(Fe O ), Anglo/Itapira-Mogi 2ª Série E. M./Física PLúcio/Alê/Jean 1

Transcrição

1 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco/lê/Jean 1 1. (Mackenze) Consdere as seguntes afrmações. I - Quando se coloca um ímã em contato com lmalha (fragmentos) de ferro, estes não aderem a ele em toda a sua extensão, mas predomnantemente nas regões próxmas das extremdades. II - Cortando-se um ímã em duas partes guas, que por sua ez podem ser redddas em outras tantas, obsera-se que cada uma dessas partes consttu um noo ímã, que embora menor tem sempre dos polos. III - Polos de mesmo nome se atraem e de nomes dferentes se repelem. Com relação às afrmações, podemos dzer que ) apenas I é correta. ) apenas I e II são corretas. C) apenas I e III são corretas. D) apenas II e III são corretas. E) todas são corretas. 2. (Mackenze) Consdere as seguntes afrmações. I - denomnação de Polo Norte de um ímã é a regão que se olta para o Norte geográfco da Terra e Polo Sul a regão que olta para o Sul geográfco da Terra. II - Ímãs naturas são formados por pedras que contém óxdo de ferro (Fe O ), 3 4 denomnadas magnettas. III - Ímãs artfcas são obtdos a partr de processos denomnados mantação. Com relação às afrmações, podemos dzer que ) apenas I é correta. ) apenas I e II são corretas. C) apenas I e III são corretas. D) apenas II e III são corretas. E) todas são corretas. 3. (Uefs) fgura representa um ímã em forma de barra, seus dos polos magnétcos Norte e Sul e algumas lnhas de ndução, contdas no plano da fgura, do campo magnétco crado pelo ímã. Sobre essas lnhas estão assnalados os pontos de até H. Carlos a dspor alguns ímãs de acordo com a fgura 2, de modo que eles fquem undos apenas pela ação da força magnétca, sem a ação de atrtos ou outras forças. ssnale a alternata que apresenta corretamente uma possbldade de arranjo dos ímãs para que Carlos consga montar a dsposção apresentada na fgura 2. ) ) C) D) E) 5. (Uefs) Magnetsmo é o fenômeno de atração ou repulsão obserado entre determnados corpos, chamados ímãs, entre ímãs e certas substâncas magnétcas, tas como ferro, cobalto ou níquel, e também entre ímãs e condutores que estejam conduzndo correntes elétrcas. Desprezando a ação de quasquer outros campos magnétcos, o etor campo magnétco crado por esse ímã tem a mesma dreção e o mesmo sentdo em ) e H. ) e D. C) E e G. D) e C. E) D e H. 4. (G1 - cps) Ímãs podem ser utlzados em mutas brncaderas. Não é a toa que há uma sére de brnquedos em que fguras planas ou trdmensonas podem ser montadas utlzando-se ímãs. Um desses brnquedos consste em uma grande quantdade de ímãs em formato de bastão. fgura 1 mostra o perfl de um desses ímãs sendo que a parte escurecda corresponde ao polo Norte, enquanto a parte em branco corresponde ao polo Sul. Com base nos conhecmentos sobre Eletromagnetsmo, é correto afrmar: ) força magnétca é uma nteração de contato entre um fo longo condutor e uma carga elétrca em momento. ) Quando um ímã é aquecdo, suas propredades magnétcas são aumentadas sgnfcatamente. C) Uma bússola sempre tende a orentar-se perpendcularmente ao campo magnétco aplcado sobre ela, com o polo sul da bússola apontando no sentdo do campo. D) Sempre que uma carga se momenta na mesma dreção do campo magnétco, sendo no seu sentdo ou contráro, ocorre o aparecmento de uma força eletromagnétca que atua sobre ela. E) Todo ímã apresenta duas regões dstntas, em que a nfluênca magnétca se manfesta com maor ntensdade, e essas regões são chamadas de polos do ímã. 6. (Ifsp) No mundo, exste uma grande aredade de elementos químcos metálcos, cujas propredades físcas e químcas são smlares ou bastante dstntas. Comumente, os metas são separados em dos grandes grupos: os ferrosos (compostos por ferro) e os não ferrosos (ausênca de ferro). O prmero grupo é

2 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco 2 consderado magnétco, enquanto que o segundo não. Desta forma, uma manera efcente e rápda para fazer a separação destes elementos é pela utlzação de eletroímãs, que são dspostos que atraem apenas os metas ferromagnétcos. Consdere as três barras QR, ST e UV, aparentemente dêntcas. Verfca-se, expermentalmente, que Q atra T, repele U; R repele V, atra T. Dante do exposto, assnale a alternata correta. ) QR e ST são ímãs. ) QR e UV são ímãs. C) RS e TU são ímãs. D) QR, ST e UV são ímãs. E) s quatro barras são ímãs. 7. (Uel) agulha de uma bússola assume a posção ndcada na fgura a segur quando colocada numa regão onde exste, além do campo magnétco terrestre, um campo magnétco unforme e horzontal. Consderando a posção das lnhas de campo unforme, desenhadas na fgura, o etor campo magnétco terrestre na regão pode ser ndcado pelo etor ) 1/4 de olta. ) 1/2 olta. C) 1 olta completa. D) 2 oltas completas. E) 4 oltas completas. 10. fgura mostra um trecho de dos fos longos e retos, stuados no mesmo plano, no ácuo. Em cada um dos pontos, e C, calcule a ntensdade do etor ndução magnétca resultante e ndque o seu sentdo s ntensdades das correntes elétrcas são 1 = 2 = 30 e o = T.m/. 11. Refaça a questão anteror nertendo o sentdo da corrente (Fuest) fgura I adante representa um mã permanente em forma de barra, onde N e S ndcam, respectamente, polos norte e sul. Suponha que a barra seja ddda em três pedaços, como mostra a fgura II. 12. fgura mostra um trecho de dos fos longos e retos, dspostos perpendcularmente, no ácuo, que se cruzam na orgem do exo x, sem que haja contato elétrco entre eles. Eles são percorrdos por correntes elétrcas de ntensdades 1 = 8 e 2 = 6. Calcule a ntensdade do etor ndução magnétca resultante no ponto P de abscssa x P = 20 cm. Dado: o = T.m/. Colocando lado a lado os dos pedaços extremos, como ndcado na fgura III, é correto afrmar que eles ) se atrarão, pos é polo norte e é polo sul. ) se atrarão, pos é polo sul e é polo norte. C) não serão atraídos nem repeldos. D) se repelrão, pos é polo sul e é polo norte. E) se repelrão, pos é polo norte e é polo sul. 9. (Fuest) Sobre uma mesa plana e horzontal, é colocado um ímã em forma de barra, representado na fgura, sto de cma, juntamente com algumas lnhas de seu campo magnétco. Uma pequena bússola é deslocada, lentamente, sobre a mesa, a partr do ponto P, realzando uma olta crcular completa em torno do ímã. 13. (Fuest - modf) Na fgura têm-se as seções transersas de três condutores retos,, e C, paralelos e extensos. Cada condutor é percorrdo por uma corrente de 10, no sentdo ndcado. dote a permeabldade magnétca do meo, 0 = T. m/. Desconsderando o campo grataconal terrestre, ao fnal desse momento, a agulha da bússola terá completado, em torno de seu própro exo, um número de oltas gual a

3 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco 3 e 0 = Tm/, calcule o módulo do etor ndução magnétca no centro dessa espra C x 3 m 2 x 18. (Uema) Um professor de físca, para construr um eletroímã, montou um crcuto com as seguntes característcas: alor da resstênca R = 15, solenode com m de comprmento, espras e resstênca r = 85, conforme lustrado: Determne o etor ndução magnétca resultante no ponto O, equdstante dos três condutores. 14. (Ita- adapt) fgura mostra um fo por onde passa uma corrente I conectado a uma espra crcular de rao a semcrcunferênca superor tem resstênca gual a 2 R e a nferor, gual a R. Sendo a permeabldade magnétca do meo, encontre a expressão para o campo magnétco no centro da espra em termos da corrente I. Determne o módulo do etor ndução magnétca no nteror do solenode quando a tensão for de 60 V. Dado 0 = Tm/. 19. (Cps) Para ender a fundções que fabrcam aço, as grandes ndústras de recclagem separam o ferro de outros resíduos e, para realzar a separação e o transporte do ferro, elas utlzam grandes gundastes 15. (Espcex) Dos fos condutores retlíneos, muto longos e paralelos entre s, são percorrdos por correntes elétrcas de ntensdade dstntas, 1 e 2, de sentdos opostos. Uma espra crcular condutora de rao R é colocada entre os dos fos e é percorrda por uma corrente elétrca. espra e os fos estão no mesmo plano. O centro da espra dsta de 3 R de cada fo, conforme o desenho abaxo. Esses gundastes, em lugar de possuírem ganchos em suas extremdades, possuem ) eletroímãs que geram campo magnétco. ) bobnas que geram corrente elétrca. C) bobnas que geram resstênca elétrca. D) dínamos que geram campo magnétco. E) eletroímãs que geram corrente elétrca. Para que o etor campo magnétco resultante, no centro da espra, seja nulo, determne a ntensdade da corrente elétrca e seu sentdo, tomando como referênca o desenho. 16. (Uncamp) No esquema segunte, um fo metálco condutor, enoldo pelo ar, tem a forma de dos segmentos retlíneos lgados nos pontos e a uma espra crcular, na dreção que passa pelo centro O desta. espra é homogênea e tem resstênca total de 8, enquanto que a resstênca elétrca dos fos de conexão é pratcamente nula. Calcule: a) as ntensdades das correntes elétrcas nos dos arcos de crcunferênca compreenddos entre e. b) a ntensdade do etor campo de ndução magnétca em O. 17. (Usf) Um equpamento hosptalar de últma geração contém uma bobna composta por 200 espras com rao de 5 cm, com resstênca elétrca de 0,001 /cm. bobna é lgada a uma fonte de tensão que suporta uma corrente elétrca máxma de 6, e que apresenta uma resstênca nterna de 2. Quando uma corrente elétrca passa por ela, há a geração de um campo magnétco. Consderando = 3, O = 4 = (Ufpb) Os eletroímãs, formados por solenodes percorrdos por correntes elétrcas e um núcleo de ferro, são dspostos utlzados por gundastes eletromagnétcos, os quas serem para transportar materas metálcos pesados. Um engenhero, para construr um eletroímã, utlza um bastão clíndrco de ferro de 2,0 metros de comprmento e o enrola com um fo dando oltas. o fazer passar uma corrente de 1,5 pelo fo, um campo magnétco é gerado no nteror do solenode, e a presença do núcleo de ferro aumenta em ezes o alor desse campo. dotando para a constante 0 = Tm/ calcule a ntensdade do campo magnétco, no nteror do clndro de ferro.: 21. (Ufba) Um estudante deseja medr o campo magnétco da Terra no local onde ele mora. Ele sabe que está em uma regão do planeta por onde passa a lnha do Equador e que, nesse caso, as lnhas do campo magnétco terrestre são paralelas à superfíce da Terra. ssm, ele constró um solenode com 300 espras por undade de comprmento, dentro do qual coloca uma pequena bússola. O solenode e a bússola são posconados em um plano paralelo à superfíce da Terra de modo que, quando o nterruptor está aberto, a dreção da agulha da bússola forma um ângulo de 90º com o exo do solenode. o fechar o crcuto, o amperímetro regstra uma

4 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco 4 corrente de 100,0 m e obsera-se que a deflexão resultante na bússola é gual a 62º. b) Represente na fgura abaxo a força magnétca ( F ), que age nela quando ela passa no ponto P e calcule a ntensdade dessa força. c) Calcule o nteralo de tempo t que ela permanece no campo. Use = 3. partr desse resultado, determne o alor do campo magnétco da Terra, consderando: 0 = 1, Tm/; sen 62º = 0,88, cos 62º = 0,47 e tg 62º = 1, Um fo longo e retlíneo está sendo percorrdo por corrente de 20, no sentdo ndcado nas fguras, no ácuo (0 = T.m/). a) Indque na fgura 1 (usando a smbologa conenconal) o sentdo o etor ndução magnétca no ponto P e calcule seu módulo. b) Uma partícula eletrzada com carga q = 2 C é lançada com elocdade = 100 m/s no ponto P, no sentdo ndcado na fgura 2. Caracterze a força magnétca atuante na partícula e dentfque a trajetóra seguda por ela (1, 2 ou 3). Despreze a ação de outras forças. 23. fgura abaxo representa dos fos longos e retlíneos, paralelos e dstantes 6 cm entre s. Eles são percorrdos por correntes elétrcas constantes de ntensdades 1 = 60 e 2 = 30. O meo é o ácuo ( 0 = Tm/). a) Dê a ntensdade do etor ndução magnétca resultante no ponto M, a mea dstânca de cada fo e ndque o seu sentdo. b) Uma partícula de massa m, eletrzada com carga q, é lançada no ponto P com elocdade de módulo e segue trajetóra paralela aos fos, sem sofrer desos. Calcule a dstânca d. 25. Partículas de carga elétrca de q = +1, C e massa m = 8, kg, são lançadas no nteror de um campo de ndução magnétca de ntensdade = 0,2 T, de dreção perpendcular ao plano dessa folha e no sentdo do letor para a folha (entrando). Elas penetram nesse campo, perpendcularmente a ele, atraés do orfíco, com elocdade de módulo = 2, m/s. pós permanecer no nteror desse campo durante um nteralo de tempo t, essas partículas saem por um dos outros dos orfícos ( ou C). a) Represente na fgura abaxo a força magnétca, que age numa dessas partículas quando ela penetra no campo magnétco e calcule a ntensdade dessa força. b) Na mesma fgura do tem anteror, represente em lnha tracejada a trajetóra das partículas dentro desse campo, ndcando por qual orfíco ela sa. Calcule a dstânca entre os orfícos de entrada e saída. c) Calcule o nteralo de tempo t que cada partícula permanece no campo. Use = 3. F 26. (Unesp) Com o objeto de separar sótopos de um determnado elemento químco, pode-se usar o dsposto esquematzado abaxo. 24. Uma partícula de carga elétrca q e massa m = 4, kg é lançada no nteror de um campo de ndução magnétca de ntensdade = 0,2 T, de dreção perpendcular ao plano dessa folha e no sentdo do letor para a folha (entrando). Ela penetra nesse campo, perpendcularmente a ele com elocdade de módulo = 2, m/s, dá mea olta e dele sa, como ndcado na fgura. a) Calcule a carga dessa partícula. Os sótopos onzados com carga q são acelerados por uma dferença de potencal V. Em seguda, passam por uma regão, o fltro, onde estão aplcados um elétrco E e um campo magnétco, perpendculares entre s. Consderando o exposto e desprezando os efetos grataconas, calcule a massa do sótopo que chega ao coletor em função de q, V, E e. 27. (Uncamp) Uma barra de materal condutor de massa m = 30 g e comprmento = 10 cm, suspensa por dos fos rígdos, também de

5 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco 5 materal condutor e de massas desprezíes, é colocada no nteror de um campo magnétco, representado na fgura. fo sta de frente fo barra sta de lado fo barra o crcular uma corrente pelo balanço, ele se nclna, e, no equlíbro, forma um ângulo com a ertcal (como ndcado na sta de lado). O ângulo depende da ntensdade da corrente. Para = 2, temos, = 45. dote g = 10 m/s 2. a) Utlzando a fgura da dreta (sta de lado), faça o dagrama das forças que agem sobre a barra. b) Calcule a ntensdade da força magnétca que atua sobre a barra. c) Calcule a ntensdade da ndução magnétca. 28. Dos condutores muto longos, um paralelo ao outro e dstantes 2 cm entre s, estão no ácuo ( 0 = T.m/). Eles são percorrdos por correntes elétrcas de mesma ntensdade = 2, em sentdos opostos. Caracterze a força magnétca por metro de comprmento que atua sobre cada condutor. 29. (Fuest) O ímã representado na fgura, com largura L = 0,20 m, cra, entre seus polos, P1 e P2, um campo de ndução magnétca, horzontal, de ntensdade constante e gual a 1,5 T. Entre os polos do ímã, há um fo condutor f, com massa m = 6, kg, retlíneo e horzontal, em uma dreção perpendcular à do campo. s extremdades do fo, fora da regão do ímã, estão apoadas e podem se moer ao longo de guas condutores, ertcas, lgados a um gerador de corrente G. partr de um certo nstante, o fo f passa a ser percorrdo por uma corrente elétrca constante I = 50. Nessas condções, o fo sofre a ação de uma força F0, na dreção ertcal, que o acelera para cma. O fo percorre uma dstânca ertcal d = 0,12 m, entre os polos do ímã e, a segur, se desconecta dos guas, prossegundo em momento lre para cma, até atngr uma altura máxma H. Determne: a) o alor da força eletromagnétca F0, em newtons, que age sobre o fo. b) o trabalho total, em joules, realzado pela força F0. c) a máxma altura H, em metros, que o fo alcança, medda a partr de sua posção ncal. 30. (Uncamp-adaptada) Um fo condutor rígdo com 20 cm de comprmento é lgado ao restante do crcuto atraés de contatos deslzantes sem atrto, como mostra a fgura adante. O plano da fgura é ertcal. O fo condutor é preso a um dnamômetro e se encontra em uma regão de campo de ndução magnétca, entrando perpendcularmente no plano da fgura e de módulo = 1 T. Com a chae aberta, o dnamômetro ndca 2 N de tração e com o fechamento da chae o dnamômetro passa a ndcar letura zero. contato chae condutor rígdo batera contato Se resstênca total do crcuto é 20, determne o sentdo da corrente elétrca no crcuto e a tensão nos termnas da batera. 31. (Fuest) Um crcuto é formado por dos fos muto longos, retlíneos e paralelos, lgados a um gerador de corrente contínua, como mostra a fgura. O crcuto é percorrdo por uma corrente constante I. Pode-se afrmar que a força de orgem magnétca que um trecho exerce sobre o outro é: ) nula. ) atrata e proporconal a I. C) repulsa e proporconal I. D) repulsa e proporconal a I 2. E) atrata e proporconal a I (Ufmg) fgura mostra um ímã próxmo a um crcuto consttuído por uma bobna e um meddor sensíel de corrente. Colocando-se a bobna e o ímã em determnados momentos, o meddor poderá ndcar a passagem de corrente na bobna. Não há ndcação de passagem de corrente pelo meddor quando ) o ímã e a bobna se momentam, aproxmando-se. ) a bobna se aproxma do ímã que permanece parado. C) o ímã se desloca para dreta e a bobna para esquerda. D) o ímã e a bobna se deslocam ambos para dreta com a mesma elocdade. E) o ímã se aproxma da bobna e esta permanece parada. 33. (Fuest) Um mã, preso a um carrnho, desloca-se com elocdade constante ao longo de um trlho horzontal. Enolendo o trlho há uma espra metálca, como mostra a fgura. Ímã S N Pode-se afrmar que, na espra, a corrente elétrca NS ) é sempre nula. ) exste somente quando o ímã se aproxma da espra. C) exste somente quando o ímã está dentro da espra. D) exste somente quando o ímã se afasta da espra. E) exste quando o ímã se aproxma ou se afasta da espra. 34. Uma espra crcular de área 1 m 2 é colocada em um campo magnétco. O campo mantém-se perpendcular ao plano da espra, porém sua ntensdade dmnu unformemente à razão de 2T por segundo. Calcule a ntensdade de corrente elétrca que crcula pela espra se sua resstênca ale 4.

6 nglo/itapra-mog 2ª Sére E. M./Físca PLúco (Un. Caxas do Sul) Na fgura estão representadas três espras b condutoras, dferentes entre s, em momento, no nteror de um campo de ndução magnétca unforme de lnhas de ndução perpendculares ao plano horzontal que contém as espras. a (1) (2) s correntes nduzdas nas espras (1), (2) e (3) são, respectamente: ) de sentdo horáro de alor nulo de sentdo horáro. ) de sentdo ant-horáro de alor nulo de sentdo horáro. C) de sentdo ant-horáro de alor nulo de sentdo ant-horáro. D) de sentdo horáro de alor nulo de sentdo ant-horáro. E) de sentdo horáro de sentdo horáro de sentdo ant-horáro. 36. Uma bobna retangular, com uma resstênca total de 4,0, é consttuída de 10 espras de 20 cm 30 cm. Essa bobna está mersa em um campo magnétco perpendcular a seu plano, que ara unformemente de 8,0 T a 16,0 T no nteralo de tempo de 1,2 s. Calcule, na bobna. a) a força eletromotrz nduzda: b) a ntensdade da corrente elétrca. 37. (Un. Caxas do Sul) No crcuto representado na fgura, a barra QP, de alumíno, tem resstênca elétrca desprezíel e deslza com elocdade 4 m/s sobre os condutores MQ e NP mergulhados num campo de ndução magnétca unforme, onde = 3 T. 0,4 M N Q 20 c m Determne a força eletromotrz nduzda no crcuto. 38. fgura mostra uma espra de resstênca R = 10 mersa num campo de ndução magnétca b. Sendo = 20 m/s; a = 10 cm; b = 4 cm e = 0,1, qual a ntensdade de? 39. (Ufmg) fgura mostra uma espra retangular, de lados a = 0,20 m e b = 0,50 m, sendo empurrada, com elocdade constante, de módulo = 0,50 m/s, para uma regão onde exste um campo magnétco unforme = 0,10 T, entrando no papel. a P (3) Consdere o nstante mostrado na fgura. a) Indque o sentdo da corrente nduzda na espra. Justfque sua resposta. b) Determne o alor da força eletromotrz nduzda na espra. 40. (Ufpa) fgura mostra uma barra metálca que faz contato com um crcuto aberto, fechando-o. área do crcuto é perpendcular a um campo magnétco constante = 2,5 T. resstênca total do crcuto é de 5. Calcule a ntensdade da força necessára para moer a barra, como ndcado na fgura, com elocdade constante gual a 8,0 m/s. a) 2,5 N. b) 6,5 N. c) 0,25 N. d) 1,25 N. e) 0,125 N. Respostas 01]. 02] E. 03] E. 04]. 05] E. 06]. 07] E. 08] D. 09] D. 10] = T 11] = T ( ); ( ); = 0; C = T ( ). = T ( ); C = T ( ). 12] T. 13] 2, T ( ). 14] I/12 a. 15] ( )/3; ant-horáro. 16] a) 1 e 3 ; b) nula. 17] 3, T. 18] 0,015 T. 19]. 20] T. 21] T. 22] a) T 23] a) T ( ); b) N; (1). ( ); ; b) 4 cm. 24] a) C; b) 3, N; c) 7, s. 25] a) 6, N (); b) 1 m; c) 7, s. 26] 2 q V 2 /E 2. 27] a) T 45 P F b) 0,3 N; c) 1,5 T. 28] N/m. 29] a) 15 N; b) 1,8 J; c) 30 cm. 30] horáro e 200 V. 31] D. 32] D. 33] E. 34] 0,5 35]. 36] a) 0,4 V; b) 0,1. 37] 2,4 V 38] 1,25 V 39] a) ant-horáro; b) 0,01 V. 40] 2,5 N.