ESCOLA ESTADUAL JOÃO XXIII A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz!

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1 ESCOLA ESTADUAL JOÃO XXIII A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz! NATUREZA DA ATIVIDADE: EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - ELETROSTÁTICA DISCIPLINA: FÍSICA ASSUNTO: CAMPO ELÉTRICO Educando para a Modernidade desde 1967 PROFESSORA: MARILENE MARIA DE CARVALHO ALUNO (A): Campo elétrico ELETROSTÁTICA 5) As figuras mostram 3 pares de cargas, a, b, c e d, f e g, e a configuração das linhas de força para o campo elétrico correspondente a cada par. 1) Considere as afirmativas a seguir: I A direção do vetor campo elétrico, em um determinado ponto do espaço, coincide sempre com a direção da força que atua sobre uma carga de prova colocada no mesmo ponto. II Cargas negativas, colocadas em um campo elétrico, tenderão a se mover em sentido contrário ao do campo. III A intensidade do campo elétrico criado por uma carga pontual é, em cada ponto, diretamente proporcional ao quadrado da carga que o criou e inversamente proporcional à distância do ponto à carga. IV A intensidade do campo elétrico pode ser expressa em Newton/Coulomb. Dentre elas, quais são as verdadeiras e quais são as falsas? 2) Na figura, o ponto p está equidistante das cargas fixas +Q e Q. Qual dos vetores indica a direção e o sentido do campo elétrico em P, devido a essas cargas? (A) A (B) B (C) C (D) D (E) E 3) Qual dos gráficos melhor representa o módulo do vetor campo elétrico E, num ponto P nas proximidades de uma carga elétrica puntiforme, em função da distância d entre a carga e P? (Considere a carga elétrica no vácuo.) 4) Duas cargas puntiformes de C e C estão fixas e separadas entre si, no vácuo, pela distância de 6 cm. Determinar a intensidade do vetor campo elétrico no ponto médio M do segmento que une as cargas. Com relação aos sinais das cargas, é CORRETO afirmar que (A) a, f e g são negativas. (B) b, f e g são positivas. (C) b, c e d são positivas. (D) a, c e d são positivas. (E) c, d, f e g são negativas. 6) Partículas (núcleo de um átomo de Hélio), partículas (elétrons) e radiação (onda eletromagnética) penetram, com velocidades comparáveis, perpendicularmente a um campo elétrico uniforme existente numa região do espaço, descrevendo as trajetórias esquematizadas na figura. (A) Reproduza a figura anterior e associe α, β e γ. (B) Qual é o sentido do campo elétrico? 7) O módulo do vetor campo elétrico produzido por uma carga elétrica em um ponto P é igual a E. Dobrando-se a distância entre a carga e o ponto P, por meio do afastamento da carga e dobrando-se também o valor da carga, o módulo do vetor campo elétrico, nesse ponto, muda para (A) 8E (B) E/4 (C) 2E (D) 4E (E) E/2

2 8) Duas cargas elétricas +Q e -9Q estão localizadas, respectivamente, nos pontos M e N indicados no esquema a seguir. 12) O diagrama representa a intensidade do campo elétrico, originado por uma carga Q, puntiforme, fixa no vácuo, em função da distância à carga. Considerando os pontos 1, 2, 3 e 4 marcados no esquema, o campo elétrico resultante da ação dessas cargas elétricas é nulo (A) somente no ponto1. (B) somente no ponto 2. (C) somente nos pontos 1 e 2. (D) somente nos pontos 3 e 4. (E) nos pontos 1, 2, 3 e 4. 9) Sabendo-se que o vetor campo elétrico no ponto A é nulo, a relação entre d 1 e d 2. Determine (A) o valor da carga Q que origina o campo. (B) a intensidade do campo elétrico situado num ponto P, a 50 cm da carga Q. (C) a intensidade da força elétrica que atua numa carga q = C, colocada no ponto P. 13) Um campo elétrico apresenta em um ponto P de uma região a intensidade de N/C, direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. Determinar a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua sobre uma carga puntiforme q, colocada no ponto P, nos seguintes casos: (A) q = 2 µc (B) q = - 3 µc (A) d1/d2 = 4. (B) d1/d2 = 1. (C) d1/d2 = ¼. (D) d1/d2 = 2. (E) d1/d2 = ½. 10) Uma carga elétrica puntiforme com 4,0 µc, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade de (A) 3, N/C. (B) 2, N/C. (C) 1, N/C. (D) 4, N/C. (E) 4, N/C. 11) Uma carga Q = -4 µc, fixa, encontra-se no vácuo, conforme figura. 14) Em dois vértices de um triângulo equilátero de lado 0,3 m se encontram duas cargas positivas Q = 4 µc. Determinar o módulo do vetor campo elétrico resultante no outro vértice. 15) Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico nos pontos P 1 e P 2, criado por uma carga puntiforme, fixa, Q = 8µC, localizada no vácuo, conforme indica a figura. 16) Nos vértices de um quadrado de 0,1 m de lado colocam-se quatro cargas de módulos iguais a 2 µc, conforme indica a figura. Determine a intensidade do vetor campo elétrico resultante no centro do quadrado. Determinar, num ponto P, a 20 cm da carga (A) a intensidade, a direção e o sentido do campo elétrico. (B) a intensidade, a direção e sentido da força elétrica que atua numa carga q = 5 µc, colocada no ponto P.

3 17) A figura mostra um corpo eletrizado com uma carga Q, tendo em suas proximidades uma esfera metálica oca. 22) (A) Um corpo metálico está eletrizado com uma certa carga. Duas pequenas esferas metálicas idênticas, A e B, sustentadas por hastes isolantes, são postas em contato com esse corpo, nas posições mostradas na figura. A carga que A adquire é maior, menor ou igual à adquirida por B? Por quê? (A) É correto afirmar que há um campo elétrico no ponto P1? (B) E no ponto P2? Por quê? (C) E no ponto P3? Explique. (B) E, supondo que A e B, inicialmente descarregadas, sejam colocadas em contato com uma esfera eletrizada? 18) Uma gaiola metálica está eletrizada com uma certa carga. Duas pessoas, A e B, encontram-se em contato com essa gaiola, nas posições mostradas na figura. 23) Duas placas metálicas paralelas, eletrizadas com cargas de sinais contrários, estão colocadas no vácuo a 10 cm de distância uma da outra. O campo elétrico produzido pelas placas tem intensidade N/C. Uma carga elétrica puntiforme de 2 µc e massa kg é abandonada na placa positiva. (A) Por que os cabelos de A se apresentam eriçados? (B) Por que, em B, esse efeito não é observado? 19) Suponha que você esteja no interior de um automóvel, durante uma tempestade na qual se observa a ocorrência de um número muito grande de raios. Para que você melhor se protegesse contra a ação desses raios, seria melhor sair do carro ou permanecer nele? Explique. 20) Duas nuvens, próximas uma da outra, encontramse eletrizadas com cargas de sinais contrários. (A) Antes de ocorrer um raio de uma nuvem para a outra, o ar entre elas é isolante ou condutor? (B) E no instante em que ocorre um raio entre as nuvens? 21) Num ponto situado a 3 m do centro de uma esfera de raio 1 m, eletrizada positivamente, localizada no vácuo, o vetor campo elétrico tem intensidade N/C. Determine a carga elétrica distribuída na superfície da esfera. Supondo desprezível a força de atração gravitacional sobre a carga elétrica, determinar (A) a força atuante sobre a carga elétrica. (B) a aceleração da carga elétrica. (C) a velocidade com que a carga elétrica atinge a placa negativa. 24) Uma esfera condutora de 0,2m de raio está carregada com uma carga de -6 µc. Determine a intensidade do campo elétrico nos pontos A, B e C, situados, respectivamente, a 0,1 m, 0,2 m e 0,6 m do centro da esfera.

4 25) Considere uma esfera condutora de raio 20 cm. 29) A figura mostra a configuração de quatro cargas elétricas puntiforme: q1, q2, q3 e q4. No ponto P indicado, o campo elétrico tem a seguinte orientação: Ela se encontra carregada eletrostaticamente com uma carga de C. Determinar a intensidade do vetor campo elétrico nos pontos A, B e C, localizados conforme indica a figura. 26) As cargas puntiforme q1 = 20 µc e q2 = 64 µc estão fixas no vácuo, respectivamente, nos pontos A e B. O campo elétrico resultante no ponto P tem intensidade de (A) horizontal, da esquerda para a direita. (B) horizontal, da direita para a esquerda. (C) vertical, de baixo para cima. (D) vertical, de cima para baixo. (E) nenhuma, pois o campo é nulo. 30) Considere a figura abaixo, onde E é o vetor campo elétrico resultante em A, gerado pelas cargas fixas Q1 e Q2. F é a força elétrica na carga de prova q, colocada em A. (A) 3, N/C. (B) 3, N/C. (C) 4, N/C. (D) 4, N/C. (E) 5, N/C. 27) A figura mostra, em corte longitudinal, um objeto metálico oco, eletricamente carregado. Em qual das regiões assinaladas há maior concentração de carga? Dadas as alternativas, indique a CORRETA. (A) Q1 < 0, Q2 > 0 e q < 0. (B) Q1 > 0, Q2 < 0 e q > 0. (C) Q1> 0, Q2 > 0 e q < 0. (D) Q1 > 0, Q2 < 0 e q < 0. (E) Q1 < 0, Q2 < 0 e q > 0. (A) E (B) D (C) C (D) B (E) A 31) A figura representa a seção reta de uma esfera condutora de raio igual a 2,5 cm, carregada positivamente. A partir do centro O da esfera, achamse situados os pontos A, B, C e D, tais que AO = AB = BC = CD = 1,0 cm. 28) Duas cargas elétricas de módulos iguais, q, porém de sinais contrátios, geram no ponto O um campo elétrico resultante E. Qual o vetor que melhor representa esse campo elétrico? Escolha a opção que contenha valores coerentes, numa mesma unidade, para os campos elétricos nos pontos A, B, C e D, NESSA ORDEM. (A) 4,0; 3,0; 2,0; 1,0. (B) 16,0; 9,0; 4,0; 1,0. (C) zero; zero; 3,0; 4,0. (D) zero; zero; 26,0; 9,0.

5 32) Em um experimento, o professor Ladeira observa o movimento de uma gota de óleo eletricamente carregada, entre duas placas metálicas paralelas, posicionada horizontalmente. A placa superior tem carga positiva e a inferior, negativa, como representado nesta figura. 35) A figura representa as linhas de campo elétrico de duas cargas puntiformes. Com base na análise da figura, crie uma relação entre os módulos das cargas A e B. Justifique. Considere que o campo elétrico entre as placas é uniforme e que a gota está apenas sob a ação desse campo e da gravidade. Para um certo valor do campo elétrico, o professor Ladeira observa que a gota cais com velocidade constante. Com base nessa situação, é CORRETO afirmar que a carga da gota é (A) negativa e a resultante das forças sobre a gota não é nula. (B) positiva e a resultante das forças sobre a gota é nula. (C) negativa e a resultante das forças sobre a gota é nula. (D) positiva e a resultante das forças sobre a gota não é nula. 33) Quais das seguintes afirmações, referentes a um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, estão corretas? I Em todos os pontos do interior do condutor, o campo elétrico é nulo, independente de ele ser maciço ou oco. II Na superfície do condutor e nas suas vizinhanças, o vetor campo elétrico é perpendicular à superfície. III No caso de um condutor elétrico, livre de influências de outros corpos, a intensidade do vetor campo elétrico em pontos externos é calculada considerando toda sua carga concentrada em seu centro. 34) O poder das pontas é uma consequência da forma como as partículas portadoras de carga elétrica se distribuem na superfície de um condutor. Em um dado condutor carregada, em equilíbrio eletrostático, é CORRETO afirmar que, em relação ao restante da superfície, nas pontas, (A) a quantidade e a densidade de cargas são sempre maiores. (B) a quantidade e a densidade de cargas são sempre menores. (C) a quantidade e a densidade de cargas são sempre iguais. (D) a quantidade de cargas é sempre maior, mas a densidade de cargas é sempre menor. (E) a quantidade de cargas é sempre menor, mas a densidade de cargas é sempre maior. 36) A figura mostra duas cargas pontuais, Q1 e Q2. Elas estão fixas nas suas posições e a uma distância de 1,00 m entre si. No ponto P, que está a uma distância de 0,50 m da carga Q2, o campo elétrico é nulo. Sendo Q2 = + 1,0 x 10-7 C, calcule o valor da carga Q1. (A) 9 x 10-7 C. (B) + 9 x 10-7 C. (C) 3 x 10-7 C. (D) + 3 x 10-7 C 37) O inventor do para-raios, o norte americano Benjamin Franklin, estudioso de fenômenos elétricos, em 1752, relacionou-os aos fenômenos atmosféricos, realizando a seguinte experiência: Durante uma tempestade, Franklin soltou uma pipa em cuja ponta de metal estava amarrada a extremidade de um longo fio de seda; da outra extremidade do fio, próxima de Franklin, pendia uma chave de metal. Ocorreu, então, o seguinte fenômeno: quando a pipa captou a eletricidade atmosférica, o toque de Franklin na chave, com os nós dos dedos, produziu faíscas elétricas. Esse fenômeno ocorre sempre porque, em um condutor, (A) as cargas se movimentam, dando origem a uma corrente elétrica constante na sua superfície. (B) as cargas se acumulam nas suas regiões pontiagudas, originando um campo elétrico muito intenso e uma consequente fuga de cargas. (C) as cargas se distribuem uniformemente sobre sua superfície externa, fazendo com que em pontos exteriores o campo elétrico seja igual ao gerado por uma carga pontual de mesmo valor. (D) as cargas positivas se afastam das negativas, dando origem a um campo elétrico no seu interior. (E) as cargas se distribuem uniformemente sobre sua superfície externa, tornando nulo o campo elétrico em seu interior.

6 38) Em uma cartilha fornecida pelos DETRANs do país é alertado sobre o risco em caso de acidente se cabos elétricos estarem em contato com os veículos. Nesta cartilha há um erro conceitual quando é afirmado que: No interior dos veículos, as pessoas estão seguras, desde que os pneus estejam intactos e não haja nenhum contato com o chão. Se o cabo estiver sobre o veículo, elas podem ser eletrocutadas ao tocar o solo. Isso já não ocorre se permanecerem no seu interior, pois o mesmo está isolado pelos pneus. Noções de Primeiros Socorros no Trânsito, p. 25/São Paulo: ABRAMET 2005 Assinale a alternativa correta que proporciona uma justificativa cientificamente adequada para a situação descrita na cartilha. (A) As pessoas jamais estarão seguras, pois os pneus não têm isolamento adequado. (B) As pessoas devem permanecer no interior do carro porque estão blindadas eletricamente, independente de estarem isoladas pelos pneus. (C) Os pneus devem estar cheios de ar, caso contrário não haverá isolamento. (D) Se as pessoas estiverem com calçados de borracha elas podem saltar do carro. 39) Uma das aplicações tecnológicas modernas da eletrostática foi a invenção da impressora a jato de tinta. Esse tipo de impressora utiliza pequenas gotas de tinta, que podem ser eletricamente neutras ou eletrizadas positivamente. Essas gotas são jogadas entre as placas defletoras da impressora, região onde existe um campo elétrico uniforme, atingindo, então o papel para formar as letras. A figura mostra três gotas de tinta, que são lançadas para baixo a partir do emissor. Após atravessar a região entre as placas, essas gotas vão impregnar o papel. (O campo elétrico uniforme está representado por apenas uma linha de força.) 40) A figura representa um cabo coaxial, muito usado em conexões de TV a cabo e rede de computadores. Observando a foto, é possível ver a camada metálica central, uma capa plástica, uma malha metálica trançada e a cobertura isolante branca. Este cabo é mais caro que um fio de cobre comum. Sua utilidade é que (A) por ter várias camadas, é mais difícil arrebentar, proporcionando maior segurança e durabilidade. (B) ele proporciona um ótimo isolamento térmico, evitando curto circuito devido ao aquecimento dos fios. (C) como as fibras óticas, sua capacidade de transmissão de dados é muito grande em comparação com um fio de cobre. (D) a malha metálica externa proporciona uma blindagem eletrostática, evitando interferências elétricas externas na informação que viaja no fio. 41) Uma carga elétrica Q > 0 gera um campo elétrico E. Num ponto P, imerso nesse campo, coloca-se uma carga puntiforme q, a uma distância r de Q, que fica sujeita a uma força elétrica F. Considerando esse enunciado, as alternativas abaixo estão CORRETAS, exceto (A) Se q > 0, os vetores E e F possuem o mesmo sentido. (B) Se q < 0, os vetores E e F possuem sentidos contrários. (C) Se q < 0 ou q > 0, o campo elétrico E em P independe de q. (D) Se q < 0, os vetores E e F no ponto P se anulam. Pelos desvios sofridos, é CORRETO dizer que a gota 1, a 2 e a 3 estão, respectivamente, (A) carregada negativamente, neutra e carregada positivamente. (B) neutra, carregada positivamente e carregada negativamente. (C) carregada positivamente, neutra e carregada negativamente. (D) carregada positivamente, carregada negativamente e neutra. 42) Uma carga Q geradora de um campo elétrico é colocada em uma região do espaço e, em um ponto próximo dessa carga, é colocada uma carga de prova q. Assinale a alternativa CORRETA. (A) Se o valor da carga q for alterado, a força elétrica atuante em q não se altera. (B) O vetor campo elétrico que atua na carga q não depende de q. (C) O vetor campo elétrico nas cercanias de Q não varia. (D) O vetor campo elétrico que atua na carga q depende do sinal de q.

7 43) Os relâmpagos e os trovões são consequência de descargas elétricas entre nuvens ou entre nuvens e o solo. A respeito desses fenômenos, considere as afirmações que seguem: I. Nuvens eletricamente positivas podem induzir cargas elétricas negativas no solo. II. O trovão é uma consequência da expansão do ar aquecido. III. Numa descarga elétrica, a corrente é invisível, sendo o relâmpago consequência da ionização do ar. Dentre as afirmações (A) somente I é correta. (B) somente II é correta. (C) somente III é correta. (D) somente I e III são corretas. (E) I, II e III são corretas. 44) De acordo com os conhecimentos de eletricidade estudados, ocorrem descargas elétricas entre as nuvens e a Terra quando (A) o ar se torna condutor, porque foi ultrapassado o valor de sua rigidez dielétrica. (B) diminui muito a rigidez dielétrica do ar devido ao acúmulo de cargas elétricas nas nuvens. (C) se torna nula a diferença de potencial entre as nuvens e a Terra, porque estão carregadas com cargas de sinais contrários. (D) diminui o campo elétrico na região devido à eletrização da superfície terrestre por indução. (E) o valor do campo elétrico praticamente não oscila devido ao acúmulo de cargas elétricas nas nuvens. RESPOSTAS 1) I V, II V, III F, IV V 2) C 3) E 4) N/C. 5) D 6) (A) partícula alfa: sofre desvio para cima, partícula beta: desvio para baixo, e partícula gama: não sofre desvio. (B) vertical, de baixo para cima. 7) E 8) A 9) D 10) A 11) (A) intensidade: N/C; direção: da reta que passa por Q e P; sentido: campo de aproximação (para a esquerda) (B) intensidade: 4,5 N, direção: a mesma de E; sentido: o mesmo de E 12) (A) C (B) 2, N/C (C) 4, N 13) (A) F = 1,2 N, direção horizontal, F com mesmo sentido de E. (B) F = 1,8 N, direção horizontal, F com sentido contrário ao de E. 14) N/C 15) em P 1- intensidade: 1, N/C; direção: da reta que passa por Q e P 1; sentido: de afastamento (para a direita) Em P 2- intensidade: 7, N/C, direção: da reta que passa por Q e P 2; sentido: de afastamento (para a esquerda) 16) N/C 17) (A) sim (B) sim (C) não 18) (A) porque, ao tocar a superfície externa da gaiola, A recebe carga elétrica. (B) por causa da blindagem eletrostática produzida pela gaiola. 19) permanecer nele. 20) (A) isolante (B) condutor 21) C. 22) (A) menor (B) igual 23) (A) 120 N (B) 2, m/s² (C) ~2, m/s 24) E A = 0, E B = 6, N/C, E C = 1, N/C. 25) E A = 0, E B = 4, N/C, E C = 2, N/C. 26) B 27) B 28) E 5 29) B 30) D 31) D 32) C 33) I, II e III 34) A 35) Q B = 2 Q A. A carga B é o dobro da carga A, pois saem dela o dobro das linhas de campo em relação à carga A. 36) A 37) B 38) B 39) C 40) D 41) B 42) B 43) E 44) A