LISTA ELETROSTÁTICA 3ª SÉRIE. 1. (Ufrgs 2013)

Transcrição

1 1. (Ufrgs 013) 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

2 . (Epcar (Afa) 013) 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 a) mv 1 b) mv c) mv d) mv 3. (Pucrj 013) Duas cargas pontuais q1 3,0 μc e q 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 k C = Nm /C a) 0,3 b) 0,4 c) 0,5 d) 0,6 e),4 Página de 16

3 4. (Upe 013) Considere a Terra como uma esfera condutora, carregada uniformemente, cuja carga total é 6,0 μ C, 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 10 9 Nm /C. É CORRETO afirmar que a ordem de grandeza do potencial elétrico nesse ponto P, na superfície da Lua vale, em volts, a) 10 - b) 10-3 c) 10-4 d) 10-5 e) (G1 - ifsp 01) 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

4 6. (Pucrj 01) Um sistema eletrostático composto por 3 cargas Q 1 = Q = +Q e Q 3 = q é montado de forma a permanecer em equilíbrio, isto é, imóvel. Sabendo-se que a carga Q 3 é colocada no ponto médio entre Q 1 e Q, calcule q. a) Q b) 4 Q c) ¼ Q d) ½ Q e) ½ Q 7. (Ufrgs 01) As cargas elétricas +Q, -Q e +Q 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) E 1. b) E. c) E 3. d) E 4. e) E 5. Página 4 de 16

5 8. (Upf 01) 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 9 uniforme de 1 10 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 e a carga de 19 um elétron é 1,6 10 C, pode-se afirmar que o número de elétrons retirados da esfera é: 19 a) b) c) d) e) (G1 - ifsc 011) Um pêndulo elétrico de comprimento R e massa m = 0, 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 / s Assinale a alternativa correta. Qual é o módulo das cargas? 7 a) C. 13 b) C 7 c) 6 10 C 7 d) C. 7 e) 4.10 C. Página 5 de 16

6 10. (Unicamp 014) 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 013) 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. ( Acesso em: ) Página 6 de 16

7 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. 1. (Unesp 013) 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) qe m g. b) qe g. c) qe m g. d) m q E g. e) me g. Página 7 de 16

8 13. (Uftm 01) 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 01) 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

9 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) 01) A figura abaixo representa as linhas de força de um determinado campo elétrico. Sendo V A, V B e V C os potenciais eletrostáticos em três pontos A, B e C, respectivamente, com 0 V A VC V B V C, pode-se afirmar que a posição desses pontos é melhor representada na alternativa a) b) c) d) Página 9 de 16

10 el rescent pot cin 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 : [A] A força elétrica age como resultante centrípeta sobre a partícula de carga negativa. Assim: k Q q mv F F R R k Q q mv. I R A energia do sistema é a soma da energia cinética com a energia potencial elétrica: mv k Q q E E E R mv k Qq E. II R Substituindo (I) em (II): mv 1 E mv E mv. Resposta da questão 3: [B] Página 10 de 16

11 Observe a figura abaixo. Para que o campo elétrico no ponto assinalado seja nulo, E1 E. Portanto: kq kq x (1 x) x (1 x) x 1 x x x x x 1 x x 1 0 x 4x1x( 1) 8 1 0,4m Resposta da questão 4: [C] 9 6 kq 9x10 x6x V 1,35x10 10 volts r 8 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

12 [C] O esquema ilustra a situação descrita. Como Q 1 e Q têm mesmo sinal, elas se repelem. Então, para que haja equilíbrio, Q deve ser atraída por Q 3. Assim, Q 3 tem sinal oposto ao de Q 1 e Q 3. Sendo F 3 e F 1 as respectivas intensidades das forças de Q 3 sobre Q e de Q 1 sobre Q 3, para o equilíbrio de Q temos: k Q3 Q k Q31 Q k q k Q Q F3 F 1 q d d d 4d 4 1 q 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. mostra o campo elétrico resultante, no sentido de E. Página 1 de 16

13 Resposta da questão 8: [D] Dados: m = 1,6 g 1,6 10 kg; e 1,6 10 C; E 1 10 N C; g = 10 m/s. Como a esfera está em equilíbrio, a força eletrostática equilibra o peso: mg F P q E mg nee mg n ee 3 1, n n , 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. Página 13 de 16

14 Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo, onde a constante eletrostática é 9 k 9 10 N.m /C. Dado: d = 6 cm = 6 10 m. Na Figura 1: 6 3 tg 0, Na Figura : F kq tg F P tg mg tg Q P d 4 0, 10 0, Q Q C. mg tg d k 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

15 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 1: [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

16 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 V A VC V B V C, então V A > V C, V B > V C e V B > V A. Em resumo, V B > V A > V C. 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