Ensino Médio. Nota. Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018. Lista 1 Carga e Força elétrica

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1 Ensino Médio Professor: Vilson Mendes Disciplina: Física I Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018 Lista 1 Carga e Força elétrica N2 Nota 1. Determine o número de elétrons perdidos por um corpo eletrizado positivamente com carga de 1 C. (Dado: e = 1, C) 2. Um corpo, inicialmente neutro, é eletrizado e adquire carga elétrica de +8 nc. Determine o número de elétrons que o corpo perdeu com o processo de eletrização. 3. A carga elétrica de um corpo passa de -2,0 µc para +1,2 µc. a) Qual foi a variação de carga elétrica do corpo? b) Que tipo de partículas fundamentais foram trocadas pelo corpo? O corpo recebeu ou perdeu essas partículas? c) Qual foi o número de partículas fundamentais trocadas pelo corpo? 4. Considerando quatro corpos, A, B, C e D, todos eletrizados, observa-se que: 1. o corpo A atrai o corpo B; 2. o corpo C repele o corpo D; 3. o corpo A está eletrizado negativamente; 4. o corpo D está eletrizado positivamente. Com base nessas informações, determine o sinal da carga elétrica de cada corpo. O que ocorrerá se aproximarmos o corpo B e o corpo C? 5. Um sistema é constituído por dois corpos, A e B, com cargas elétricas iniciais QA = 12 µc e QB = 3 µc. Por meio de um processo de eletrização, ocorre a passagem de elétrons de um corpo para o outro e, ao final, a carga elétrica de A é igual ao dobro da carga elétrica de B. a) Calcule a carga elétrica de cada um dos corpos no final do processo. b) Houve passagem de elétrons de A para B, ou de B para A? Justifique sua resposta. 6. Um sistema eletricamente isolado é constituído por três corpos condutores com cargas elétricas QA = +20 µc, QB = +2 µc e QC = 12 µc. Os corpos B e C submetem-se a variações de carga iguais a ΔQB = +1 µc e ΔQC = 5 µc, respectivamente. a) Qual é a variação de carga do corpo A? b) Qual é a carga final de cada um dos três corpos? 7. Um bastão de vidro, ao ser atritado por um chumaço de lã, perde elétrons. Considerando a carga elementar igual a 1, C, determine: a) a carga elétrica final do bastão de vidro; b) a carga elétrica final do chumaço de lã. 8. Considere três esferas metálicas condutoras idênticas, A, B e C, isoladas umas das outras. As esferas A e B estão neutras e a esfera C está eletrizada e tem carga elétrica Q. Faz-se a esfera C tocar a esfera A e, em seguida, a esfera B. No final desse procedimento, a carga elétrica da esfera B é igual a 3 µc. Qual era a carga inicial Q da esfera C? 9. Três esferas condutoras, A, B e C, estão presas a suportes isolantes. A esfera A está eletrizada positivamente e as esferas B e C, idênticas, estão inicialmente neutras. Descreva, passo a passo, um procedimento, envolvendo as três esferas, que pode ser adotado para eletrizar a esfera B positivamente e a esfera C negativamente. Utilize os processos de eletrização por indução e eletrização por contato. 10. Duas pequenas esferas condutoras, A e B, presas a fios isolantes e próximas uma da outra, equilibramse como mostra a figura a seguir. O que é possível afirmar a respeito das cargas elétricas de A e de B? 11. (UFMG) Em seu laboratório, o professor Ladeira prepara duas montagens I e II, distantes uma da outra, como mostrado na figura A. Em cada montagem, duas pequenas esferas metálicas, idênticas, são conectadas por um fio e penduradas em um suporte isolante. Esse fio pode ser de material isolante ou condutor elétrico. Em seguida, o professor transfere certa quantidade de carga para apenas uma das esferas de cada uma das montagens. Ele, então, observa que, após a transferência de carga, as esferas ficam em equilíbrio, como mostrado na figura B. Página 1

2 e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, após a transferência de carga: a) em cada montagem, ambas as esferas estão carregadas. b) em cada montagem, apenas uma das esferas está carregada. c) na montagem I, ambas as esferas estão carregadas e, na II, apenas uma delas está carregada. d) na montagem I, apenas uma das esferas está carregada e, na II, ambas estão carregadas. 12. Duas cargas elétricas, Q1 e Q2, atraem-se com uma força de intensidade 0,2 N quando separadas por uma distância d. Determine a intensidade da nova força de atração entre elas se duplicarmos o módulo da primeira carga, triplicarmos o módulo da segunda e reduzirmos a distância entre elas à metade. 13. Duas cargas puntiformes iguais e positivas, situadas no vácuo e separadas pela distância de 1 cm, repelem-se com força de intensidade 0,9 N. Calcule o valor das cargas elétricas (Dado: k = N m 2 /C 2 ) 14. Considere três esferas metálicas condutoras, A, B e C, idênticas. As esferas A e B estão eletrizadas com cargas de 5 µc e 2 µc, respectivamente. A esfera C, neutra, é colocada em contato com a esfera B, e, em seguida, com a esfera A. Após esse processo, observa-se o equilíbrio eletrostático da esfera B na situação indicada abaixo. Sabendo que as esferas A e C estão fixas, determine: a) a carga elétrica final de cada esfera após os contatos; b) a distância d entre as esferas A e B. Revisando o conteúdo 1. (Fuvest-SP) A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue: a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negativas em um sistema isolado é constante. b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado. c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron. d) O número de átomos existentes no universo é constante. 2. (UFRRJ) Três esferas condutoras, A, B e C, dotadas de alças isolantes, estão inicialmente separadas, como mostra a figura a, e eletrizadas com cargas respectivamente iguais a +22 μc, 4 μc e +8 μc. Usando as alças isolantes, um agente externo põe as três esferas em contato, como mostra a figura b, e, logo em seguida, as separa (fig. c), de modo que as cargas das esferas A e B passam a ser +9 μc e +7 μc, respectivamente. Após a separação, qual é o valor da carga da esfera C? Justifique. 3. (Cefet-PR) Duas esferas metálicas, inicialmente eletrizadas com cargas 10 μc e 2 μc, são postas em contato. Após o equilíbrio eletrostático, as esferas são separadas. Percebe-se que a primeira fica com carga de 5 μc e a outra com 3 μc. É correto afirmar que, durante o contato, a segunda esfera: a) recebeu 3 μc de prótons. b) perdeu 2 μc de elétrons. c) perdeu 5 μc de elétrons. d) recebeu 5 μc de prótons. e) perdeu 3 μc de prótons. 4. (Mackenzie-SP) Considere as afirmações abaixo: Um corpo, ao ser eletrizado, ganha ou perde elétrons. É possível eletrizar uma barra metálica por atrito segurando-a com a mão, pois o corpo humano é de material semicondutor. Estando inicialmente neutros, atrita-se um bastão de plástico com lã, consequentemente esses dois corpos adquirem cargas elétricas de mesmo valor e naturezas (sinais) opostas. Escolha: a) se somente I estiver correta. b) se somente II estiver correta. c) se somente III estiver correta. d) se II e III estiverem corretas. e) se I e III estiverem corretas. 5. (UFRGS) Duas pequenas esferas metálicas iguais, X e Y, fixadas sobre bases isolantes, estão eletricamente carregadas com cargas elétricas 6 C e 2 C, respectivamente. Quando separadas por uma distância d uma da outra, as esferas estão sujeitas a forças de atração coulombiana de módulo F1. As duas esferas são deslocadas pelas bases até serem colocadas em contato. A seguir, elas são novamente movidas pelas bases até retornarem à mesma distância d uma da outra. Página 2

3 Após o contato e posterior separação, as esferas X e Y ficaram eletrizadas, respectivamente, com cargas elétricas: a) 2 C e 2 C. b) 2 C e 2 C. c) 3 C e 1 C. d) 4 C e 4 C. e) 4 C e 4 C. 6. (Fuvest-SP) Três esferas metálicas, M1, M2 e M3, de mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão bem afastadas entre si e longe de outros objetos. com a placa de vidro mantida próxima, a placa de vidro ficará neutra. 04. se a placa de vidro atrair um pequeno pedaço de cortiça suspenso por um fio isolante, pode-se concluir que a carga da cortiça é necessariamente negativa. 08. se a placa de vidro repelir um pequeno pedaço de cortiça suspenso por um fio isolante, pode-se concluir que a carga da cortiça é necessariamente positiva. 16. nas condições expressas na figura, a carga +q da barra metálica distribui-se uniformemente sobre toda a superfície externa da barra. Dê como resposta a soma dos números que precedem as proposições corretas. 8. (UEM-PR) O diagrama a seguir ilustra três esferas neutras de metal, x, y ez, em contato entre si e sobre uma superfície isolada. Inicialmente, M1 e M3 têm cargas iguais, com valor Q, e M2 está descarregada. São realizadas duas operações, na sequência indicada: A esfera M1 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M1 é afastada até retornar à sua posição inicial. A esfera M3 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M3 é afastada até retornar à sua posição inicial. Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão cerca de: Assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa a distribuição de cargas das esferas quando um bastão carregado positivamente é aproximado da esfera x, mas não a toca. a) b) 7. (UFSC) Uma placa de vidro eletrizada com carga positiva é mantida próxima a uma barra metálica isolada e carregada com carga +q, conforme mostra a figura abaixo. c) É correto afirmar que: 01. se a barra for conectada ao solo por um fio condutor, a placa de vidro for afastada e, a seguir, a ligação com o solo for desfeita, a barra ficará carregada negativamente. 02. se a barra for conectada ao solo por um fio condutor e, a seguir, for desconectada novamente, d) Página 3

4 e) 9. (UFMG) Durante uma aula de Física, o professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir. Inicialmente, ele aproxima duas esferas metálicas R e S, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na figura I. Cada uma dessas esferas está apoiada em um suporte isolante. Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na figura II. Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na figura III. Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades: a) I e III. b) I e II. c) II e IV. d) IV e V. e) II e V. 11. (UFF-RJ) Numa experiência de eletrostática realizada no laboratório didático do Instituto de Física da UFF duas bolas idênticas são penduradas por fios isolantes muito finos a uma certa distância uma da outra. Elas são, então, carregadas eletricamente com quantidades diferentes de carga elétrica de mesmo sinal: a bola I recebe 8 unidades de carga e a bola II recebe 2 unidades de carga. Escolha o diagrama que representa corretamente as forças de interação entre as bolas. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, na situação representada na figura III: a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra. b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra. c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa. d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva. 10. (Vunesp) Um dispositivo simples capaz de detectar se um corpo está ou não eletrizado é o pêndulo eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera condutora suspensa por um fio fino e isolante. Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo, observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e, então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído (etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente na esfera do pêndulo: 12. (Puccamp-SP) Vários peixes, como o tubarão e a arraia, possuem órgãos que formam um par emissor e receptor sistema parecido com o radar para localizar alimentos e detectar inimigos. À medida que os objetos distorcem a forma do campo elétrico emitido por esses peixes, seus receptores percebem a mudança, revelando, assim, a localização dos objetos. Essa capacidade de detecção faz sentido porque todas as células no corpo funcionam como baterias. Uma bateria comum produz tensão, ou diferença de potencial elétrico, quando duas soluções salinas com cargas elétricas diferentes são separadas dentro de uma célula eletroquímica. Cargas opostas se atraem e o movimento resultante cria uma corrente elétrica. (Adaptado de Scientific American Brasil. Setembro p. 36) Duas cargas puntiformes, de sinais opostos, QA = 3,0 µc e Q2 = 9,0 µc, estão separadas de 9,0 cm, no vácuo. Sendo a constante eletrostática do vácuo igual a k0 = 9, SI, a intensidade da força elétrica da atração entre as cargas, em newton, vale: a) 3, b) 3, c) 3,0. d) 3, e) 3, Página 4

5 13. (PUC-RJ) Duas esferas carregadas, afastadas de 1 m, se atraem com uma força de 720 N. Se uma esfera tem o dobro da carga da segunda, qual é a carga das duas esferas? (Considere: k = N m 2 /C 2 ) a) 1, C e 2, C b) 2, C e 4, C c) 3, C e 6, C d) 4, C e 8, C e) 5, C e 10, C 14. (PUC-RJ) Uma carga Q1 = 1, C está fixa no ponto x = 0. No instante t = 0 s, em x = 1,0 m, se encontra uma carga Q2 = 2Q1, em repouso, porém livre para se mover. Considere que o eixo x é a linha que une as duas cargas. Dado que a constante ke = 9, N m 2 /C 2, indique a força em newton na direção x que a carga Q2 faz sobre a carga Q1. a) 18, b) 4, c) 9, d) 18, e) 9, (Puccamp-SP) Duas pequenas esferas condutoras idênticas estão eletrizadas com cargas q e 5q e se atraem com uma força elétrica de intensidade F, quando estão separadas de uma distância d. Colocando-as em contato e posicionando-as, em seguida, a uma distância 2d uma da outra, a intensidade da nova força de interação elétrica nas esferas será: a) F/2 b) F/3 c) F/4 d) F/5 e) F/ (Fuvest-SP) Três objetos com cargas elétricas idênticas estão alinhados como mostra a figura. O objeto C exerce sobre B uma força igual a 3, N. A força resultante dos efeitos de A e C sobre B tem intensidade de: a) 2, N b) 6, N c) N d) N e) N 17. (Univali-SC) Três cargas elétricas pontuais de valores +Q, 2 Q e +4 Q estão em equilíbrio e dispostas conforme a figura. As cargas extremas estão fixas e sua separação é 6 cm. Na condição de equilíbrio, a distância entre -2Q e +Q, em centímetro, é: a) 2 b) 3 c) 2 d) 3 e) 4 Gabarito: 1. 6, a) Q = +3,2 µc b) O corpo perdeu elétrons. c) A (-), B (+), C (+) e D (+). Se aproximar e o corpo C, eles irão sofrer repulsão. 5. a) QfinalA = + 6,0 µc, QfinalB = +3,0 µc. b) De B para A. 6. a) QA = +4 µc b) QfinalA = + 24 µc, QfinalB = +3 µc, QfinalC = - 17 µc. 7. a) Qvidro = +8,0 µc b) Qlã = - 8,0 µc 8. Q = 12 µc 9. 1º. Encostamos B em C; 2º Aproximamos A de C para provocar indução; 3º Ainda na presença de A, afastamos B de C; 4º Afastamos A e chegamos à situação final desejada. 10. Só um dos corpos está eletrizado e o outro está neutro ou ambos estão eletrizados com cargas de sinais opostos. 11. C 12. 4,8 N 13. 1, C 14. a) QA = 2 µc; QB = - 1 µc e QC = 2 µc b) d = 10 cm Revisando o conteúdo 1. A µc 3. C 4. E 5. B 6. B D 9. D 10. E 11. B 12. D 13. B 14. D 15. D 16. D 17. C Página 5