CENTRO EDUCACIONAL SESC CIDADANIA

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1 CENTRO EDUCACIONAL SESC CIDADANIA Professor: Vilson Mendes Lista de exercícios de Física I Lista 9 Força magnética ENSINO MÉDIO NOTA: Aluno (a): Data SÉRIE/TURMA 3ª 1. Nos casos indicados a seguir, cada condutor está imerso em um campo magnético uniforme e é percorrido por uma corrente elétrica. Aplicando a regra da mão esquerda, represente a força magnética que age em cada condutor. a) Determine a constante elástica k da mola. b) Ao passar corrente elétrica pelo condutor, no sentido de C para D, observa-se que a deformação da mola se altera para 1,0 cm, como mostra a figura Um condutor retilíneo de comprimento L = 30 cm, percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 2,5 A, é colocado em um campo magnético uniforme de intensidade B = T. Represente a força magnética que age no condutor e determine sua intensidade em cada um dos casos abaixo. Qual é a intensidade da corrente que percorre o condutor? 4. Dois condutores retilíneos e paralelos, 1 e 2, são percorridos por correntes elétricas de intensidades i 1 e i 2, de acordo com a figura. No condutor 1, a corrente elétrica tem o sentido de A para B. 3. Um condutor reto de massa m = 100 g e comprimento L = 40 cm é colocado em um campo magnético uniforme de intensidade B = 0,50 T, suspenso por uma mola, como indica a figura 1. A mola sofre uma deformação de 2,0 cm quando não passa corrente elétrica pelo condutor. Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s 2. Qual deve ser o sentido da corrente no condutor 2 para que entre 1 e 2 ocorra atração? E repulsão? 5. Há dois condutores, 1 e 2, retilíneos, longos e paralelos, percorridos por correntes elétricas de mesmo sentido e mesma intensidade i. A distância entre os condutores é r e μ 0 é a permeabilidade magnética do meio. Para cada

2 comprimento L dos condutores, pode-se afirmar que: a) Entre os condutores ocorre atração e a proporcional à intensidade da corrente elétrica i. b) Entre os condutores ocorre atração e a proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica i. c) Entre os condutores ocorre atração e a proporcional à intensidade da corrente elétrica i. d) Entre os condutores ocorre atração e a proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica i. e) Entre os condutores ocorre atração e a intensidade da força magnética é inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre os condutores. 6. Três condutores retos, percorridos por uma corrente elétrica de mesma intensidade i = 2,0 A, estão dispostos conforme indica a figura a seguir. Sendo r = 20 cm e μ 0 = 4π 10 7 T m/a, determine a intensidade da força magnética resultante que age em cada metro do condutor 2, pela ação dos condutores 1 e 3. intensidade B, perpendicularmente às linhas de indução. Pode-se afirmar que: a) A partícula descreve um movimento retilíneo uniforme. b) A partícula descreve um movimento helicoidal uniforme. c) A partícula descreve um movimento circular uniforme de raio d) A partícula descreve um movimento circular uniforme, cujo período aumenta com o aumento da velocidade v. e) A partícula descreve um movimento circular uniforme, cujo período diminui com o aumento da velocidade v. 9. Um feixe de partículas constituído de elétrons, nêutrons e pósitrons (partículas de carga elétrica positiva) é lançado em um campo magnético uniforme. As partículas descrevem as trajetórias I, II e III, indicadas na figura. Identifique a trajetória dos elétrons, dos nêutrons e dos pósitrons. 7. Em cada caso, represente a força magnética que age nas partículas eletrizadas A e C, lançadas com velocidades e em um campo magnético uniforme. 10. Duas partículas de mesma massa e eletrizadas com cargas elétricas q 1 e q 2 são lançadas com mesma velocidade em um campo magnético uniforme. Considerando que as partículas descrevem as semicircunferências indicadas na figura, determine a relação. Revisando o conteúdo 1. (Ufal) Um condutor elétrico de pequena espessura e comprimento de 50 cm é disposto horizontalmente numa região onde existe um campo magnético uniforme, de direção perpendicular a essa folha, sentido para dentro da folha e intensidade 2,0 T. 8. Uma partícula de massa m e eletrizada com carga elétrica q é lançada com velocidade de módulo v em um campo magnético uniforme de

3 Determine o módulo, a direção e o sentido da força magnética que atua no fio quando ele é percorrido por uma corrente de intensidade 5,0 A, da esquerda para a direita, como mostra a figura. 2. (Uneb-BA) Um fio condutor de peso P = 1,0 N é sustentado por dois fios ideais e isolantes numa região onde existe um campo de indução magnética de módulo B = 1,0 T, conforme a figura. 4. (Puccamp-SP) Dois condutores retos, extensos e paralelos estão separados por uma distância d = 2,0 cm e são percorridos por correntes elétricas de intensidade i 1 = 1,0 A e i 2 = 2,0 A, com os sentidos indicados na figura. Se os condutores estão situados no vácuo (μ 0 = 4π 10 7 T m/a), a força magnética entre eles, por unidade de comprimento, tem intensidade de: a) N, sendo de repulsão. b) N, sendo de atração. c) 2π 10 5 N, sendo de atração d) 2π 10 5 N, sendo de repulsão. e) 4π 10 5 N, sendo de repulsão. Fazendo-se passar uma corrente de intensidade i = 1,0 A, no sentido de Q para P, a tração em cada fio ideal é igual a: a) 0,50 N b) 1,0 N c) 1,5 N d) 2,0 N e) 2,5 N 3. (UEPB) Um professor de Física resolve fazer um experimento de eletromagnetismo que objetiva determinar o valor do campo magnético entre os polos do ímã. Para isso, ele utiliza um ímã, uma bateria que fornece 4,8 V a um condutor cilíndrico AC com massa 5 g, comprimento de 10 cm e resistência elétrica igual a 0,10 Ω. Ao ligar a bateria ao circuito, mostrado na figura a seguir, o condutor cilíndrico fica suspenso em equilíbrio. 5. (Vunesp-SP) Um fio metálico AB, suspenso por dois fios verticais, condutores e flexíveis, é colocado próximo e paralelamente a um fio longo pelo qual passa a corrente elétrica i, no sentido indicado na figura. O fio longo e o fio AB estão no mesmo plano horizontal. Utilizando essa montagem, um professor pretende realizar duas experiências, I e II. Na experiência I, fará passar uma corrente pelo fio AB, no sentido de A para B. Na experiência II, fará passar a corrente no sentido contrário. Nessas condições, espera-se que a distância entre o fio longo e o fio AB: Considerando-se que as linhas do campo são perpendiculares ao condutor, que a resistência elétrica dos fios é 0,02 Ω, que a massa dos fios é desprezível e adotando g = 10 m/s 2, o professor concluiu que o campo magnético, em tesla, tem valor igual a: a) 12, b) 125 c) 12, d) 12, e) a) permaneça inalterada tanto na experiência I como na b) aumente na experiência I e diminua na c) aumente tanto na experiência I como na d) diminua tanto na experiência I como na e) diminua na experiência I e aumente na 6. (PUC-PR) Uma carga positiva q se movimenta em um campo magnético uniforme com velocidade. Levando em conta a convenção a seguir, foram representadas três hipóteses com relação à orientação da força atuante sobre a carga q, devido à sua interação com o campo

4 magnético. Está correta ou estão corretas: a) Somente I e III. b) Somente I e II. c) Somente II. d) I, II e III. e) Somente II e III. 7. (IJSO) O sentido da força magnética que age numa partícula eletrizada com carga q, lançada com velocidade num campo magnético, pode ser determinado pela regra da mão esquerda. Os dedos da mão esquerda são dispostos conforme a figura abaixo: o dedo indicador é colocado no sentido de, o dedo médio no sentido de. O dedo polegar fornece o sentido de, considerando q > 0. Para q < 0, o sentido da força magnética é oposto ao dado pela regra da mão esquerda. Na aula de Eletromagnetismo, o professor comentou que os ímãs geram no espaço que os envolve um campo magnético o qual pode ser representado por linhas (chamadas linhas de indução), que partem do polo norte e chegam ao polo sul. Afirmou também que, ao aproximar um ímã da tela de um televisor, a imagem se deforma. Pedro é um aluno que gosta de constatar experimentalmente os fenômenos físicos. Ele possui em casa um televisor antigo de tubo de raios catódicos, em preto e branco. Ligou a TV e aproximou, pela parte superior da tela, um ímã conforme a figura. Vista frontal da tela do televisor. A imagem produzida em virtude da incidência de elétrons na face interna da tela sofreu uma deformação para: a) cima. b) baixo. c) a direita. d) a esquerda. e) a direita e para a esquerda alternadamente. 8. (Uece) Um elétron (e = 1, C) está se movendo com velocidade de 8, m/s em módulo, numa região onde há um campo magnético uniforme de módulo B = 83,0 mt. Levando em consideração as possíveis direções do vetor campo magnético e do vetor velocidade do elétron, a menor força magnética (módulo) em newton que pode atuar no elétron nessa região é: a) 6, b) zero c) 1, d) 3, (Uece) A região da figura possui um campo magnético uniforme B e a curva tracejada representa a trajetória de uma partícula nesse campo, sob ação apenas do campo magnético. Podemos afirmar: 1. Se a direção e o sentido do vetor campo magnético for perpendicular e saindo da folha de papel e a partícula tiver sinal negativo, ela percorrerá a trajetória tracejada mostrada de 1 para 2; 2. Se a direção e o sentido do vetor campo magnético for perpendicular e entrando na folha de papel e a partícula tiver sinal positivo, ela percorrerá a trajetória tracejada mostrada de 2 para 1; 3. Ao duplicar a intensidade do campo magnético, o raio da trajetória da partícula também duplicará. Assinale a opção que indica o(s) item(ns) correto(s): a) Somente 1 e 3. b) Somente 3. c) Somente 1 e 2. d) Somente 2. e) 1, 2 e (Ufal) Uma partícula carregada move-se inicialmente em linha reta e sem atrito sobre uma superfície horizontal (ver figura). A partícula ingressa numa região (pintada de azul) em que existe um campo magnético uniforme, de módulo B e direção paralela à do vetor velocidade inicial da partícula. Nessas circunstâncias, é correto afirmar que a presença do campo magnético na região pintada de cinza:

5 a) provocará uma diminuição no módulo da velocidade da partícula, mas não mudará a sua direção. b) provocará um aumento no módulo da velocidade da partícula, mas não mudará a sua direção. c) não provocará mudança no módulo da velocidade da partícula, mas fará com que a partícula execute um arco de circunferência sobre a superfície horizontal. d) não provocará mudança no módulo da velocidade da partícula, mas fará com que a partícula execute um arco de parábola sobre a superfície horizontal. e) não provocará alteração no módulo nem na direção da velocidade da partícula. 11. (Vunesp-SP) Duas cargas de massas iguais e sinais opostos, com a mesma velocidade inicial, entram pelo ponto A em uma região com um campo magnético uniforme, perpendicular ao plano xy e apontando para cima. Sabe-se que a trajetória 2 possui um raio igual ao dobro do raio da trajetória 1. Analisando a figura e desprezando a interação entre as duas cargas, pode-se concluir que a carga da partícula 2 tem sinal: a) negativo e o módulo da carga 1 é o dobro da 2. b) negativo e o módulo da carga 2 é o dobro da 1. c) positivo e o módulo da carga 1 é o dobro da 2. d) positivo e o módulo da carga 2 é o dobro da 1. e) positivo e o módulo da carga 2 é o triplo da 1. 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 atingila. 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. (Uema) Um elétron de carga e é arremessado perpendicularmente em direção às linhas de um campo magnético uniforme, cuja intensidade é B = 4, T. Determine: a) a relação carga/massa do elétron, sabendo-se que o raio de sua trajetória é R = 0,02 m e sua velocidade é v = 6, m/s. b) a massa do elétron, sabendo-se que sua carga é e = 1, C. 14. (UFTM-MG) Duas partículas de mesma massa e cargas elétricas q 1 e q 2 penetram com mesma velocidade escalar V numa região R quadrada de lado L, na qual atua um campo de indução magnética, conforme a figura. 12. (UFMG) 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:

6 Sabendo-se que q 1 penetra em R pela fenda C, q 2 pela fenda A e que ambas devem sair pela fenda D, é correto afirmar que: a) q 1 = q 2 b) q 1 = 2q 2 c) q 1 = 2q 2 d) q 2 = 2q 1 e) q 2 = 2q 1 Gabarito: 1. a) b) c) 0 d) e) f) 2. a) 1, N; x b) 7, N; c) 1, N; 1. 5,0 N 2. c 3. a 4. b 5. e 6. a 7. d 8. b 9. d 10. e 11. a 12. a 13. a) 8, C/kg b) 2, kg 14. b 3. a) k = 50 N/m b) i = 2,5 A 4. atração: C para D; repulsão: D para C. 5. b N c 9. I: pósitrons II: nêutrons III: elétrons 10. 1,6 Revisando o conteúdo