RECUPERAÇÃO TURMAS: 2º ANO FÍSICA

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1 RECUPERAÇÃO TURMAS: 2º ANO Professor: XERXES DATA: 22 / 11 / 2015 RECUPERAÇÃO FINAL FORÇA ELÉTRICA (LEI DE COULOMB) FÍSICA Para todas as questões, considere a constante eletrostática no vácuo igual a N.m²/C² e g = 10m/s² se necessário. 01) Duas cargas elétricas puntiformes positivas e iguais a Q estão situadas no vácuo a 200cm de distância. Sabe-se que a força de repulsão mútua tem intensidade de 0,1N. Calcule Q. Dados k = N.m²/C². 02) A que distância devem ser colocadas duas cargas positivas e iguais a 1μC, no vácuo, para que a força elétrica de repulsão entre elas tenha intensidade 0,1N? 03) Duas cargas elétricas positivas e puntiformes, das quais uma é o triplo da outra, repelem-se com forças de intensidades 2,7N no vácuo, quando a distância entre elas é de 10cm. Determine a maior das cargas. 04) (MACK SP/14) Duas pequenas esferas eletrizadas, com cargas Q 1 e Q 2, separadas pela distância d, se repelem com uma força de intensidade N. Substituindo-se a carga Q 1 por outra carga igual a 3 Q 1 e aumentando-se a distância entre elas para 2.d, o valor da força de repulsão será a) N b) N c) N d) N e) N 05) (UNIMONTES/13) Uma carga Q 1, a uma distância d de uma carga Q 2, sofre uma força de repulsão F. Se retirarmos a carga Q 2 e posicionarmos uma carga Q 3 = 3Q 2 a uma distância 3d da carga Q 1, a nova força gerada será: a) F. b) 3F. c) F/3. d) F/9. 06) (PUC RJ/10) O que acontece com a força entre duas cargas elétricas (Q) e ( q) colocadas a uma distância (d) se mudarmos a carga (Q) por (4Q), a carga ( q) por (3q) e a distância (d) por (2d)? a) Mantém seu módulo e passa a ser atrativa. b) Mantém seu módulo e passa a ser repulsiva. c) Tem seu módulo dobrado e passa a ser repulsiva. d) Tem seu módulo triplicado e passa a ser repulsiva. e) Tem seu módulo triplicado e passa a ser atrativa. 07) Duas cargas fixas e puntiformes positivas q 1 e q 2 = 4q 1, são fixadas a uma distância d = 36cm uma da outra. Uma terceira carga negativa q 3 é colocada no ponto P entre q 1 e q 2, a uma distância x da carga q 1, conforme mostra a figura. Determine o valor de x para que a força sobre a carga q 3 seja nula. 08) Três pequenas esferas A, B e C com cargas elétricas respectivamente iguais a 2Q, Q e Q estão localizados como mostra a figura: A intensidade da força elétrica exercida por C sobre B é de N. Qual a intensidade e o sentido da força elétrica resultante que A e C exercem sobre B? 09) O esquema a seguir representa as posições de duas cargas elétricas negativas fixas Q C e Q A = 25Q C e, também, da carga negativa Q B, livre e em equilíbrio estático. Sabendo que a distância entre A e C é D = 60cm, determine a distância y entre A e B. 10) Três pequenas esferas A, B e C com cargas elétricas respectivamente iguais a -4Q, Q e Q estão localizados como mostra a figura: A intensidade da força elétrica exercida por C sobre B é de N. Qual a intensidade da força elétrica resultante que A e C exercem sobre B? CAMPO ELÉTRICO 11) Na figuras das letras a, b e c, temos: Q: carga elétrica puntiforme geradora do campo elétrico q: carga elétrica de prova F : força elétrica sobre a carga de prova E : vetor campo elétrico gerado pela carga fonte (geradora) Q. Determine o sinal da carga Q e q em cada caso. a)

2 b) c) 12) Uma carga de prova de módulo igual a 2pC é colocada numa região do espaço onde existe um campo elétrico de intensidade E = 2N/C, direção e sentido constantes, como mostra a figura. 15) Uma bolinha, carregada negativamente, é pendurada em um dinamômetro e colocada entre duas placas paralelas, carregadas com cargas de mesmo módulo, de acordo com a figura. O orifício por onde passa o fio, que sustenta a bolinha, não altera o campo elétrico entre as placas, cujo o módulo é N/C. O peso da bolinha é 2N, mas o dinamômetro registra 3N, quando a bolinha alcança o equilíbrio. Nesta situação, determine: a) a sinal da carga da placa A e B, respectivamente. b) o módulo da carga da bolinha, em μc. a) Determine a direção, o sentido e a intensidade da força elétrica, sendo positiva a carga de prova. b) Determine a direção, o sentido e a intensidade da força elétrica, sendo negativa a carga de prova. 13) Uma carga Q = 4μC, fixa, encontra-se no vácuo, conforme indica a figura. Considerando que a linha que liga o ponto P até a carga Q seja horizontal, determine: a) a intensidade, a direção e o sentido do campo elétrico num ponto P situado a 20cm da carga Q. b) a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua numa carga q = 5μC, colocada no ponto P. 14) Em um experimento, o professor Xerxes 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 na figura. Considere que o campo elétrico entre as placas é uniforme de intensidade igual a 20N/C e que a gota de massa igual a 86mg está apenas sob a ação desse campo e da gravidade. Sabendo que a gota esteja caindo com velocidade constante, ajude o professor Xerxes a determinar: a) o sentido do campo elétrico. b) o sinal da carga da gota. c) a intensida da carga da gota. 16) Duas placas metálicas paralelas, eletrizadas com carga de sinais contrários, estão colocadas no vácuo a 10cm de distância uma da outra. O campo elétrico produzido pela placas tem intensidade N/C. Uma carga elétrica puntiforme de 2μC e massa kg é abandonada na placa positiva. Supondo desprezível a força de atração gravitacional sobre a carga elétrica, determine a intensidade da: a) força resultante sobre a carga elétrica. b) aceleração da carga elétrica. 17) Uma partícula de massa m = 10-4 kg e eletrizada com carga q = 1μC fica em equilíbrio quando colocada em uma região onde existe apenas um campo elétrico uniforme e vertical e o campo gravitacional. Sendo g = 10m/s², determine: a) o módulo do vetor campo elétrico. b) o sentido do campo elétrico. 18) Uma carga elétrica q = 3μC e de massa m é lançada horizontalmente 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 de intensidade igual a 200N/C, representado por suas linhas de campo, e ao campo gravitacional terrestre g cuja a aceleração da gravidade seja de 10m/s². Enquanto se move na região indicada entre as placas, a carga fica sujeita a uma aceleração vertical igual a 5m/s². De acordo com a figura e considerando o texto, determine o valor da massa m. 2

3 19) (UFPE) Uma gota de óleo de massa m = 1mg e carga em módulo igual a C, é solta em uma região de campo elétrico uniforme E, conforme mostra a figura a seguir. Mesmo sob o efeito da gravidade, a gota move-se para cima, com uma aceleração de 1 m/s 2. Sabendo que a aceleração da gravidade é igual a 10m/s², determine o módulo do campo elétrico, em N/C e o sinal da carga da gota. 22) Duas placas planas e paralelas de comprimento L cada uma, distantes L uma da outra, estão eletrizadas com cargas de sinais opostos. Na região entre as placas atuam dois campos uniformes, um elétrico E de intensidade igual a 1000N/C e outro magnético B de intensidade igual a 4T, perpendiculares entre si conforme representados na figura. Uma carga elétrica puntiforme negativa igual a -5μC e velocidade (v) igual a 200m/s é lançada horizontalmente na região entre as placas. Nesta situação, determine: 20) (UFOP) Um feixe de partículas constituído de prótons, elétrons e nêutrons penetra em uma região onde existe um campo elétrico uniforme criado por duas placas condutoras eletrizadas como mostra a figura abaixo. Observa-se que o feixe se divide em três: I e II e III. Os feixes I, II e III correspondem, respectivamente, às partículas: I II a) elétron, nêutron e próton. b) elétron, próton e nêutron. c) próton, nêutron e elétron. d) próton, elétron e nêutron. e) nêutron, elétron e próton. III a) o sentido da força magnética e da força elétrica. b) a intensidade da força resultante. 23) (PUC) Analise a situação descrita abaixo. A figura mostra o esquema de um tubo de TV, em que a direção do movimento de um feixe de elétrons, lançados com velocidade v, é controlada por meio de um campo elétrico E e de um campo magnético B, de modo que os elétrons atinjam o anteparo na região desejada. FORÇA MAGNÉTICA SOBRE UMA CARGA 21) Determine a direção e o sentido das forças magnética e elétrica que atuam em um elétron movendo-se em campos diferentes, de acordo com os seguintes esquemas: a) b) c) d) Representação da face interna do anteparo contra a qual os elétrons irão incidir. Supondo que a direção inicial do feixe seja horizontal, conforme indicado pela linha pontilhada na figura, ao passar pelos campos elétrico e magnético, os elétrons a) serão desviados para a região 1 do anteparo. b) serão desviados para a região 2 do anteparo. c) serão desviados para a região 3 do anteparo. d) serão desviados para a região 4 do anteparo. e) não serão desviados, atingindo o centro do anteparo. 24) A figura a seguir representa uma partícula com carga elétrica q > 0 e velocidade v, entrando em uma região onde há um campo magnético B de intensidade 10 2 T orientado para dentro da página e perpendicular a um campo elétrico E de intensidade N/C. 3

4 Essa configuração de campos elétrico e magnético funciona como um seletor de velocidade para partículas carregadas. Desprezando-se a força gravitacional, para que a partícula não sofra desvio, ou seja, a força elétrica anula a força magnética, determine: a) o sentido da força elétrica. b) a intensidade da velocidade, em m/s. 25) Com o objetivo de separar gotículas de tintas carregadas negativamente por uma impressora, pode-se usar o dispositivo esquematizado abaixo. Em relação as trajetórias I, II, III e IV determine qual delas será a trajetória: a) do próton. b) do elétron. FONTES DE CAMPO MAGNÉTICO FIOS E ESPIRAS 27) Um fio metálico, retilíneo, vertical e muito longo, atravessa a superfície de uma mesa, sobre a qual há uma bússola, próxima ao fio, conforme a figura a seguir. Fazendo passar uma corrente elétrica contínua i no sentido indicado, das possibilidades abaixo, determine qual a melhor posição de equilíbrio estável da agulha imantada, desprezando o campo magnético terrestre. As gotículas com carga q < 0 são aceleradas por uma diferença de potencial V = 220V. Em seguida, passam por uma região, o filtro, onde estão aplicados um campo elétrico horizontal E = N/C e um campo magnético, perpendicular ao plano da folha, B = T, perpendiculares entre si. Considerando o exposto e desprezando os efeitos gravitacionais, para que as gotículas carregadas negativamente não sofram desvios no filtro, determine: a) o sentido da força magnética e da força elétrica. b) a velocidade que ela deve ter ao entrar no filtro. 26) Realizando experiências para observar o movimento de partículas lançadas na região de um campo magnético, um estudante lançou, inicialmente, um feixe de elétrons com velocidade v 0 na região de um campo de indução magnética uniforme, B, e, em seguida, mantendo os vetores v 0 e B, repetiu a experiência, lançando, sequencialmente, um feixe de prótons, um feixe de átomos neutros de sódio e um feixe de íons negativos de flúor que tem, em relação ao elétron, a mesma carga e a massa maior. Com o auxílio de uma câmara de bolhas, observou as trajetórias das partículas, representando-as na figura. 28) Dois fios longos e retilíneos, 1 e 2 são dispostos no vácuo, fixos e paralelos um ao outro, em uma direção perpendicular ao plano da folha. Os fios são percorridos por correntes elétricas constantes, de mesmo sentido, saindo do plano da folha e apontando para o leitor, representadas, na figura, pelo símbolo. Pelo fio 1 circula uma corrente elétrica de intensidade i 1 = 9A e, pelo fio 2, uma corrente de intensidade i 2 = 16A. A circunferência tracejada, de centro C passa pelos pontos de intersecção entre os fios e o plano que contém a figura. Considerando μ 0 = 4π.10-7 T.m/A, calcule o módulo do vetor indução magnética resultante, em tesla, no ponto P sobre a circunferência, definido pelas medidas expressas 4

5 na figura, devido aos efeitos simultâneos das correntes i 1 e i 2. (Lembre-se que o ângulo P é perpendicular pela geometria) 29) A agulha de uma bússola assume a posição indicada na figura a seguir quando colocada numa região onde existe, além do campo magnético terrestre, um campo magnético uniforme e horizontal para direita gerado por um imã em forma de ferradura. Considerando a posição das linhas de campo uniforme, desenhadas na figura, desenhe no cartão resposta dentre os vetor a seguir, aquele que irá representar o campo magnético terrestre. GABARITO: 01) C 02) 30cm 03) 3μC 04) A 05) C 06) D 07) 12cm 08) 0,04N ( ) 09) 50cm 10) 0,65N 11) a)q:;q: b) Q:; q: c) Q: ; q: 12) a) direção horizontal, sentido para a direita e N b) direção horizontal, sentido para esquerda e N 13) a) N/C, direção horizontal e sentido esquerda b) 4,5N, direção horizontal e sentido esquerda 14) a) b) negativa c) 43μC 15) a) Placa A: ; Placa B: b) 0,25μC 16) a) 120N b) m/s² 17) a) 10 3 N/C b) para baixo 18) kg 19) 55N/C e positiva 20) A 21) a) FM b) nula c) F E d) F E e F M 22) a) para cima ambos b) N 23) D 24) a) b) 4000m/s 25) a) Força magnética (esquerda) e Força Elétrica (direita) b) 5m/s 26) a) Trajetória I b) Trajetória IV 27) A melhor configuração é a situação B. 28) T 29) A 30) T 30) Considere a permeabilidade magnética do meio 4π.10-7 T.m/A e π = 3 para esta questão. Determine o vetor indução magnética resultante no ponto C originado pelas correntes elétricas do fio i F = 2A e da espiras i E = 1A cujo raio é igual a 5cm. 5