DISCIPLINA Física III 2º ANO ENSINO MÉDIO 1º SEMESTRE MÓDULO DE RECUPERAÇÃO ALUNO(A) 01. Modelos elétricos são frequentemente utilizados para explicar a transmissão de informações em diversos sistemas do corpo humano. O sistema nervoso, por exemplo, é composto por neurônios (figura 1), células delimitadas por uma fina membrana lipoproteica que separa o meio intracelular do meio extracelular. A parte interna da membrana é negativamente carregada e a parte externa possui carga positiva (figura 2), de maneira análoga ao que ocorre nas placas de um capacitor. Nº TURMA TURNO Manhã DATA / / 02. Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 103 V / m, uma das esferas, de massa 3,2 1015 kg, permanecia com velocidade constante no interior da câmara. Essa esfera tem: Note e adote: - c arga do elétron 1,6 1019 C - c arga do próton 1,6 1019 C - aceleração local da gravidade 10 m / s2 a) o mesmo número de elétrons e de prótons. b) 100 elétrons a mais que prótons. c) 100 elétrons a menos que prótons. d) 2000 elétrons a mais que prótons. e) 2000 elétrons a menos que prótons. A figura 3 representa um fragmento ampliado dessa membrana, de espessura d, que está sob ação de um campo elétrico uniforme, representado na figura por suas linhas de força paralelas entre si e orientadas para cima. A diferença de potencial entre o meio intracelular e o extracelular é V. Considerando a carga elétrica elementar como e, o íon de potássio K , indicado na figura 3, sob ação desse campo elétrico, ficaria sujeito a uma força elétrica cujo módulo pode ser escrito por: a) e V d b) 03. O poraquê é um peixe elétrico que vive nas águas amazônicas. Ele é capaz de produzir descargas elétricas elevadas pela ação de células musculares chamadas eletrócitos. Cada eletrócito pode gerar uma diferença de potencial de cerca de 0,14 V. Um poraquê adulto possui milhares dessas células dispostas em série que podem, por exemplo, ativar-se quando o peixe se encontra em perigo ou deseja atacar uma presa. ed V V d e e d) V d eV e) d c) A corrente elétrica que atravessa o corpo de um ser humano pode causar diferentes danos biológicos, dependendo de sua intensidade e da região que ela atinge. A tabela indica alguns desses danos em função da intensidade da corrente elétrica. MÓDULO DE RECUPERAÇÃO intensidade de corrente dano biológico elétrica Até 10 mA apenas formigamento De 10 mA até 20 mA contrações musculares convulsões e parada De 20 mA até 100 mA respiratória De 100 mA até 3 A fibrilação ventricular parada cardíaca e queimaduras acima de 3 A graves 05. Para fazer o aquecimento de uma sala durante o inverno, uma família utiliza um aquecedor elétrico ligado à rede de 120 V. A resistência elétrica de operação apresentada por esse aquecedor é de 14,4 Ω. Se essa família utilizar o aquecedor diariamente, por três horas, qual será o custo mensal cobrado pela companhia de energia se a tarifa for de R$ 0,25 por kW h? Considere o mês de 30 dias. (José Enrique R. Duran. Biofísica: fundamentos e aplicações, 2003. Adaptado.) Considere um poraquê que, com cerca de 8000 eletrócitos, produza uma descarga elétrica sobre o corpo de uma pessoa. Sabendo que a resistência elétrica da região atingida pela descarga é de 6000 Ω, de acordo com a tabela, após o choque essa pessoa sofreria: a) parada respiratória. b) apenas formigamento. c) contrações musculares. d) fibrilação ventricular. e) parada cardíaca. 04. Quando as fontes de tensão contínua que alimentam os aparelhos elétricos e eletrônicos são desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tensão de U 0 V. Um estudante interessado em estudar tal fenômeno usa um amperímetro e um relógio para acompanhar o decréscimo da corrente que circula pelo circuito a seguir em função do tempo, após a fonte ser desligada em t 0 s. Usando os valores de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que a diferença de potencial sobre o resistor R 0,5 kΩ para t 400 ms é igual a: a) R$ 15,00. b) R$ 22,50. c) R$ 18,30. d) R$ 52,40. e) R$ 62,80. 06. Durante uma experiência em um laboratório de física, um balão (desses usados em festas de aniversário) cheio de ar, de massa total m = 1 g, carregado eletricamente com uma carga q negativa, flutua estaticamente numa região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme na direção vertical e no sentido de cima para baixo. Desprezando-se o empuxo sobre o balão e considerando que a aceleração gravitacional local é g = 10 m/s 2 e que o valor do campo elétrico é de 50 N/C, pode-se afirmar que a carga elétrica do balão é de: a) 200 μC b) 2 mC c) 2 101 C d) 5 mC e) 5 μC 07. A tecnologia dos aparelhos eletroeletrônicos está baseada nos fenômenos de interação das partículas carregadas com campos elétricos e magnéticos. A figura representa as linhas de campo de um campo elétrico. a) 6 V. b) 12 V. c) 20 V. d) 40 V. e) 60 V. MÓDULO DE RECUPERAÇÃO Assim, analise as afirmativas: I. O campo é mais intenso na região A. II. O potencial elétrico é maior na região B. III. Uma partícula com carga negativa pode ser a fonte desse campo. III. O campo elétrico na parte exterior da esfera tem direção perpendicular à superfície desta. IV. A superfície da esfera, na situação descrita, apresenta o mesmo potencial elétrico em todos os pontos. V. A carga elétrica acumulada na esfera é positiva, pois lhe foram transferidas cargas positivas. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas II e III. e) I, II e III. Está correto o que se afirma em: a) I apenas. b) I e II apenas. c) I, II e III apenas. d) I, II, III e IV apenas. e) I, II, III, IV e V. 08. Uma pequena esfera de peso 6,0 103 N e carga elé- 11. Duas esferas isolantes, A e B, possuem raios iguais a RA e RB e cargas, uniformemente distribuídas, iguais a Q A e QB, respectivamente. Sabendo-se que 5QA = 2QB e ainda que 10RA = 3RB, qual a relação entre suas densidades volumétricas de cargas ρA / ρB ? a) 100/9 b) 15/8 c) 200/6 d) 400/27 e) 280/9 trica 10,0 106 C encontra-se suspensa verticalmente por um fio de seda, isolante elétrico e de massa desprezível. A esfera está no interior de um campo elétrico uniforme de 300 N / C, orientado na vertical e para baixo. Considerando que a carga elétrica da esfera é, inicialmente, positiva e, posteriormente, negativa, as forças de tração no fio são, respectivamente: a) 3,5 103 N e 1,0 103 N b) 4,0 103 N e 2,0 103 N c) 5,0 10 3 d) 9,0 10 3 N e 2,5 10 3 N e 3,0 10 3 N N e) 9,5 103 N e 4,0 103 N 09. Analise as proposições relacionadas às linhas de campo elétrico e às de campo magnético. I. As linhas de força do campo elétrico se estendem apontando para fora de uma carga pontual positiva e para dentro de uma carga pontual negativa. II. As linhas de campo magnético não nascem nem morrem nos ímãs, apenas atravessam-nos, ao contrário do que ocorre com os corpos condutores eletrizados que originam os campos elétricos. III. A concentração das linhas de força do campo elétrico ou das linhas de campo magnético indica, qualitativamente, onde a intensidade do respectivo campo é maior. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 10. Durante uma experiência didática sobre eletrostática, um professor de Física eletriza uma esfera metálica oca suspensa por um fio isolante. Na sequência, faz as seguintes afirmações: I. A carga elétrica transferida para a esfera se distribui na superfície externa desta. II. O campo elétrico no interior da esfera é nulo. 12. Projeta-se um futuro em que as roupas virão com circuitos eletrônicos embutidos para desempenhar funções como regulação de temperatura, celulares, sensores de presença, entre outros. Mas, como qualquer equipamento elétrico, uma necessidade fundamental é a alimentação de energia. Suponha um cientista que criou uma roupa elétrica para praticantes de luta. A bateria dessa roupa é ligada a um tecido repleto de transdutores piezoelétricos, que são dispositivos que, basicamente, convertem energia mecânica em energia elétrica. Supondo que a pancada aplica na roupa um trabalho de 0,5 joules, em 0,5 segundos, totalmente convertido em energia elétrica, e que a bateria é carregada com uma corrente elétrica de 4 mA, qual é a tensão elétrica gerada pela pancada no circuito formado pela roupa e pela bateria? a) 0,01 V b) 0,5 V c) 5,0 V d) 250 V e) 1 000 V 13. O disjuntor é um dispositivo de proteção dos circuitos elétricos. Ele desliga automaticamente e o circuito onde é empregado, quando a intensidade da corrente elétrica ultrapassa o limite especificado. Na cozinha de uma casa ligada à rede elétrica de 127 V, há três tomadas protegidas por um único disjuntor de 25 A, conforme o circuito elétrico representado, de forma simplificada, no desenho abaixo. MÓDULO DE RECUPERAÇÃO 16. A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da distância r que as separa está representada no gráfico da figura abaixo. A tabela a seguir mostra a tensão e a potência dos aparelhos eletrodomésticos, nas condições de funcionamento normal, que serão utilizados nesta cozinha. APARELHOS TENSÃO (V) POTÊNCIA (W) forno de microondas 127 2000 lavalouça geladeira cafeteira liquidificador 127 127 127 127 1500 250 600 200 Cada tomada conectará somente um aparelho, dos cinco já citados acima. Considere que os fios condutores e as tomadas do circuito elétrico da cozinha são ideais. O disjuntor de 25 A será desarmado, desligando o circuito, se forem ligados simultaneamente: a) forno de micro-ondas, lava-louça e geladeira. b) geladeira, lava-louça e liquidificador. c) geladeira, forno de micro-ondas e liquidificador. d) geladeira, cafeteira e liquidificador. e) forno de micro-ondas, cafeteira e liquidificador. 14. Pelo filamento do farol de um carro passa uma corrente de 4 A. A tensão fornecida ao farol pela bateria automotiva é de 12 V. Note que nem toda a energia elétrica fornecida é convertida em energia luminosa, sendo parte dela perdida na forma de calor. Nessas condições, a potência, em Watts, fornecida à lâmpada é: a) 48. b) 3. c) 1/3. d) 12. e) 24. 15. Duas esferas metálicas de raios R A e RB , com RA RB , estão no vácuo e isoladas eletricamente uma da outra. Cada uma é eletrizada com uma mesma quantidade de carga positiva. Posteriormente, as esferas são interligadas por meio de um fio condutor de capacitância desprezível e, após atingir o equilíbrio eletrostático, a esfera A possuirá uma carga QA e um potencial VA , e a esfera B uma carga QB e um potencial VB . Baseado nas informações anteriores, podemos, então, afirmar que: a) VA VB e QA QB b) VA VB e QA QB c) VA VB e QA QB d) VA VB e QA QB e) VA VB e QA QB Uma das partículas está fixa em uma posição, enquanto a outra se move apenas devido à força elétrica de interação entre elas. Quando a distância entre as partículas varia de ri 3 1010 m a rf 9 1010 m, a energia cinética da partícula em movimento a) diminui 1 1018 J. b) aumenta 1 1018 J. c) diminui 2 1018 J. d) aumenta 2 1018 J. e) não se altera. 17. 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 . MÓDULO DE RECUPERAÇÃO c) q E m g. d) m q E g. e) m E g. 18. Leia o texto a seguir, para responder à questão. “Modernamente, nos circuitos elétricos de resistências, edifícios e indústrias, em vez de fusíveis, utilizam-se dispositivos que têm base no efeito magnético da corrente elétrica e são chamados disjuntores. Em essência, o disjuntor é uma chave magnética que se desliga automaticamente quando a intensidade da corrente ultrapassa determinado valor. Os disjuntores são preferíveis aos fusíveis, não necessitam ser trocados. Uma vez removida a causa que provocou seu desligamento, para que a circulação da corrente elétrica se restabeleça.” (de JUNIOR, F. R. Os Fundamentos da Física. 8. ed. vol. 3. São Paulo: Moderna, 2003, p 132) Acerca do assunto exposto no texto, resolva a seguinte situação-problema: Uma residência dispõe dos seguintes eletrodomésticos em um circuito elétrico: um ferro elétrico de 880 W, um chuveiro de 2200 W, um aquecedor de 1210 W, um liquidificador de 440 W e um televisor de 110 W. Se lhe fosse pedido para ligar os aparelhos descritos acima (com suas respectivas potências), numa residência cuja voltagem é de 220 V, tendo, instalado, um disjuntor de 16 A, quais você não ligaria simultaneamente, a fim de não desligar o disjuntor? a) Ferro elétrico, chuveiro elétrico, aquecedor e televisor. b) Chuveiro elétrico, aquecedor, liquidificador. c) Ferro elétrico, aquecedor, liquidificador e televisor. d) Ferro elétrico, chuveiro elétrico, aquecedor e liquidificador. e) Ferro elétrico, chuveiro elétrico e aquecedor. 19. A favor da sustentabilidade do planeta, os aparelhos que funcionam com eletricidade estão recebendo sucessivos aperfeiçoamentos. O exemplo mais comum são as lâmpadas eletrônicas que, utilizando menor potência, iluminam tão bem quanto as lâmpadas de filamento. Então, analise as afirmativas: I. A corrente elétrica que circula nas lâmpadas incandescentes é menor do que a que circula nas lâmpadas eletrônicas. II. Substituindo uma lâmpada incandescente por uma eletrônica, esta fica com a mesma ddp que aquela. III. A energia dissipada na lâmpada incandescente é menor do que na lâmpada eletrônica. Está(ão) correta(s): a) apenas I e II. b) apenas II. c) apenas I e III. d) apenas III. e) I, II e III. 20. O dimensionamento de motores elétricos, junto com o desenvolvimento de compressores, é o principal problema da indústria de refrigeração. As geladeiras do tipo “frost-free” não acumulam gelo no seu interior, o que evita o isolamento térmico realizado pelas grossas camadas de gelo formadas pelas geladeiras comuns. A não formação de gelo diminui o consumo de energia. Assim, numa geladeira tipo “frost-free” ligada a uma ddp de 220V circula uma corrente de 0,5A. Se essa geladeira ficar ligada 5 minutos a cada hora, seu consumo diário de energia, em kWh, é de: a) 0,22. b) 44. c) 220. d) 440. e) 24200. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de 1 440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. 21. Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades. Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar, em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o máximo de: a) 5 A. b) 10 A. c) 15 A. d) 20 A. e) 25 A. 22. O transistor MOSFET é um componente muito importante na eletrônica atual, sendo o elemento essencial, por exemplo, na composição dos processadores de computador. Ele é classificado como um transistor de Efeito de Campo, pois, sobre uma parte dele, chamada porta, atua um campo que provoca uma diferença de potencial cujo papel é regular a intensidade da passagem de corrente elétrica entre as duas outras partes do MOSFET, a fonte e o dreno. O campo em questão é o: a) magnético. b) de frequências. c) gravitacional. d) nuclear. e) elétrico. MÓDULO DE RECUPERAÇÃO 23. Considere que U é a energia potencial elétrica de duas partículas com cargas +2Q e -2Q fixas a uma distância R uma da outra. Uma nova partícula de carga +Q é agregada a este sistema entre as duas partículas iniciais, conforme representado na figura a seguir. A energia potencial elétrica desta nova configuração do sistema é: a) zero. b) U/4. c) U/2. d) U. e) 3U. 24. O uso de datashow em sala de aula é muito comum. As lâmpadas de filamento que são usadas nesses equipamentos têm potência elevada de, aproximadamente, 1100 W quando ligadas em 220 V. Se um datashow for usado durante 1 hora e 40 minutos, que é o tempo de duração de uma aula com dois períodos, qual é a energia consumida em J? a) 5,00 X 102. b) 2,42 X 103. c) 1,10 X 105. d) 6,60 X 106. e) 1,45 X 108. 25. No reservatório de um vaporizador elétrico são colocados 300 g de água, cuja temperatura inicial é 20 °C. No interior desse reservatório encontra-se um resistor de 12 que é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10 A quando o aparelho está em funcionamento. Considerando que toda energia elétrica é convertida em energia térmica e é integralmente absorvida pela água, o tempo que o aparelho deve permanecer ligado para vaporizar 1/3 da massa de água colocada no reservatório deve ser de: Calor latente de vaporização da água = 540 cal/g P = 1 atm a) 3 min 37s b) 4 min 33s c) 4 min 07s d) 36 min 10s e) 45 min 30s 26. A termoterapia consiste na utilização do calor com fins terapêuticos. Esse procedimento é utilizado em diversos tratamentos provocando a dilatação nos vasos sanguíneos para promover melhor vascularização em algumas partes do corpo, tais como braços e pernas. Para esses tratamentos, um dos aparelhos utilizados é o Forno de Bier. Um instrumento desse tipo apresenta potência de 780 W. Para cada seção fisioterápica, é indicada sua utilização por um tempo máximo de 10 minutos. Sabendo que o kW.h custa R$ 0,40, se o Forno de Bier for associado a uma tensão de 220 V, para 200 seções de tempo máximo, custará o seguinte: a) R$ 624,00. b) R$ 104,40. c) R$ 94,40. d) R$ 62,40. e) R$ 10,40. 27. Um chuveiro elétrico, alimentado por uma tensão eficaz de 120 V, pode funcionar em dois modos: verão e inverno. Considere os seguintes dados da tabela: Potência Resistência () (W) RV Verão 1000 RI Inverno 2000 Modos A relação RI corresponde a: RV a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 e) 2,5 28. No diagrama, temos a representação de corrente (i) em um fio condutor em função do tempo (t). Adote: 1 cal = 4,2 J Calor específico da água = 1,0 cal/g°C MÓDULO DE RECUPERAÇÃO A quantidade de carga elétrica, em C, que atravessa uma seção transversal do condutor, entre 2 s e 4 s é: a) 4. b) 8. c) 1. d) 6. e) 2. 29. No trecho de circuito esquematizado na figura têm-se dois nós, N1 e N2. As intensidades das correntes i1 e i2 são respectivamente iguais a: a) 13 A e 8 A. b) 5 A e 8 A. c) 13 A e 10 A. d) 3 A e 2 A. e) 11 A e 10 A. 30. Para a transmissão de energia elétrica, constrói-se um cabo composto por 7 fios de uma liga de cobre de área de seção transversal 10 mm2 cada um, como mostra a figura. A resistência elétrica desse cabo, a cada quilômetro, é: a) 2,1 b) 1,8 c) 1,2 d) 0,6 e) 0,3