P1 Física 2 Uff 2016 1

05) (0.5 ponto) Considere o gráfico que mostra como o potencial eletrostático varia, em função da distância radial a partir de um determinado ponto central, em cada uma de 4 regiões distantes do espaço. Nas regiões I e III, o potencial é constante, ao passo que, nas regiões II e IV, ele decresce suavemente, como mostra a figura. Podemos afirmar que:\n\n(a) A componente radial do campo elétrico é negativa nas regiões I e II. F\n(b) A componente radial do campo elétrico é nula nas regiões I e II. EM \u2022 I E I \u2022 E I = 0 \n(c) A componente radial do campo elétrico é negativa nas regiões II e IV. P\n(d) A componente radial do campo elétrico é nula nas regiões I e IV. F\n(e) A componente radial do campo elétrico é positiva em todas as quatro regiões. F\nE = - dV/dx\n\n06) (0.5 ponto) Na figura, temos uma seção transversal de um corpo condutor, isolado (muito afastado de quaisquer outros corpos), em equilíbrio eletrostático, carregado positivamente, além de algumas curvas orientadas. Quais curvas, nitidamente, não podem representar linhas de campo do correspondente campo eletrostático?\n\n(a) 1 e 4. (b) 1, 4 e 7.\n(c) 1, 3, 4 e 5. (d) 1 e 3.\n\nComo o corpo é condutor, E = 0 não há linhas\nE O condutor é uma\n\nE = \\text{EQUIPOTENCIAL} ENTÃO E \\perp \\text{SUP</8>ERFÍCIE} \n\n(7) (7.0 ponto) A figura mostra três sistemas com distribuições uniformes de carga interagindo electrostaticamente. Em todos, temos um plano infinito não condutor com densidade superficial de carga \ninteragindo com um anel (1), um disco (2) e uma esfera (3). O anel, o disco e a esfera têm a mesma carga total Q. Qual das alternativas abaixo melhor representa a comparação entre os módulos das forças elétricas exercidas pelo plano sobre: o anel (F1), o disco (F2) e a esfera (F3). 08) (0.5 ponto) Considere uma esfera maciça com densidade volumétrica de carga constante (isotrópica e uniforme), raio R e carga total Q > 0. Qual das alternativas abaixo melhor representa os gráficos do módulo do campo elétrico e do potencial elétrico, devidos a essa esfera em função da distância r ao centro?\n\n(a) E \n(b) E \n(c) E \n(d) E \n(e) E \n\n09) (0.5 ponto) Na figura, representam um gráfico do potencial elétrico entre duas placas planas, paralelas e extensas, uniformemente carregadas com cargas de sinais opostos, conforme medido ao longo do direção ortogonal às placas, sendo uma das placas escolhida como tendo potencial zero. Considerando que E é o verso na direção positiva do eixo dos x, qual é o vetor campo elétrico E em qualquer ponto entre as placas?\n\n(a) E = (1000 V/m)\n(b) E = (1 V/m)\n(c) E = (1 m)\n(d) E = (100 V/m)\n(e) E = (100 V/m)\n\n10) (0.5 ponto) Considere uma casca esférica, uniformemente carregada, cujo raio cresce, desde um valor R1 até um valor R2. Neste processo (de crescimento), em que a carga permanece constante, o que ocorre com o módulo do campo elétrico em cada um dos três pontos fixos, 1, 2 e 3, respectivamente: aumenta, diminui (sem anular), permanece o mesmo ou anula? 01) (0.5 ponto) Um dipolo rígido é colocado na proximidade de uma partícula (pontual) de carga Q < 0, fixa no plano médio, perpendicular ao eixo do dipolo, conforme mostra a figura. Podemos afirmar que o movimento inicial do dipolo, imediatamente após ser liberado do repouso, consiste em:\n\n(a) uma translação para direita e uma rotação, em torno do seu centro, no sentido anti-horário.\n(b) uma translação para a direita e uma rotação, em torno do seu centro, no sentido horário.\n(c) uma translação para cima e uma rotação, em torno do seu centro, no sentido anti-horário.\n(d) uma translação para baixo e uma rotação, em torno do seu centro, no sentido anti-horário.\n(e) uma translação para a esquerda e uma rotação, em torno do seu centro, no sentido anti-horário.\n\n02) (0.5 pontos) Um condutor com uma cavidade encontra-se em equilíbrio eletrostático e possui uma carga total q = -20 mC. No interior da cavidade, existe uma partícula em repouso, de carga q = -20 mC. Quais são as cargas nas superfícies interna e externa do condutor, respectivamente?\n\nInterna Externa\n(a) +20mC -40mC\n(b) +20mC +40mC\n(c) -10mC -10mC\n(d) 0 +20mC\n(e) -40mC +20mC\n\n03) (0.5 ponto) Dois capacitores de placas planas e paralelas, idênticos, são preenchidos com materiais dielétricos diferentes. O capacitor A é preenchido com um dígito de constante dielétrica e o outro (capacitor B) com vácuo. Os capacitores são carregados com baterias idênticas de 12V, como mostra a figura, que permanecem ligadas a LAS. Assinale a afirmação incorreta:\n\n(a) A carga acumulada nas placas dos dois capacitores são diferentes: 12V.\n(b) O campo elétrico no interior dos dois capacitores são iguais: V.\n(c) A energia é necessária para carregar os dois capacitores são iguais: V.\n(d) A dd entre as placas dos dois capacitores são iguais: V.\n(e) A capacitância do capacitor A é maior que a do capacitor B. V\n\n04) (0.5 ponto) Uma casca condutora esférica, possui, de raios interno e externo iguais a a e b, respectivamente, encontra-se em equilíbrio eletrostático e possui carga Q. Uma partícula de carga q2 está situada, em repouso, no centro da casca. Que relação é válida entre os potenciais V = V(r = a) e V = V(r = b)?\n\n(a) V(a) = 2V(b)\n(b) V(a) = V(a)\n(c) V(a) = V(b)\n(d) V(a) = 2V(b)\n(e) V(b) = 2V(a). 11) (0.5 ponto) O decaimento beta é um processo que ocorre no núcleo atômico onde um neutrônio se transforma num próton mais um elétron e uma terceira partícula neutra chamada anti-neutrino. Após ocorrer o número atômico sobe de uma unidade, à que passa a ter um próton a mais, e é então produzido no processo escapa do núcleo. Esse elétron é chamado de perturbação beta. O beta se transformando no nitrogênio 14. Qual é a ordem de grandeza da velocidade de um núcleo (para o infinito)? Assuma o núcleo como uma esfera carregada de 10^-12 m de raio e elétron partido de sua superfície. Assinale. (a) 10^7 m/s (b) 10^6 m/s (c) 10^5 m/s (d) 10^4 m/s (e) 10^3 m/s\n\n12) (0.5 ponto) Considere o seguinte corte transversal que exibe uma família de quatro superfícies equipotenciais, associadas a um campo eletrostático. Assinale a opção que melhor indica o vetor campo elétrico em cada um dos pontos A e B, respectivamente.\n\n(a)\n(b)\n(c)\n(d)\n(e)\n\n13) (0.5 ponto) Qual das seguintes afirmativas é falsa? (a) No processo de carregamento de um capacitor, cria-se um campo elétrico entre suas placas. (b) O trabalho necessário para carregar um capacitor pode ser pensado como sendo o trabalho necessário para criar um campo elétrico entre suas placas. (c) A densidade de energia no espaço entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional às magnitudes do campo elétrico. (d) A diferença de potencial entre as placas de um capacitor é diretamente proporcional ao módulo do campo elétrico. (e) A capacitância de um capacitor não depende da quantidade de carga acumulada nele nem da diferença de potencial aplicada nos seus terminais. 14) (0.5 ponto) O diagrama abaixo mostra as seções transversais de superfícies equipotenciais entre condutores carregados que são mostrados em preto. Vários pontos nas superfícies equipotenciais próximos dos condutores estão marcados. A, B, C, ... Un. Uma carga conta ganha 35x10^-3 de energia cinética quando se move do ponto E para o ponto D. Determine a magnitude, o tipo da carga e quanto trabalho é necessário para movê-la do ponto E para o ponto D.\n\n(a) 0.1mC, negativa e 20mJ (b) 500μC, negativa e -10mJ (c) 0.5mC, positiva e -40J (d) 0.35μC, positiva e -20J (e) 0.5mC, negativa e 10mJ\n\n15) (0.5 ponto) Uma casca esférica fina de raio R é carregada com excesso de carga positiva. Qual dos gráficos ilustra corretamente o potencial elétrico devido à casca carregada em função da distância r ao centro da causa? Considere a origem do potencial V=0 em r=R.\n\n(a) Um segmento de reta. (b) Um arco de círculo. (c) Um arco de elipse. (d) Nenhuma das opções acima. 16) (0.5 ponto) Uma corrente é estabelecida num tubo de descarga de gás quando uma diferença de potencial (ddp) é aplicada entre os dois eletrodos no tubo. O gás se ioniza, os elétrons movem-se em direção ao terminal positivo e os íons positivos em direção ao terminal negativo. Em um tubo de descarga de hidrogênio, 7,00x10^8 elétrons e 3,00x10^18 prótons passam através da seção reta do tubo a cada segundo. Quais são o módulo da corrente elétrica, I, e o sentido do vetor densidade de corrente elétrica, J, neste tubo de descarga? Lembre-se que o módulo da carga de elétrons vale 1,59x10^-19 C.\n\n(a) I = 1,60 A. Sentido: do terminal positivo para o negativo. (b) I = 640 A. Sentido: do terminal positivo para o negativo. (c) I = 1,60 A. Sentido: do terminal negativo para o positivo. (d) I = 1,60 A. Sentido: do terminal positivo para o negativo. (e) I = 1,12 A. Sentido: do terminal positivo para o negativo.\n\nJ = (7x10^8 + 3x10^9)x1.6x10^-19 A