ELETROMAGNETISMO. =7,80 cm e R 1

Transcrição

1 1. (Halliday) Um elétron com velocidade v=(2, m/s) î+(3,0 106 m/s) ĵ está se movendo em uma região onde existe um campo magnético uniforme B=(0,030 T )î (0,15T ) ĵ. (a) Determine a força que age sobre o elétron. (b) Repita o cálculo para um próton com a mesma velocidade. 2. (Halliday) Uma partícula alfa se move com uma velocidade v de módulo 550 m/s em uma região onde existe um campo magnético B de módulo 0,045 T. (Uma partícula alfa possui uma carga de +3, C e uma massa de 6, kg.) O ângulo entre v e B é 52º. Determine (a) o módulo da força F B que o campo magnético exerce sobre a partícula; (b) a aceleração da partícula causada por F B. (c) A velocidade da partícula aumenta, diminui ou permanece 3. (Halliday) Um próton cuja trajetória faz um ângulo de 23º com a direção de um campo magnético de 2,60 mt experimenta uma força magnética de 6, N. Calcule (a) a velocidade do próton; (b) a energia cinética do próton em elétronsvolts. 4. (Halliday) Uma partícula com uma massa de 10 g e uma carga de 80 μc se move em uma região onde existe um campo magnético uniforme e a aceleração da gravidade é 9,8 ĵ m/s2. A velocidade da partícula é constante e igual a 20î km/s, perpendicular ao campo magnético. Qual é o campo magnético? 5. (Halliday) Um elétron de energia cinética 1,20 kev descreve uma trajetória circular em um plano perpendicular a um campo magnético uniforme. O raio da órbita é 25,0 cm. Determine (a) a velocidade escalar do elétron; (b) o módulo do campo magnético; (c) a frequência de revolução; (d) o período do movimento. 6. (Halliday) Qual é o valor do campo magnético uniforme, aplicado perpendicularmente a um feixe de elétrons que se movem com uma velocidade de 1, m/ s, que faz com que a trajetória dos elétrons seja um arco de circunferência com 0,350 m de raio? 7. (Halliday) Uma linha de transmissão horizontal é percorrida por uma corrente de 5000 A no sentido sul-norte. O campo magnético da Terra (60,0 μt) tem a direção norte e faz um ângulo de 70,0º com a horizontal. Determine (a) o módulo e (b) a direção da força magnética exercida pelo campo magnético da Terra sobre 100 m de linha. 9. (Halliday) Em um certo local das Filipinas o campo magnético da Terra tem um módulo de 39 μt, é horizontal e aponta exatamente para o norte. Suponha que o campo total é zero, 8,0 cm acima de um fio longo, retilíneo, horizontal que conduz uma corrente Determine (a) o módulo da corrente; (b) a orientação da corrente. 10. (Halliday) Um condutor retilíneo percorrido por uma corrente i = 5,0 A se divide em dois arcos semicirculares. Como mostra a figura. Qual é o campo magnético no centro C da espira circular resultante? 11. (Halliday) Um topógrafo está usando uma bússola magnética 6,1 m abaixo de uma linha de transmissão que conduz uma corrente constante de 100 A. (a) Qual é o campo magnético produzido pela linha de transmissão na posição da bússola? (b) Este campo tem uma influência significativa na leitura da bússola? A componente horizontal do campo magnético da Terra no local é 20 μt. 12. (Halliday) Na figura abaixo, dois arcos de circunferência têm raios a = 13,5 cm e b = 10,7 cm, subtendem um ângulo θ = 74,0, conduzem uma corrente i = 0,411 A e têm o mesmo centro de curvatura P. Determine (a) o módulo e (b) o sentido (para dentro ou para fora do papel) do campo magnético no ponto P. 13. (Halliday) Na figura abaixo, dois arcos de circunferência têm raios R 2 =7,80 cm e R 1 =3,15cm, subtendem um ângulo θ = 180º, conduzem uma corrente i = 0,281 A e têm o mesmo centro de curvatura C. Determine (a) o módulo e (b) o sentido (para dentro ou para fora do papel) do campo magnético no ponto C. 8. (Halliday) Um fio de 1,80 m de comprimento é percorrido por uma corrente de 13,0 A e faz um ângulo de 35,0º com um campo magnético uniforme de módulo B = 1,50 T. Calcule a força magnética exercida pelo campo sobre o fio.

2 14. (Vunesp) A bússola interior (REM) baseia-se na interação dessa radiação com os objetos presentes sobre a superfície terrestre. Uma das formas de avaliar essa interação é por meio da quantidade de energia refletida pelos objetos. A relação entre a refletância de um dado objeto e o comprimento de onda da REM é conhecida como curva de comportamento espectral ou assinatura espectral do objeto, como mostrado na figura, para objetos comuns na superfície terrestre. A comunidade científica, hoje, admite que certos animais detectam e respondem a campos magnéticos. No caso das trutas arco-íris, por exemplo, as células sensoriais que cobrem a abertura nasal desses peixes apresentam feixes de magnetita que, por sua vez, respondem a mudanças na direção do campo magnético da Terra em relação à cabeça do peixe, abrindo canais nas membranas celulares e permitindo, assim, a passagem de íons; esses íons, a seu turno, induzem os neurônios a enviarem mensagens ao cérebro para qual lado o peixe deve nadar. As figuras demonstram esse processo nas trutas arco-íris: De acordo com as curvas de assinatura espectral apresentadas na figura, para que se obtenha a melhor discriminação dos alvos mostrados, convém selecionar a banda correspondente a que comprimento de onda em micrômetros (μm)? a) 0,4 a 0,5. b) 0,5 a 0,6. c) 0,6 a 0,7. d) 0,7 a 0,8. e) 0,8 a 0,9. Na situação da figura 2, para que os feixes de magnetita voltem a se orientar como na figura 1, seria necessário submeter as trutas arco-íris a um outro campo magnético, simultâneo ao da Terra, melhor representado pelo vetor 15. (Enem) O processo de interpretação de imagens capturadas por sensores instalados a bordo de satélites que imageiam determinadas faixas ou bandas do espectro de radiação eletromagnética 16. (Enem) As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto, sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera. Com a ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da a) reflexão. b) refração. c) difração. d) polarização. e) interferência. 17. (Enem) A passagem de uma quantidade adequada de corrente elétrica pelo filamento de uma lâmpada deixa-o incandescente, produzindo luz. O gráfico abaixo mostra como a intensidade da luz emitida pela lâmpada está distribuída no espectro eletromagnético, estendendo-se desde a região do ultravioleta (UV) até a região do infravermelho.

3 magnético. c) Na direção do campo magnético, mas em sentido contrário a ele. d) Na mesma direção e sentido da velocidade. e) Na direção da velocidade, mas em sentido contrário a ela. A eficiência luminosa de uma lâmpada pode ser definida como a razão entre a quantidade de energia emitida na forma de luz visível e a quantidade total de energia gasta para o seu funcionamento. Admitindo-se que essas duas quantidades possam ser estimadas, respectivamente, pela área abaixo da parte da curva correspondente à faixa de luz visível e pela área abaixo de toda a curva, a eficiência luminosa dessa lâmpada seria de aproximadamente a) 10%. b) 15%. c) 25%. d) 50%. e) 75%. 18. (Unicamp)A corrente elétrica contínua em uma dada linha de transmissão é de 4000 A. Um escoteiro perdido, andando perto da linha de transmissão, tenta se orientar utilizando uma bússola. O campo magnético terrestre é de B T =5,0 x 10 5 perto da superfície da Terra. A permeabilidade magnética é μ 0 =4 π 10 7 T.m/ A. a) Se a corrente está sendo transmitida no sentido leste para oeste, qual é o sentido do campo magnético gerado pela corrente perto do chão? Justifique sua resposta. b) A que distância do fio o campo gerado pela corrente terá o módulo igual ao do campo magnético terrestre? 20. (Vunesp) Um fio longo e retilíneo é percorrido por uma corrente elétrica constante i e o vetor indução magnética em um ponto próximo ao fio tem módulo B. Se o mesmo fio for percorrido por uma corrente elétrica constante igual a 3i, o valor do módulo do vetor indução magnética, no mesmo ponto próximo ao fio, será: a) B/3 b) B c) 2B d) 3B e) 6B 21. (Vunesp) A figura abaixo representa um condutor retilíneo, percorrido por uma corrente I, conforme a convenção indicada. O sentido do campo magnético no ponto P, localizado no plano da figura, é: a) contrário ao da corrente. b) saindo perpendicularmente da página. c) entrando perpendicularmente na página. d) para sua esquerda, no plano do papel. e) para sua direita, no plano do papel. 22. (Unicamp)Duas bússolas são colocadas bem próximas entre si, sobre uma mesa, imersas no campo magnético de suas próprias agulhas. Suponha que, na região onde as bússolas são colocadas, todos os demais campos magnéticos são desprezíveis em relação ao campo magnético das próprias agulhas. Assinale qual dos esquemas representa uma configuração de repouso estável, possível, das agulhas dessas bússolas. 19. (Vunesp) Sabe-se que no ponto P da figura existe um campo magnético na direção da reta RS e apontando de R para S. Quando um próton passa por este ponto com velocidade v mostrada na figura, atua sobre ele uma força, devida a esse campo magnético: a) Perpendicular ao plano da figura e penetrando nele. b) Na mesma direção e sentido do campo 23. (ITA) Uma espira circular de raio R é percorrida por uma corrente i. A uma distância 2R de seu centro encontra-se um condutor retilíneo muito longo que é percorrido por uma corrente i1 (conforme a figura). As condições que permitem que se anule o campo de indução magnética no centro da espira, são, respectivamente.

4 circulares de períodos T p, T d e T a, respectivamente. Pode-se afirmar que as razões dos períodos T d /T p e T a /T p são, respectivamente. a) 1 e 1 b) 1 e 2 c) 2 e 2 d) 2 e) 2 e 2 a) (i1/i)=2 π e a corrente na espira no sentido horário. b) (i1/i)=2 π e a corrente na espira no sentido anti-horário. c) (i1/i)=π e a corrente na espira no sentido horário. d) (i1/i)=π e a corrente na espira no sentido anti-horário. e) (i1/i)=2 e a corrente na espira no sentido horário. 24. (Ufscar) Um menino encontrou três pequenas barras homogêneas e, brincando com elas, percebeu que, dependendo da maneira como aproximava uma da outra, elas se atraiam ou se repeliam. Marcou cada extremo das barras com uma letra e manteve as letras sempre voltadas para cima, conforme indicado na figura. Passou, então, a fazer os seguintes testes: I. aproximou o extremo B da barra 1 com o extremo C da barra 2 e percebeu que ocorreu atração entre elas; II. aproximou o extremo B da barra 1 com o extremo E da barra 3 e percebeu que ocorreu repulsão entre elas; III. aproximou o extremo D da barra 2 com o extremo E da barra 3 e percebeu que ocorreu atração entre elas. Verificou, ainda, que nos casos em que ocorreu atração, as barras ficaram perfeitamente alinhadas. Considerando que, em cada extremo das barras representado por qualquer uma das letras, possa existir um único pólo magnético, o menino concluiu, corretamente, que: a) as barras 1 e 2 estavam magnetizadas e a barra 3 desmagnetizada. b) as barras 1 e 3 estavam magnetizadas e a barra 2 desmagnetizada. c) as barras 2 e 3 estavam magnetizadas e a barra 1 desmagnetizada. d) as barras 1, 2 e 3 estavam magnetizadas. e) necessitaria de mais um único teste para concluir sobre a magnetização das três barras. 25. (ITA) Prótons (carga e e massa m p ), dêuterons (carga e e massa m d = 2m p ) e partículas alfas (carga 2e e massa m a = 4m p ) entram em um campo magnético uniforme B perpendicular a suas velocidades, onde se movimentam em órbitas 26. (Vunesp) Sabe-se que no ponto P da figura existe um campo magnético na direção da reta RS e apontando de R para S. Quando um próton (partícula de carga positiva) passa por esse ponto com a velocidade v mostrada na figura, atua sobre ele uma força, devida a esse campo magnético. a) Perpendicular ao plano da figura e "penetrando" nele. b) Na mesma direção e sentido do campo magnético. c) Na direção do campo magnético, mas em sentido contrário a ele. d) Na mesma direção e sentido da velocidade. e) Na direção da velocidade, mas em sentido contrário a ela. 27. (Ufscar) Uma espira circular de área 1m 2 é colocada em um campo magnético. O campo mantém-se perpendicular ao plano da espira, porém sua intensidade diminui uniformemente à razão de 2T por segundo. Calcule a intensidade de corrente que circula pela espira se a resistência elétrica da mesma vale 4Ω. 28. (Enem) Há vários tipos de tratamentos de doenças cerebrais que requerem a estimulação de partes do cérebro por correntes elétricas. Os eletrodos são introduzidos no cérebro para gerar pequenas correntes em áreas específicas. Para se eliminar a necessidade de introduzir eletrodos no cérebro, uma alternativa é usar bobinas que, colocadas fora da cabeça, sejam capazes de induzir correntes elétricas no tecido cerebral. Para que o tratamento de patologias cerebrais com bobinas seja realizado satisfatoriamente, é necessário que a) Haja um grande número de espiras nas bobinas, o que diminui a voltagem induzida. b) O campo magnético criado pelas bobinas seja constante, de forma a haver indução eletromagnética. c) Se observe que a intensidade das correntes

5 induzidas depende da intensidade da corrente nas bobinas. d) A corrente nas bobinas seja contínua, para que o campo magnético possa ser de grande intensidade. e) O campo magnético dirija a corrente elétrica das bobinas para dentro do cérebro do paciente. 29. (Unicamp) O princípio de funcionamento dos detectores de metais utilizados em verificações de segurança é baseado na lei de indução de Faraday. A força eletromotriz induzida por um fluxo de campo magnético variável através de uma espira gera uma corrente. Se um pedaço de metal for colocado nas proximidades da espira, o valor do campo magnético será alterado, modificando a corrente na espira. Essa variação pode ser detectada e usada para reconhecer a presença de um corpo metálico nas suas vizinhanças. Considere que o campo magnético B atravessa perpendicularmente a espira e varia no tempo segundo a figura. Se a espira tem raio de 2 cm, qual é a força eletromotriz induzida? 30. (ITA) A figura mostra um circuito formado por uma barra fixa FGHJ e uma barra móvel MN, imerso num campo magnético perpendicular ao plano desse circuito. Considerando desprezível o atrito entre as barras e também que o circuito seja alimentado por um gerador de corrente constante I, o que deve acontecer com a barra móvel MN? a) No caso de um fio retilíneo e longo, pelo qual passa uma corrente i, o módulo do campo magnético produzido a uma distância r do centro do fio é dado por B=μ o i/2π r, onde μ 0 =4 π 10 7 T.M / A. Se o campo magnético num ponto da alça circular do alicate da figura for igual a 1, T, qual é a corrente que percorre o fio situado no centro da alça do amperímetro? b) A alça do alicate é composta de uma bobina com várias espiras, cada uma com área A = 0,6 cm 2. Numa certa medida, o campo magnético, que é perpendicular à área da espira, varia de zero a 5, T em 2, s.qual é a força eletromotriz induzida ε, em uma espira? A lei de indução de Faraday é dada por: ε= -ΔΦ/Δt, onde Φ é o fluxo magnético, que, no caso é o produto do campo magnético pela área da espira. 32. (Vunesp) A figura representa uma das experiências de Faraday que ilustram a indução eletromagnética, em que ε é uma bateria de tensão constante, K é uma chave, B 1 e B 2 são duas bobinas enroladas num núcleo de ferro doce e G é um galvanômetro ligado aos terminais de B 2 que, com o ponteiro na posição central, indica corrente elétrica de intensidade nula. Quando a chave K é ligada, o ponteiro do galvanômetro se desloca para a direita e a) Permanece no mesmo lugar. b) Move-se para a direita com velocidade c) Move-se para a esquerda com velocidade d) Move-se para a direita com aceleração e) Move-se para a esquerda com aceleração 31. (Unicamp) O alicate amperímetro é um medidor de corrente elétrica, cujo princípio de funcionamento baseia-se no campo magnético produzido pela corrente. Para se fazer uma medida, basta envolver o fio com a alça do amperímetro, como ilustra a figura a seguir. a) assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro se desloca para a esquerda por alguns instantes e volta à posição central. b) logo em seguida volta à posição central e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro se desloca para a esquerda por alguns instantes e volta à posição central. c) logo em seguida volta à posição central e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta a se deslocar para a direita por alguns instantes e volta à posição central. d) para a esquerda com uma oscilação de frequência e amplitude constantes e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta à posição central. e) para a esquerda com uma oscilação cuja frequência e amplitude se reduzem continuamente até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta à posição central.

6 33. (Ufscar) Um dos componentes fundamentais para uma boa qualidade de som é o alto-falante, que consiste basicamente de um cone (geralmente de papelão), uma bobina e um ímã permanente, como mostrado nas figuras abaixo. A respeito do funcionamento do alto-falante, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A intensidade do campo magnético criado pela bobina depende unicamente do número de espiras da mesma. 02. O movimento do cone do alto-falante é consequência da lei de Lenz. 04. A vibração do cone cria no ar regiões de altas e baixas pressões, que se propagam na forma de ondas transversais. 08. A altura do som reproduzido pelo alto-falante depende da frequência do sinal elétrico enviado pelo aparelho de som. 16. A intensidade da onda sonora reproduzida pelo alto-falante é proporcional à intensidade da corrente elétrica que percorre a bobina. 32. A corrente elétrica enviada ao alto-falante percorre a bobina, gerando um campo magnético que interage com o ímã permanente, ocasionando o movimento do cone na direção axial da bobina. 34. (ITA) Uma espira em forma de U está ligada a um condutor móvel AB. O conjunto é submetido a um campo de indução magnética, B = 4,0 T, perpendicular ao plano do papel e orientado para dentro dele. A largura da espira é, L = 2,0 cm. Determine a força eletromotriz induzida e o sentido convencional da corrente, sabendo que a velocidade AB é 20 cm /s. 35. (Fuvest-SP) Dois condutores esféricos A e B, de raios respectivos R e 2R, estão isolados e muito distantes um do outro. As cargas das duas esferas são de mesmo sinal e a densidade superficial da primeira é igual o dobro da densidade superficial da segunda. Interligam-se as duas esferas por um fio condutor. Diga se uma corrente elétrica se estabelece no fio e, em caso afirmativo, qual sentido da corrente. Justifique sua resposta