LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 1. (Ufrgs 2013) Um dos grandes problemas ambientais decorrentes do aumento da produção industrial mundial é o aumento da poluição atmosférica. A fumaça, resultante da queima de combustíveis fósseis como carvão ou óleo, carrega partículas sólidas quase microscópicas contendo, por exemplo, carbono, grande causador de dificuldades respiratórias. Faz-se então necessária a remoção destas partículas da fumaça, antes de ela chegar à atmosfera. Um dispositivo idealizado para esse fim está esquematizado na figura abaixo. A fumaça poluída, ao passar pela grade metálica negativamente carregada, é ionizada e posteriormente atraída pelas placas coletoras positivamente carregadas. O ar emergente fica até 99% livre de poluentes. A filtragem do ar idealizada neste dispositivo é um processo fundamentalmente baseado na a) eletricidade estática. b) conservação da carga elétrica. c) conservação da energia. d) força eletromotriz. e) conservação da massa. Página 1 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 2. (Epcar (Afa) 2013) Uma partícula de massa m e carga elétrica negativa gira em órbita circular com velocidade escalar constante de módulo igual a v, próxima a uma carga elétrica positiva fixa, conforme ilustra a figura abaixo. Desprezando a interação gravitacional entre as partículas e adotando a energia potencial elétrica nula quando elas estão infinitamente afastadas, é correto afirmar que a energia deste sistema é igual a 1 2 a) mv 2 1 2 b) mv 2 c) 2 mv 2 2 d) 2 mv 2 2 3. (Pucrj 2013) Duas cargas pontuais q1 3,0 μC e q2 6,0 μC são colocadas a uma distância de 1,0 m entre si. Calcule a distância, em metros, entre a carga q 1 e a posição, situada entre as cargas, onde o campo elétrico é nulo. Considere kC = 9 109 Nm2/C2 a) 0,3 b) 0,4 c) 0,5 d) 0,6 e) 2,4 Página 2 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 4. (Upe 2013) Considere a Terra como uma esfera condutora, carregada uniformemente, cuja carga total é 6,0 μC, e a distância entre o centro da Terra e um ponto P na superfície da Lua é de aproximadamente 4 x 10 8 m. A constante eletrostática no vácuo é de aproximadamente 9 x 109 Nm2/C2. É CORRETO afirmar que a ordem de grandeza do potencial elétrico nesse ponto P, na superfície da Lua vale, em volts, a) 10-2 b) 10-3 c) 10-4 d) 10-5 e) 10-12 5. (G1 - ifsp 2012) Enquanto fazia a limpeza em seu local de trabalho, uma faxineira se surpreendeu com o seguinte fenômeno: depois de limpar um objeto de vidro, esfregando-o vigorosamente com um pedaço de pano de lã, percebeu que o vidro atraiu para si pequenos pedaços de papel que estavam espalhados sobre a mesa. O motivo da surpresa da faxineira consiste no fato de que a) quando atritou o vidro e a lã, ela retirou prótons do vidro tornando-o negativamente eletrizado, possibilitando que atraísse os pedaços de papel. b) o atrito entre o vidro e a lã aqueceu o vidro e o calor produzido foi o responsável pela atração dos pedaços de papel. c) ao esfregar a lã no vidro, a faxineira criou um campo magnético ao redor do vidro semelhante ao existente ao redor de um ímã. d) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira tornou-os eletricamente neutros, impedindo que o vidro repelisse os pedaços de papel. e) o atrito entre o vidro e a lã fez um dos dois perder elétrons e o outro ganhar, eletrizando os dois, o que permitiu que o vidro atraísse os pedaços de papel. Página 3 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 6. (Pucrj 2012) Um sistema eletrostático composto por 3 cargas Q1 = Q2 = +Q e Q3 = q é montado de forma a permanecer em equilíbrio, isto é, imóvel. Sabendo-se que a carga Q3 é colocada no ponto médio entre Q1 e Q2, calcule q. a) – 2 Q b) 4 Q c) – ¼ Q d) ½ Q e) – ½ Q 7. (Ufrgs 2012) As cargas elétricas +Q, -Q e +2Q estão dispostas num círculo de raio R, conforme representado na figura abaixo. Com base nos dados da figura, é correto afirmar que, o campo elétrico resultante no ponto situado no centro do círculo está representado pelo vetor a) E1. b) E2. c) E3. d) E4. e) E5. Página 4 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 8. (Upf 2012) Uma pequena esfera de 1,6 g de massa é eletrizada retirando-se um número n de elétrons. Dessa forma, quando a esfera é colocada em um campo elétrico uniforme de 1 109 N C, na direção vertical para cima, a esfera fica flutuando no ar em equilíbrio. Considerando que a aceleração gravitacional local g é 10 m/s 2 e a carga de um elétron é 1,6 1019 C, pode-se afirmar que o número de elétrons retirados da esfera é: a) 1 1019 b) 1 1010 c) 1 109 d) 1 108 e) 1 107 9. (G1 - ifsc 2011) Um pêndulo elétrico de comprimento R e massa m = 0,2 kg, eletrizado com carga Q positiva, é repelido por outra carga igual, fixa no ponto A. A figura mostra a posição de equilíbrio do pêndulo. Dados: g 10m / s2 Assinale a alternativa correta. Qual é o módulo das cargas? a) 60.107 C . b) 60 1013 C c) 6 107 C d) 40 107 C . e) 4.107 C . Página 5 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 10. (Unicamp 2014) A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura a) b) c) d) 11. (G1 - ifsp 2013) Raios são descargas elétricas de grande intensidade que conectam as nuvens de tempestade na atmosfera e o solo. A intensidade típica de um raio é de 30 mil amperes, cerca de mil vezes a intensidade de um chuveiro elétrico, e eles percorrem distâncias da ordem de 5 km. (www.inpe.br/webelat/homepage/menu/el.atm/perguntas.e.respostas.php. Acesso em: 30.10.2012.) Página 6 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Durante uma tempestade, uma nuvem carregada positivamente se aproxima de um edifício que possui um para-raios, conforme a figura a seguir De acordo com o enunciado pode-se afirmar que, ao se estabelecer uma descarga elétrica no para-raios, a) prótons passam da nuvem para o para-raios. b) prótons passam do para-raios para a nuvem c) elétrons passam da nuvem para o para-raios. d) elétrons passam do para-raios para a nuvem. e) elétrons e prótons se transferem de um corpo a outro. 12. (Unesp 2013) Uma carga elétrica q > 0 de massa m penetra em uma região entre duas grandes placas planas, paralelas e horizontais, eletrizadas com cargas de sinais opostos. Nessa região, a carga percorre a trajetória representada na figura, sujeita apenas ao campo elétrico uniforme E , representado por suas linhas de campo, e ao campo gravitacional terrestre g . É correto afirmar que, enquanto se move na região indicada entre as placas, a carga fica sujeita a uma força resultante de módulo a) q E m g. b) q E g. c) q E m g. d) m q E g. e) m E g. Página 7 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE 13. (Uftm 2012) Em uma festa infantil, o mágico resolve fazer uma demonstração que desperta a curiosidade das crianças ali presentes. Enche uma bexiga com ar, fecha-a, e, a seguir, após esfregá-la vigorosamente nos cabelos de uma das crianças, encosta o balão em uma parede lisa e perfeitamente vertical. Ao retirar a mão, a bexiga permanece fixada à parede. Qual foi a “mágica”? a) O ar da bexiga interage com a parede, permitindo o repouso da bexiga. b) Ao ser atritada, a bexiga fica eletrizada e induz a distribuição das cargas da parede, o que permite a atração. c) O atrito estático existente entre a bexiga e a parede é suficiente para segurá-la, em repouso, na parede. d) A bexiga fica eletrizada, gerando uma corrente elétrica que a segura à parede. e) Por ser bom condutor de eletricidade, o ar no interior da bexiga absorve energia elétrica da parede, permitindo a atração. 14. (G1 - ifsc 2012) Como funciona a Máquina de Xerox Quando se inicia a operação em uma máquina de Xerox, acende-se uma lâmpada, que varre todo o documento a ser copiado. A imagem é projetada por meio de espelhos e lentes sobre a superfície de um tambor fotossensível, que é um cilindro de alumínio revestido de um material fotocondutor. Os fotocondutores são materiais com propriedade isolante no escuro. Mas, quando expostos à luz, são condutores. Assim, quando a imagem refletida nos espelhos chega ao tambor, as cargas superficiais do cilindro se alteram: as áreas claras do documento eliminam as cargas elétricas que estão sobre a superfície do cilindro e as áreas escuras as preservam. Forma-se, então, uma imagem latente, que ainda precisa ser revelada. Para isso, o cilindro é revestido por uma fina tinta de pó, o tonalizador, ou toner, que adere à imagem latente formada sobre o tambor. Em seguida, toda a imagem passa para as fibras do papel, através de pressão e calor. E, assim, chega-se à cópia final. Fonte: Revista Globo Ciência, dez. 1996, p. 18. O texto acima se refere a uma aplicação do fenômeno de eletrização, pois é graças a ele que o toner adere ao cilindro metálico mencionado. O processo de eletrização pode ocorrer de três formas distintas: atrito, indução e contato, mas todos os processos têm algo em comum. É CORRETO afirmar que o comum destes processos é: a) Deixar o corpo eletrizado, com um desequilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. Página 8 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE b) Deixar o corpo eletrizado, com um equilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. c) Arrancar as cargas positivas do corpo eletrizado. d) Deixar o corpo eletrizado com uma corrente elétrica negativa. e) Deixar o corpo eletrizado com um campo magnético. 15. (Epcar (Afa) 2012) A figura abaixo representa as linhas de força de um determinado campo elétrico. Sendo VA , VB e VC os potenciais eletrostáticos em três pontos A, B e C, respectivamente, com 0 VA – VC VB – VC, pode-se afirmar que a posição desses pontos é melhor representada na alternativa a) b) c) d) Página 9 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Gabarito: Resposta da questão 1: [A] O dispositivo mostrado demonstra a eletrização a Lei de Coulomb, objetos do estudo da Eletrostática. Resposta da questão 2: [A] A força elétrica age como resultante centrípeta sobre a partícula de carga negativa. Assim: F F el rescent k Q q mv R R 2 2 kQ q m v . I R 2 A energia do sistema é a soma da energia cinética com a energia potencial elétrica: m v k Q q 2 R mv k Qq E . II 2 R 2 E E E pot cin 2 Substituindo (I) em (II): mv mv 2 2 E 2 1 E mv . 2 2 Resposta da questão 3: [B] Página 10 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Observe a figura abaixo. Para que o campo elétrico no ponto assinalado seja nulo, E1 E2 . Portanto: kq1 x 2 kq2 2 (1 x) 3 x 2 6 2 (1 x) 1 x 2 2 1 2x x2 2x2 x2 2x 1 x2 2x 1 0 2 2 2 4x1x(1) 2 8 2 2 2 x 2 1 0,4m 2 2 2 Resposta da questão 4: [C] V kQ 9x109 x6x106 1,35x104 104 volts 8 r 4x10 Resposta da questão 5: [E] Na eletrização por atrito ocorre transferência de elétrons de um corpo para o outro, ficando ambos eletrizados com cargas de sinais opostos. Resposta da questão 6: Página 11 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE [C] O esquema ilustra a situação descrita. Como Q1 e Q2 têm mesmo sinal, elas se repelem. Então, para que haja equilíbrio, Q2 deve ser atraída por Q3. Assim, Q3 tem sinal oposto ao de Q1 e Q3. Sendo F32 e F12 as respectivas intensidades das forças de Q3 sobre Q2 e de Q1 sobre Q3, para o equilíbrio de Q2 temos: F32 F12 q k Q3 Q2 d2 k Q31 Q2 2d2 k q d2 k Q 4d 2 q Q 4 1 Q. 4 Resposta da questão 7: [B] A Fig. 1 mostra o campo elétrico de cada uma das cargas no centro do círculo, sendo o comprimento da seta proporcional à intensidade do campo. A Fig. 2 mostra o campo elétrico resultante, no sentido de E2 . Página 12 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Resposta da questão 8: [D] Dados: m = 1,6 g 1,6 10–3 kg; e 1,6 10–19 C; E 1109 N C; g = 10 m/s2. Como a esfera está em equilíbrio, a força eletrostática equilibra o peso: F P |q|E mg neE mg n n 1,6 103 10 1,6 1019 109 mg eE n 1 108. Resposta da questão 9: [A] A Figura 1 mostra a forças que agem sobre a esfera colocada em B. Como há equilíbrio, essas forças devem formar um triângulo, como mostra a Figura 2. Página 13 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo, onde a constante eletrostática é 2 2 k 9 109 N.m /C . Dado: d = 6 cm = 6 102 m. Na Figura 1: tg 6 3 0,75. 8 4 Na Figura 2: mg tg d2 F kQ2 2 F P tg mg tg Q P k d2 4 0,2 10 0,75 36 10 Q2 60 1014 9 109 Q 60 107 C. tg Resposta da questão 10: [D] A figura mostra as forças atrativas e repulsivas agindo sobre a carga A, bem como a resultante dessas forças. Página 14 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Resposta da questão 11: [D] A figura mostra a nuvem carregada positivamente, atraindo elétrons, que sobem do para-raios para a nuvem. Resposta da questão 12: [C] Na partícula agem a força peso e a força elétrica, como mostrado na figura. Se ela desvia para cima, a intensidade da força elétrica é maior que a intensidade do peso. Então, a resultante das forças é: FR FE P FR q E m g. Página 15 de 16 LISTA ELETROSTÁTICA – 3ª SÉRIE Resposta da questão 13: [B] A bexiga é de material isolante. O excesso de cargas fica retido na região atritada. Esse excesso de cargas induz cargas de sinais opostos na superfície da parede, acarretando a atração. Resposta da questão 14: [A] Para que um corpo seja eletrizado, por qualquer processo, ele deve ganhar ou perder elétrons, havendo, então, um desequilíbrio entre o número de prótons (cargas positivas) e o número de elétrons (cargas negativas). Resposta da questão 15: [C] Como 0 VA – VC VB – VC, então VA > VC , VB > VC e VB > VA. Em resumo, VB > VA > VC. Deslocando-se no sentido da linha de força, temos uma diminuição do potencial. Portanto a ordem correta é B A C. Página 16 de 16