 7 • Medidas elétricas indicam que o campo elétrico junto ao solo, e a céu aberto, é uniforme e tem módulo igual a 150 N/C, com direção vertical e sentido descendente, conforme as linhas de força abaixo: Assinale a alternativa incorreta: • A - ( ) A força elétrica sobre uma carga negativa neste campo tem sentido ascendente. • B ( ) O módulo da força elétrica sobre uma carga dobrará, se a carga diminuir à metade. • C - ( ) O módulo da força elétrica sobre uma carga não muda, se a carga troca de sinal. • D - ( ) As superfícies eqüipotenciais serão perpendiculares às linhas de força do campo elétrico. • E - ( ) Dois pontos, A e B, conforme a figura, e separados pela distância d = 2 m, terão uma diferença de potencial igual a 300 V. Resolução • (A) Se o campo elétrico vem de cima para baixo, por convenção, se diz que o campo elétrico sai da parte positiva para a negativa, ou seja, a parte superior é positiva. Assim sobre uma partícula negativa a força seria de baixo para cima (ascendente).- Alternativa correta • (B) A partir da lei de Coulomb, se a carga cai a metade a força também diminui a metade e não dobra. (alternativa falsa) Felétrica K Q1Q2 d² • (C) Quando muda-se o sinal da carga muda-se o sinal da força, entretanto como refere-se ao módulo esta alternativa é correta. • (D) Já vimos que as superfícies equipotenciais são perpendiculares a força elétrica. • (E) U=E.d • U=150.2 • U=300V • Resposta B Questão 8 • Duas partículas, eletricamente carregadas com + 8.10–6C cada uma, são colocadas no vácuo a uma distância de 30 cm, onde K = 9.109 N.m²/C² . A força de interação eletrostática entre essas cargas é: • A - ( ) de repulsão e igual a 6,4 N; • B - ( ) de repulsão e igual a 1,6 N; • C - ( ) de atração e igual a 6,4 N; • D - ( ) de atração e igual a 1,6 N; • E - ( ) impossível de ser determinada. Resolução KQ1Q2 9.109.8.106.8.106 576.103 F d² (0,30)² 0,09 F 6400.103 6,4 N F 6,4 N Re spostaA A Força é de repulsão pois as duas cargas são positivas. Questão 9 • Considere dois pontos, M e N, de um campo elétrico uniforme de intensidade 5,0 . 10³ N/C, conforme mostra o esquema abaixo. Sabendo que o potencial elétrico no ponto M vale 40 V, é correto afirmar que: • A - ( ) o potencial elétrico no ponto N vale –10 V; • B - ( ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma carga q = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale – 2,0 . 10–4 J; • C - ( ) o potencial elétrico no ponto N vale 40 V; • D - ( ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma carga q = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale 2,0 . 10–4 J; • E - ( ) o potencial elétrico do ponto N vale 90 V. Resolução U MN E.d VM VN E.d VM E.d VN VN VM E.d VN 40 5.10³.0,01 T Q.E.d T 2.10 .5.10³.0,01 -6 3 T 0,1.10 J VN 40 50 4 T 1.10 J VN 10V Resposta A Questão 10 • Explique como funciona a partir da eletrostática: • uma impressora. • um precipitador eletrostático. Resolução • As gotas de tinta são carregadas com cargas contrárias ao papel onde serão impressas as imagens. Assim elas são atraídas pelo papel onde formam-se as imagens. Simulação: http://phet.colorado.edu/en/simulation/balloons Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=9FhNI-nV7Zk • O precipitador eletrostático é utilizado para retirar partículas poluentes do ar. As partículas se atritam. Como vimos o atrito tira elétrons de um corpo ficando o corpo positivamente carregado e estas cargas passam para outro corpo que fica negativamente carregado. Nas paredes do precipitador há duas placas, uma carregada positivamente e outra carregada negativamente. As partículas carregadas negativamente são atraídas pela placa carregada positivamente e as partículas carregadas positivamente são atraídas pela placa negativa. Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=KPZn-N1jzx0 Questão 11 • Escolha um dos experimentos apresentados em sala de aula e complete abaixo: • Assunto. • Funcionamento. • Explicação Resolução • Simulação: http://phet.colorado.edu/en/simulation/charges-and-fields Assunto: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, voltagem, superfícies equipotenciais. Funcionamento: pode-se escolher a quantidade de elétrons e prótons a colocar no sistema. Pode-se mudar a distância entre as cargas. E mede-se com um voltímetro a voltagem entre as cargas. Resumo da explicação: a medida que aumenta-se a distância entre as cargas diminui-se a voltagem, consequentemente a força elétrica. Segundo a lei de Coulomb a medida que aumenta-se a quantidade de cargas aumenta-se também a força elétrica, e se aumenta a distância entre as cargas diminui-se a força elétrica e a diferença de potencial. Questão 12 • Mapa conceitual. Resolução Fonte: http://www.if.ufrgs.br/cref/mapas/avaliacao.html Ótimos estudos
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