ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS 4º teste sumativo de FQA 4. fevereiro. 2015 Versão 1 11º Ano Turma A Professor: Maria do Anjo Albuquerque Duração da prova: 90 minutos. Este teste é constituído por 7páginas e termina na palavra FIM NOME: Nº 1 Classificação Professor Encarregado de Educação 1. A figura representa a lei do movimento de oscilação duma partícula num meio elástico onde se propaga uma onda harmónica. a) Escreva a equação do movimento da partícula. O aluno deve: A)- Identificar corretamente a amplitude e o período. B)- Escrever corretamente a equação do movimento. A = 0,10 m T = 2,0 s = = y = A sen (t) y = 0,10 sen (t) (m) b) Calcule a elongação da partícula no instante t = 0,75 s. y = 0,10 sen ( 0,75) = 0,0707 = 7,1 10-2 m. 2. Uma onda de frequência 40,0 Hz propaga-se de forma representada na figura. Pode concluir-se que o valor da velocidade de propagação desta onda é (A) 1,0 10-1 ms -1 (B) 1,6 10 2 ms -1 (X) (C) 10 ms -1 (D) 2,4 10 2 ms -1 f = 40,0 Hz = 160 ms -1 = 1,6 10 2 ms -1 3. Dos gráficos representados na figura, indique qual poderá representar a relação entre o comprimento de onda e o período de ondas a propagarem-se num dado meio material. Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 1 de 7 1
(A) (B) (C) (D) A opção correta é a C porque é uma reta com ordenada na origem igual a zero e declive igual à velocidade de propagação da onda. 4. A figura representa dois movimentos oscilatórios no mesmo meio de propagação. Se a equação do movimento realizado por A for x A = 0,3 sin (3t) (SI), a equação que descreve a oscilação de B é (A) x B = 0,15 sin (9t) (SI) (B) x B =0,15 sin (6t) (SI) (C) x B = 0,60 sin (9t) (SI) (D) x B = 0,60 sin (6t) (SI) A A = 0,3 m A B = pelo que a opção correta só poderia ser a A ou a B. É a opção A porque: A = 2f A 3 = 2f A f A = f B = f B = f B = B = 2f B B = 2 = 9 x B = 0,15 sin (9t) (SI) 5. A figura seguinte representa as linhas de campo elétrico devido a duas cargas colocadas na mesma região do espaço. a) Indique, justificando, qual é o sinal das cargas. É sabido que as linhas de campo criadas por uma carga positiva são radiais e divergentes enquanto que as linhas de campo criadas por uma carga negativa são radiais e convergentes. Logo podemos concluir que a carga A é positiva e a carga B é negativa porque a figura permite observar que as linhas de campo saem da carga A e dirigem-se para a carga B. b) Indique justificando qual delas tem maior módulo. A carga com maior módulo é a carga A porque as linhas de campo nas proximidades da carga A estão mais próximas entre si do que no caso da carga B. Quanto mais intenso é o campo (maior é o módulo da carga) mais densas, junto à carga, são as linhas de campo. Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 2 de 7 2
6. Uma bobina é constituída por 50 espiras circulares cada uma com 5cm de raio e está colocada num campo magnético de 50 mt. O fluxo que a atravessa quando está colocada fazendo 60º com a direção do campo é (A) 9,8 10-3 Wb (B) 3,4 10-4 Wb (C) 2,0 10-4 Wb (D) 1,7 10-2 Wb 7. O gráfico mostra como o fluxo magnético varia com o tempo através de cada espira de uma bobina de 400 espiras, que foram enroladas próximas umas das outras para se ter a garantia de que seriam atravessadas pelo mesmo fluxo. a) Explique por que razão a força eletromotriz induzida na bobina é zero entre 0,1 s e 0,3 segundos. A) A força eletromotriz induzida numa bobine é dada por: =. B) No intervalo de tempo referido o fluxo magnético é constante = 0 pelo que = 0. A opção correta é a D porque: A = A = = 7,9 10-3 m 2 B = 50 10-3 T = 90-60 = 30º = N B A cos = 50 50 10-3 7,9 10-3 cos 30 = 1,7 10-2 Wb b) Determine a força eletromotriz máxima induzida na bobina. = = = 0,01= 1,0 10-2 V 8. Na figura apresentam-se dois tipos de sinais usados em comunicações. a) Indique qual deles corresponde a um sinal analógico e qual corresponde a um sinal digital. O sinal A corresponde a um sinal analógico e o sinal B corresponde a um sinal digital. b) Apresente uma desvantagem dos sinais analógicos relativamente aos sinais digitais. Deve referir uma das seguintes diferenças: Os sinais analógicos sofrem maior ruído/maior interferência/maior dificuldade de armazenamento da informação/menor exatidão e precisão/maior dificuldade de encriptação (codificação) do que os sinais digitais. Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 3 de 7 3
9. As propriedades que caracterizam uma onda periódica, independentemente do meio onde se propaga são (A) o período e o comprimento de onda. (B) o período e a frequência. (C) o comprimento de onda e a frequência. (D) o período e a velocidade de propagação. A opção correta é a B porque e dependem do meio onde a onda se propaga. 10. A figura representa o fluxo magnético que atravessa duas espiras 1 e 2 colocadas em dois campos magnéticos, respetivamente, em função do ângulo que a normal padrão da espira faz com a direção do campo. A intensidade do campo é superior à intensidade do campo. Indique qual das duas espiras tem maior área. Justifique o seu raciocínio recorrendo à expressão apropriada. 1 = B 1 A 1 cos 1 2 = B 2 A 2 cos 2 Dados: cos 1 = cos 2 ; 1 = 2; B 1 < B 2 ; A 1 > A 2 A espira A 1 está sujeita a um campo magnético de menor intensidade que a espira 2. Como o fluxo das duas espiras é igual isso implica que a área da espira A 1 é maior que a área da espira A 2 para que se possa verificar a igualdade de fluxo referida. 11. Um pescador está a pescar quando vê próximo da superfície uma garoupa (ver figuras seguintes). A sua linha de visão para a garoupa faz um ângulo de 20º com a água do mar ( =1,34). Considere, em função da distância, a garoupa como um corpo pontual. Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 4 de 7 4
a) Qual das posições, A, B ou C representa a posição real da garoupa? Justifique. A posição real da garoupa só pode ser a posição B porque: B)o pescador vê a garoupa porque um raio luminosa vindo da garoupa sofre refração ao incidir na superfície de separação entre a água do mar e o ar mas cuja direção é a dos seus olhos. Como o ar é menos refrangente do que a água do mar esse raio afasta-se da normal à superfície de separação água do mar/ar. Logo o ângulo de incidência na água do mar tem que ser menor que o ângulo do raio refratado no ar. A posição da garoupa que satisfaz essa condição é a B. b) Qual é o ângulo de incidência ( I ) na superfície da água da luz que permite ao pescador observar a garoupa. 1 sen 1 = 2 sen 2 1,34 sen i = 1,00 sen 70 sen i = i = 12. Na figura está representado o trajeto de um raio laser que incide numa das extremidades de uma fibra ótica, em que no núcleo e revestimento foram usados, respetivamente, um vidro ( 1 = 1,52) de grande pureza ótica e um polímero transparente cujo índice de refração é 2 =1,38. A entrada do sinal na fibra é feita por uma superfície de separação entre a fibra e o ar (= 1,00). a) Determine o valor do ângulo critico na superfície de separação entre o núcleo e o revestimento, para que possa haver reflexão total do raio laser. 1 sen 1 = 2 sen 2 1,52 sen i = 1,38 sen 90 sen i = 0,9079 i = b) Determine o ângulo e. 1 sen 1 = 2 sen 2 1,00 sen e = 1,52 sen (90-65,2) sen e = 0,63757 e = 13. A "energia interna de um corpo ", a "temperatura" e o "calor" foram três conceitos fundamentais estudados no décimo ano. Elabore um pequeno texto onde explicite cada uma das grandezas físicas referidas e a sua relação, se existir, com a massa, a agitação térmica e a diferença de temperatura. Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 5 de 7 5
A resposta deve contemplar os seguintes tópicos: A) A energia interna de um corpo é tanto maior quanto maior for a massa desse corpo e quanto maior for a temperatura a que este se encontra. B) A temperatura de um corpo é a grandeza física que está associada ao estado de agitação das partículas. Quanto maior for a temperatura a que o corpo se encontra, maior será a sua agitação térmica. C) O calor é a designação atribuída à energia que se transfere de um corpo que se encontra a maior energia para aquele que se encontra com menor energia. Quanto maior for a diferença de temperatura entre os dois corpos maior será a transferência de calor entre eles até que ambos estejam à mesma temperatura. 14. Um litro de água à temperatura de 10º C é aquecido durante 2,0 minutos por uma placa elétrica de 1000 W, sendo o rendimento, neste processo de aquecimento, de 80 %. Considere que a densidade da água é 1,0 g/cm 3 e que a capacidade térmica da água é igual a 4,18 10 3 Jkg -1 ºC -1. Calcule: a) A temperatura a que ficou a amostra de água. Etapa A t = 2 min = 2 60 = 120 s P = 1000 W = 80 % = 80 % 100 Etapa B Etapa C C = 33,0º C b) A energia desperdiçada no processo de aquecimento. 15. A um bloco de gelo com 100 g de massa e temperatura de -5ºC foi fornecida energia suficiente para que o bloco funda e a temperatura da água líquida obtida após a fusão fique à temperatura de 5ºC. Considere os seguintes valores para a capacidade térmica mássica do gelo e da água e para o calor latente de fusão do gelo: c gelo = 2,09 10 3 Jkg -1 ºC -1, c água = 4,18 10 3 Jkg -1 ºC -1 ; L f(gelo) = 3,34 10 3 Jkg -1 Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 6 de 7 6
a) A energia necessária, em joule, para o acontecimento acima referido pode ser dada por: (A) E = 0,1 2,09 10 3 (0+5) + 0,1 4,18 10 3 (5-0) (B) E = 0,1 2,09 10 3 (0-5) + 0,1 3,34 10 3 + 0,1 4,18 10 3 (5-0) (C) E = 0,1 2,09 10 3 (0+5) + 0,1 3,34 10 3 + 0,1 4,18 10 3 (5-0) (D) E = 0,1 2,09 10 3 (0-5) + 0,1 4,18 10 3 (5-0) A opção correta só pode ser a opção C porque: como e Q f = m L f a energia que é necessária fornecer ao sistema para que ele sofra a transformação referida será dada por: E = + m L f +, isto é, E = + m L f + Substituindo os valores obtemos a expressão C. E = 0,1 2,09 10 3 (0+5) + 0,1 3,34 10 3 + 0,1 4,18 10 3 (5-0) (J) a) Qual é o significado da seguinte grandeza física: c gelo = 2,09 10 3 Jkg -1 ºC -1 A capacidade térmica mássica da água é a energia que é necessário fornecer a uma amostra de água líquida, com a massa de 1 Kg, para que a sua temperatura sofra uma variação de 1ºC. 16. Numa habitação existe uma sala com quatro janelas. Cada janela tem a área de 1,00 m 2. A espessura do vidro é de 5,0 mm, a temperatura interior é de 22,0 ºC e a temperatura exterior é de 10,0 ºC. Determine a potência transmitida por condução através das janelas. Considere a condutividade térmica do vidro igual a 0,8 Wm -1 k -1. A = 1,00 m 2 A T = 4 = 4,00 m 2 l = 5,0 10-3 m T i = 22,0º C T e = 10,0º C R: A potencia total transferida foi de 7680 W. FIM Questões 1a) 1b) 2 3 4 5a) 5b) 6 7a) 7b) 8a) 8b) 9 10 11a) 11b) Cotação 10 10 8 8 8 5 5 8 10 10 5 5 5 10 10 10 Questões 12a) 12b) 13 14a) 14b) 15a) 15b) 16 Total Cotação 10 10 10 15 5 8 5 10 200 Teste Sumativo de FQA 11º A 4.FEVEREIRO.2015 Página 7 de 7 7