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Exercícios de Física
Física Moderna
1. A obra Molhe Espiral (acima) faz lembrar o modelo atômico
“planetário”, proposto por Ernest Rutherford (Fig. 1). Esse
modelo satisfaz as observações experimentais de desvio de
partículas alfa ao bombardearem folhas de ouro. Entretanto, ele
falha quando se leva em conta a teoria do eletromagnetismo,
segundo a qual cargas aceleradas emitem radiação
eletromagnética. Assim, o elétron perde energia executando uma
trajetória em espiral e colapsando no núcleo (Fig. 2).
b) Somente as afirmativas II e IV são corretas.
c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
e) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
2. O aparato para estudar o efeito fotoelétrico mostrado na
figura consiste de um invólucro de vidro que encerra o aparelho
em um ambiente no qual se faz vácuo. Através de uma janela de
quartzo, luz monocromática incide sobre a placa de metal P e
libera elétrons. Os elétrons são então detectados sob a forma de
uma corrente, devido à diferença de potencial V estabelecida
entre P e Q.
Considerando duas situações distintas a e b, nas quais a
intensidade da luz incidente em a e o dobro do caso b, assinale
qual dos gráficos representa corretamente a corrente fotoelétrica
em função da diferença de potencial.
a)
b)
c)
d)
Com base no enunciado, nas figuras e nos conhecimentos sobre
mecânica e eletromagnetismo, considere as afirmativas a seguir.
I. A variação do vetor velocidade do elétron evidencia que seu
movimento é acelerado.
II. Se o módulo da velocidade linear do elétron é constante em
toda a trajetória da Fig. 2, a sua velocidade angular aumentará
até o colapso com o núcleo.
III. O átomo de Rutherford poderia ser estável se o elétron
possuísse carga positiva.
IV. Na segunda figura, o elétron está desacelerando, uma vez que
a força de repulsão eletrostática diminui com o decréscimo
do raio da órbita.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e II são corretas.
e)
3. Em 1926, Louis de Broglie formula, na sua tese de doutorado,
que as partículas deveriam se comportar como ondas, da mesma
forma que a luz, considerada primeiramente como de caráter
ondulatório, deveria ser descrita como partícula para explicar o
comportamento do espectro de radiação de um corpo negro. A
hipótese de Broglie foi confirmada experimentalmente de forma
independente por George P. Thomson e Joseph Davisson, em
experiências realizadas usando elétrons em que a difração de
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partículas foi observada pela primeira vez. Nestes experimentos,
as partículas incidem em uma rede de difração, que consiste de
uma série de fendas do mesmo comprimento localizadas a uma
distância igualmente espaçada, conhecida como espaçamento da
rede. O comprimento da fenda deve ser comparável com o
comprimento da onda incidente.
Na tabela 1, são reportados alguns comprimentos de onda,  , de
objetos materiais, todos se movendo com velocidade igual a 100
m/s.
Tabela 1
Objeto
Elétron
Nêutron
Bola de basebol
Massa (kg)
-31
9,1 x 10
-27
1,7 x 10
0,14
 (m)
-6
7,27 x 10
-9
3,89 x 10
-34
1,18 x 10
Na tabela 2, são reportados o valor de algumas distâncias na
natureza.
Tabela 2
Definição
Raio do átomo de hidrogênio
Espaçamento da rede cristalina do ouro
Espaçamento da rede cristalina do grafitocobre
Distância
-10
0.53 x 10
-5
-7
10 – 10
-12
10
Analise as seguintes afirmações sobre os dados das tabelas.
I. O comprimento de onda é inversamente proporcional ao
momento linear da partícula, com uma constante de
-34
proporcionalidade da ordem de 10 .
II. Pode-se usar um arranjo de átomos de hidrogênio para estudar
a difração de bolas de basebol.
III. Lâminas de ouro podem ser usadas como redes de difração
em experimentos de difração de elétrons.
5.
Uma população humana foi acidentalmente exposta à
radiação gama, cujas ondas são eletromagnéticas de grande
frequência e equivalem a pequenos comprimentos de onda. A
exposição foi letal em aproximadamente 20% da população, e os
sobreviventes foram monitorados por equipe médica
especializada durante décadas. Sobre os efeitos da radiação
sobre os indivíduos envolvidos nesse acidente, é correto afirmar:
a) a massa das partículas eletromagnéticas causou desvio nas
ondas e, consequentemente, baixo poder de penetração na
matéria biológica exposta.
b) lesões por queimadura e desidratação foram a principal causa
de letalidade, enquanto as mutações foram potencialmente
danosas a prazo mais longo.
c) mutações genéticas ocorreram por ionização da matéria,
alterando o comportamento dos alelos em uma população e
impedindo a evolução por desequilíbrio gênico.
d) a baixa capacidade de penetração dessas ondas
eletromagnéticas minimizou os danos genéticos no núcleo
celular, sem alteração significativa das frequências alélicas.
6. De acordo com a Teoria da Relatividade quando objetos se
movem através do espaço-tempo com velocidades da ordem da
velocidade da luz, as medidas de espaço e tempo sofrem
alterações. A expressão da contração espacial é dada por

1
2 2
, onde v é a velocidade relativa entre o
c

L  Lo 1  v /
2
objeto observado e o observador, c é a velocidade de propagação
da luz no vácuo, L é o comprimento medido para o objeto em
movimento, e L 0 é o comprimento medido para o objeto em
repouso. A distância Sol-Terra para um observador fixo na Terra é
L0  l,5  l011 m. Para um nêutron com velocidade v = 0,6
c , essa distância é de
a)
1,2  1010 m.
Usando a tabela e as informações do enunciado, assinale a
alternativa que apresenta as afirmações corretas.
a) Apenas I.
b) Apenas I e III.
c) Apenas I e II.
d) Apenas III.
b)
7,5  1010 m.
c)
1,0  1011 m.
d)
1,2  1011 m.
e)
1,5  1011 m.
4.
Um parâmetro útil para caracterizar o processo de
decaimento radioativo de um núcleo particular é a meia-vida.
Assinale a alternativa que apresenta a melhor definição de meiavida.
a) É o tempo que um núcleo radioativo leva para decair emitindo
elétrons e nêutrons.
b) É o tempo gasto para um átomo se tornar radioativo após
absorver energia escura emitida pelos
átomos próximos.
c) É o tempo gasto para que metade de um dado número de
núcleos radioativos sofra decaimento.
d) É metade do tempo gasto para um dado conjunto de núcleos
radioativos emitir radiação.
e) É o tempo que um elemento químico gasta para entrar e sair
de um meio material.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A nanotecnologia, tão presente nos nossos dias, disseminou o
uso do prefixo neno (n) junto a unidades de medida. Assim,
comprimentos de onda da luz visível são, modernamente,
expressos em nanômetros (nm), sendo
1 nm  1 109 m .
(Considere a velocidade da luz no ar igual a
3  108 m / s .)
7. Cerca de 60 fótons devem atingir a córnea para que o olho
humano perceba um f l a s h de luz, e aproximadamente metade
deies são absorvidos ou refletidos pelo meio ocular. Em média,
apenas 5 dos fótons restantes são realmente absorvidos pelos
fotorreceptores (bastonetes) na retina, sendo os responsáveis
pela percepção luminosa. (Considere a constante de Planck h
igual a 6,6  I0 J  s ) Com base nessas informações, é
correto afirmar que, em média, a energia absorvida pelos
-34
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fotorreceptores quando luz verde com comprimento de onda
igual a 500 nm atinge o olho humano é igual a
a)
3,30  1041 J.
b)
3,96  1033 J.
c)
1,98  1032 J.
d)
3,96  1019 J.
e)
1,98  1018 J.
8. Analise as afirmativas abaixo, relativas à explicação do efeito
fotoelétrico, tendo como base o modelo corpuscular da luz.
I. A energia dos fótons da luz incidente é transferida para os
elétrons no metal de forma quantizada.
II. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos de uma
superfície metálica depende apenas da frequência da luz
incidente e da função trabalho do metal.
III. Em uma superfície metálica, elétrons devem ser ejetados
independentemente da frequência da luz incidente, desde
que a intensidade seja alta o suficiente, pois está sendo
transferida energia ao metal.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa II é verdadeira.
b) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
d) Somente a afirmativa III é verdadeira.
e) Todas as afirmativas são verdadeiras.
9. Em certo experimento, um contador Geiger (instrumento que
conta o número de eventos de decaimento radioativo por
unidade de tempo) foi colocado a 0,5 m de uma amostra
radioativa pequena, registrando 1.280 contagens/minuto. Cinco
horas mais tarde, quando nova medida foi feita com o contador
na mesma posição anterior, foram registradas 80
contagens/minuto. Com base nessas informações, é correto
concluir que a meia-vida da amostra é de
a) 0,6 h.
b) 0,8 h.
c) 1,0 h.
d) 1,25 h.
e) 1,5 h.
Com base nas informações do gráfico, analise as afirmativas
abaixo.
I. A temperatura T1 é maior que a temperatura T3.
II. A intensidade total de radiação emitida é maior para
temperatura T3.
III. O comprimento de onda para o qual a radiação é máxima é
maior para temperatura T3.
IV. As temperaturas T1, T2 e T3 são iguais.
V. As intensidades totais de radiação emitida são iguais para T1,
T2 e T3.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
c) Somente a afirmativa I é verdadeira.
d) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
e) Somente a afirmativa II é verdadeira.
11. Na passagem do século XIX para o século XX, várias questões
e fenômenos que eram temas de discussão e pesquisa
começaram a ser esclarecidos graças a ideias que, mais tarde,
viriam a constituir a área da física hoje conhecida como Mecânica
Quântica.
Na primeira coluna da tabela a seguir, estão listados três desses
temas; na segunda, equações fundamentais relacionadas às
soluções encontradas.
10. A Figura 1 mostra o gráfico da intensidade de radiação por
comprimento de onda emitida por um corpo negro para
diferentes temperaturas.
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Temas
1- Radiação do corpo
negro
2- Efeito fotoelétrico
3- Ondas de matéria
Equações
(a) λ = h/p (Postulado de Louis de
Broglie)
4
(b) p = σ S T (Lei de StefanBoltzmann)
(c) K = hf – W (Relação de Einstein)
Assinale a alternativa que associa corretamente os temas
apontados na primeira coluna às respectivas equações, listadas
na segunda coluna.
a) 1(a) – 2(b) – 3(c)
b) 1(a) – 2(c) – 3(b)
c) 1(b) – 2(c) – 3(a)
d) 1(b) – 2(a) – 3(c)
e) 1(c) – 2(b) – 3(a)
d)
cV
cV
14. Em desintegrações radioativas, várias grandezas físicas são
conservadas. Na situação representada na figura, temos um
núcleo de Tório (228Th), inicialmente em repouso, decaindo em
núcleo de Rádio (224Ra) e emitindo uma partícula  . Na
desintegração, a partícula  é emitida com uma energia cinética
–13
de aproximadamente 8,4 x 10 J. Qual é a energia cinética
aproximada do núcleo do Rádio?
–15
12. A Figura 1 mostra um diagrama com cinco níveis de energia
do átomo de hidrogênio. A Figura 2 mostra o espectro de
emissão do átomo de hidrogênio na faixa do visível e do
ultravioleta próximo.
-9
A linha Hα (comprimento de onda de 656,3 x 10 m) do
espectro de emissão do átomo de hidrogênio (Figura 2)
corresponde a uma transição entre os níveis:
a) n2 e n1
b) n4 e n2
c) n  e n3
d) n3 e n2
e) n3 e n1
13. A figura a seguir mostra um vagão aberto que se move com
velocidade de módulo V em relação a um sistema de referência
fixo no solo. Dentro do vagão existe uma lâmpada que emite luz
uniformemente em todas as direções. Em relação ao vagão, o
módulo da velocidade de propagação da luz é c. Para uma pessoa
parada em relação ao solo, na frente do vagão, o módulo da
velocidade de propagação da luz emitida pela fonte será:
a) c
b) c + V
c) c – V
a) 15,0 x 10 J.
–15
b) 8,4 x 10 J.
–15
c) 9,0 x 10 J.
–13
d) 9,0 x 10 J.
–13
e) 15,0 x 10 J.
15. Os níveis de energia do átomo de hidrogênio em eletron2
volts (eV) são dados por En = -13,6/n . A radiação presente em
transições envolvendo o primeiro estado excitado (n = 2) tem
comprimento de onda na região do visível. Um elétron que está
inicialmente no primeiro estado excitado absorve um fóton de luz
-9
visível (comprimento de onda igual a 480 x 10 m) e é promovido
a um novo estado excitado. Levando em conta as aproximações
dos valores da constante de Planck (h) e da velocidade da luz no
vácuo (c), marque a alternativa que melhor representa o valor de
-15
8
n do novo estado excitado (dados: h = 4 x 10 eV.s, c = 3 x 10
m/s).
a) 5
b) 4
c) 3
d) 1
16. Em relação a um sistema de referência em repouso, dois
elétrons movem-se em sentidos opostos, ao longo da mesma
reta, com velocidades de módulos iguais a c/2. Determine a
velocidade relativa de aproximação entre os elétrons. Em
seguida, assinale a alternativa que apresenta corretamente essa
velocidade.
a) c / 2
b) 3c / 4
c) 3c / 5
d) 4c / 5
e) c
17. A Física Médica é uma área da Física voltada ao estudo das
aplicações da Física na Medicina. Estas aplicações incluem, entre
outras, a obtenção de imagens do corpo que auxiliam no
diagnóstico de doenças. Um dos equipamentos utilizados para
obter essas imagens é o aparelho de raios X. A produção dos
raios X ocorre no tubo de raios X, o qual consiste basicamente de
uma ampola evacuada que contém dois terminais elétricos, um
positivo e um negativo. Os elétrons liberados por um filamento
no terminal negativo são acelerados em direção a um alvo
metálico no terminal positivo por uma tensão aplicada entre
esses terminais. Ao chegarem ao alvo, os elétrons são
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bruscamente freados e sua energia cinética é convertida em
radiação infravermelha e raios X.
d) Na natureza, não podem ocorrer interações de velocidades
superiores à velocidade da luz c.
Em relação ao descrito acima, afirma-se:
21.
O LHC ("Large Hadron Collider"), maior acelerador de
partículas do mundo, foi inaugurado em setembro de 2008, após
20 anos de intenso trabalho. Sua função é acelerar feixes de
partículas, de tal forma que estes atinjam uma velocidade
estimada em cerca de 99,99% da velocidade da luz. A colisão
entre prótons será tão violenta que a expectativa é de se
obterem condições próximas àquelas que existiram logo após o
Big Bang.
I. A energia cinética adquirida pelos elétrons é diretamente
proporcional à tensão aplicada entre os terminais positivo e
negativo do tubo de raios X.
II. O trabalho realizado sobre os elétrons é inversamente
proporcional ao campo elétrico existente no tubo de raios X.
III. Se toda a energia cinética de um determinado elétron for
convertida em um único fóton de raios X, esse fóton terá uma
frequência f igual a E/h, onde E é a energia cinética do elétron
e h é a constante de Planck.
IV. Em relação ao espectro eletromagnético, a radiações
produzidas (radiação infravermelha e raios X) têm
frequências superiores às da luz visível.
Estão corretas apenas as afirmativas
a) I e III.
b) I e IV.
c) II e IV.
d) I, II e III.
e) II, III e IV.
18. Um átomo excitado emite energia, muitas vezes em forma
de luz visível, porque
a) um dos elétrons decai para níveis de energia mais baixos,
aproximando-se do núcleo.
b) um dos elétrons foi arrancado do átomo.
c) um dos elétrons desloca-se para níveis de energia mais altos,
afastando-se do núcleo.
d) os elétrons permanecem estacionários em seus níveis de
energia.
19. Entre as inovações da Física que surgiram no início do século
XX, uma foi o estabelecimento da teoria _______, que procurou
explicar o surpreendente resultado apresentado pela radiação e
pela matéria conhecido como dualidade entre _______ e ondas.
Assim, quando se faz um feixe de elétrons passar por uma fenda
de largura micrométrica, o efeito observado é o comportamento
_______ da matéria, e quando fazemos um feixe de luz incidir
sobre uma placa metálica, o efeito observado pode ser explicado
considerando a luz como um feixe de _______.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de
palavras para o preenchimento das lacunas nas frases acima.
a) Relativística – partículas – ondulatório – partículas.
b) Atomística – radiação – rígido – ondas.
c) Quântica – partículas – ondulatório – partículas.
d) Relativística – radiação – caótico – ondas.
e) Quântica – partículas – ondulatório – ondas.
20. Qual das afirmações a seguir é correta para a teoria da
relatividade de Einstein?
a) No vácuo, a velocidade da luz depende do movimento da fonte
de luz e tem igual valor em todas as direções.
b) Elétrons são expulsos de uma superfície quando ocorre a
incidência de uma radiação eletromagnética (luz).
c) Em determinados fenômenos, a luz apresenta natureza de
partícula e, em outros, natureza ondulatória.
"A primeira missão desse novo acelerador é estudar partículas
indivisíveis (elementares) e as forças (interações) que agem sobre
elas. Quanto às forças, há quatro delas no universo: I) a
__________, responsável por manter o núcleo atômico coeso; II)
a __________, que age quando uma partícula se transforma em
outra; III) a __________, que atua quando cargas elétricas estão
envolvidas. A quarta força é a _______ (a primeira conhecida
pelo ser humano)".
No texto, foram omitidas as expressões correspondentes às
nomenclaturas das quatro forças fundamentais da natureza, em
acordo com a teoria mais aceita no meio científico hoje.
Assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente,
os nomes dessas forças.
a) força gravitacional, força nuclear fraca, força eletromagnética,
força nuclear forte.
b) força nuclear forte, força eletromagnética, força nuclear
fraca,força gravitacional.
c) força nuclear forte, força nuclear fraca, força eletromagnética,
força gravitacional.
d) força gravitacional, força nuclear forte, força eletromagnética,
força nuclear fraca.
e) força nuclear fraca, força gravitacional, força nuclear forte,
força eletromagnética.
22. A faixa de radiação eletromagnética perceptível dos seres
humano está compreendida entre o intervalo de 400 nm a
700 nm.
Considere as afirmativas a seguir.
I - A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos
objetos.
II - Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não
refletindo nenhuma onda eletromagnética.
III - A frequência de uma determinada cor (radiação
eletromagnética) é sempre a mesma.
IV - A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz
infravermelha.
Assinale a alternativa CORRETA.
a) Somente as afirmativas I e II são corretas.
b) Somente as afirmativas I e III são corretas.
c) Somente as afirmativas II e IV são corretas.
d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
23. “Quatro, três, dois, um... Vá!” O relógio marcava 9h32min
(4h32min em Brasília) na sala de comando da Organização
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Europeia de Pesquisa Nuclear (CERN), na fronteira da Suíça com a
França, quando o narrador anunciou o surgimento de um flash
branco nos dois telões. Era sinal de que o experimento científico
mais caro e mais complexo da humanidade tinha dado seus
primeiros passos rumo à simulação do Big Bang, a grande
explosão que originou o universo. A plateia, formada por
jornalistas e cientistas, comemorou com aplausos assim que o
primeiro feixe de prótons foi injetado no interior do Grande
Colisor de Hadrons (LHC – Large Hadrons Collider), um túnel de
27 km de circunferência construído a 100 m de profundidade.
Duas horas depois, o segundo feixe foi lançado, em sentido
contrário. Os feixes vão atingir velocidade próxima à da luz e,
então, colidirão um com o outro. Essa colisão poderá ajudar a
decifrar mistérios do universo.
Segundo o texto, o experimento no LHC fornecerá dados que
possibilitarão decifrar os mistérios do universo. Para analisar
esses dados provenientes das colisões no LHC, os pesquisadores
utilizarão os princípios de transformação da energia. Sabendo
desses princípios, pode-se afirmar que
a) as colisões podem ser elásticas ou inelásticas e, em ambos os
casos, a energia cinética total se dissipa na colisão.
b) a energia dos aceleradores é proveniente da energia liberada
nas reações químicas no feixe injetado no interior do Grande
Colisor.
c) o feixe de partículas adquire energia cinética proveniente das
transformações de energia ocorridas na interação do feixe
com os aceleradores.
d) os aceleradores produzem campos magnéticos que não
interagem com o feixe, já que a energia preponderante das
partículas no feixe é a energia potencial.
e) a velocidade das partículas do feixe é irrelevante nos processos
de transferência de energia nas colisões, sendo a massa das
partículas o fator preponderante.
24. Um avião militar "relativístico" voa com uma velocidade
constante de 0,9 c, onde c é a velocidade da luz no vácuo. Esse
avião dispara um míssil. O piloto observa que o míssil se afasta do
avião com uma velocidade de 0,6 c. No mesmo instante, um feixe
de laser é disparado em relação ao avião com uma velocidade c.
Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, os valores
da velocidade do míssil e da velocidade do feixe de laser,
percebidos por um observador em um referencial estacionário.
a) c e c.
b) 0,97 c e c.
c) 1,50 c e c.
d) 1,50 c e 1,90 c.
e) 0,30 c e 0,10 c.
25. Leia a tirinha a seguir.
Para validar a proposta do analista, ocorrência da dualidade
onda-partícula, o senhor Fóton deve ser capaz de sofrer
a) interferência e refração.
b) interferência e polarização.
c) difração e efeito fotoelétrico.
d) efeitos fotoelétrico e compton.
26. Suponha que, no futuro, uma base avançada seja construída
em Marte. Suponha, também, que uma nave espacial está
viajando em direção à Terra, com velocidade constante igual à
metade da velocidade da luz. Quando essa nave passa por Marte,
dois sinais de rádio são emitidos em direção à Terra - um pela
base e outro pela nave. Ambos são refletidos pela Terra e,
posteriormente, detectados na base em Marte. Sejam tB e tn os
intervalos de tempo total de viagem dos sinais emitidos,
respectivamente, pela base e pela nave, desde a emissão até a
detecção de cada um deles pela base em Marte.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que
a) tn = (1/2) tB
b) tn = (2/3) tB
c) tn = (5/6) tB
d) tn = tB
27. A luz, segundo a física moderna, apresenta caráter dual, ou
seja, em certos fenômenos, manifesta comportamento de
partícula e, em outros, de onda.
Complete a coluna 2 de acordo com a coluna 1, segundo o
comportamento da luz.
COLUNA 1
1. onda
2. partícula
COLUNA 2
( ) efeito fotoelétrico
( ) polarização
( ) refração
( ) interferência
A sequência CORRETA é
a) 1 - 2 - 2 - 2.
b) 1 - 1 - 2 - 2.
c) 1 - 1 - 1 - 2.
d) 2 - 2 - 1 - 1.
e) 2 - 1 - 1 - 1.
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-31
28. Um elétron e um pósitron, de massa m = 9,11 × 10 kg,
cada qual com energia cinética de 1,20 MeV e mesma quantidade
de movimento, colidem entre si em sentidos opostos. Neste
processo colisional as partículas aniquilam-se, produzindo dois
-34
fótons γ1 e γ2. Sendo dados: constante de Planck h = 6,63 × 10
8
-19
J.s; velocidade da luz c = 3,00 × 10 m/s; 1 eV = 1,6 × 10 J; 1
-15
femtometro = 1 fm = 1 × 10 m, indique os respectivos valores
de energia E e do comprimento de onda dos fótons.
e) Quantidade de movimento.
32. Um átomo em seu estado fundamental absorve a energia de
um fóton e passa para um estado excitado. Sabe-se que, ao
decair para outro estado intermediário (exceto o fundamental), o
átomo emite um fóton.
Considere as seguintes afirmações a esse respeito.
I - O estado intermediário tem energia maior que o estado
fundamental.
II - O fóton emitido tem frequência menor que o fóton absorvido.
III - Ao emitir o fóton, o átomo não recua.
Quais estão corretas?
a) Apenas I.
b) Apenas I e II.
c) Apenas I e III.
d) Apenas II e III.
e) I, II e III.
a) E = 1,20 MeV; λ = 2435 fm
b) E = 1,20 MeV; λ = 1035 fm
c) E = 1,71 MeV; ë = 726 fm
-2
d) E = 1,46 MeV; λ = 0,28 × 10 fm
e) E = 1,71 MeV; λ = 559 fm
29. O espectro de radiação emitido por um corpo negro ideal
depende basicamente de
a) seu volume.
b) sua condutividade térmica.
c) sua massa.
d) seu calor específico.
e) sua temperatura.
30. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas
do texto a seguir, na ordem em que aparecem.
De acordo com a relatividade restrita, é ___________
atravessarmos o diâmetro da Via Láctea, uma distância de
18
aproximadamente 100 anos-luz (equivalente a 10 m), em um
intervalo de tempo bem menor que 100 anos. Isso pode ser
explicado pelo fenômeno de ___________ do comprimento,
como visto pelo viajante, ou ainda pelo fenômeno de
___________ temporal, como observado por quem está em
repouso em relação à galáxia.
a) impossível - contração - dilatação
b) possível - dilatação - contração
c) possível - contração - dilatação
d) impossível - dilatação - contração
e) impossível - contração - contração
31. A energia relativística do fóton é dada por E = Xc, onde c
indica a velocidade da luz. Utilizando conhecimentos de física
moderna e análise dimensional, assinale a alternativa correta no
tocante à dimensão de X .
a) Força.
b) Massa.
c) Velocidade.
d) Comprimento.
33. "Determinadas grandezas podem caracterizar tanto raios X
quanto um átomo de hidrogênio".
Dentre as grandezas a seguir, qual não se enquadra nessa
descrição?
a) Comprimento de onda
b) Momento linear
c) Velocidade
d) Energia
e) Massa de repouso
34.
O efeito fotoelétrico, explorado em sensores, células
fotoelétricas e outros detectores eletrônicos de luz, refere-se à
capacidade da luz de retirar elétrons da superfície de um metal.
Quanto a este efeito, pode-se afirmar que
a) a energia dos elétrons ejetados depende da intensidade da luz
incidente.
b) a energia dos elétrons ejetados é discreta, correspondendo aos
quanta de energia.
c) a função trabalho depende do número de elétrons ejetados.
d) a velocidade dos elétrons ejetados depende da cor da luz
incidente.
e) o número de elétrons ejetados depende da cor da luz
incidente.
35.
Sabendo que uma lâmpada de vapor de sódio emite
preferencialmente luz na cor laranja-amarelada, λ = 600 nm,
pode-se afirmar que um fóton emitido por essa lâmpada
apresenta uma energia de
-34
8
-9
Dados: h = 6,6 x 10 J.s; c = 3 x 10 m/s; 1nm = 10
-39
a) 1,1 x 10 J.
-29
b) 2,2 x 10 J.
-19
c) 3,3 x 10 J.
-9
d) 4,4 x 10 J.
19
e) 5,5 x 10 J.
36. Quando se faz incidir luz de uma certa frequência sobre uma
placa metálica, qual é o fator que determina se haverá ou não
emissão de fotoelétrons?
a) A área da placa.
b) O tempo de exposição da placa à luz.
c) O material da placa.
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d) O ângulo de incidência da luz.
e) A intensidade da luz.
37. O efeito fotoelétrico é usado em dispositivos para controlar
o funcionamento das lâmpadas nos postes de iluminação pública.
Tal efeito evidencia a natureza
a) transversal de onda eletromagnética.
b) longitudinal de onda eletromagnética.
c) ondulatória da luz.
d) corpuscular da luz.
e) vibracional da luz.
38. Considere as afirmativas a seguir.
I. O tempo transcorre da mesma maneira em qualquer referencial
inercial, independente da sua velocidade.
II. O comprimento dos corpos diminui na direção do movimento.
III. Quando a velocidade de um corpo tende à velocidade da luz
(c), sua massa tende ao infinito.
De acordo com seus conhecimentos sobre Física Moderna e as
informações dadas, está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)
a) I e III.
b) I e II.
c) II e III.
d) I, II e III.
e) II.
39. Transições eletrônicas, em que fótons são absorvidos ou
emitidos, são responsáveis por muitas das cores que
percebemos. Na figura a seguir, vê-se parte do diagrama de
energias do átomo de hidrogênio.
-18
2
En = (2,18 × 10 )/n , n = 1, 2, 3, ..., em J
onde n é o número quântico que identifica cada nível de energia.
-34
Sendo h = 6, 6 × 10 J.s o valor aproximado da constante de
Planck, para sofrer uma transição atômica do nível inicial n = 3
para o nível fundamental n = 1, um átomo de hidrogênio deverá
..................
radiação
eletromagnética
de
frequência
aproximadamente igual a ................... hertz.
14
a) absorver - 1, 6 × 10
14
b) emitir - 2, 5 × 10
14
c) absorver - 3, 6 × 10
15
d) emitir - 2, 9 × 10
15
e) absorver - 3, 3 × 10
41. Na questão a seguir assinale a afirmativa INCORRETA.
a) Cada átomo possui níveis de energia que podem ser ocupados
por seus elétrons.
b) Para todos os átomos de todos os elementos, os níveis de
energia são iguais.
c) Os níveis de energia são quantizados, ou seja, o átomo deverá
absorver ou emitir quantidades específicas de energia.
d) Para os elétrons mudarem de um nível de energia para outro,
o átomo deverá absorver ou emitir energia.
42. "Buraco negro" é o nome dado a regiões do espaço sideral
de onde radiostelescópios não captam nenhuma emissão de
ondas eletromagnéticas. A designação "negro" vem do fato de
que nenhuma luz emana daquele local. A astronomia detectou
que há um fluxo intenso de radiação eletromagnética e de
matéria para dentro do buraco negro que, portanto, não é vazio e
sim hiperdenso em termos de concentração de massa e energia.
O fato de que não sai luz visível de um buraco negro pode ser
associado a qual das seguintes alternativas?
a) Por ser hiperdenso, o "buraco negro" tem a capacidade de
emitir todas as cores de luz, formando uma mistura de cor
"negra".
b) A forte concentração de nêutrons no buraco negro não
permite a saída de luz por causa da atração eletrostática.
c) Mesmo que muito pequena, a luz tem uma massa associada a
ela e fica presa ao "buraco negro" pela forte atração
gravitacional.
d) O "buraco negro" tem temperatura próxima ao zero absoluto
e, por isso, não emite radiação alguma.
43.
Na transição indicada (E3
 E2), um fóton de energia
a) 1,9 eV é emitido.
b) 1,9 eV é absorvido.
c) 4,9 eV é emitido.
d) 4,9 eV é absorvido.
e) 3,4 eV é emitido.
40. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas
do texto a seguir, na ordem em que aparecem.
De acordo com a Física Quântica, a energia interna de um átomo
está quantizada em níveis discretos. Pelo modelo atômico de
Bohr, os valores de energia dos níveis discretos do átomo de
hidrogênio livre são dados por
CONDIÇÕES DE BLINDAGEM: Para essa fonte, uma placa de Pb,
com 2 cm de espessura, deixa passar, sem qualquer alteração,
metade dos raios nela incidentes, absorvendo a outra metade.
Um aparelho de Raios X industrial produz um feixe paralelo, com
intensidade I0. O operador dispõe de diversas placas de Pb, cada
uma com 2 cm de espessura, para serem utilizadas como
blindagem, quando colocadas perpendicularmente ao feixe. Em
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certa situação, os índices de segurança determinam que a
intensidade máxima I dos raios que atravessam a blindagem seja
inferior a 0,15 I0. Nesse caso, o operador deverá utilizar um
número mínimo de placas igual a:
a) 2
b) 3
c) 4
d) 5
e) 6
44.
Para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein, em 1905,
apoiou-se na hipótese de que:
a) a energia das ondas eletromagnéticas é quantizada.
b) o tempo não é absoluto, mas depende do referencial em
relação ao qual é medido.
c) os corpos contraem-se na direção de seu movimento.
d) os elétrons em um átomo somente podem ocupar
determinados níveis discretos de energia.
e) a velocidade da luz no vácuo corresponde à máxima velocidade
com que se pode transmitir informações.
nave. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a
velocidade do pulso medida por Paulo Sérgio é de
a) 0,7 c.
b) 1,0 c.
c) 0,3 c.
d) 1,7 c.
47.
Na figura a seguir, as flechas numeradas de 1 até 9
representam transições possíveis de ocorrer entre alguns níveis
de energia do átomo de hidrogênio, de acordo com o modelo de
Bohr. Para ocorrer uma transição, o átomo emite (ou absorve)
um fóton cuja energia (hc/λ) é igual a │∆E│ (h é a constante de
Planck, c é a velocidade da luz no vácuo, λ é o comprimento de
onda do fóton e ∆E é a diferença de energia entre os dois níveis
envolvidos na transição). Suponha que o átomo emite os fótons X
e Y, cujos comprimentos de onda são, respectivamente, λx = 1,03
7
7
x 10 m e λy = 4,85 x 10 m. As transições corretamente
15
associadas às emissões desses dois fótons são (use h = 4,13 x 10
8
eV.s e c = 3,0 x 10 m/s):
45. Antes mesmo de ter uma ideia mais correta do que é a luz, o
homem percebeu que ela era capaz de percorrer muito depressa
enormes distâncias. Tão depressa que levou Aristóteles - famoso
pensador grego que viveu no século IV a.C. e cujas obras
influenciaram todo o mundo ocidental até a Renascença - a
admitir que a velocidade da luz seria infinita.
GUIMARÃES, L. A.; BOA, M. F. Termologia e óptica. São Paulo:
Harbra, 1997. p. 177
Hoje sabe-se que a luz tem velocidade de aproximadamente
300000 km/s, que é uma velocidade muito grande, porém finita.
A teoria moderna que admite a velocidade da luz constante em
qualquer referencial e, portanto, torna elásticas as dimensões do
espaço e do tempo é:
a) a teoria da relatividade.
b) a teoria da dualidade onda - partícula.
c) a teoria atômica de Bohr.
d) o princípio de Heisenberg.
e) a lei da entropia.
46. Observe esta figura:
Paulo Sérgio, viajando em sua nave, aproxima-se de uma
plataforma espacial, com velocidade de 0,7 c , em que c é a
velocidade da luz. Para se comunicar com Paulo Sérgio, Priscila,
que está na plataforma, envia um pulso luminoso em direção à
a) 4 e 8
b) 2 e 6
c) 3 e 9
d) 5 e 7
e) 1 e 7
48. Qual dos gráficos adiante melhor representa a taxa P de
calor emitido por um corpo aquecido, em função de sua
temperatura absoluta T?
49. Considere as seguintes afirmações:
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I. No efeito fotoelétrico, quando um metal é iluminado por um
feixe de luz monocromática, a quantidade de elétrons emitidos
pelo metal é diretamente proporcional à intensidade do feixe
incidente, independentemente da frequência da luz.
II. As órbitas permitidas ao elétron em um átomo são aquelas em
que o momento angular orbital é n h / 2π, sendo n = 1, 3, 5... .
III. Os aspectos corpuscular e ondulatório são necessários para a
descrição completa de um sistema quântico.
IV. A natureza complementar do mundo quântico é expressa, no
formalismo da Mecânica Quântica, pelo princípio de incerteza de
Heisenberg.
Quais estão corretas ?
a) I e Il.
b) I e IIl.
c) I e IV.
d) II e III.
e) III e IV.
50. Certa fonte radioativa emite 100 vezes mais que o tolerável
para o ser humano e a área onde está localizada foi isolada.
Sabendo-se que a meia vida do material radioativo é de 6 meses,
o tempo mínimo necessário para que a emissão fique na faixa
tolerável é, em anos, de
a) 4
b) 6
c) 8
d) 10
e) 12
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Gabarito
1- A
2- C
3- B
4- C
5- B
6- D
7- E
8- C
9- D
10- E
11- C
12- D
13- A
14- A
15- B
16- D
17- A
18- A
19- C
20- D
21- C
22- E
23- C
24- B
25- C
26- D
27- E
28- C
29- E
30- C
31- E
32- B
33- E
34- D
35- C
36- C
37- D
38- C
39- A
40- D
41- B
42- C
43- B
44- A
45- A
46- B
47- B
48- C
49- E
50- A
11 | P r o j e t o F u t u r o M i l i t a r – w w w . f u t u r o m i l i t a r . c o m . b r