DISCIPLINA: FÍSICA
PROFESSOR: Erich de Sales
DATA: 17/12/2015
VALOR: 20,0
NOTA:
Circule a sua turma:
ASSUNTO: TRABALHO DE
RECUPERAÇÃO FINAL
NOME COMPLETO:
I
N
S
T
R
U
Ç
Õ
E
S
SÉRIE: 3a EM
Funcionários: 3o
Anchieta: 3o
Nº:
1. Este trabalho contém 20 questões, sendo 5 fechadas e 15 questões discursivas;
2. Nas questões de múltipla escolha, marque, a caneta, apenas uma alternativa;
3. As questões discursivas devem ser resolvidas a lápis dentro de cada espaço disponibilizado na própria
folha, sendo somente as respostas assinaladas a caneta;
4. A expressão do raciocínio na resolução das questões discursivas é OBRIGATÓRIA.
Bom trabalho!
1 – Em muitos experimentos envolvendo cargas elétricas, é conveniente que elas mantenham sua velocidade
vetorial constante. Isso pode ser conseguido fazendo a carga movimentar-se em uma região onde atuam um
campo elétrico E e um campo magnético B, ambos uniformes e perpendiculares entre si. Quando as
magnitudes desses campos são ajustadas convenientemente, a carga atravessa a região em movimento retilíneo e
uniforme.
A figura representa um dispositivo cuja finalidade é fazer com que uma partícula eletrizada com carga elétrica
q  0 atravesse uma região entre duas placas paralelas P1 e P2 , eletrizadas com cargas de sinais opostos,
seguindo a trajetória indicada pela linha tracejada. O símbolo  representa um campo magnético uniforme
B  0,004 T, com direção horizontal, perpendicular ao plano que contém a figura e com sentido para dentro
dele. As linhas verticais, ainda não orientadas e paralelas entre si, representam as linhas de força de um campo
elétrico uniforme de módulo E  20N C.
Desconsiderando a ação do campo gravitacional sobre a partícula e considerando que os módulos de B e E
sejam ajustados para que a carga não desvie quando atravessar o dispositivo, determine, justificando, se as
linhas de força do campo elétrico devem ser orientadas no sentido da placa P1 ou da placa P2 e calcule o
módulo da velocidade v da carga, em m s. (Valor: 1,0 ponto)
1
2 – Em 2012 foi comemorado o centenário da descoberta dos raios cósmicos, que são partículas provenientes do
espaço. (Valor: 1,0 ponto)
A) Os neutrinos são partículas que atingem a Terra, provenientes em sua maioria do Sol. Sabendo-se que a
distância do Sol à Terra é igual a 1,5  1011 m , e considerando a velocidade dos neutrinos igual a
3,0  108 m/s, calcule o tempo de viagem de um neutrino solar até a Terra.
B) As partículas ionizam o ar e um instrumento usado para medir esta ionização é o eletroscópio. Ele consiste
em duas hastes metálicas que se repelem quando carregadas. De forma simplificada, as hastes podem ser
tratadas como dois pêndulos simples de mesma massa m e mesma carga q localizadas nas suas extremidades.
O módulo da força elétrica entre as cargas é dado por Fe  k
ilustrada na figura abaixo, qual é a carga q, se m = 0,004 g?
2
q2
d2
, sendo k = 9  10 N m /C . Para a situação
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2
2
3 – Gustavo dispõe de três esferas metálicas, esferas 1, 2 e 3 de raios iguais e muito pequenos, com as quais
realiza experimentos de eletrostática. As esferas 1 e 2 têm massas iguais, m, e a esfera 3 tem uma massa maior,
M. As três esferas foram eletricamente carregadas, sendo que as cargas nas esferas 1 e 3 são iguais, Q, e na
esfera 2 a carga é menor, q.
Em um primeiro experimento, Gustavo pendura as esferas 1 e 2 por fios isolantes longos, de mesmo
comprimento, e presos no mesmo ponto. Nas figuras, são apresentadas três alternativas de configurações para as
posições de equilíbrio dessas duas esferas; θ1 e θ2 são, respectivamente, os ângulos que os fios de sustentação
das esferas 1 e 2 fazem com a vertical. (Valor: 1,0 ponto)
A) ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de
equilíbrio. JUSTIFIQUE sua resposta.
(
(
(
) θ1  θ2 .
) θ1  θ2 .
) θ1  θ2 .
Em um segundo experimento, Gustavo suspende as esferas 1 e 3 de maneira semelhante à anterior.
B) ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de
equilíbrio. JUSTIFIQUE sua resposta.
(
(
(
) θ1  θ3 .
) θ1  θ3 .
) θ1  θ3 .
C) Finalmente, Gustavo, usando luvas isolantes, força um contato elétrico simultâneo das três esferas.
ASSINALE com um X a opção que dá a relação correta entre os novos valores das cargas q1, q2 e q3 nas
esferas 1, 2 e 3, respectivamente. JUSTIFIQUE sua resposta.
(
(
(
) q1  q2  q3 .
) q1  q2  q3 .
) q1  q2  q3 .
3
4 – Duas partículas de massas m1 e m2 estão presas a uma haste retilínea que, por sua vez, está presa, a partir de
seu ponto médio, a um fio inextensível, formando uma balança em equilíbrio. As partículas estão positivamente
carregadas com carga Q1  3,0C e Q2  0,3C . Diretamente acima das partículas, a uma distância d, estão
duas distribuições de carga Q3  1,0C e Q4   6,0C , conforme descreve a figura. (Valor: 1,0 ponto)
Dado: k0  9,0  109 N  m2 /C2
Sabendo que o valor de m1 é de 30 g e que a aceleração da gravidade local é de 10 m/s2, determine a massa m2.
5 – 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9C . (Valor: 1,0
ponto)
4
6 – Uma carga elétrica puntiforme gera campo elétrico nos pontos P1 e P2 . A figura a seguir mostra setas que
indicam a direção e o sentido do vetor campo elétrico nestes pontos. Contudo, os comprimentos das setas não
indicam os módulos destes vetores. O modulo do campo elétrico no ponto P1 e 32 V/m. Calcule o modulo do
campo elétrico no ponto P2 , em V/m. (Valor: 1,0 ponto)
7 – A região entre duas placas metálicas, planas e paralelas está esquematizada na figura abaixo. As linhas
tracejadas representam o campo elétrico uniforme existente entre as placas. A distância entre as placas é 5 mm e
a diferença de potencial entre elas é 300 V. As coordenadas dos pontos A, B e C são mostradas na figura.
(Valor: 1,0 ponto)
Baseando-se nesses dados, DETERMINE:
5
A) o valor do campo elétrico uniforme entre as placas;
B) o valor d.d.p. entre os pontos A e C e o significado físico do resultado encontrado;
C) o valor do trabalho realizado pela força elétrica para deslocar uma carga elétrica positiva de 2 µC do ponto A
ao ponto C.
8 – Três pequenas esferas metálicas, E1, E2 e E3, eletricamente carregadas e isoladas, estão alinhadas, em
posições fixas, sendo E2 equidistante de E1 e E3. Seus raios possuem o mesmo valor, que é muito menor que as
distâncias entre elas, como mostra a figura:



E1
E2
E3
As cargas elétricas das esferas possuem, respectivamente, os seguintes valores:
• Q1  20 μC
• Q2   4 μC
• Q3  1 μC
6
Admita que, em um determinado instante, E1 e E2 são conectadas por um fio metálico; após alguns segundos, a
conexão é desfeita.
Nessa nova configuração, determine as cargas elétricas de E1 e E2 e apresente um esquema com a direção e o
sentido da força resultante sobre E3. (Valor: 1,0 ponto)
9 – O gráfico a seguir mostra como varia a força de repulsão entre duas cargas elétricas, idênticas e puntiformes,
em função da distância entre elas.
Considerando a constante eletrostática do meio como k  9  109 N  m2 C2 , DETERMINE: (Valor: 1,0 ponto)
A) o valor da força F;
B) a intensidade das cargas elétricas.
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10 – Um elétron é abandonado entre duas placas paralelas, eletrizadas por meio de uma bateria, conforme o
esquema representado.
A distância entre as placas é 2 cm e a tensão fornecida pela bateria é 12 V. Sabendo que a carga do elétron é
1,6  1019 C, DETERMINE: (Valor: 1,0 ponto)
A) a intensidade do vetor campo elétrico gerado entre as placas.
B) o valor da força elétrica sobre o elétron.
11 – O circuito alimentado com uma diferença de potencial de 48 V representado na figura a seguir, mostra
quatro lâmpadas associadas, cada uma com resistência elétrica de 6 Ω.
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Baseando-se nesses dados, DETERMINE: (Valor: 1,0 ponto)
A) o valor da resistência equivalente do circuito;
B) o valor da corrente elétrica total do circuito;
C) o valor da d.d.p. em cada lâmpada;
D) o valor da corrente elétrica em cada lâmpada;
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E) o valor da potência elétrica em cada lâmpada;
12 – Considere que um determinado estudante, utilizando resistores disponíveis no laboratório de sua escola,
montou os circuitos apresentados abaixo: (Valor: 1,0 ponto)
A) Determine o valor da d.d.p. medida pelo voltímetro do circuito 1.
B) Determine o valor da corrente elétrica medida pelo amperímetro do circuito 2.
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13 – Considere o circuito elétrico a seguir. (Valor: 1,0 ponto)
Sabendo-se que passa uma corrente elétrica de 2 A sobre a resistência assinalada no esquema, calcule o valor da
d.d.p. ε.
14 – Cinco resistores de mesma resistência R = 12 Ω estão conectados à bateria ideal E de um automóvel,
conforme mostra o esquema:
Baseando-se nesses dados, DETERMINE: (Valor: 1,0 ponto)
A) o valor da resistência equivalente do circuito.
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B) o valor da corrente elétrica total do circuito.
15 – No circuito elétrico mostrado na figura a seguir, um resistor de 4 Ω e uma lâmpada, cuja resistência elétrica
é
8 Ω, estão ligados a uma fonte de 24 V. Nesse circuito são conectados dispositivos de medida de corrente
elétrica, os amperímetros A1 e A2, e de diferença de potencial elétrico, o voltímetro V. Assume-se que os
amperímetros e o voltímetro podem ser considerados ideais, ou seja, que seu efeito no circuito pode ser
desprezado na forma como estão ligados.
A partir da análise do circuito, DETERMINE os valores medidos pelos aparelhos A1, A2 e V. (Valor: 1,0 ponto)
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16 – A figura a seguir mostra a posição inicial de uma espira retangular acoplada a um eixo de rotação, sob a
ação de um campo magnético originado por ímãs permanentes, e percorrida por uma corrente elétrica. A
circulação dessa corrente determina o aparecimento de um par de forças na espira, que tende a movimentá-la.
Em relação aos fenômenos físicos observados pela interação dos campos magnéticos originados pelos ímãs e
pela corrente elétrica, é correto afirmar que: (Valor: 1,0 ponto)
A) o vetor indução magnética sobre a espira está orientado do polo S para o polo N.
B) o vetor indução magnética muda o sentido da orientação enquanto a espira se move.
C) a espira, percorrida pela corrente i, tende a mover-se no sentido horário quando vista de frente.
D) a força magnética que atua no lado da espira próximo ao polo N tem orientação vertical para baixo.
E) a força magnética que atua no lado da espira próximo ao polo S tem orientação vertical para cima.
17 – Partículas α, β e γ são emitidas por uma fonte radioativa e penetram em uma região do espaço onde
existe um campo magnético uniforme. As trajetórias são coplanares com o plano desta página e estão
representadas na figura se segue.
Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do enunciado abaixo. (Valor: 1,0 ponto)
A julgar pelas trajetórias representadas na figura acima, o campo magnético ________ plano
da figura.
A) aponta no sentido positivo do eixo X, no
B) aponta no sentido negativo do eixo X, no
C) aponta no sentido positivo do eixo Y, no
D) entra perpendicularmente no
E) sai perpendicularmente do
18 – Com relação aos conceitos de eletricidade e magnetismo, coloque V (verdadeiro) ou F (falso) nas
afirmativas abaixo e, em seguida, assinale a opção que apresenta a sequência correta. (Valor: 1,0 ponto)
(
(
(
(
(
(
) Na eletrização por atrito, o corpo que perde elétrons passa a ter mais prótons do que possuía anteriormente
e, nesse caso, fica eletrizado com carga positiva.
) Condutores são corpos que facilitam a passagem da corrente elétrica, pois possuem uma grande quantidade
de elétrons livres.
) Um ímã em forma de barra, ao ser cortado ao meio, dá origem a dois novos ímãs, cada um com apenas um
polo (norte ou sul).
) A bússola magnética, cuja extremidade encarnada é o seu polo norte, aponta para uma direção definida da
Terra, próxima ao Polo Norte Geográfico.
) Geradores são dispositivos que transformam outras formas de energia em energia elétrica.
) O chuveiro elétrico pode ser considerado um resistor, pois transforma energia elétrica em energia
exclusivamente térmica.
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A) F – V – F – V – V – V.
B) F – F – V – V – F – V.
C) V – F – F – V – V – F.
D) V – V – V – F – F – F.
E) F – V – V – F – F – V.
19 – A tecnologia das grandes usinas hidroelétricas depende de extensas linhas de transmissão. As linhas de
transmissão usualmente transportam energia elétrica em __________ tensão. O transformador é um dispositivo
que permite transformar baixa tensão e __________ corrente em alta tensão e __________ corrente e vice-versa.
No transformador, o fluxo magnético associado ao campo criado pela corrente __________ no primário gera
uma corrente no secundário, conforme a lei de Faraday.
A alternativa que completa, corretamente, as lacunas é: (Valor: 1,0 ponto)
A) alta – alta – baixa – contínua.
B) alta – baixa – alta – alternada.
C) baixa – baixa – baixa – contínua.
D) alta – alta – baixa – alternada.
E) baixa – baixa – alta – contínua.
20 – Um trabalhador carregando uma esquadria metálica de resistência elétrica R sobe, com velocidade de
módulo constante, uma escada colocada abaixo de um fio conduzindo uma corrente elétrica intensa, i. A
situação está esquematizada na figura abaixo.
Assinale a alternativa correta sobre essa situação. (Valor: 1,0 ponto)
A) Como a esquadria tem, aos pares, lados paralelos, a força resultante exercida pelo fio acima é nula.
B) Visto que o fio não atravessa a esquadria, a lei de Ampère afirma que não existem correntes elétricas na
esquadria.
C) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a esquadria “ficar mais leve”, resultado da força atrativa
exercida pelo fio, como previsto pela lei de Biot-Savart.
D) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a espira “ficar mais pesada”, resultado da força de repulsão
estabelecida entre a corrente elétrica no fio e a corrente elétrica induzida, conforme explicado pela lei de
Faraday-Lenz.
E) Como o trabalhador sobe com velocidade de módulo constante, não há o aparecimento de corrente elétrica na
esquadria.
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