Lista de Exercícios Física PUCPR - Carga Elétrica e Lei de Coulomb

Lista de Física Tema 01 1 PUCPR um corpo possui 5 1019 prótons e 4 1019 elétrons Considerando a carga elementar igual a 16 1019𝐶 este corpo está a Carregado negativamente com uma carga igual a b neutro c Carregado positivamente com uma carga igual a d Carregado negativamente com uma carga igual a e Carregado positivamente com uma carga igual a 2 Na descarga de retorno de um relâmpago típico uma corrente de 25 104 A é mantida por 20𝜇𝑠 Qual é o valor da carga transferida Tema 02 1 UDESC 2015 Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a da definição precisa da natureza da força elétrica realizada principalmente pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb 17361806 Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados resumindo suas conclusões em uma relação que conhecemos atualmente como Lei de Coulomb Considerando a Lei de Coulomb assinale a alternativa correta a A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre estes corpos b A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos c A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos d A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional a distância entre estes corpos d A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional a distância entre estes corpos e inversamente proporcional ao produto das cargas 2 Um próton é colocado em um campo elétrico uniforme de 275 103 NC Calcule a o módulo da força elétrica sofrida pelo próton b a aceleração do próton c a velocidade escalar do próton após 10 𝜇𝑠 no campo supondo que ele parta do repouso Tema 03 1 Uma carga elétrica 𝑞 20 106𝐶 é colocada em um ponto 𝑃 do espaço e fica sujeita a uma força elétrica 𝐹 10 𝑁 orientada para o norte Caracterize o vetor campo elétrico no ponto 𝑃 2 Uma carga puntiforme de 40 𝜇𝐶 está na origem Quais são o módulo a direção e o sentido do campo elétrico no eixo x em a 𝑥 60𝑚 b 𝑥 10𝑚 Tema 04 Potencial e trabalho da força elétrica UFSMRS Uma partícula com carga 𝑞 2107𝐶 se desloca do ponto A ao ponto B que se localizam numa região em que existe um campo elétrico Durante esse deslocamento a força elétrica realiza um trabalho igual a 4103 𝐽 sobre a partícula A diferença de potencial 𝑉𝐴 𝑉𝐵 entre os dois pontos considerados vale em V a 81010 b 81010 c 2104 d 2104 e 05104 2 Um campo elétrico uniforme está orientado do Oeste para o leste O ponto B está 20m a oeste do ponto A o ponto C está 200m a leste do ponto A e o ponto D está 20m ao sul de A Para cada ponto B C e D determine se o potencial do ponto é maior menor ou igual ao do ponto A Justifique suas respostas Tema 05A Fluxo UFRGS 2015 Um campo magnético uniforme B atravessa perpendicularmente plano do circuito representado abaixo direcionado para fora desta página O fluxo desse campo através do circuito aumenta à taxa de 1Wbs Nessa situação a leitura do amperímetro A apresenta em amperes a 00 b 05 c 10 d 15 e 20 2 A superfície quadrada da figura tem 32mm de lado e está imersa em um campo elétrico uniforme de módulo E 1800 NC e com linhas de campo fazendo um ângulo de 35º com a normal como mostra a figura Tome essa normal como apontando para fora como se a superfície fosse a tampa de uma caixa Calcule o fluxo elétrico através da superfície Tema 05B Capacitância 1 Uma carga positiva Q está distribuída sobre uma esfera de raio R fabricada com um material condutor que pode ser inflado A esfera é inflada até que o novo raio seja o dobro do anterior Nessas condições discuta corretamente o que acontece com sua capacitância e com o potencial envolvido 2 Verdadeiro ou falso A capacitância equivalente de dois capacitores em paralelo é sempre maior que o maior valor das duas capacitâncias A capacitância equivalente de dois capacitores em série é sempre menor que o menor valor das duas capacitâncias se a soma das cargas nas duas placas que estão conectadas por um condutor isolado é zero Tema 06 Corrente e resistência elétrica 1 UFMG Uma lâmpada fluorescente contém em seu interior um gás que se ioniza após a aplicação de alta tensão entre seus terminais Após a ionização uma corrente elétrica é estabelecida e os íons negativos deslocamse com uma taxa de 10 1018 í𝑜𝑛𝑠𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 para o polo A Os íons positivos se deslocam com a mesma taxa para o polo B Sabendose que a carga de cada íon positivo é de 16 1019𝐶 podese dizer que a corrente elétrica na lâmpada será a 016 𝐴 b 032 𝐴 c 10 1018𝐴 d Nula e 20 1019𝐴 2 Um receptor do sistema de posicionamento global GPS opera com uma bateria de 90V e consome uma corrente elétrica de 013 A Qual é a energia elétrica que ele consome durante uma hora e meia Tema 07 Potência e energia elétrica ENEM Observe a tabela seguinte Ela traz especificações técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência Qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira a 1830 W b 2800 W c 3200 W d 4030 W e 5500 W 2 A potência máxima de uma lâmpada tal como uma lâmpada de 100 𝑊 é a potência que ela dissipa quando conectada através de uma diferença de potencial de 120 𝑉 Qual é a resistência de a uma lâmpada de 100 𝑊 e b uma lâmpada de 60 𝑊 c Quanta corrente cada lâmpada consome em condições normais de uso Tema 08 09 e 10 Magnetismo campo e força magnética 1 UFBDF Pares de imãs em forma de barra são dispostos conforme indicam as figuras a seguir A letra N indica o polo Norte e o S o polo Sul de cada uma das barras Entre os imãs de cada um dos pares anteriores a b e c ocorrerão respectivamente forças de a atração repulsão repulsão b atração atração repulsão c atração repulsão atração d repulsão repulsão atração e repulsão atração atração 2 Um próton cuja trajetória faz um ângulo de 23º com a direção de um campo magnético de 260 𝑚𝑇 experimenta uma força magnética de 650 1017𝑁 Calcule a a velocidade do próton b a energia cinética do próton em elétronsvolts Tema 11 Corrente e força eletromotriz induzida 1 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 se tornou uma tecnologia de uso prático Em sua homenagem uma das quatro leis do eletromagnetismo leva seu nome e pode ser expressa como onde ε é a força eletromotriz induzida em um circuito Φ é o fluxo magnético através desse circuito e t é o tempo 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 Mantendose a distância d constante se observará o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário Durante a aproximação do ímã à espira observase o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário Durante o afastamento do ímã em relação à espira observase o surgimento de uma corrente induzida no anel no sentido horário Girandose o anel em torno do eixo z observase o surgimento de uma corrente induzida 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 2 Um cabo de transmissão de cobre que possui 100 𝑘𝑚 de comprimento e 100 𝑐𝑚 de diâmetro carrega uma corrente de 125 𝐴 a Qual a queda potencial através do cabo b Quanta energia elétrica é dissipada como energia térmica por hora Tema 12 Elementos da estrutura da matéria UNICAMPSP O efeito fotoelétrico cuja descrição por Albert Einstein completou 100 anos em 2005 ano internacional da Física consiste na emissão de elétrons por um metal no qual incide um feixe de luz No processo pacotes bem definidos de energia luminosa chamados fótons são absorvidos um a um pelos elétrons do metal O valor da energia de cada fóton é dado por 𝐸𝑓ó𝑡𝑜𝑛 ℎ 𝑓 onde ℎ 41015𝑒𝑉 𝑠 é a chamada constante de Planck e 𝑓 é a frequência da luz incidente Um elétron só é emitido do interior do metal se a energia do fóton absorvido for maior que uma energia mínima Para os elétrons mais fracamente ligados ao metal essa energia mínima é chamada função trabalho W e varia de metal para metal conforme a tabela Considere 𝑐 300000𝑘𝑚𝑠 a Calcule a energia do fóton em eV quando o comprimento de onda da luz incidente for 5107𝑚 b A luz de 5107𝑚 é capaz de arrancar elétrons de quais dos metais apresentados na tabela Tema 13 Noções de radiatividade 1 Questão 4 ENEM A duração do efeito de alguns fármacos está relacionada à sua meiavida tempo necessário para que a quantidade original do fármaco no organismo se reduza à metade A cada intervalo de tempo correspondente a uma meiavida a quantidade de fármaco existente no organismo no final do intervalo é igual a 50 da quantidade no início desse intervalo O gráfico representa de forma genérica o que acontece com a quantidade de fármaco no organismo humano ao longo do tempo A meiavida do antibiótico amoxicilina é de 1 hora Assim se uma dose desse antibiótico for injetada às 12h00 em um paciente o percentual dessa dose que restará em seu organismo às 13h30min será aproximadamente de a 10 b 15 c 25 d 35 e 50 2 Certa fonte radioativa mede 2000 contagenss no tempo 𝑡 0 Sua meiavida é de 20 min Quantas contagens por segundo serão medidas após a 40 min b 60 min e c 80 min Tema 14 Noções de relatividade 1 O tempo de vida média próprio de um múon é de 22 𝜇𝑠 Os múons num feixe estão viajando através do laboratório com uma velocidade de 095c a Qual é a sua vida média medida no laboratório b Qual a distância que percorrem em média antes de decaírem TEMA 01 1 51019 prótons e 41019 elétrons Logo há um saldo de 51019 41019 1019 a menos perder 1019 elétrons Carregado positivamente Q 1019 161019 16 C 2 Tempo que 20 μs 20 106 s i QΔt 25 104 Q20 106 Q 05 C TEMA 02 1 F K Q1 Q2r2 diretamente proporcional ao produto dos cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos alternativa C 2 a E 275 103 NC Logo F q E 16 1019 275 103 44 1016 N A força é constante porque o campo elétrico é uniforme b F m a 44 1016 167 1027 a a 263 1011 ms2 c Vf V0 a t Vf 0 263 1011 106 263 105 ms 1 106 s 1 μS TEMA 03 1 q 2 106 C F 10 N para Norte Consideraremos F 10 k N em P Logo E Fq 10 k z2 106 5 10 k NC 2 a E1 E1 10 m 4 μC x6 m x E1 K Qr212 9109 4 106 62 103 NC E1 103 NC b E2 K Qr212 9109 4 106 102 36 102 NC E2 36 102 NC TEMA 04 1 Temor Wele q ΔV 4 103 2 107 VA VB VA VB 2 104 V alternativa D 2 Campo elétrico uniforme Logo os linhas equipotenciais são retas verticais Então VA VD pois a distância entre os eles é perpendicular às linhas de campo Para as demais situações devemos subentender que o potencial diminui no sentido das linhas de campo VB VA VD VC Basta pensar que cargas positivas moveriamse para lado verde campo na mesma direção de E F q E Logo como em trab lho realizado seria positivo Wgele q VB VA 0 q 0 então VB VA TEMA 05A 1 3V i B 1M 220V Veja que o fluxo aumenta com o vetor campo para dentro da página Logo a força eletromotriz induzida será no sentido de impedir o aumento ou seja no sentido horário pela regra da mão direita 3 Einduz R i 3 dΦdt 2 i 3 1 2 i i 1 A alternativa C Lei de Faraday 2 Precisamos calcular o produto escalar do campo elétrico com o vetor área Como E e A fazem um mesmo ângulo por toda a área basta fa zer ΦB A E cos35º 32² 103 ² 1800 082 151 105 V m quadrado 32 mm de lado TEMA 05B 1 Deixa que a esfera continuação com a mesma carga Porém tendo o raio aumentado V1 kQR V2 kQ2R potencial diminui C1 Rk C2 2Rk Capacitância aumenta V1 V2 C2 C1 2 C1 q C1 C2 soma dos dois logo considerando que a capacitância é sempre positiva C1 q C1 Cq C2 V 1 C eq 1 C1 1 C2 1 Ceq 1 C1 C1 Ceq C2 Ceq As cargas em contato realmente somam zero Q Q 0 e a capacitância resultante é menor que cada um dos entires TEMA 06 1 A B são positivos representam o mesmo eletro são negativos I I1 I2 2 16 1019 1018 032 A alternativa B 2 P U i P 9 013 117 W para 1h meia 60 30 90min 90 60 5400s E 5100 117 6315 TEMA 07 1 Para manter a resistência da torneira não muda decur mos ver P U²R R U²P1 logo U1²P1 U2²P2 127²P2 240²5500 P2 1832 84 W alternativa A 2 a P U²R 100 127²R R 144Ω b P U²R 60 120²R R 240Ω c Para 60W Para 100W U R i 120 120 i i 050 A 120 144 i i 083 A TEMAS 08 09 e 10 1 alternativa A 2 a F q v B senθ 65 1017 16 1019 v 26 103 sen23 v 4 105 ms b Ec 12 m v² 12 16 1027 4 105² 1336 1016 J ou 835 eV 1 eV 16 1019 J TEMA 11 1 F 1a distinção se mantiver constante não haverá variação de fluxo em ref a E 0 F aproximando primário um fluxo varendo os imp for e dito X tien girs aumentando na espira logo ela terá corrente elétrica no sentido antihorário contrário ao aumento V V O produto B A na espira vai medir o ângulo muda dur ante o giro Logo haverá corrente elétrica alternativa A F F V V 2 Sendo p cobre 172 108Ω m R ρ l A 172 108 100 103 π 5 102² 022 Ω trecho da seção reta a V R i V 022 125 275 V A diferença de potencial entre as extremidades do cabo é essa b P U i 275 125 34375 W Logo para 1hora 3600 s E P Δt 34375 3600 12375 107 J TEMA 12 1 a E 1c λ 41015 3108 5107 24 eV b Variamanca do potinio e do cirio 24 23 21 TEMA 13 1 35 a alternativa A pelo gráfico 2 a t12 2 min 4 min 2 t12 Logo reduz duas vezes pela méto de contagem 2000 122 500 contagenss b 3 t12 contagem 2000 123 250 contagenss c 4 t12 contagem 2000 124 125 contagenss TEMA 14 1 a Δt Δt0 γ γ 1 1 v²c² 1 1 095² 32 Δt 32 22 704 μs b V Δs Δt 095 3 108 Δs 704 106 Δs 20064 m ou 2 km