DATA DE ENTREGA: 17/ 12 / 2015 VALOR: 20 pontos NOTA: SÉRIE: 3ª EM

Transcrição

1 DISCIPLINA: FÍSICA PROFESSOR: ERICH DATA DE ENTREGA: 17/ 12 / 2015 VALOR: 20 pontos NOTA: ASSUNTO: TRABALHO DE RECUPERAÇÃO SÉRIE: 3ª EM TURMA: NOME COMPLETO: I N S T R U Ç Õ E S 1. Este trabalho contém 20 questões, sendo 5 fechadas e 15 questões discursivas; 2. O trabalho deve ser escrito a lápis na própria folha e TODAS AS RESPOSTAS devem ser grafadas A CANETA; 3. É OBRIGATÓRIO a expressão do raciocínio em TODAS as questões DISCURSIVAS; 4. Nas questões fechadas, marque apenas um opção usando CANETA; 01. RELAÇÃO DO CONTEÚDO PARA RECUPERAÇÃO Corrente elétrica; Potência elétrica; Circuitos elétricos simples e significados físicos de todas as unidades de medidas utilizadas no estudo da eletrodinâmica (Ampére, Volt, Ohm, Watt e kwh); 1ª e 2ª Leis de Ohm e cálculo de consumo de energia elétrica; Circuitos elétricos em SÉRIE e PARALELO; Circuitos elétricos mistos; Eletromagnetismo: Regra da Mão Direita; Cargas lançadas sobre linhas de campo magnético; Espiras e bobinas; Campo magnético criado por fios condutores percorridos por corrente elétrica; Leis de Lenz e Faraday; Transformadores. 02. ORIENTAÇÕES Refazer todas as questões das provas da 2ª e 3ª Etapas; Resolver as questões do trabalho de recuperação na própria folha anexa. Nº: Boa trabalho! 03. DISTRIBUIÇÃO DOS PONTOS Trabalho Valor: 20 pontos Data de entrega: 17/12/2016 (no dia da prova final de recuperação). Prova Valor: 80 pontos 1

2 A prova constará de 15 questões, sendo 9 questões discursivas e 6 objetivas. 1 (UNIFESP/2014) Para compor sua decoração de Natal, um comerciante decide construir uma estrela para pendurar na fachada de sua loja. Para isso, utilizará um material que, quando percorrido por corrente elétrica, brilhe emitindo luz colorida. Ele tem à sua disposição barras de diferentes cores desse material, cada uma com resistência elétrica constante R = 20 Ω. Utilizando dez dessas barras, ele montou uma estrela e conectou os pontos A e B a um gerador ideal de força eletromotriz constante e igual a 120 V. Considerando desprezíveis as resistências elétricas dos fios utilizados e das conexões feitas, CALCULE: A) a resistência equivalente, em ohms, da estrela. B) a potência elétrica, em watts, dissipada em conjunto pelas pontas de cores laranja (CAD), azul (DEF) e vermelha (FBG) da estrela, quando ela se encontrar acesa. 2

3 2 (UNESP/2012) Considere o circuito elétrico que esquematiza dois modos de ligação de duas lâmpadas elétricas iguais, com valores nominais de tensão e potência elétrica 60 V e 60 W, respectivamente. Modo A ambiente totalmente iluminado: a chave Ch, ligada no ponto A, mantém as lâmpadas L 1 e L2 acesas. Modo B ambiente levemente iluminado: a chave Ch, ligada no ponto B, mantém apenas a lâmpada L 1 acesa, com potência menor do que a nominal, devido ao resistor R de resistência ôhmica constante estar ligado em série com L 1. A) Considerando que as lâmpadas tenham resistência elétrica constante, que os fios tenham resistência elétrica desprezível e que a diferença de potencial de 120 V que alimenta o circuito seja constante, CALCULE a energia elétrica consumida, em kwh, quando as lâmpadas permanecem acesas por 4 h, ligadas no modo A ambiente totalmente iluminado. B) Determine a resistência elétrica do resistor R, para que, quando ligada no modo B, a lâmpada L1 dissipe uma potência de 15 W. 3

4 3 (UNICAMP/2015) Um desafio tecnológico atual é a produção de baterias biocompatíveis e biodegradáveis que possam ser usadas para alimentar dispositivos inteligentes com funções médicas. Um parâmetro importante de uma bateria biocompatível é sua capacidade específica (C) definida como a sua carga por unidade massa, geralmente dada em mah/g. O gráfico abaixo mostra de maneira simplificada a diferença de potencial de uma bateria à base de melanina em função de C. A) Para uma diferença de potencial de 0,4 V, que corrente média a bateria de massa m = 5 g fornece, supondo que ela se descarregue completamente em um tempo t = 4 h? B) Suponha que uma bateria preparada com C = 10 mah/g esteja fornecendo uma corrente constante total I = 2 ma a um dispositivo. Qual é a potência elétrica fornecida ao dispositivo nessa situação? 4

5 4 (IFSUL/2015) João, assustado com o aumento do valor de sua conta de luz, resolveu fazer um estudo sobre o consumo de energia elétrica em sua residência. Morador de um apartamento com um quarto, uma sala, uma cozinha e um banheiro, fez uma estimativa do tempo de uso de cada item que consome energia elétrica em cada cômodo da residência. Para tanto, ele elaborou a tabela a seguir. Considerando os dados da tabela e que o custo de 1 kwh é R$ 0,70, CALCULE o valor da energia elétrica mensal consumida em (kwh) de todos os itens do apartamento e o custo total do valor estimado para conta de luz. 5

6 5 (UNESP/2015) Em muitos experimentos envolvendo cargas elétricas, é conveniente que elas mantenham sua velocidade vetorial constante. Isso pode ser conseguido fazendo a carga movimentar-se em uma região onde atuam um campo elétrico E e um campo magnético B, ambos uniformes e perpendiculares entre si. Quando as magnitudes desses campos são ajustadas convenientemente, a carga atravessa a região em movimento retilíneo e uniforme. A figura representa um dispositivo cuja finalidade é fazer com que uma partícula eletrizada com carga elétrica q - atravesse uma região entre duas placas paralelas P 1 e P 2 eletrizadas com cargas de sinais opostos, seguindo a trajetória indicada pela linha tracejada. O símbolo representa um campo magnético uniforme B = 0,004 T, com direção horizontal, perpendicular ao plano que contém a figura e com sentido para dentro dele. As linhas verticais, ainda não orientadas e paralelas entre si, representam as linhas de força de um campo elétrico uniforme de módulo E = 20 N/C. Desconsiderando a ação do campo gravitacional sobre a partícula (g = 10 N/kg) e considerando que os módulos de B e E sejam ajustados para que a carga NÃO DESVIE quando atravessar o dispositivo, DETERMINE: A) o sentido das linhas de força do campo elétrico criado entre as placas. (Vertical para cima ou para baixo?). B) o valor da velocidade da carga elétrica, em m/s, 6 (UERJ/2013) Um transformador que fornece energia elétrica a um computador está conectado a uma rede elétrica de tensão eficaz igual a 120 V. A tensão eficaz no enrolamento secundário é igual a 10 V, e a corrente eficaz no computador é igual a 1,2 A. CALCULE o valor eficaz da corrente elétrica no enrolamento primário do transformador. 6

7 7 (UERJ/2016) Em uma loja, a potência média máxima absorvida pelo enrolamento primário de um transformador ideal é igual a 100 W. O enrolamento secundário desse transformador, cuja tensão eficaz é igual a 5 V, fornece energia a um conjunto de aparelhos eletrônicos ligados em paralelo. Nesse conjunto, a corrente em cada aparelho corresponde a 0,1 A. CALCULE o número máximo de aparelhos que podem ser alimentados nessas condições. 8 (UERN/2013) Na figura, estão representadas duas associações de resistores. Considere que, aplicando-se uma tensão de 60 V nos seus terminais, a diferença entre as correntes totais que as percorrem seja igual a 9 A. CALCULE o valor da resistência R. 7

8 9 (UERJ/2015) No esquema abaixo, está representada a instalação de uma torneira elétrica. De acordo com as informações do fabricante, a resistência interna r da torneira corresponde a 200 Ω. A corrente que deve percorrer o circuito da torneira é de 127 ma. A) CALCULE o valor da resistência R que deve ser ligada em série à torneira para que esta possa funcionar de acordo com a especificação do fabricante, quando ligada a uma tomada de 127 V. B) CALCULE, em watts, a potência dissipada por essa torneira. 10 A figura representa um trecho de um circuito elétrico em que a diferença de potencial entre os pontos A e B vale 12 V. Baseando-se nesse circuito, DETERMINE: 8

9 A) o valor da corrente elétrica I que passa pela resistência de 2 Ω. B) o valor da resistência R. 11 A bateria da figura a seguir, não possui resistência interna. A ddp entre seus terminais é de 9 V para qualquer dispositivo ligado aos seus terminais. Precisa-se ligar o ponto A ao B, fechando o circuito, de forma que uma lâmpada incandescente ( ) de 12 W e, submetida a uma ddp de 6 V, tenha seu perfeito funcionamento. CALCULE o valor da resistência R que deve ser conectada entre os pontos A e B. 12 (UNESP/2004) Dois resistores, um de resistência 5,0 Ω e outro de resistência R, estão ligados a uma bateria de 6,0 V e resistência interna desprezível, como mostra a figura. Sabendo que a potência total dissipada no circuito é 12 W, DETERMINE: 9

10 A) a corrente I que passa pela bateria. B) o valor da resistência R. 13 Um transformador apresenta no secundário o dobro de espiras do que no primário. Se tivermos no primário os valores eficazes para a tensão e corrente de 110 V e 2 A, respectivamente, DETERMINE os valores máximos de d.d.p., corrente elétrica e potência elétrica no secundário. 14 (ENEM/2011) Em um manual de um chuveiro elétrico são encontradas informações sobre algumas características técnicas, ilustradas no quadro, como a tensão de alimentação, a potência dissipada, o dimensionamento do disjuntor ou fusível, e a área da seção transversal dos condutores utilizados. 10

11 Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual, verificou que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 amperes. No entanto, intrigou-se com o fato de que o disjuntor a ser utilizado para uma correta instalação de um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor. Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência de W, CALCULE a razão entre as suas respectivas resistências elétricas, R R que justifica a diferença de dimensionamento dos disjuntores. A e B 15 (ENEM/2013) O chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar energia elétrica em energia térmica, o que possibilita a elevação da temperatura da água. Um chuveiro projetado para funcionar em 110 V pode ser adaptado para funcionar em 220 V, de modo a manter inalterada sua potência. Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a resistência do chuveiro por outra. Considerando a nova resistência constituída pelo mesmo tipo de material e com o mesmo comprimento que a outra, DETERMINE quantas vezes a espessura deverá ser maior ou menor para manter inalterada a potência do chuveiro. 16 (UFPR/2015) Michael Faraday foi um cientista inglês que viveu no século XIX. Através de suas descobertas foram estabelecidas as bases do eletromagnetismo, relacionando fenômenos da eletricidade, eletroquímica e magnetismo. Suas invenções permitiram o desenvolvimento do gerador elétrico, e foi graças a seus esforços que a eletricidade tornou-se uma tecnologia de uso prático. Em sua homenagem uma das quatro leis do eletromagnetismo Δ leva seu nome e pode ser expressa como: ε onde ε é a força eletromotriz induzida em um circuito, é o fluxo Δt magnético através desse circuito e t é o tempo. 11

12 Considere a figura abaixo, que representa um ímã próximo a um anel condutor e um observador na posição O. O ímã pode se deslocar ao longo do eixo do anel e a distância entre o polo norte e o centro do anel é d. Tendo em vista essas informações, identifique as seguintes afirmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) Mantendo-se a distância d constante se observará o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Durante a aproximação do ímã à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Durante o afastamento do ímã em relação à espira, observa-se o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário. ( ) Girando-se o anel em torno do eixo z, observa-se o surgimento de uma corrente induzida. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. A) F F V V. B) F V F V. C) V V F F. D) V F V V. E) F F V F. 17 (UERN/2012) As figuras representam as seções transversais de 4 fios condutores retos, percorridos por corrente elétrica nos sentidos indicados, totalizando quatro situações diferentes: I, II, III e IV. Se a corrente tem a mesma intensidade em todos os fios, então o campo magnético induzido no ponto P é nulo na(s) situação(ões) A) I B) I, III C) I, II, III D) II, IV 18 (UFRGS/2014) Um trabalhador carregando uma esquadria metálica de resistência elétrica R sobe, com velocidade de módulo constante, uma escada colocada abaixo de um fio conduzindo uma corrente elétrica intensa, i. A situação está esquematizada na figura abaixo. Assinale a alternativa correta sobre essa situação. 12

13 A) Como a esquadria tem, aos pares, lados paralelos, a força resultante exercida pelo fio acima é nula. B) Visto que o fio não atravessa a esquadria, a lei de Ampère afirma que não existem correntes elétricas na esquadria. C) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a esquadria ficar mais leve, resultado da força atrativa exercida pelo fio, como previsto pela lei de Biot-Savart. D) À medida que sobe a escada, o trabalhador sente a espira ficar mais pesada, resultado da força de repulsão estabelecida entre a corrente elétrica no fio e a corrente elétrica induzida, conforme explicado pela lei de Faraday- Lenz. E) Como o trabalhador sobe com velocidade de módulo constante, não há o aparecimento de corrente elétrica na esquadria. 19 (PUCRS/2014) Um seletor de velocidades é utilizado para separar partículas de uma determinada velocidade. Para partículas com carga elétrica, um dispositivo deste tipo pode ser construído utilizando um campo magnético e um campo elétrico perpendiculares entre si. Os valores desses campos podem ser ajustados de modo que as partículas que têm a velocidade desejada atravessam a região de atuação dos campos sem serem desviadas. Deseja-se utilizar um dispositivo desse tipo para selecionar prótons que tenham a velocidade de 3 x 10 4 m/s. Para tal, um feixe de prótons é lançado na região demarcada pelo retângulo em que existe um campo magnético de 2 x 10-3 T, perpendicular à página e nela entrando, como mostra a figura a seguir. Nessas condições, o módulo e a orientação do campo elétrico aplicado na região demarcada, que permitirá selecionar os prótons com a velocidade desejada, é A) 60 V/m no plano da página apontando para baixo. B) 0,15 V/m no plano da página apontando para cima. C) 0,15 V/m no plano da página apontando para baixo. D) 60 V/m perpendicular ao plano da página apontando para fora da página. E) 60 V/m perpendicular ao plano da página apontando para dentro da página. 20 (ENEM/2014) O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um imã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade I, como ilustrado na figura. A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a A) esquerda e o imã para a direita com polaridade invertida. B) direita e o imã para a esquerda com polaridade invertida. C) esquerda e o imã para a esquerda com mesma polaridade. D) direita e manter o imã em repouso com polaridade invertida. E) esquerda e manter o imã em repouso com mesma polaridade. 13