Caderno de Questões Resolvidas Eletrostática - Exercícios de Física

CADERNO DE QUESTÕES LEIA COM ATENÇÃO AS INSTRUÇÕES ABAIXO Você está recebendo o seguinte material 1 Esta prova em pdf contém 𝟗 questões de múltipla escolha e 𝟏 questão discursiva 2 Uma Folha de Respostas em formato docx e em pdf 3 Preencha o cabeçalho da Folha de Respostas no espaço próprio 4 Atenção Serão consideradas somente as respostas lançadas na Folha de Respostas 5 Envie somente a Folha de Respostas 6 Não esqueça de preencher os seus dados na Folha de Respostas 7 Data máxima para envio no portal Teams 25112021 às 2359 Questão 01 Um objeto metálico carregado positivamente com carga 𝐐 é aproximado de um eletroscópio de folhas que foi previamente carregado negativamente com carga igual a 𝐐 I À medida que o objeto for se aproximando do eletroscópio as folhas vão se abrindo além do que já estavam IIÀ medida que o objeto for se aproximando as folhas permanecem como estavam III Se o objeto tocar o terminal externo do eletroscópio as folhas devem necessariamente se fechar Neste caso podese afirmar que a Nenhuma das afirmativas é correta b as afirmativas II e III são corretas c as afirmativas I e III são corretas d somente a afirmativa I é correta e somente a afirmativa III é correta Questão 02 Considere três esferas 𝟏 𝟐 e 𝟑 condutoras idênticas e elaboradas de um mesmo material Inicialmente a esfera 𝟏 está carregada com carga 𝐐 e as esferas 𝟐 e 𝟑 estão descarregadas Colocase a esfera 𝟏 em contato com a esfera 𝟐 eletrizandoa e em seguida elas são separadas Posteriormente colocase a esfera 𝟐 em contato com a esfera 3 eletrizandoa e separandoas também Finalmente a esfera 𝟑 é colocada em contato com a esfera 𝟏 sendo depois separadas Dessa forma a carga final da esfera 𝟏 érecebeu 𝟑 µ𝐂 de prótons a 𝟑𝐐𝟒 b 𝟑𝐐𝟖 c 𝑸𝟑 d 𝐐 e 𝐐𝟐 Questão 03 Duas cargas elétricas puntiformes positivas estão separadas por 𝟒 𝐜𝐦 e se repelem com uma força de 𝟐𝟕 𝟏𝟎𝟓 𝐍 Suponha que a distância entre elas seja aumentada para 𝟏𝟐 𝐜𝐦 Qual é o novo valor da força de repulsão entre as cargas em unidades de 𝟏𝟎𝟓𝐍 a 𝟗 b 𝟔 c 𝟑 d 𝟏𝟓 e 𝟏𝟐 Física I I I 20222 Disciplina FÍSICA GERAL e EXPERIMENTAL I I I Professor Tutor Dr Jocel de Souza Rego AVALIAÇÃO 𝐌𝟐 Data limite 25112022 até às 2359 Questão 04 Duas cargas elétricas 𝐪𝟏 e 𝐪𝟐 encontramse no espaço onde existe um campo elétrico 𝐄 representado pelas linhas de campo linhas de força conforme mostra a figura As cargas elétricas são mantidas em repouso até o instante representado na figura quando essas cargas são liberadas Imediatamente após serem liberadas podemos concluir que a Se 𝐪𝟏 𝐪𝟐 então a intensidade da força com que o campo elétrico 𝐄 atua na carga 𝐪𝟐 é maior do que a intensidade da força com que esse campo atua sobre a carga 𝐪𝟏 b Se 𝐪𝟏 for negativa e 𝐪𝟐 positiva então pode existir uma situação onde as cargas elétricas permanecerão paradas nas posições indicadas na figura pelas atuações das forças aplicadas1pelo campo elétrico sobre cada carga e da força de atração entre elas c Se as cargas elétricas se aproximarem é porque necessariamente elas são de diferentes tipos uma positiva outra negativa d Se as duas cargas elétricas forem1positivas necessariamente elas se movimentarão em sentidos opostos e É impossível obter conclusão pois não conhecemos a distância para calcular a força entre as cargas Questão 05 Quando forem aproximadas duas partículas que se repelem a energia potencial elétrica das duas partículas a fica constante b diminui e em seguida aumenta c aumenta e em seguida diminui d aumenta e diminui Questão 06 Considerando a lei de Gauss ou superfícies Gaussianas faremos uma análise dos pontos considerando o condutor esférico abaixo Chamaremos de potenciais eletrostáticos 𝐏𝟏 𝐏𝟐 𝐏𝟑 e 𝐏𝟒 os potenciais nos respectivos pontos Quais pontos têm o mesmo potencial a 𝟏 e 𝟐 b 𝟐 e 𝟒 c 𝟑 e 𝟒 d 𝟐 e 𝟑 e 𝟏 e 𝟒 Questão 07 Considere duas partículas 𝐀 e 𝐁 eletrizadas positivamente com cargas elétricas 𝐐 e 𝐪 respectivamente Seja 𝐝 a distância entre elas O gráfico da energia potencial elétrica 𝐄𝐏 de 𝐪 no campo elétrico originado por Q fixa em função de 𝐝 está representado na figura bem como da energia mecânica 𝐄𝐌 isto é da soma das energias cinética 𝐄𝐜 e potencial 𝐄𝐌 de 𝐪 Podemos afirmar que a Para 𝐝 𝐝𝟎 temos 𝐄𝐏 𝐄𝐌 b Para 𝐝 𝐝𝟎 𝐄𝐜 𝟎 c Ao se deslocar espontaneamente a partícula 𝐁 eletrizada com carga elétrica 𝐪 passa por pontos de potencial cada vez maior d A partícula 𝐁 é abandonada do repouso quando a distância que a separa de 𝐐 é 𝐝𝟎 e não há conservação da energia mecânica Questão 8 Um aluno faz uma análise com uma corrente de 𝟐 𝐀 para um fio padrão de 𝟏𝟔 𝐦𝐦 de diâmetro Usou cobre e o mesmo conhece que a constante de Fermi para o mesmo é 𝟖 𝟒𝟓 𝟏𝟎𝟐𝟐 elétrons por centímetro cúbico qual a velocidade dos elétrons em 𝐜𝐦𝐬 neste condutor 𝐪 𝟏 𝟔 𝟏𝟎𝟏𝟗𝐂 a 𝟕 𝟒 𝟏𝟎𝟓 b 𝟏𝟔 c 𝐳𝐞𝐫𝐨 d 𝟑 𝟏𝟎𝟖 e 𝐯𝐞𝐥𝐨𝐜𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞 𝐝𝐚 𝐥𝐮𝐳 Questão 09 Um fio metálico retilíneo vertical e muito longo atravessa a superfície de uma mesa sobre a qual há uma bússola próxima ao fio conforme a figura a seguir Fazendo passar uma corrente elétrica contínua 𝐢 no sentido indicado a posição de equilíbrio estável da agulha imantada desprezando o campo magnético terrestre é a b c d e Impossivel QUESTÃO DISSERTATIVA Questão 10 Seis partículas eletrizadas com cargas elétricas de valores 𝐐 𝟐𝐐 𝟑𝐐 𝟒𝐐 𝟓𝐐 e 𝟔𝐐 são dispostas nos vértices de um hexágono regular de lado 𝐋 conforme indica a figura Considere 𝐐 𝟏 𝟎 µ𝐂 𝐋 𝟏𝟎 𝐜𝐦 e a constante eletrostática no meio 𝐊𝟎 𝟗 𝟎 𝟏𝟎𝟗 𝐍 𝐦𝟐𝐂𝟐 Calcule a intensidade do vetor campo elétrico resultante no centro 𝐎 do hexágono Faça sua resposta com as justificativas incluindo os cálculos detalhadamente RESPOSTA ESPERADA 1 Ao aproximar o objeto do eletroscópio os elétrons irão de encontro com o objeto isto é as cargas negativas das folhas irão para o terminal consequentemente as folhas vão se fechando conforme a aproximação do objeto quanto mais próximos mais os elétrons serão atraídos e a folha ficará mais fechada Resposta E 2 Chamando E a esfera E1 E2 e E3 sendo E1 Q e E2 0 quando em contato vão se dividir igualmente E1 E2 Q2 Quando E2 entra em contato com E3 as cargas vão se dividir novamente Q22 Q4 E2 E3 Q4 A soma das duas cargas terá que Se dividir igualmente entre as duas esferas Q2 Q4 3Q4 3Q42 3Q8 Dessa forma a carga final da esfera 1 é 3Q8 Resposta B 3 Dados F 27 105 N dantes 4 cm 4 102 m d depois 12 cm 12 102 m Pela Lei de Coulomb temos F K Q1 Q2 d2 Antes 27 105 K Q1 Q2 41022 K Q1 Q2 432 109 Depois Fnovo K Q1 Q2 d2 Fnovo 432109 121022 Fnovo 3 105 N Resposta C 4 Quanto mais denso as linhas de campo maior é sua intensidade então a carga Q2 tem uma intensidade do campo E maior que Q1 As cargas irão se movimentar independente de sua carga Mesmo possuindo o mesmo sinal não significa que irão se afastar elas podem ir na mesma direção devido ao campo Resposta A 5 Quando aproximamos duas partículas de cargas iguais elas irão se repelir quanto menor a distância maior será a velocidade de repulsão Assim maior será a energia elétrico gerado pelas cargas V kQ d Assim o aumento do potencial V aumenta a energia potencial Ep onde V Ep q Resposta D 6 A Lei de Gauus nos diz que o fluxo elétrico atravéz de uma superfície fechada é a soma das cargas e que cada ponto envolvido pela gaussiana tem o mesmo potencial Resposta C 7 A energia mecânica é maior que zero Podemos verificar que a energia mecânica se conserva Com o deslocamento a distância aumenta consequentemente o potencial aumenta pois V kQ d do é em ponto onde as energias são iguais e depois a Ep sempre sera menor Resposta B Dados i 2A r 8 mm 08 cm q 16 1019 C 16 1047 Ncm2C2 n 845 1022 eletronscm3 A πr2 π082 201 cm2 A velocidade de deriva será I neAvd vd I neA vd 2 8451022 161017 201 vd 74 105 cms Resposta A g Se usarmos a regra da mão direita a agulha está na direção do campo e com polo norte no sentido do campo Resposta B 10 As partículas eletrizadas com cargas elétricas Q 2Q 3Q 4Q 5Q e 6Q originam no centro os vetores de afastamento E 2E 3E 4E 5E e 6E Fazendo o vetor resultante temos A resultante entre esses 3 vetores teremos ER 6E 6 K0 Q L2 ER 6 9 109 1 106 012 ER 54 106 NC