Fundamentos de Teoria da Relatividade e Física Quântica - Avaliação II

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Nota10,00 
1Na tarde de 8 de novembro de 1895, o alemão Wilheim K. Roentgen fazia 
experiências com um tubo de raios catódicos. Tendo envolvido o tubo com 
cartolina preta, acidentalmente observou que uma folha de papel embebido em 
cianeto de bário-platina ficava fluorescente quando colocado próximo ao tubo de 
raios catódicos. A fluorescência era observada mesmo com o papel colocado até 
cerca de 2 metros de distância do tubo. Após alguns experimentos, Roentgen 
rapidamente se convenceu que a fluorescência se originava no ponto do tubo onde 
os raios catódicos atingiam o vidro. Convencido da importância de sua descoberta, 
Roentgen procedeu a um estudo detalhado das propriedades desses raios, que por 
serem de natureza desconhecida, denominou-os raios X. Com base na história da 
descoberta dos raios X, referente às propriedades da radiação, analise as sentenças 
a seguir: 
 
I- Os raios X são defletidos por campos magnéticos ou elétricos e se propagam em 
linha reta. 
II- Raios X descarregam corpos eletrizados, tanto positiva quanto negativamente. 
III- Os Raios X não são nem refletidos nem refratados e, portanto, não podem ser 
focalizados por lentes. 
IV- A importância desta descoberta pode ser medida pelo fato de que, apenas três 
meses após a descoberta dos raios X, esses já estavam sendo utilizados em um 
hospital em Viena, no auxílio de tratamento de fraturas. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
A 
As sentenças I e III estão corretas. 
B 
As sentenças II, III e IV estão corretas. 
C 
As sentenças I e II estão corretas. 
D 
As sentenças I, II e IV estão corretas. 
2Em uma certa prática experimental de difração de elétrons em que a voltagem de 
aceleração seja de 54 V, o máximo de intensidade foi observado no ângulo 50°. 
Desprezando a energia cinética inicial do elétron e considerando a difração de raio 
X é dada por d = 2,15 x 10^-10 m = 0,215 nm, qual é o comprimento de onda do 
elétron? 
A 
0,38 nm. 
B 
0,31 nm. 
C 
0,17 nm. 
D 
0,25 nm. 
3Em 1924, Louis de Broglie orquestrou uma relação entre comprimento de onda, 
momento linear, frequência e energia cinética por meio da dualidade onda-
partícula da matéria. Considere um elétron e um próton, movendo-se a velocidades 
não relativísticas e que têm o mesmo comprimento de onda de De Broglie. Qual das 
grandezas também é a mesma para as duas partículas? 
A 
Frequência. 
B 
Energia cinética. 
C 
Momento linear. 
D 
Velocidade escalar. 
4Sabendo que o efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, 
geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética de 
frequência suficientemente alta. Dados os valores para a função trabalho de três 
materiais distintos: sódio (2,28eV); platina (6,35eV) e alumínio (4,08eV). Suponha 
que os catodos fabricados para cada um desses materiais estejam colocados num 
feixe de radiação cuja frequência tenha o valor mínimo necessário para produzir o 
efeito fotoelétrico sobre os três catodos. Com estas informações, calcule o 
comprimento de onda da radiação que os materiais estão submetidos: 
A 
258nm. 
B 
570nm. 
C 
195nm. 
D 
354nm. 
5Física quântica é o ramo da Física que estuda o comportamento de diversos 
fenômenos que ocorrem em escalas moleculares, atômicas e nucleares. Referente 
às pesquisas desenvolvidas com base na natureza quântica, classifique V para as 
sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) O efeito fotoelétrico é explicado pelo comportamento dual da luz. 
( ) O fóton da luz azul tem maior energia que o fóton da luz vermelha por 
apresentar maior frequência. 
( ) Para De Broglie, caso aumentar a energia cinética de um elétron, aumenta-se 
também o comprimento de onda. 
( ) Os fenômenos da interferência e difração da luz são compatíveis com o 
comportamento ondulatório da luz. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
F - V - F - V. 
B 
V - F - V - F. 
C 
V - V - F - F. 
D 
F - F - V - V. 
6Um gás, quando excitado por colisões ao ser atravessado por uma corrente 
elétrica, emite radiação. O espectro desta radiação emitida não é contínuo, mas sim 
discreto, contendo apenas alguns comprimentos de onda. Este espectro de emissão 
é característica exclusiva do elemento no estado de vapor que está sendo excitado, 
de forma que a análise do espectro de emissão fornece informações sobre a 
composição química de uma certa substância ou mistura de gases. A respeito de 
seus conhecimentos sobre as séries de linhas espectrais, analise as sentenças a 
seguir: 
 
I- A série de Balmer (1885) mostra que a frequência da radiação emitida pelo 
átomo de hidrogênio na região do visível/ultravioleta-próximo depende de 1/n^2. 
II- Segundo as séries de Lyman (1906) e Paschen (1908) existem outras linhas no 
espectro do átomo de hidrogênio em outras regiões que vão desde o ultravioleta 
até o infravermelho. 
III- Para Johannes Rydberg (1888), é possível generalizar a fórmula de Balmer para 
levar em consideração todas as linhas observadas no espectro do hidrogênio. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
A 
Somente a sentença III está correta. 
B 
Somente a sentença II está correta. 
C 
Somente a sentença I está correta. 
D 
As sentenças I, II e III estão corretas. 
7A emissão de elétrons ocorre somente a partir de uma determinada frequência, 
que depende da substância sobre a qual incide radiação. Essa frequência é 
denominada frequência de corte. Considere a constante de Planck como h = 
4,14x10^-15 eV.s, assinale a alternativa CORRETA para o cálculo da frequência de 
corte de um metal cuja função trabalho seja 2,7eV: 
A 
6,52x10^-14Hz 
B 
6,52x10^14Hz 
C 
1,53x10^-15 
D 
1,53x10^15 
8Sobre a emissão atômica, sabe-se que cada átomo, quando submetido a altas 
temperaturas ou a uma descarga elétrica, emite radiação eletromagnética em 
frequências características ou cada átomo apresenta um espectro característico. 
Tendo conhecimento desse fenômeno, classifique V para as sentenças verdadeiras 
e F para as falsas: 
 
( ) Um corpo opaco quente, sólido, líquido ou gasoso, emite um espectro 
contínuo. 
( ) Um gás transparente produz um espectro de linhas de emissão. Independente 
do elemento químico, estas linhas terão o mesmo número e posição. 
( ) Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, o gás 
frio provoca o aparecimento de linhas escuras na tela. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - F - V. 
B 
F - V - F. 
C 
V - V - F. 
D 
F - V - V. 
9Considere um bloco de 2,00 kg que está preso a uma mola, de massa desprezível, 
que possui uma constante elástica de k = 25 N/m. Essa mola foi esticada a 0,40 m 
com relação à posição de equilíbrio e depois foi solta do ponto de repouso. Sobre o 
exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A energia total desse sistema, calculado pela Física Clássica, é de 2 J. 
( ) Calculando a frequência de oscilação de forma clássica, temos que f = 0,88 Hz. 
( ) Se energia do oscilador for quantizada, o número quântico para esse sistema 
seria n = 2. 
( ) Se esse oscilador apresentar uma transição de estado de n = 5,36x10^33 para 
o correspondente a n = 3,36x10^33 - 1, a variação de energia dessa mudança de 
estado para um quantum seria de 3,73x10^-34 J. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
A 
V - F - F - V. 
B 
F - F - V - V. 
C 
F - V - F - V. 
D 
V - V - F - F. 
10O Corpo Negro é um corpo que absorve todos os comprimentos de onda da 
radiação térmica incidente, ou seja, é um absorvedor perfeito. Sobre o exposto, 
analise as sentenças a seguir: 
 
I- A temperatura superficial de Betelgeuse, uma estrela gigante vermelha da 
constelação de Órion, que emite um comprimento de onda de pico de 970 nm, é de 
2,99 x 10^3 K. 
II- A temperatura superficial de Rigel, uma estrela branco-azulada de Órion, que 
emite um comprimento de onda de pico de 145 nm, é de 5,00 x 10^4 K. 
III- O Sol, com temperatura superficial de 5000 K, emite um comprimentode onda 
de pico correspondente a cor verde. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
A 
Somente a sentença I está correta. 
B 
As sentenças I e III estão corretas. 
C 
As sentenças I e II estão corretas. 
D 
As sentenças II e III estão corretas.