Lista Física 4 2019-1

Questões retiradas do Responde Aí. 2019.1 1) 2) 6) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 6 A face esquerda de um cubo é composta por um espelho (material condutor) e é iluminada por um feixe de luz de intensidade I_1, em uma incidência normal. A face direita, paralela à anterior, é composta por um material absorvedor de intensidade I_2, também em incidência normal. Se a força média que atua no bloco é nula, pode-se afirmar que a) I_1 = I_2/2. b) I_1 = 2I_2. c) I_1 = I_2. d) I_1 = \sqrt{2} I_2. 7) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 7 Sobre um raio circularmente polarizado, incidindo na interface entre dois materiais no ângulo de Brewster, pode-se dizer que a) o feixe refletido é linearmente polarizado. b) o feixe refratado sempre faz 90° com o feixe incidente. c) o feixe refletido sempre faz 90° com o feixe incidente. d) o ângulo de Brewster é definido apenas para feixes incidentes linearmente polarizados. 8) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 8 Um raio de luz monocromática incide quase perpendicularmente em um filme fino de água de espessura t, sobre um bloco de vidro de espessura d, como mostra a figura abaixo. Se os índices de refração dos meios satisfazem n_{ar} < n_{agua} < n_{vidro}, pode-se concluir que a interferência em A será construtiva: a) com 2t = m \lambda_{agua}, na qual m é um número natural e \lambda_{agua}, o comprimento de onda da luz na água. b) com 2t = \left(m + \frac{1}{2}\right) \lambda_{agua}, na qual m é um número natural e \lambda_{agua}, o comprimento de onda da luz na água. c) com 2t = m \lambda_{ar}, na qual m é um número natural e \lambda_{ar}, o comprimento de onda da luz no ar. d) com 2t = \left(m + \frac{1}{2}\right) \lambda_{ar}, na qual m é um número natural e \lambda_{ar}, o comprimento de onda da luz no ar. 9) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 9 A luz de um laser de He-Ne de comprimento de onda de 630 nm incide numa fenda simples com largura de 4,0 ⋅ 10^{−4} m. Qual é o comprimento do máximo central (a distância entre franjas escuras contíguas ao máximo central) num anteparo a 2,0 m de distância? a) 6,3 ⋅ 10^{−3} m. b) 2,0 ⋅ 10^{−3} m. c) 3,2 ⋅ 10^{−3} m. d) 1,3 ⋅ 10^{−3} m. 10) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 10 Se um próton, um elétron e um fóton livre possuem o mesmo valor para o módulo do momento linear, qual dos três possuem o maior comprimento de onda de De Broglie? a) Todos possuem o mesmo comprimento de onda. b) O próton. c) O elétron. d) O fóton. 11) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 11 Um observador parado na Terra mede o comprimento de uma nave espacial em movimento e encontra o valor de 80 m. Sabendo que a velocidade da nave em relação à Terra é de 3c/5, o comprimento da nave, para um observador dentro da nave, será? a) 100 m. b) 48 m. c) 80 m. d) 133 m. 3) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 3 Um material não magnético possui a permeabilidade magnética igual à do vácuo μ = μ0. Um feixe de luz se propaga nesse material com velocidade v = 1,5 ⋅ 10^8 m/s. Determine o valor da permissividade elétrica ε desse material. a) 4ε0. b) 2ε0. c) ε0. d) ε0/4. 4) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 4 Em um dado ponto do espaço e um instante de tempo, o vetor campo magnético de uma onda plana, linearmente polarizada e monocromática está na direção e sentido do vetor 𝑥̂ + 𝑦̂. O vetor de Poynting, no mesmo ponto e instante de tempo, vale −1 \left(\frac{W}{m^2}\right) 𝑧̂. No ponto e instante considerados, determine a direção e o sentido do campo elétrico da onda. a) −𝑥̂ + 𝑦̂. b) 𝑥̂ − 𝑦̂. c) 𝑥̂ − 𝑧̂. d) −𝑧̂. 5) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 5 Uma lâmpada de potência média P_1 gera um campo elétrico de amplitude E_1, em um dado ponto de observação. A lâmpada é substituída por outra mais eficiente com potência média P_2 = 5P_1. Determine o novo valor da amplitude do campo elétrico E_2, no mesmo ponto de observação. a) E_2 = \sqrt{5} E_1. b) E_2 = \sqrt{5} E_1/5. c) E_2 = 5 E_1. d) E_2 = E_1/5. 12) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 12 Uma partícula de massa de repouso m0 tem um momento linear cujo módulo é m0c para um referencial inercial. Qual é o valor da massa relativística dessa partícula para o dado referencial? a) \( \sqrt{2}m_0 \). b) \( \sqrt{2}m_0/2 \). c) \( m_0 \). d) \( 2m_0 \). 13) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 13 Considere a colisão de um fóton, inicialmente com comprimento de onda \( \lambda_0 \), e um elétron em repouso. A diferença entre a energia inicial do fóton \( E_0 \) pela energia do fóton espalhado \( E \), em função do ângulo de espalhamento \( \theta \), é dada por a) \( E_0 - E = E(1 - \cos \theta) \frac{\lambda_c}{\lambda_0} \). b) \( E_0 - E = E(1 + \cos \theta) \frac{\lambda_c}{\lambda_0} \). c) \( E_0 - E = E(1 - \cos \theta) \frac{\lambda_0}{\lambda_c} \). d) \( E_0 - E = E(1 + \cos \theta) \). 14) UFRJ, Física 4, PF - 2019.1, Questão 14 Um estudante de laboratório de Física Moderna realiza um experimento para estimar a constante de Planck e a função trabalho de um material, observando o efeito fotoelétrico. Os pontos experimentais obtidos do potencial de corte versus a frequência da luz incidente para um mesmo material estão no gráfico a seguir. A curva contínua representa uma porção da reta que melhor se ajusta aos dados experimentais. (A imagem contém um gráfico não descrito) Através do gráfico, determine a função trabalho do material: a) 1,6 eV. b) 0,16 eV. c) 0,32 eV. d) 3,2 eV. 2018.2 1) UFRJ, Física 4, PF - 2018.2, Questão 1 Uma placa de ouro é iluminada por uma luz de comprimento de onda de \( \lambda = 100\ nm \) e elétrons são ejetados. A função trabalho para o ouro é de 5,0 \( eV \). (a) Qual é a energia cinética do elétron mais rápido? (b) Qual o comprimento de onda de corte para o efeito fotoelétrico ocorrer com o ouro como material? 2) UFRJ, Física 4, PF - 2018.2, Questão 2 Dois estudantes desejam medir o diâmetro \( D \) de um fio de cabelo. Com esse objetivo, realizam um experimento de interferência descrito a seguir. Apoiami uma placa de vidro sobre outra idêntica, ambas transparentes e perfeitamente planas. Colocam entre elas, na extremidade direita de cada placa, o fio de cabelo, como aparece na figura abaixo. Entre as placas, há uma lâmina delgada de ar de espessura \( d(x) \) depende da coordenada horizontal \( x \). Por conveniência, a figura está fora de escala. (A imagem contém uma figura não descrita) Os estudantes fazem incidir, de cima para baixo, luz monocromática de comprimento de onda de 500 \( nm \) e analisam a interferência dos raios refletidos (de baixo pra cima) em função da posição \( x \). Os estudantes verificam que a distância horizontal entre duas franjas escuras é de \( \Delta x = 0,5\ mm \). (a) Determine a condição para a interferência CONSTRUTIVA em função da espessura \( d(x) \) da lâmina delgada de ar. (b) Sabendo que o comprimento de cada placa \( l = 10\ cm \), determine o diâmetro \( D \) do fio de cabelo. 2018.1 1) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 1 A radiação eletromagnética intensa pode ser nociva à saúde humana. No Brasil, o limite legal aceito é de 80 microteslas (valor de amplitude do campo magnético da onda), enquanto o valor máximo aceito na Suíça é de 1 microtesla. Se uma antena de radiofrequência está posicionada a 50 km de uma comunidade, estando no limite legal brasileiro, qual deveria ser a distância entre a comunidade e a antena para que o limite Suíço fosse cumprido? a) 200\sqrt{5} \ km b) 2000 \ km c) 100\sqrt{5} \ km d) 50,0 \ km e) 4000 \ km UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 7 Em uma perseguição intergaláctica, ladrões tentam escapar em um foguete que possui velocidade de \( \left( \frac{3c}{5} \right) \hat{\jmath} \) enquanto outra nave tripulada por soldados possui velocidade \( \left( \frac{4c}{5} \right) \hat{\jmath} \). Determine a velocidade do foguete em relação à nave. a) \(- \left( \frac{13c}{13} \right) \hat{\jmath} \). b) \(+ \left( \frac{16c}{13} \right) \hat{\jmath} \). c) \(- \left( \frac{35c}{37} \right) \hat{\jmath} \). d) \(+ \left( \frac{36c}{37} \right) \hat{\jmath} \). e) \(- \left( \frac{25c}{37} \right) \hat{\jmath} \). UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 8 Considere as afirmações a seguir e marque a alternativa correta. I) No efeito fotoelétrico, a luz que incide com certa energia \( h\nu \) leva à ejeção de um elétron com energia cinética igual à energia do fóton absorvido. II) No espalhamento Compton, o fóton espalhado tem comprimento de onda maior que o do fóton incidente, pois parte da energia incidente é transferida para um elétron inicialmente em repouso. III) No modelo atômico de Bohr, a frequência da radiação emitida pelo átomo está associada a uma transição entre dois níveis e não a uma única órbita, como esperado classicamente. a) Apenas II e III estão corretas. b) Apenas I e II estão corretas. c) Apenas I e III estão corretas. d) Apenas I está correta. e) Apenas II está correta. f) Apenas III está correta. g) Todas estão corretas. h) Nenhuma está correta. 9) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 9 Em um espalhamento Compton por elétrons, em qual ângulo, aproximadamente, encontramos radiação eletromagnética com comprimento de onda 1,2 × 10−12 m dado que a onda incidente possui comprimento de onda 1,2 × 10−14 m? a) 60° b) 30° c) 45° d) 0° e) 90° 10) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 10 Observa-se o efeito fotoelétrico quando uma superfície metálica é bombardeada por fótons de energia de 4 eV. Com esses fótons, o efeito fotoelétrico cessa quando o potencial de freiamiento ating e o valor de 1 volt. Qual a energia cinética máxima dos fotoelétrons quando se dobra a energia dos fótons incidentes? a) 5 eV. b) 7 eV. c) 8 eV. d) 1 eV. e) 3 eV. 11) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 11 A função-trabalho do ouro vale, aproximadamente, 5,0 eV. Para se ter o efeito fotoelétrico com ouro, o comprimento de onda de uma onda eletromagnética deve ser menor que: a) 248 nm. b) 1240 nm. c) 620 nm. d) 124 nm. e) 496 nm. 12) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 12 Um próton livre possui velocidade de \( \frac{c}{100} \). Determine o comprimento de onda de De Broglie aproximado desse próton. a) 1 × 10−13 m. b) 1 × 10−11 m. c) 1 × 10−15 m. d) 1 × 10−9 m. e) 1 × 10−7 m. 13) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 13 Uma partícula não relativística com energia de repouso de 1 eV está confinada em uma caixa unidimensional de tamanho L, ocupando o primeiro estado excitado. Determine o tamanho L para que a energia cinética da partícula seja dada por 2 eV. a) 620 nm. b) 310 nm. c) 155 nm. d) 78 nm. e) 500 nm. 14) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão 14 Uma partícula não relativística com energia de repouso de 1 eV está confinada em uma caixa unidimensional de tamanho L, ocupando o primeiro estado excitado. Determine o tamanho L para que a energia cinética da partícula seja dada por 2 eV. a) 620 nm. b) 310 nm. c) 155 nm. d) 78 nm. e) 500 nm. Discursiva 1) UFRJ, Física 4, PF - 2018.1, Questão D1 Um feixe de luz monocromático de comprimento de onda \( \lambda = 0,6 \; \mu m \) ilumina coerentemente um plano opaco com 4 fendas idênticas de largura a e espaçadas igualmente de \( d = 5,0 \; \mu m \). Observa-se a figura de intensidade em um anteparo distante de \( L = 1,0 \; m \) do plano com as fendas. Determine o que se pede. a) As posições y > 0 no ANTEPARO dos TRÊS primeiros pontos de interferência DESTRUTIVA; b) As posições y > 0 no ANTEPARO dos TRÊS primeiros pontos dos máximo principais. Desconsidere o máximo central; c) Determine o valor da largura a de cada fenda para que o 1° mínimo da difração anule o 4° máximo principal.