Lista de Eletrostática - Ufjf Ufla Ufop Uftm Ufu Ufv Unimontes

Lista de Eletrostática - Ufjf Ufla Ufop Uftm Ufu Ufv Unimontes 1. (Ufv 1996) Durante uma tempestade, um raio atinge um ônibus que trafega por uma rodovia. 4. (Ufv 1999) Um pêndulo simples, cuja extremidade inferior é composta por um corpo de massa "m" e carga elétrica positiva "q", está imerso em um campo elétrico uniforme de intensidade "E", conforme a ilustração a seguir. Considere como "g" o módulo da aceleração da gravidade local. Pode-se afirmar que os passageiros: a) não sofrerão dano físico em decorrência deste fato, pois os pneus de borracha asseguram o isolamento elétrico do ônibus. b) serão atingidos pela descarga elétrica, em virtude da carroceria metálica ser boa condutora de eletricidade. c) serão parcialmente atingidos, pois a descarga será homogeneamente distribuída na superfície interna do ônibus. d) não sofrerão dano físico em decorrência deste fato, pois a carroceria metálica do ônibus atua como blindagem. e) não serão atingidos, pois os ônibus interurbanos são obrigados a portar um pára-raios em sua carroceria.. (Ufv 1996) Na figura a seguir estão representadas algumas linhas de força do campo criado pela carga Q. Os pontos A, B, C e D estão sobre circunferências centradas na carga. Assinale a alternativa FALSA: a) Os potenciais elétricos em A e C são iguais. b) O potencial elétrico em A é maior do que em D. c) Uma carga elétrica positiva colocada em A tende a se afastar da carga Q. d) O trabalho realizado pelo campo elétrico para deslocar uma carga de A para C é nulo. e) O campo elétrico em B é mais intenso do que em A. 3. (Ufv 1999) Um filete de água pura cai verticalmente de uma torneira. Um bastão de vidro carregado com uma carga líquida negativa é aproximado da água. Nota-se que o filete encurva ao encontro do bastão. Isto se deve ao fato de: a) o bastão produzir um acúmulo de carga líquida positiva no filete de água. b) o filete de água pura possuir necessariamente uma carga líquida positiva. c) o filete de água pura possuir uma carga líquida negativa. d) os momentos de dipolo das moléculas da água se orientarem no campo elétrico produzido pelo bastão. e) ser significativa a atração gravitacional entre o bastão e o filete de água. a) Represente, em uma figura abaixo, todas as forças que atuam sobre o corpo de massa "m". b) Expresse, em termos das grandezas "m", "q", "E" e "g", o ângulo è correspondente à situação de equilíbrio acima. 5. (Ufv 001) A figura a seguir representa a configuração de linhas de campo elétrico produzida por três cargas pontuais, todas com o mesmo módulo Q. Os sinais das cargas A, B e C são, respectivamente: a) negativo, positivo e negativo. b) negativo, negativo e positivo. c) positivo, positivo e positivo. d) negativo, negativo e negativo. e) positivo, negativo e positivo. 6. (Ufv 000) Uma diferença de potencial (ddp), V, é aplicada a dois capacitores ligados em série, cujas capacitâncias são C1 e C, sendo C1 > C. Os capacitores, depois de carregados, são desligados do circuito e em seguida ligados um ao outro. A placa positiva de um é ligada à placa positiva do outro, ligandose também entre si as placas negativas. Considerando V1 e Q1 a ddp e a carga no capacitor 1 e V e Q a ddp e a carga no capacitor, após o circuito alcançar o equilíbrio eletrostático, é CORRETO afirmar que: a) V1 = V e Q1 > Q b) V1 > V e Q1 = Q c) V1 < V e Q1 < Q d) V1 = V e Q1 < Q e) V1 < V e Q1 = Q 7. (Ufv 000) Um sistema é constituído por um corpo de massa M, carregado positivamente com carga Q, e por outro de massa M, carregado negativamente com carga Q. Em relação a este sistema pode-se dizer que: a) sua carga total é -Q e sua massa total é M. b) sua carga total é nula e sua massa total é nula. c) sua carga total é +Q e sua massa total é M. d) sua carga total é +Q e sua massa total é nula. e) sua carga total é nula e sua massa total é M. 8. (Ufv 000) Deseja-se, disposto do material ilustrado a seguir, 1

carregar as esferas metálicas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos, sem encostar o bastão nas esferas. Descreva, em etapas, e apresentando as respectivas ilustrações, o procedimento necessário para se atingir este objetivo. 9. (Ufv 000) A figura a seguir ilustra um capacitor de placas paralelas infinitas e separadas por uma distância D, submetido a uma diferença de potencial V. a) Um elétron de massa M e carga Q é abandonado no ponto A. Expresse a velocidade v com que o elétron atingirá a placa positiva, em termos de grandezas mencionadas acima, desprezando interações gravitacionais. b) Se o elétron tivesse sido lançado do ponto B, eqüidistante das placas, com velocidade paralela a estas, em quanto tempo, a partir do lançamento, atingiria a placa positiva? Expresse sua resposta em termos das grandezas mencionadas acima, desprezando interações gravitacionais. 10. (Uflavras 000) Seja um triângulo eqüilátero de lado a e vértices A, B e C, como mostra a figura. a) Calcule a diferença de potencial U - U1 entre as placas S e S1. b) Calcule a energia cinética com que cada elétron passa pela fenda da placa S. c) Suponha que toda a energia cinética de um determinado elétron seja utilizada para a produção de um único fóton de raio X. Usando a constante de Planck h=6,7 10-34 J/s, calcule qual a freqüência deste fóton. 1. (Ufv 003) Oito cargas positivas, +Q, são uniformemente dispostas sobre uma circunferência de raio R, como mostra a figura a seguir. Uma outra carga positiva, +Q, é colocada exatamente no centro C da circunferência. A força elétrica resultante sobre esta última carga é proporcional a: a) (8Q )/R b) (10Q )/R c) (Q )/R d) (16Q )/R e) zero 13. (Ufla 003) Uma vela acesa é colocada entre duas placas próximas e eletrizadas com cargas elétricas de sinais contrários, conforme mostra a figura. Supondo o sistema isolado de forças externas, pode-se afirmar que a chama da vela. a) Qual o trabalho mínimo necessário para trazer uma carga q do infinito até o vértice A? b) Uma vez estando a carga q fixa em A, qual o trabalho mínimo necessário para trazer uma outra carga q do infinito até o vértice B? c) Com uma carga q fixa em B, qual o trabalho mínimo necessário para trazer uma carga q do infinito ao vértice C? d) Qual a energia potencial total do arranjo das três cargas? 11. (Ufjf 00) Na figura a seguir está representado um aparato experimental, bastante simplificado, para a produção de raios X. Nele, elétrons, com carga elétrica q=-1,6 10-19 C, partem do repouso da placa S1 e são acelerados, na região entre as placas S1 e S, por um campo elétrico uniforme, de módulo E=8 10 4 V/m, que aponta de S para S1. A separação entre as placas é d= 10-1 m. Ao passar pela pequena fenda da placa S, eles penetram em uma região com campo elétrico nulo e chocam-se com a placa A, emitindo então os raios X. a) será atraída pela placa eletrizada positivamente. b) não será atraída por nenhuma das duas placas. c) sofrerá um alongamento vertical. d) sofrerá uma diminuição de seu tamanho. e) será atraída pela placa eletrizada negativamente. 14. (Ufu 004) Duas cargas positivas iguais, de módulo q, são colocadas nos vértices de um quadrado de lado L, como mostra figura a seguir. Uma outra carga, de módulo e sinal desconhecidos, é colocada no ponto Q (veja figura acima). Deseja-se que qualquer outra

carga a ser colocada no ponto P permaneça sempre em repouso. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde ao sinal e módulo da carga que deve ser colocada no ponto Q. a) Negativa, de módulo q b) Positiva, de módulo q c) Negativa, de módulo q d) Positiva, de módulo q d) Se o fio for de material condutor, haverá campo elétrico nas regiões interna e externa da casca esférica, devido às trocas de cargas entre a bolinha e a casca esférica. 17. (Ufu 004) Considere o circuito a seguir, contendo uma fonte de tensão (å) de 0 V, um capacitor de placas planas e paralelas (C) de capacitância C= 10-5 F e distância entre as placas igual a 1 cm, uma lâmpada (L) com potência de 10 W e duas chaves S1 e S. O capacitor encontra-se inicialmente descarregado. 15. (Ufv 004) Duas cargas, de sinais opostos e de mesmo módulo, estão dispostas próximas uma da outra, conforme representado na figura a seguir. O par de vetores que representa o campo elétrico resultante nos pontos 1 e é: 16. (Ufu 005) Uma pequena bolinha de metal, carregada com uma carga elétrica -Q, encontra-se presa por um fio no interior de uma fina casca esférica condutora neutra, conforme figura a seguir. a) Com a chave S1 aberta e a chave S fechada, determine a corrente na lâmpada. b) Em seguida, abrindo-se a chave S e fechando-se a chave S1, determine a carga armazenada no capacitor, quando este estiver totalmente carregado, e a corrente na lâmpada. c) Com ambas as chaves fechadas, determine o módulo, a direção e o sentido da força que uma carga positiva q=3 10-5 C sofrerá quando colocada entre as placas do capacitor. 18. (Ufu 006) Na figura a seguir, são apresentadas cinco linhas equipotenciais, A-E, com os respectivos valores do potencial elétrico. A bolinha encontra-se em uma posição não concêntrica com a casca esférica. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde a uma situação física verdadeira. a) Se o fio for de material isolante, a bolinha não trocará cargas elétricas com a casca esférica condutora, porém induzirá uma carga total +Q na casca, a qual ficará distribuída sobre a parte externa da casca, assumindo uma configuração conforme representação na figura 1. b) Se o fio for de material condutor, a bolinha trocará cargas elétricas com a casca esférica, tornando-se neutra e produzindo uma carga total -Q na casca esférica, a qual ficará distribuída uniformemente sobre a parte externa da casca, conforme representação na figura. c) Se o fio for de material isolante, haverá campo elétrico na região interna da casca esférica devido à carga -Q da bolinha, porém não haverá campo elétrico na região externa à casca esférica neutra. Inicialmente, um aglomerado de partículas com carga total igual a,0 C está sobre a equipotencial A. Esse aglomerado é deslocado para a equipotencial B. Em B o aglomerado sofre uma mudança estrutural e sua carga passa de,0 C para 1,5 C. Esse novo aglomerado de 1,5 C é deslocado para a equipotencial C e, em seguida, para D, conservando-se a carga de 1,5 C. Em D ocorre uma nova mudança estrutural e sua carga passa para 1,0 C. Por último, esse aglomerado de 1,0 C é deslocado para a equipotencial E. Considerando as afirmações apresentadas no enunciado anterior, assinale a alternativa que corresponde ao trabalho realizado sobre o aglomerado para deslocá-lo de A para E. a) 1 J b) 16 J c) 8 J d) 10 J 19. (Ufu 006) Considere as seguintes afirmações: I - Uma molécula de água, embora eletricamente neutra, produz campo elétrico. II - A energia potencial elétrica de um sistema de cargas puntiformes positivas diminui ao ser incluída uma carga negativa no sistema. III - A capacitância de um capacitor de placas planas e paralelas depende da diferença de potencial à qual o capacitor 3

é submetido. IV - O valor da resistência elétrica dos metais depende inversamente da temperatura. Assinale a alternativa correta. a) II e IV são corretas. b) I e II são corretas. c) I e III são corretas. d) I e IV são corretas. 0. (Ufjf 006) Considere um bastão de PVC carregado com um excesso de cargas positivas e três esferas metálicas condutoras neutras e eletricamente isoladas do ambiente. Elas são postas em contato, lado a lado, alinhadas. O bastão carregado é aproximado de uma das esferas das extremidades, de maneira a estar posicionado na mesma linha, mas não a toca, conforme esquematicamente mostrado na Figura A. A seguir, a esfera do centro é afastada das outras duas e só após o bastão é afastado, como mostrado na Figura B. 1,6x10-19 C sofre nas três regiões. c) Somente considerando a existência desse potencial, a célula estaria mais protegida contra a entrada de qual tipo de vírus: de um com carga elétrica negativa ou de um com carga elétrica positiva? Justifique.. (Ufu 007) Três cargas estão fixas em um semicírculo de raio R que está centrado no ponto P, conforme ilustra a figura a seguir. Deseja-se colocar uma quarta carga q' no ponto P, de modo que essa fique em repouso. Supondo que a carga q' tenha o mesmo sinal de q, o valor do ângulo è para que a carga q' fique em repouso deverá ser: a) è = 3 π. b) è = 4 π. c) è = π. Após afastar o bastão e com as esferas em equilíbrio eletrostático: a) a esfera 1 ficou com um excesso de cargas positivas, a esfera ficou neutra e a esfera 3 ficou com um excesso de cargas negativas. b) a esfera 1 ficou com um excesso de cargas negativas e as esferas e 3 ficaram, cada uma, com um excesso de cargas positivas. c) a esfera 1 ficou com um excesso de cargas positivas e as esferas e 3 ficaram, cada uma, com um excesso de cargas negativas. d) a esfera 1 ficou com um excesso de cargas negativas e cada uma das esferas e 3 ficou neutra. e) a esfera 1 ficou com um excesso de cargas negativas, a esfera ficou neutra e a esfera 3 ficou com um excesso de cargas positivas. 1. (Ufjf 006) A diferença de potencial elétrico existente entre o líquido no interior de uma célula e o fluido extracelular é denominado potencial de membrana (espessura da membrana d = 80 x 10-10 m). Quando este potencial permanece inalterado, desde que não haja influências externas, recebe o nome de potencial de repouso de uma célula. Supondo que o potencial de repouso de uma célula seja dado pelo gráfico a seguir, calcule o que se pede: a) A intensidade do campo elétrico no meio externo, na membrana e no interior da célula. b) A força elétrica que uma carga elétrica positiva de carga q = d) è = 6 π. 3. (Ufu 007) A figura a seguir mostra duas placas planas, condutoras, separadas por uma distância d, conectadas a uma bateria de 1V. Deseja-se determinar o trabalho realizado pela força elétrica sobre uma carga positiva q, quando essa é deslocada de duas diferentes formas: 1 a forma: a carga é deslocada, paralelamente às placas, do ponto A para o ponto B (WAB). a forma: a carga é deslocada do ponto A para o ponto C (WAC). Assuma que as dimensões laterais de cada placa são muito maiores do que a separação entre elas. Com base nessas informações, é correto afirmar que: a) WAB = 0 e WAC = - q/3. b) WAB = - q/6 e WAC = 0. c) WAB = 0 e WAC = - q/6. d) WAB = - q/3 e v = 0. 4. (Ufjf 007) A figura a seguir mostra um sistema de duas partículas puntiformes A e B em repouso, com cargas elétricas iguais a Q, separadas por uma distância r. Sendo K, a constante eletrostática, pode-se afirmar que o módulo da variação da energia potencial da partícula B na presença da partícula A, quando sua distância é modificada para r, é: 4

7. (Ufv 010) A figura a seguir mostra uma visão lateral de duas placas finas não condutoras, paralelas e infinitas, separadas por uma distância d. KQ a). b) KQ 4r r KQ KQ. e). 4r r d). c) KQ 5. (Ufu 007) Um capacitor formado por duas placas planas e paralelas está ligado a uma bateria, que apresenta uma diferença de potencial igual a 100 V. A capacitância do capacitor é igual a 1 10-4 F e a distância inicial entre as suas placas é igual a 5 mm. Em seguida, a distância entre as placas do capacitor é aumentada para 15 mm, mantendo-se a diferença de potencial entre elas igual a 100 V. Tendo por base essas informações, marque a alternativa que apresenta corretamente a quantidade de carga armazenada no capacitor nas duas situações descritas. a) 1,0 10 - C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 10-3 C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. b) 1,0 10 - C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 10 - C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. c) 1,0 10-6 C independente da distância entre as placas, uma vez que a diferença de potencial é mantida a mesma, ou seja, 100 V. d) 1,0 10-6 C quando a distância entre as placas do capacitor é igual a 5 mm, passando para 3,3 10-6 C quando a distância entre as placas é aumentada para 15 mm. 6. (Ufu 007) Considere duas partículas, com cargas Q1 = 1 10-9 C e Q = - 1 10-9 C, localizadas em um plano, conforme figura a seguir. r. As duas placas possuem densidades uniformes de cargas, iguais em módulo e de sinais contrários. Sendo E o módulo do campo elétrico devido a somente uma das placas, então os módulos do campo elétrico acima, entre e abaixo das duas placas, são, respectivamente: a) E, E, E b) E, 0, E c) 0, E, 0 d) E, E, E 8. (Ufop 010) A base de uma nuvem de tempestade, eletricamente carregada, situa-se a 500 m do solo. O ar se mantém isolante até que o campo elétrico entre a nuvem e o solo atinja o valor de 5 x 10 6 N/C. Num dado momento, a nuvem descarrega-se por meio de um raio, que dura 0,1 s. Dado: K= 9 x 10 9 N/m C. Calcule: a) a diferença de potencial entre a base da nuvem e o solo; b) a quantidade de cargas transportada pelo raio; c) a corrente elétrica média durante a descarga. 9. (Ufu 010) Duas cargas +q estão fixas sobre uma barra isolante e distam entre si uma distância d. Uma outra barra isolante é fixada perpendicularmente à primeira no ponto médio entre essas duas cargas. O sistema é colocado de modo que esta última haste fica apontada para cima. Uma terceira pequena esfera de massa m e carga +3q furada é atravessada pela haste vertical de maneira a poder deslizar sem atrito ao longo desta, como mostra a figura a seguir. A distância de equilíbrio da massa m ao longo do eixo vertical é z. Com base nessas informações, o valor da massa m em questão pode ser escrito em função de d, z, g e k, onde g é a aceleração gravitacional e k a constante eletrostática. A expressão para a massa m será dada por: Cada quadriculado da figura possui lado igual a 1 cm. DADO: Considere a CONSTANTE ELÉTRICA (K) igual a 9 10 9 N. m C -. Pede-se: a) calcule o potencial eletrostático devido a Q1 e Q no ponto A. b) se uma terceira partícula, Q3, com carga igual a 10-9 C é colocada no ponto A, calcule o trabalho total realizado pelos campos elétricos devido a Q1 e Q quando a carga Q3 é deslocada de A para B. c) a energia potencial eletrostática do sistema formado pelas três cargas, (Q1, Q e Q3) diminui, aumenta ou não se altera, devido ao deslocamento de Q3 de A para B? Justifique a sua resposta. a) kq z m (d z ) 3/ c) 6kq z m g(d z ) b) 6kq z m g(d z ) 3/ d) 6kq z m g(d z ) 3 30. (Ufla 010) Duas esferas condutoras descarregadas e iguais 1 e estão em contato entre si e apoiadas numa superfície isolante. Aproxima se de uma delas um bastão eletrizado positivamente, sem tocá la, conforme figura a seguir. Em seguida as esferas são afastadas e o bastão eletrizado é removido. 5

É CORRETO afirmar que a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há transferência de cargas entre bastão e esferas. b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada positivamente e a esfera carregada negativamente. c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos. d) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos. 31. (Uftm 011) A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro corpo eletrizado (indutor). Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele. Passos a serem seguidos: I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. II. Conectar o induzido à Terra. III. Afastar o indutor. IV. Desconectar o induzido da Terra. Conclusão: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de sinais iguais às do indutor. Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar correto, ele deverá a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta. b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada. c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada. d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta. e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada. 3. (Unimontes 011) Duas cargas puntiformes Q e q são separadas por uma distância d, no vácuo (veja figura). Se, no ponto P, o campo elétrico tem módulo nulo, a relação entre Q e q é igual a Dado: K0 = 9 x10 9 Nm /C a) x d Q q. b) x d q Q. d x c) x d Q q. d) x d Q q. x x GABARITO: 1- D - E 3- D 4- a) Observe a figura adiante: 8-1) Aproximar o bastão da esfera 1 e aterrá-la ) Afastar o bastão. Conforme o ponto de aterramento a esfera 1 ficará positivo ou negativa 3) Repetir para a esfera com o ponto de aterramento inverso ao da esfera 1. 9- a) v = qv / m b) t = d m / qv 10- a) 0 b) - k0q /a c) - k0q /a d) -3 k0q /a 11- a) 1,6 10 4 V b),56 10 15 J c) 3,8 10 18 Hz 1- E 13- E 14- A 15- E 16- B 17- a) 0,5 A b) 4.10 4 C e zero c) 6.10 N 18- A 19- B 0- E 1- a) E = 0, para o meio interno; 0, para o meio externo; -1 x 10 7 V/m, para a membrana b) F = 0, no meio interno; 0, no meio externo; -1,6 x 10 1 N, na membrana c) de um vírus com carga negativa, pois a força que atua sobre um vírus com esta carga orienta-se do meio interno para o externo - A 3- C 4- B 5- D 6- a) -45V b) -,7.10 7 J c) diminui, pois a carga 3 se afasta das demais. 7- C 8- a) U =,5 10 9 V. b) 5 10 5 10 Q= 9 9 10 6 140 C. c) i = 4,410 4 A. Se a área for expressa em m, a unidade de corrente é ampère (A). 9- B 30- C 31- B 3- C b) arctg (qe/mg) 5- E 6- A 7- E 6