PROFESSOR ILAN RODRIGUES TC DE FÍSICA II

Transcrição

1 1. Considere uma câmara em cujo interior atua um campo magnético constante, indicado por X, perpendicular ao plano da folha e entrando nela. Um próton, um elétron e um feixe de radiação gama penetram no interior desta câmara por uma abertura comum, como mostra a figura. O próton e o elétron passam pela entrada com a mesma velocidade, e os números indicam os possíveis pontos de colisão dos três componentes citados com a parede interior da câmara. Considerando o próton, o elétron e a radiação gama, os números correspondentes aos pontos com que eles colidem são, respectivamente, a) 2, 4 e 3. b) 3, 5 e 1. c) 1, 4 e 3. d) 2, 3 e 4. e) 1, 5 e Um seletor de velocidades é utilizado para separar partículas de uma determinada velocidade. Para partículas com carga elétrica, um dispositivo deste tipo pode ser construído utilizando um campo magnético e um campo elétrico perpendiculares entre si. Os valores desses campos podem ser ajustados de modo que as partículas que têm a velocidade desejada atravessam a região de atuação dos campos sem serem desviadas. Deseja-se utilizar um dispositivo desse tipo para selecionar prótons que tenham a velocidade 4 de 3,0 10 m / s.. Para tal, um feixe de prótons é lançado na região demarcada pelo retângulo em que existe um campo magnético de 2,0 10 T, perpendicular à página e nela entrando, como mostra a figura a seguir. 3 Nessas condições, o módulo e a orientação do campo elétrico aplicado na região demarcada, que permitirá selecionar os prótons com a velocidade desejada, é a) 60 V/m perpendicular ao plano da página apontando para fora da página b) 60 V/m perpendicular ao plano da página apontando para dentro da página c) 60 V/m no plano da página apontando para baixo d) 0,15 V/m no plano da página apontando para cima e) 0,15 V/m no plano da página apontando para baixo 3. A corrente elétrica induzida em uma espira, ao se aproximar e afastar com velocidade constante um imã na direção do seu eixo, conforme indicado na figura a seguir, é

2 a) contínua e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. b) alternada e se opõe à variação do fluxo magnético que a originou. c) contínua e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. d) alternada e ocorre a favor da variação do fluxo magnético que a originou. 4. Os ímãs têm larga aplicação em nosso cotidiano tanto com finalidades práticas, como em alto-falantes e microfones, ou como meramente decorativas. A figura mostra dois ímãs, A e B, em forma de barra, com seus respectivos polos magnéticos. Analise as seguintes afirmações sobre ímãs e suas propriedades magnéticas. I. Se quebrarmos os dois ímãs ao meio, obteremos quatro pedaços de material sem propriedades magnéticas, pois teremos separados os polos norte e sul um do outro. II. A e B podem tanto atrair-se como repelir-se, dependendo da posição em que os colocamos, um em relação ao outro. III. Se aproximarmos de um dos dois ímãs uma pequena esfera de ferro, ela será atraída por um dos polos desse ímã, mas será repelida pelo outro. É correto o que se afirma em a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e II, apenas. d) I e III, apenas. e) II e III, apenas. 5. A agulha de uma bússola ao ser colocada entre dois imãs sofre um giro no sentido antihorário. A figura que ilustra corretamente a posição inicial da agulha em relação aos imãs é a) b) c)

3 d) 6. Em uma aula de laboratório, os estudantes foram divididos em dois grupos. O grupo A fez experimentos com o objetivo de desenhar linhas de campo elétrico e magnético. Os desenhos feitos estão apresentados nas figuras I, II, III e IV abaixo. Aos alunos do grupo B, coube analisar os desenhos produzidos pelo grupo A e formular hipóteses. Dentre elas, a única correta é que as figuras I, II, III e IV podem representar, respectivamente, linhas de campo a) eletrostático, eletrostático, magnético e magnético. b) magnético, magnético, eletrostático e eletrostático. c) eletrostático, magnético, eletrostático e magnético. d) magnético, eletrostático, eletrostático e magnético. e) eletrostático, magnético, magnético e magnético. 7.

4 Para vender a fundições que fabricam aço, as grandes indústrias de reciclagem separam o ferro de outros resíduos e, para realizar a separação e o transporte do ferro, elas utilizam grandes guindastes que, em lugar de possuírem ganchos em suas extremidades, possuem a) bobinas que geram corrente elétrica. b) bobinas que geram resistência elétrica. c) dínamos que geram campo magnético. d) eletroímãs que geram corrente elétrica. e) eletroímãs que geram campo magnético. 8. Em um acelerador de partículas, três partículas K, L, e M, de alta energia, penetram em uma região onde existe somente um campo magnético uniforme B, movendo-se perpendicularmente a esse campo. A figura a seguir mostra as trajetórias dessas partículas (sendo a direção do campo B perpendicular ao plano do papel, saindo da folha). Com relação às cargas das partículas podemos afirmar, corretamente, que a) as de K, L e M são positivas. b) as de K e M são positivas. c) somente a de M é positiva. d) somente a de K é positiva. 9. Os dínamos são geradores de energia elétrica utilizados em bicicletas para acender uma pequena lâmpada. Para isso, é necessário que a parte móvel esteja em contato com o pneu da bicicleta e, quando ela entra em movimento, é gerada energia elétrica para acender a lâmpada. Dentro desse gerador, encontram-se um imã e uma bobina.

5 O princípio de funcionamento desse equipamento é explicado pelo fato de que a a) corrente elétrica no circuito fechado gera um campo magnético nessa região. b) bobina imersa no campo magnético em circuito fechado gera uma corrente elétrica. c) bobina em atrito com o campo magnético no circuito fechado gera uma corrente elétrica. d) corrente elétrica é gerada em circuito fechado por causa da presença do campo magnético. e) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético. 10. Aproxima-se um ímã de um anel metálico fixo em um suporte isolante, como mostra a figura. O movimento do ímã, em direção ao anel, a) não causa efeitos no anel. b) produz corrente alternada no anel. c) faz com que o polo sul do ímã vire polo norte e vice versa. d) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de atração entre anel e ímã. e) produz corrente elétrica no anel, causando uma força de repulsão entre anel e ímã. 11. Uma cavidade em um bloco de chumbo contém uma amostra radioativa do elemento químico bário. A figura (a) ilustra as trajetórias das partículas á, â e ã emitidas após o decaimento radioativo.

6 Aplica-se um campo magnético uniforme entrando no plano da folha, conforme ilustrado na figura (b). O comportamento representado pelas trajetórias ocorre porque a) a partícula â tem carga positiva e quantidade de movimento maior que a de á. b) as partículas á e â têm cargas opostas e mesma quantidade de movimento. c) a partícula á tem carga positiva e quantidade de movimento maior que a de â. d) a partícula á tem carga maior e quantidade de movimento menor que a de â. e) a partícula ã tem carga positiva e quantidade de movimento menor que a de â. 12. Reações nucleares que ocorrem no Sol produzem partículas algumas eletricamente carregadas, que são lançadas no espaço. Muitas dessas partículas vêm em direção à Terra e podem interagir com o campo magnético desse planeta. Nesta figura, as linhas indicam, aproximadamente, a direção e o sentido do campo magnético em torno da Terra: Nessa figura, K e L representam duas partículas eletricamente carregadas e as setas indicam suas velocidades em certo instante. Com base nessas informações, Alice e Clara chegam a estas conclusões: Alice - Independentemente do sinal da sua carga, a partícula L terá a direção de sua velocidade alterada pelo campo magnético da Terra. Clara - Se a partícula K tiver carga elétrica negativa, sua velocidade será reduzida pelo campo magnético da Terra e poderá não atingi-la. Considerando-se a situação descrita, é CORRETO afirmar que a) apenas a conclusão de Alice está certa. b) apenas a conclusão de Clara está certa. c) ambas as conclusões estão certas. d) nenhuma das duas conclusões está certa. 13. A figura abaixo mostra um ímã AB se deslocando, no sentido indicado pela seta, sobre um trilho horizontal envolvido por uma bobina metálica fixa. Nessas condições, é correto afirmar que, durante a aproximação do ímã, a bobina a) sempre o atrairá.

7 b) sempre o repelirá. c) somente o atrairá se o polo A for o Norte. d) somente o repelirá se o polo A for o Sul. PROFESSOR ILAN RODRIGUES 14. O campo magnético pode ser produzido pelo movimento de cargas elétricas ou, como ocorre nas ondas eletromagnéticas, pela variação do fluxo de campo elétrico local. Em qual das figuras a seguir está representado corretamente o campo magnético? a) b) c) d) e) 15. O freio eletromagnético é um dispositivo no qual interações eletromagnéticas provocam uma redução de velocidade num corpo em movimento, sem a necessidade da atuação de forças de atrito. A experiência descrita a seguir ilustra o funcionamento de um freio eletromagnético. Na figura 1, um ímã cilíndrico desce em movimento acelerado por dentro de um tubo cilíndrico de acrílico, vertical, sujeito apenas à ação da força peso. Na figura 2, o mesmo ímã desce em movimento uniforme por dentro de um tubo cilíndrico, vertical, de cobre, sujeito à ação da força peso e da força magnética, vertical e para cima, que surge devido à corrente elétrica induzida que circula pelo tubo de cobre, causada pelo movimento do ímã por dentro dele. Nas duas situações, podem ser desconsiderados o atrito entre o ímã e os tubos, e a resistência do ar Considerando a polaridade do ímã, as linhas de indução magnética criadas por ele e o sentido da corrente elétrica induzida no tubo condutor de cobre abaixo do ímã, quando este desce por dentro do tubo, a alternativa que mostra uma situação coerente com o aparecimento de uma força magnética vertical para cima no ímã é a indicada pela letra

8 a) b) c) d) e) 16. Uma bobina chata representa um conjunto de N espiras que estão justapostas, sendo essas espiras todas iguais e de mesmo raio. Considerando que a bobina da figura abaixo tem resistência de R 8, possui 6 espiras, o raio mede 10 cm, e ela é alimentada por um gerador

9 de resistência interna de 2 e força eletromotriz de 50 V, a intensidade do vetor indução magnética no centro da bobina, no vácuo, vale: 7 Dado: μo 4 π. 10 T.m / A (permeabilidade magnética no vácuo) 5 a) 2 π. 10 T b) c) 5 4 π. 10 T 5 6 π. 10 T 5 d) 8 π. 10 T 5 e) 9 π. 10 T 17. Em uma região de campo magnético uniforme B, uma partícula de massa m e carga elétrica positiva q, penetra nesse campo com velocidade v, perpendicularmente a B, conforme figura seguinte. O vetor forca magnética, que atua sobre a partícula no ponto P, está melhor representado em a) b) c) d) 18. Uma criança brincando com um ímã, por descuido, o deixa cair, e ele se rompe em duas partes. Ao tentar consertá-lo, unindo-as no local da ruptura, ela percebe que os dois pedaços não se encaixam devido à ação magnética. Pensando nisso, se o ímã tivesse o formato e as polaridades da figura a seguir, é válido afirmar que o ímã poderia ter se rompido

10 a) na direção do plano α. b) na direção do plano β. c) na direção do plano π. d) na direção de qualquer plano. e) apenas na direção do plano β. 19. A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2. De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. ( Adaptado.) Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo α e α os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja X Y desfeito, deve valer a relação e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a. Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa a) α α... esquerda. X Y b) α α... esquerda. X Y

11 c) α α... direita. X Y d) α α... direita. X Y e) α α... direita. X Y 20. A figura representa o campo magnético de dois fios paralelos que conduzem correntes elétricas. A respeito da força magnética resultante no fio da esquerda, podemos afirmar que ela: a) atua para a direita e tem magnitude maior que a da força no fio da direita. b) atua para a direita e tem magnitude igual à da força no fio da direita. c) atua para a esquerda e tem magnitude maior que a da força no fio da direita. d) atua para a esquerda e tem magnitude igual à da força no fio da direita. e) atua para a esquerda e tem magnitude menor que a da força no fio da direita. 21. Uma mistura de substâncias radiativas encontra-se confinada em um recipiente de chumbo, com uma pequena abertura por onde pode sair um feixe paralelo de partículas emitidas. Ao saírem, três tipos de partícula, 1, 2 e 3, adentram uma região de campo magnético uniforme B com velocidades perpendiculares às linhas de campo magnético e descrevem trajetórias conforme ilustradas na figura. Considerando a ação de forças magnéticas sobre cargas elétricas em movimento uniforme, e as trajetórias de cada partícula ilustradas na figura, pode-se concluir com certeza que a) as partículas 1 e 2, independentemente de suas massas e velocidades, possuem necessariamente cargas com sinais contrários e a partícula 3 é eletricamente neutra (carga zero). b) as partículas 1 e 2, independentemente de suas massas e velocidades, possuem necessariamente cargas com sinais contrários e a partícula 3 tem massa zero. c) as partículas 1 e 2, independentemente de suas massas e velocidades, possuem necessariamente cargas de mesmo sinal e a partícula 3 tem carga e massa zero. d) as partículas 1 e 2 saíram do recipiente com a mesma velocidade. e) as partículas 1 e 2 possuem massas iguais, e a partícula 3 não possui massa. 22. Dois fios paralelos conduzem correntes elétricas no mesmo sentido de acordo com a

12 figura. A direção e sentido do campo magnético gerado pela corrente do fio M são para dentro da página, na posição em que está o fio N. A força magnética que o campo do fio M exerce no fio N tem direção e sentido: a) para dentro da página. b) para baixo, apontando para N. c) para cima, apontando para M. d) para fora da página. 23. Três fios flexíveis e condutores, a, b e c, paralelos, encontram-se fixos em suas extremidades e separados por uma pequena distância d. Quando percorridos, simultaneamente, por correntes de mesma intensidade nos sentidos indicados na figura, suas configurações são melhor representadas na alternativa: TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Onde for necessário, utilize g = 10 m/s A figura mostra a trajetória de partículas carregadas eletricamente, movendo-se com velocidades iniciais de mesmo módulo em uma região na qual existe um campo magnético. As partículas são elétron, próton e pósitron (partícula de massa igual à do elétron, mas de carga positiva).

13 A respeito desse fato são feitas as seguintes afirmações: I. A partícula 1 é o elétron. II. A partícula 1 é o pósitron. III. A partícula 2 é o próton. IV. O vetor indução magnética B está saindo verticalmente do plano do papel. V. O vetor indução magnética B está entrando verticalmente no plano do papel. VI. O vetor indução magnética B está paralelo ao plano do papel. É correto o que foi afirmado apenas em a) I e III. b) II. c) I, III e IV. d) II e V. e) III e VI. 25. A foto mostra uma lanterna sem pilhas, recentemente lançada no mercado. Ela funciona transformando em energia elétrica a energia cinética que lhe é fornecida pelo usuário - para isso ele deve agitá-la fortemente na direção do seu comprimento. Como o interior dessa lanterna é visível, pode-se ver como funciona: ao agitá-la, o usuário faz um ímã cilíndrico atravessar uma bobina para frente e para trás. O movimento do ímã através da bobina faz aparecer nela uma corrente induzida que percorre e acende a lâmpada. O princípio físico em que se baseia essa lanterna e a corrente induzida na bobina são, respectivamente: a) indução eletromagnética; corrente alternada. b) indução eletromagnética; corrente contínua. c) lei de Coulomb; corrente contínua. d) lei de Coulomb; corrente alternada. e) lei de Ampere; correntes alternada ou contínua podem ser induzidas.

14 26. Os ímãs 1, 2 e 3 foram cuidadosamente seccionados em dois pedaços simétricos, nas regiões indicadas pela linha tracejada. Analise as afirmações referentes às consequências da divisão dos ímãs: I. todos os pedaços obtidos desses ímãs serão também ímãs, independentemente do plano de secção utilizado; II. os pedaços respectivos dos ímãs 2 e 3 poderão se juntar espontaneamente nos locais da separação, retomando a aparência original de cada ímã; III. na secção dos ímãs 1 e 2, os polos magnéticos ficarão separados mantendo cada fragmento um único polo magnético. Está correto o contido apenas em a) I. b) III. c) I e II. d) I e III. e) II e III. 27. Considere um ímã permanente e uma barra de ferro inicialmente não imantada, conforme a figura a seguir. Ao aproximarmos a barra de ferro do ímã, observa-se a formação de um polo em A, um polo em B e uma entre o ímã e a barra de ferro. A alternativa que preenche respectiva e corretamente as lacunas da afirmação anterior é a) norte, sul, repulsão b) sul, sul, repulsão. c) sul, norte, atração. d) norte, sul, atração

15 e) sul, norte, repulsão. 28. Uma partícula de carga q entra com velocidade V0 numa região onde existe um campo magnético uniforme B. No caso em que V0 e B possuem a mesma direção, podemos afirmar que a partícula a) sofrerá um desvio para sua direita. b) sofrerá um desvio para sua esquerda. c) será acelerada na direção do campo magnético uniforme B. d) não sentirá a ação do campo magnético uniforme B. e) será desacelerada na direção do campo magnético uniforme B. 29. A agulha de uma bússola, inicialmente, aponta para a marcação Norte quando não passa corrente pelo fio condutor, conforme Figura1. Ao ligar as extremidades do fio condutor a uma pilha, por onde passa uma corrente, a agulha muda de direção, conforme Figura 2. Com base neste experimento, é correto afirmar que a) magnetismo e eletricidade são fenômenos completamente independentes no campo da física; o que ocorre é uma interação entre o fio e a agulha, independente de haver ou não corrente. b) a corrente elétrica cria um campo magnético de forma que a agulha da bússola é alinhada na direção do campo magnético resultante. Este é o campo magnético da Terra somado, vetorialmente, ao campo magnético criado pela corrente que percorre o fio. c) a bússola funciona devido aos polos geográficos, não tendo relação alguma com o campo magnético da Terra. A mudança de posição da agulha acontece pelo fato de o fio alterar a posição dos polos geográficos da Terra. d) a agulha muda de direção porque existe uma força coulombiana repulsiva entre os elétrons do fio e os elétrons da agulha, conhecida como lei de Coulomb. 30. Uma espira retangular é colocada em um campo magnético com o plano da espira perpendicular à direção do campo, conforme mostra a figura. Se a corrente elétrica flui no sentido mostrado, pode-se afirmar em relação à resultante das forças, e ao torque total em relação ao centro da espira, que

16 a) A resultante das forças não é zero, mas o torque total é zero. b) A resultante das forças e o torque total são nulos. c) O torque total não é zero, mas a resultante das forças é zero. d) A resultante das forças e o torque total não são nulos. e) O enunciado não permite estabelecer correlações entre as grandezas consideradas.