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Interbits – SuperPro ® Web Página 1 de 32 1. (Ime 2023) Uma partícula de carga negativa, inicialmente em repouso, está sujeita ao seu peso e ao campo elétrico E vertical constante provocado por um plano infinito eletrizado. Como mostrado na figura, a partícula está presa por um fio ideal não condutor enrolado a uma roldana em forma de anel. Essa roldana pode girar de forma solidária a uma outra roldana com o dobro da massa e o dobro do raio. Ao girar, o fio é desenrolado à mesma velocidade escalar dos pontos do perímetro da roldana menor. Dados: - aceleração da gravidade: g; - módulo do campo elétrico vertical: E; - massa da partícula: m; - massa da roldana menor: m; - massa da roldana maior: 2m; - carga da partícula: −Q; - raio da roldana menor: r; - raio da roldana maior: 2r. Observações: - as roldanas estão sustentadas por hastes presas do teto aos respectivos centros; - as roldanas giram sempre em torno de seus centros e sem atrito; - todos os pontos do anel de cada roldana sempre estão à mesma velocidade escalar; - toda a massa de cada roldana está igualmente distribuída em seu respectivo perímetro. Pelo princípio da conservação da energia, conclui-se que a aceleração da partícula eletrizada, ao iniciar seu movimento, é: a) (mg EQ) 2m + b) (mg EQ) 4m + c) 3(mg EQ) 4m + d) 9(mg EQ) 4m + e) (mg EQ) 8m + 2. (Fmc 2023) Duas partículas (A e B) eletricamente carregadas estão dispostas sobre o eixo Cartesiano x̂, separadas por uma distância d. A partícula A tem carga positiva +9q e encontra- se na origem (x 0).= A partícula B tem carga negativa –q e está posicionada em ˆx dx.= A Interbits – SuperPro ® Web Página 2 de 32 posição sobre o eixo x̂, onde o campo elétrico resultante das duas cargas é nulo, é especificada por 0 ˆx x x,= onde 0x é igual a: a) 3 d 2 + b) 3 d 2 − c) 3 d 4 + d) 3 d 4 − e) 4 d 3 + 3. (Fgv 2022) Uma esfera metálica oca de raio R e centro C está isolada, eletrizada com uma carga elétrica positiva Q e em equilíbrio eletrostático. O ponto P, indicado na figura, está a uma distância 2R da superfície dessa esfera. Sendo k a constante eletrostática do meio em que a esfera se encontra, as intensidades do campo elétrico criado por ela no ponto C e no ponto P são, respectivamente, a) CE 0= e P 2 k Q E 4 R = b) C 2 k Q E R = e P 2 k Q E 9 R = c) CE 0= e P 2 k Q E R = d) CE 0= e P 2 k Q E 9 R = e) C 2 k Q E R = e P 2 k Q E 4 R = 4. (Uece 2022) Em uma região do espaço, há um campo elétrico e um campo magnético uniformes que apontam para a mesma direção e mesmo sentido. Um elétron é projetado nessa região com uma velocidade que aponta para a mesma direção e sentido dos referidos campos. Ao entrar na região dos campos, o elétron descreve um movimento a) retilíneo e uniforme. b) retilíneo e uniformemente retardado. c) circular e uniforme. d) retilíneo e uniformemente acelerado. 5. (Ueg 2022) O campo elétrico de uma casca esférica não condutora, uniformemente Interbits – SuperPro ® Web Página 3 de 32 carregada, de raio R, se comporta como se toda sua carga Q estivesse concentrada na origem. Sendo assim, qual é o módulo do campo elétrico E de uma casca esférica, a uma distância r de sua origem? a) 0 | Q | E K R = b) 0 | Q | E K r R = c) 0 2 | Q | E K r = d) 0 | Q | E K r = e) 2 0 3 | Q | E K r R = 6. (Unicamp 2022) As máscaras de proteção N95 e PFF2 se tornaram ferramentas importantes no combate à disseminação do novo coronavírus durante a pandemia da Covid-19. Essas máscaras possuem fibras compostas de um material com campo elétrico permanente e são capazes de realizar uma filtragem eletrostática das partículas ou gotículas dispersas no ar. Considere um campo elétrico uniforme de módulo 2 0E 4,0 10 V m −= em uma região do espaço. A diferença de potencial elétrico entre duas linhas tracejadas paralelas entre si e perpendiculares à direção desse campo elétrico, separadas por uma distância d, conforme mostra a figura a seguir, é igual a a) 101,6 10 V.− b) 72,0 10 V.− c) 60,8 10 V.− d) 41,2 10 V.− 7. (Pucgo Medicina 2022) A eletricidade está presente em tudo que está à sua volta. Os átomos possuem cargas próprias que podem se movimentar com velocidades impressionantes. Essas cargas aparecem em situações cotidianas, quando menos se espera. Por exemplo, ao se movimentar rapidamente em dia muito seco e, em seguida, ao tocar a maçaneta metálica da porta de um carro, é possível observar um fenômeno eletrostático. A respeito da eletricidade, analise as assertivas a seguir: I. Basicamente, os átomos são constituídos de um núcleo contendo prótons carregados, nêutrons neutros e elétrons leves que orbitam o núcleo em altas velocidades. Tanto os prótons quanto os nêutrons possuem a mesma grandeza de carga, que é 128,85 10 C.− II. A energia potencial elétrica é a energia armazenada em campos elétricos. Em um capacitor de placas paralelas, as linhas de campo do campo elétrico saem das cargas negativas em direção às cargas positivas, então, uma carga positiva abandonada entre essas placas adquire energia potencial movendo-se entre elas. III. A lei de Coulomb fornece a grandeza da força elétrica entre duas cargas. Embora a força seja uma grandeza vetorial, quando as cargas possuem o mesmo sinal, interpretamos a força entre elas como positiva, significando que elas se repelem. Se as cargas possuírem Interbits – SuperPro ® Web Página 4 de 32 sinais opostos, a força entre elas é interpretada como negativa, indicando que há uma atração entre elas. Em relação às assertivas analisadas, assinale a única alternativa correta: a) I e III apenas. b) II apenas. c) II e III apenas. d) III apenas. 8. (Efomm 2022) Considere que uma pequena esfera de massa 0,5 kg e carga elétrica desconhecida é solta de uma certa altura, a partir do repouso, em uma região de campo elétrico uniforme com intensidade de 53,75 10 N C apontando para cima. Nessa situação, a esfera leva o dobro do tempo que levaria sem o campo elétrico para atingir e solo. Desconsiderando quaisquer efeitos devido à resistência do ar, qual é a carga elétrica da esfera? Considere 2g 10 m s .= a) 37,5 Cμ b) 10,0 Cμ c) 10,0 Cμ− d) 20,0 Cμ− e) 37,5 Cμ− TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Na(s) questão(ões) a seguir, quando necessário, utilize: aceleração da gravidade: 2g 10 m s= 3 cos30 sen60 2 = = 1 cos60 sen30 2 = = condutividade térmica do vidro: K 0,8 W (m K)= 5 21atm 1,0 10 N m= constante universal dos gases: R 8,0 J (mol K)= 31L 1dm= 1cal 4 J= calor específico da água: c 1cal (g C)= velocidade da luz no vácuo: 8c 3 10 m s= constante de Planck: 34h 6,6 10 J s−= carga elementar 19(e) 1,6 10 C−= 101 10Å m−= 9. (Epcar (Afa) 2022) Uma fonte emite dois tipos de partículas eletricamente carregadas, 1P e 2P , que são lançadas no interior de uma região onde atua somente um campo elétrico vertical e uniforme E. Essas partículas penetram perpendicularmente ao campo, a partir do ponto A, com Interbits – SuperPro ® Web Página 5 de 32 velocidade AV , indo colidir num anteparo vertical nos pontos S e R, conforme ilustrado na figura. Observando as medidas indicadas na figura acima e sabendo que a partícula 1P possui carga elétrica 1q e massa 1m e que a partícula 2P possui carga elétrica 2q e massa 2m , pode-se afirmar que a razão 1 2 | q | | q | vale a) 1 2 m 2 m b) 2 1 m1 4 m c) 1 2 m1 2 m d) 2 1 m 4 m TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Na(s)questão(ões), as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional. 10. (Ufpr 2022) O comportamento gráfico para o módulo do campo elétrico E numa dada região do espaço, em função da posição x dentro dessa região, é linear e está representado na figura a seguir. Considerando as informações apresentadas no enunciado e na figura, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor do módulo da força elétrica F produzida por esse campo Interbits – SuperPro ® Web Página 6 de 32 sobre uma carga Q 1,6 Cμ= colocada na posição x = 4 cm. a) F = 8,0 N. b) F = 6,4 N. c) F = 4,8 N. d) F = 3,2 N. e) F = 1,6 N. 11. (Fcmmg 2021) Uma pequena esfera com carga negativa percorre os trechos PQ, inclinado, QR e RS horizontais, com atrito desprezível, como mostrado na figura abaixo. Ela desce a rampa, a partir do ponto P, com velocidade inicial v, Depois que a esfera percorre o trecho horizontal QR, penetra numa região em que existe um campo elétrico uniforme E, que é paralelo à trajetória RS. O gráfico que melhor representa o módulo da componente horizontal da velocidade da esfera Vh, em função do tempo t, é: a) b) c) Interbits – SuperPro ® Web Página 7 de 32 d) 12. (Ufgd 2021) Compreender os processos físicos é extremamente importante, pois somente uma análise adequada permite uma correta execução quantitativa dos problemas que podemos abordar. Assinale a alternativa que não apresenta uma realidade física. a) Quando uma partícula de massa constante muda a direção de seu vetor velocidade, podemos concluir que uma força resultante não nula atuou sobre ela. b) Para que um corpo esteja em equilíbrio estático, é necessário que sejam nulas a soma das forças e a soma dos torques (momento de uma força) sobre este corpo. c) Se um cabo de alta tensão cair sobre um veículo, os passageiros devem sair o mais rápido possível, pois toda a carga em excesso tende a ficar na superfície interna do veículo. d) A carga elétrica em movimento (corrente elétrica) gera um campo magnético. e) De acordo com a 2ª Lei de Kepler, a reta que liga o Sol a um planeta percorre áreas iguais com o mesmo intervalo de tempo. 13. (Esc. Naval 2021) Em relação o Eletromagnetismo, assinale a opção INCORRETA. a) O campo elétrico resultante nos pontos internos de um condutor, em equilíbrio eletrostática, é nulo. b) Cargas elétricas abandonadas em repouso num campo elétrico e sujeitas apenas à força elétrica deslocam-se, espontaneamente, para pontos de maior potencial elétrico. c) A capacitância eletroestática de um condutor esférico é diretamente proporcional ao seu raio. d) Em todo movimento espontâneo de cargas elétricas num campo elétrico, a energia potencial elétrica diminui. e) O potencial elétrico é constante em todos os pontos da superfície externa de um condutor em equilíbrio eletroestático. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Um dos dispositivos mais interessantes da ciência do eletromagnetismo é a Gaiola de Faraday. Na imagem, pode-se observar uma pessoa no interior de uma dessas gaiolas e uma descarga elétrica intensa de uma Bobina de Tesla até a gaiola. Essas gaiolas são, essencialmente, uma região do espaço circundada por um material condutor. Um objeto ou uma pessoa, se estiverem no interior da gaiola durante uma descarga elétrica externa, não sentirão nenhum efeito elétrico, nem sofrerão danos. 14. (Uea 2021) Em capacitores, pode-se observar um fenômeno chamado ruptura dielétrica, Interbits – SuperPro ® Web Página 8 de 32 que ocorre quando a diferença de potencial entre as placas do capacitor atinge um valor alto a ponto de fazer com que o meio entre as placas se torne condutor, gerando-se, assim, uma descarga em arco. Trata-se do mesmo fenômeno que ocorre quando surge um raio entre duas nuvens eletricamente carregadas, ou entre a nuvem e a Terra. Considerando que a menor distância entre a bobina e a gaiola da imagem seja 3 m e que o valor da ruptura dielétrica do ar no local seja 63 10 V m, a ddp mínima entre a gaiola e a bobina para que seja possível ocorrer uma descarga elétrica como a da imagem é de a) 61 10 V. b) 63 10 V. c) 69 10 V. d) 612 10 V. e) 66 10 V. 15. (Espcex (Aman) 2020) No triângulo retângulo isóceles XYZ, conforme desenho abaixo, em que XZ YZ 3,0 cm,= = foram colocadas uma carga elétrica puntiforme Qx 6 nC= + no vértice X e uma carga elétrica puntiforme Qy 8 nC= + no vértice Y. A intensidade do campo elétrico resultante em Z, devido às cargas já citadas é Dados: o meio é o vácuo e a constante eletrostática do vácuo é 2 9 0 2 N m k 9 10 C = a) 52 10 N C. b) 36 10 N C. c) 48 10 N C. d) 410 N C. e) 510 N C. Interbits – SuperPro ® Web Página 9 de 32 16. (Famerp 2020) Nas Ciências, muitas vezes, se inicia o estudo de um problema fazendo uma aproximação simplificada. Um desses casos é o estudo do comportamento da membrana celular devido à distribuição do excesso de íons positivos e negativos em torno dela. A figura mostra a visão geral de uma célula e a analogia entre o modelo biológico e o modelo físico, o qual corresponde a duas placas planas e paralelas, eletrizadas com cargas elétricas de tipos opostos. Com base no modelo físico, considera-se que o campo elétrico no interior da membrana celular tem sentido para a) fora da célula, com intensidade crescente de dentro para fora da célula. b) dentro da célula, com intensidade crescente de fora para dentro da célula. c) dentro da célula, com intensidade crescente de dentro para fora da célula. d) fora da célula, com intensidade constante. e) dentro da célula, com intensidade constante. 17. (Uece 2020) Considere uma carga elétrica puntiforme, Q, na presença de um campo elétrico constante e de módulo E. Sobre o vetor força elétrica atuante na carga devido a esse campo, é correto afirmar que seu módulo é dado por a) EQ, e sua direção é perpendicular às linhas de campo elétrico. b) Q E, e sua direção é perpendicular às linhas de campo elétrico. c) Q E, e sua direção é tangente às linhas de campo elétrico. d) EQ, e sua direção é tangente às linhas de campo elétrico. 18. (Uece 2020) Considere o campo elétrico gerado entre as placas de um capacitor de placas paralelas formado por dois discos planos. No que diz respeito ao campo elétrico entre os discos, próximo aos seus centros geométricos, é correto afirmar que a) é constante e tem linhas de campo normais às placas. b) é variável e tem linhas de campo normais às placas. c) é constante e tem linhas de campo tangentes às placas. d) é variável e tem linhas de campo tangentes às placas. 19. (Espcex (Aman) 2019) Considere uma esfera metálica de massa igual a 610 kg− e carga positiva de 310 C.− Ela é lançada verticalmente para cima com velocidade inicial 0v 50 m s,= em uma região onde há um campo elétrico uniforme apontado verticalmente para baixo, de módulo 2E 10 N C.−= A máxima altura que a esfera alcança, em relação ao ponto de onde foi lançada, é de Dado: considere a aceleração da gravidade igual a 210 m s . a) 32,5 m. Interbits – SuperPro ® Web Página 10 de 32 b) 40,5 m. c) 62,5 m. d) 70,0 m. e) 82,7 m. 20. (Uerj 2019) Na ilustração, estão representados os pontos I, II, III e IV em um campo elétrico uniforme. Uma partícula de massa desprezível e carga positiva adquire a maior energia potencial elétrica possível se for colocada no ponto: a) I b) II c) III d) IV 21. (Upf 2019) As partículas subatômicas (elétrons,prótons e nêutrons) apresentam comportamentos específicos quando se encontram em uma região do espaço onde há um campo elétrico (E) ou magnético (B). Sobre esse assunto, é correto afirmar: a) Um elétron em movimento numa região do espaço onde há um B uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de B, mas com sentido oposto. b) Um próton em movimento numa região do espaço onde há um B uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de B, mas com sentido oposto. c) Um elétron em movimento numa região do espaço onde há um E uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de E, mas com sentido oposto. d) Um próton em movimento numa região do espaço onde há um E uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de E, mas com sentido oposto. e) Um nêutron em movimento numa região do espaço onde há um E uniforme experimenta a ação de uma força na mesma direção de E, mas com sentido oposto. 22. (Uemg 2019) “Fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o projeto PhET Simulações Interativas da Universidade de Colorado Boulder (EUA) cria simulações interativas gratuitas de matemática e ciências. As simulações PhET baseiam-se em extensa pesquisa em educação e envolvem os alunos através de um ambiente intuitivo, estilo jogo, onde os alunos aprendem através da exploração e da descoberta”. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/. Acesso: 11 dez. 2018. Interbits – SuperPro ® Web Página 11 de 32 A figura a seguir foi obtida pelo PhET, sendo que duas partículas A e B, eletricamente carregadas, foram colocadas em uma determinada região do espaço. As setas indicam a direção e o sentido das linhas de força do vetor campo elétrico do sistema. A respeito das cargas elétricas A e B, é CORRETO afirmar que: a) Ambas são eletricamente positivas. b) Ambas são eletricamente negativas. c) B é eletricamente positiva e A é negativa. d) A é eletricamente positiva e B é negativa. 23. (Ufms 2019) Uma partícula de massa 212,5 10 kg− move-se 4 cm, a partir do repouso, entre duas placas metálicas carregadas que geram um campo elétrico uniforme de módulo igual a 51 10 N C. Considerando que para percorrer essa distância a partícula gasta um tempo de 64 10 s,− a opção que dá corretamente o valor da carga elétrica é: a) 161,25 10 C.− b) 161,75 10 C.− c) 152,25 10 C.− d) 151,45 10 C.− e) 151,15 10 C.− 24. (Uece 2019) Considere um capacitor ideal, composto por um par de placas metálicas paralelas, bem próximas uma da outra, e carregadas eletricamente com cargas opostas. Na região entre as placas, distante das bordas, o vetor campo elétrico a) tem direção tangente às placas. b) tem direção normal às placas. c) é nulo, pois as placas são condutoras. d) é perpendicular ao vetor campo magnético gerado pela distribuição estática de cargas nas placas. 25. (Esc. Naval 2018) Analise a figura abaixo. Interbits – SuperPro ® Web Página 12 de 32 A figura acima mostra uma casca esférica de raio interno a e raio externo 4a, ambos em metros, carregada com densidade volumétrica de carga 3 32 a (C m ).ρ = No centro geométrico da casca, há uma carga pontual q 379C.= − Estando o sistema de cargas descrito acima isolado numa região de vácuo, qual o módulo, a direção e o sentido do vetor campo elétrico, em newtons coulomb, nos pontos do espaço que distam 5a metros da carga pontual? Dados: - a é um número inteiro positivo - 0k é a constante elétrica no vácuo - considere 3π = a) 2 05k a radial para dentro. b) 2 05k a radial para fora. c) 2 025k a tangencial no sentido anti-horário. d) 2 025k a radial para fora. e) 2 025k a tangencial no sentido horário. 26. (Famerp 2018) A figura representa um elétron atravessando uma região onde existe um campo elétrico. O elétron entrou nessa região pelo ponto X e saiu pelo ponto Y, em trajetória retilínea. Sabendo que na região do campo elétrico a velocidade do elétron aumentou com aceleração constante, o campo elétrico entre os pontos X e Y tem sentido Interbits – SuperPro ® Web Página 13 de 32 a) de Y para X, com intensidade maior em Y. b) de Y para X, com intensidade maior em X. c) de Y para X, com intensidade constante. d) de X para Y, com intensidade constante. e) de X para Y, com intensidade maior em X. 27. (Uefs 2018) Duas cargas elétricas puntiformes, 1Q e 2Q , estão fixas sobre uma circunferência de centro O, conforme a figura. Considerando que E representa o vetor campo elétrico criado por uma carga elétrica puntiforme em determinado ponto e que E representa o módulo desse vetor, é correto afirmar que, no ponto O : a) 2 1E 2 E= − b) 2 1E 2 E= c) 2 1E E= d) 2 1E E= − e) 2 1E 2 E= − TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Na resolução, use quando necessário: 2 8g 10 m s , 3,14, c 3,0 10 m sπ= = = 28. (Ufjf-pism 3 2018) Para uma feira de ciências, os alunos pretendem fazer uma câmara “antigravidade”. Para isso, os estudantes colocaram duas placas metálicas paralelas entre si, paralelas à superfície da Terra, com uma distância de 10,0 cm entre elas. Ligando essas placas a uma bateria, eles conseguiram criar um campo elétrico uniforme de 2,0 N C. Para demonstrar o efeito “antigravidade”, eles devem carregar eletricamente uma bolinha de isopor e inseri-la entre as placas. Sabendo que a massa da bolinha é igual a 0,50 g e que a placa carregada negativamente está localizada no fundo da caixa, escolha a opção que apresenta a carga com que se deve carregar a bolinha para que ela flutue. Considere que apenas a força elétrica e a força peso atuam sobre a bolinha. a) 23,5 10 C− b) 23,5 10 C−− Interbits – SuperPro ® Web Página 14 de 32 c) 32,5 10 C−− d) 32,5 10 C− e) 33,5 10 C−− 29. (Espcex (Aman) 2017) Uma partícula de carga q e massa 610 kg− foi colocada num ponto próximo à superfície da Terra onde existe um campo elétrico uniforme, vertical e ascendente de intensidade 5E 10 N C.= Sabendo que a partícula está em equilíbrio, considerando a intensidade da aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= o valor da carga q e o seu sinal são respectivamente: a) 310 C,μ− negativa b) 510 C,μ− positiva c) 510 C,μ− negativa d) 410 C,μ− positiva e) 410 C,μ− negativa 30. (Unesp 2017) Três esferas puntiformes, eletrizadas com cargas elétricas 1 2q q Q= = + e 3q –2Q,= estão fixas e dispostas sobre uma circunferência de raio r e centro C, em uma região onde a constante eletrostática é igual a 0k , conforme representado na figura. Considere CV o potencial eletrostático e CE o módulo do campo elétrico no ponto C devido às três cargas. Os valores de CV e CE são, respectivamente, a) zero e 0 2 4 k Q r b) 04 k Q r e 0 2 k Q r Interbits – SuperPro ® Web Página 15 de 32 c) zero e zero d) 02 k Q r e 0 2 2 k Q r e) zero e 0 2 2 k Q r 31. (Famerp 2017) Quatro cargas elétricas puntiformes, 1 2 3Q , Q , Q e 4Q , estão fixas nos vértices de um quadrado, de modo que 1 2 3 4| Q | | Q | | Q | | Q | .= = = As posições das cargas e seus respectivos sinais estão indicados na figura. Se E for o módulo do campo elétrico no ponto P, centro do quadrado, devido à carga 1Q , o campo elétrico resultante no ponto P, devido à presença das quatro cargas, terá módulo a) zero b) 4 E c) 2 E d) 2 2 E e) 4 2 E 32. (G1 - ifsul 2017) As cargas elétricas puntiformes 1q 20 Cμ= e 2q 64 Cμ= estão fixas no vácuo ( )9 2 20k 9 10 Nm C ,= respectivamentenos pontos A e B, conforme a figura a seguir. O campo elétrico resultante no ponto P tem intensidade de a) 63,0 10 N C b) 63,6 10 N C c) 64,0 10 N C Interbits – SuperPro ® Web Página 16 de 32 d) 64,5 10 N C TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Utilize as informações abaixo para responder à(s) questão(ões) a seguir. A aplicação de campo elétrico entre dois eletrodos é um recurso eficaz para separação de compostos iônicos. Sob o efeito do campo elétrico, os íons são atraídos para os eletrodos de carga oposta. 33. (Uerj 2017) Admita que a distância entre os eletrodos de um campo elétrico é de 20 cm e que a diferença de potencial efetiva aplicada ao circuito é de 6 V. Nesse caso, a intensidade do campo elétrico, em V m, equivale a: a) 40 b) 30 c) 20 d) 10 34. (Fgv 2016) Muitos experimentos importantes para o desenvolvimento científico ocorreram durante o século XIX. Entre eles, destaca-se a experiência de Millikan, que determinou a relação entre a carga q e a massa m de uma partícula eletrizada e que, posteriormente, levaria à determinação da carga e da massa das partículas elementares. No interior de um recipiente cilíndrico, em que será produzido alto vácuo, duas placas planas e paralelas, ocupando a maior área possível, são mantidas a uma curta distância d, e entre elas é estabelecida uma diferença de potencial elétrico constante U. Variando-se d e U, é possível fazer com que uma partícula de massa m eletrizada com carga q fique equilibrada, mantida em repouso entre as placas. No local da experiência, a aceleração da gravidade é constante de intensidade g. Nessas condições, a relação q m será dada por a) 2d.U . g b) 2g.U . d Interbits – SuperPro ® Web Página 17 de 32 c) 2 d.g . U d) d.U . g e) d.g . U 35. (Enem PPL 2016) Durante a formação de uma tempestade, são observadas várias descargas elétricas, os raios, que podem ocorrer: das nuvens para o solo (descarga descendente), do solo para as nuvens (descarga ascendente) ou entre uma nuvem e outra. As descargas ascendentes e descendentes podem ocorrer por causa do acúmulo de cargas elétricas positivas ou negativas, que induz uma polarização oposta no solo. Essas descargas elétricas ocorrem devido ao aumento da intensidade do(a) a) campo magnético da Terra. b) corrente elétrica gerada dentro das nuvens. c) resistividade elétrica do ar entre as nuvens e o solo. d) campo elétrico entre as nuvens e a superfície da Terra. e) força eletromotriz induzida nas cargas acumuladas no solo. 36. (Acafe 2016) Em uma atividade de eletrostática, são dispostas quatro cargas pontuais (de mesmo módulo) nos vértices de um quadrado. As cargas estão dispostas em ordem cíclica seguindo o perímetro a partir de qualquer vértice. A situação em que o valor do campo elétrico no centro do quadrado não será nulo é: a) | q |, | q |, | q |, | q |+ − + − b) | q |, | q |, | q |, | q |+ + + + c) | q |, | q |, | q |, | q |+ + − − d) | q |, | q |, | q |, | q |− − − − 37. (Fuvest 2016) Os centros de quatro esferas idênticas, I, II, III e IV, com distribuições uniformes de carga, formam um quadrado. Um feixe de elétrons penetra na região delimitada por esse quadrado, pelo ponto equidistante dos centros das esferas III e IV, com velocidade inicial v na direção perpendicular à reta que une os centros de III e IV, conforme representado na figura. A trajetória dos elétrons será retilínea, na direção de v, e eles serão acelerados com velocidade crescente dentro da região plana delimitada pelo quadrado, se as esferas I, II, III e IV estiverem, respectivamente, eletrizadas com cargas Note e adote: Interbits – SuperPro ® Web Página 18 de 32 Q é um número positivo. a) Q, Q, Q, Q+ − − + b) 2Q, Q, Q, 2Q+ − + − c) Q, Q, Q, Q+ + − − d) Q, Q, Q, Q− − + + e) Q, 2Q, 2Q, Q+ + − − Interbits – SuperPro ® Web Página 19 de 32 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Isolando os objetos, temos: el el P F T ma T F ma F 2ma P F 4ma mg EQ 4ma mg EQ a 4m + − = − = + = + = + = + = Resposta da questão 2: [A] O campo elétrico resultante só pode ser nulo para uma posição além da carga B, isto é para x d. Para posições entre as cargas, o campo elétrico resultante não se anula por terem o mesmo sentido e, para x d, também o campo elétrico resultante não se anula devido ao fato que o módulo do campo elétrico da carga A ser sempre maior que o de B. Portanto, para x d, o ponto em que tem-se o campo elétrico resultante nulo ocorre quando os módulos dos campos de cada carga neste ponto é o mesmo. A BE E k = (9 q 2 0 ) k (x ) = q 2 0 2 0 2 0 0 0 0 (x d) (x d) 1 9(x ) x d 1 x 3 3 x d 2 − − = − = = Resposta da questão 3: [D] Interbits – SuperPro ® Web Página 20 de 32 O campo elétrico no interior de um condutor oco em equilíbrio eletrostático é nulo ( )CE 0 .= E o campo elétrico no ponto P vale: ( ) P 2 2 k Q k Q E 9 RR 2R = = + Resposta da questão 4: [B] A força magnética exercida pelo elétron projetado no mesmo sentido do campo magnético é nula, porém o elétron sofre uma força elétrica no sentido contrário do seu movimento, portanto, executando um movimento retilíneo uniformemente retardado. Resposta da questão 5: [C] Entendendo como origem o centro da casca esférica, o módulo do vetor campo elétrico à distância r > R desse centro é dado pela expressão: 0 2 Q E K r = Nota: Deveria ser especificado no enunciado que r > R, pois, se r < R, o módulo do vetor campo elétrico no interior da casca é nulo. Resposta da questão 6: [B] Aplicando a expressão do campo elétrico uniforme: 2 6 7 0U E d 4 10 5 10 U 2,0 10 V − − −= = = Resposta da questão 7: [D] [I] Falsa. Os prótons possuem carga elétrica de 191,6 10 C− e os nêutrons possuem carga elétrica nula. [II] Falsa. As linhas de campo do campo elétrico saem das cargas positivas em direção às cargas negativas. [III] Verdadeira. A lei de Coulomb determina o módulo da força elétrica entre duas cargas, sendo que esta força é de repulsão entre cargas de mesmo sinal e de atração entre cargas de sinais opostos. Resposta da questão 8: [B] Como a esfera é desacelerada pelo campo que aponta para cima, ela deve estar positivamente carregada. E a sua aceleração durante a queda é dada por: 2 queda queda esfera queda 2 1 2h h g t t 2 g 2h 2h t 2 t 2 a g g a a 2,5 m s 4 Δ Δ Δ Δ = = = = = = Interbits – SuperPro ® Web Página 21 de 32 Logo: e 5 P F ma mg qE ma 0,5 10 q 3,75 10 0,5 2,5 q 10 Cμ − = − = − = = Resposta da questão 9: [A] Aceleração de partícula 1P . 1 1 1 1 1 1 q E m a q E a m = = Sendo tΔ o tempo gasto no percurso, o seu deslocamento vertical vale: 22 11 1 1 q E ta t y 2 2m ΔΔ Δ = = Analogamente: 2 2 2 2 q E t y 2m Δ Δ = Dividindo as equações, chegamos a: 2 1 1 21 1 2 2 2 12 2 1 1 2 2 q E t q my 2m 2 y 1 q mq E t 2m q m 2 q m Δ Δ Δ Δ = = = Resposta da questão 10: [C] Do gráfico extrai-se a equação que relaciona o campo elétrico com a posição x da carga colocada dentro do campo. E(x) 15 3x= − Para a posição de 4 cm, o campo elétrico é: MN E(4 cm) 15 3 4 E(4 cm) 3 C = − = Usando-se a expressão da força elétrica em função do campo, tem-se: = = F E q MN F 3 1,6 C C μ O produto do múltiplo mega 6(M 10 )= pelo submúltiplo micro 6( 10 )μ −= é igual a 1, portanto: = = N F 3 1,6 C C F 4,8 N Interbits – SuperPro ® Web Página 22 de 32 Resposta da questão 11: [B] No trecho PQ, a partícula desce acelerada,com o módulo das suas componentes horizontal e vertical crescendo com o tempo. No trecho QR, a resultante das forças sobre a partícula é nula, e está se movimenta com velocidade constante. Após adentrar a região RS (onde há um campo elétrico uniforme), a partícula é acelerada em direção a S, já que esta placa é a de maior potencial e a partícula está carregada negativamente. Portanto, o gráfico que melhor descreve a variação da velocidade horizontal ao longo dos trechos é o da alternativa [B]. Resposta da questão 12: [C] A carga elétrica em excesso sobre o veículo é distribuída na parte externa da carroceria metálica enquanto os pneus servem como isolante, portanto é desaconselhável sair do carro, pois o seu interior fica protegido como a gaiola de Faraday. Resposta da questão 13: [B] As cargas elétricas positivas, quando abandonadas em repouso num campo elétrico e sujeitas apenas à força elétrica deslocam-se, espontaneamente, para pontos de menor potencial elétrico. Resposta da questão 14: [C] Considerando que o campo elétrico entre a bobina e a gaiola seja uniforme: 6 6U Ed 3 10 3 U 9 10 V= = = Resposta da questão 15: [E] Teremos a seguinte situação: Interbits – SuperPro ® Web Página 23 de 32 ( ) ( ) 9 9 40 x x x2 2 2 9 9 0 y 4 y y2 2 2 k Q 9 10 6 10 E E 6 10 N C d 3 10 k Q 9 10 8 10 E E 8 10 N C d 3 10 − − − − = = = = = = Logo: ( ) ( ) 2 2 4 4 R 5 R E 6 10 8 10 E 10 N C = + = Resposta da questão 16: [E] O sentido do campo elétrico é da placa positiva para a placa negativa, como mostra a figura abaixo. Assim, com base no modelo físico, a membrana celular é formada por campos elétricos uniformes (de intensidades constantes) que apontam para dentro da célula. Resposta da questão 17: [D] A força elétrica é dada por: elF EQ= Ou seja, o seu módulo é EQ e a sua direção é tangente às linhas de campo elétrico. Resposta da questão 18: [A] O campo elétrico gerado por um capacitor de placas planas e paralelas é constante e tem linhas de campo normais à essas placas. Resposta da questão 19: [C] Após lançado, a partícula estará sob a influência das forças peso e elétrica, ambas na direção vertical e com sentido para baixo. Sendo assim, a sua aceleração possui módulo igual a: Interbits – SuperPro ® Web Página 24 de 32 R el 3 2 6 2 F P F ma mg qE ma qE a g m 10 10 a 10 10 a 20 m s − − − = + = + = = + = + = Portanto, a esfera alcançará uma altura de: 2 2 0 2 2 máx máx máx v v 2a s 0 50 2 20 h 40h 2500 h 62,5 m Δ= + = − = = Resposta da questão 20: [A] No sentido das linhas de força o potencial elétrico (V) é decrescente. Assim, nos pontos dados: I II III IVV V V V . A expressão da energia potencial elétrica é: =potE qV. Como a carga é positiva, conclui-se que: pot I potII pot III por IVE E E E . Resposta da questão 21: [C] Pela relação F q E,= podemos perceber que uma carga sofre a ação de uma força na mesma direção do campo elétrico, e terá o mesmo sentido dele caso q 0, e sentido contrário caso q 0. Portanto, o elétron (de carga negativa) sofre a ação de uma força na mesma direção de E, mas com sentido oposto. Resposta da questão 22: [D] Como as linhas de força do vetor campo elétrico “saem” das cargas positivas e “entram” nas negativas, temos que a carga A é positiva e a B negativa. Resposta da questão 23: [A] Cálculo da aceleração da partícula: Interbits – SuperPro ® Web Página 25 de 32 ( ) 2 0 2 6 12 9 2 at s v t 2 a 4 10 0,04 2 0,08 a 16 10 a 5 10 m s Δ − − = + = = = O enunciado não descreveu a posição das placas que resultam no campo elétrico. Supondo que elas estejam na vertical, a força resultante sobre a partícula será a soma entre o seu peso e a força elétrica. Portanto: e 21 5 21 9 20 5 11 P F ma mg qE ma 2,5 10 10 q 10 2,5 10 5 10 2,5 10 10 q 1,25 10 − − − − + = + = + = + = Como 11 201,25 10 2,5 10 ,− − vem: 11 5 16 1,25 10 q 10 q 1,25 10 C − − = = Resposta da questão 24: [B] Entre as placas, têm-se um campo elétrico uniforme, normal às placas e com sentido da placa positiva para a negativa. Resposta da questão 25: [B] Para obtermos a carga da casca esférica, devemos multiplicar a densidade volumétrica de carga dada pelo volume da casca esférica, portanto devemos calculá-la. Volume da casca esférica: ( )( ) ( )3 33 3 3 34V 4a a V 4 63a V 252 a m 3 π π = = − ⎯⎯⎯→ = = A carga da casca esférica será: 3 3 casca casca3 3 2 C Q 252 a m Q 504 C a m = = Como existe uma carga negativa no centro da casca esférica, obtemos a carga líquida dentro do seu volume: líq líqQ 504 C 379 C Q 125 C= − = Assim, é como se essa carga líquida estivesse no centro da casca esférica e determinamos o valor da intensidade do campo elétrico no ponto externo. ( ) 0 0 0 0 2 2 2 2 k Q k 125 125 k k E E E 5 d 25 a a5a = = = = Logo, o campo elétrico é totalmente determinado por: Interbits – SuperPro ® Web Página 26 de 32 ( ) 0 2 k módulo : 5 a E direção : radial sentido : para fora carga líquida positiva = Resposta da questão 26: [C] Como o elétron está aumentando a velocidade com aceleração constante, a força elétrica é constante, assim o campo elétrico é uniforme e aponta da placa positiva (Y) para a placa negativa (X). Portanto, está correta a alternativa [C]. Resposta da questão 27: [B] O módulo do campo elétrico para cada carga, no ponto O é dado por: 0 2 Q E k r = Então: 1 0 2 Q E k r = e 2 0 2 2Q E k r = A razão entre esses campos é: 0 2 2 2 2 1 1 1 0 2 2Q k E Er 2 E 2 E QE E k r = = = Assim: 2 1E 2 E= Resposta da questão 28: [C] Sinal da carga da bolinha de isopor: Como é especificado que a placa inferior da câmara possui a carga negativa, para haver equilíbrio das forças elétricas e o peso, a bolinha de isopor deve ser carregada negativamente. Cálculo do módulo da carga elétrica que a bolinha de isopor deve ser eletrizada. Equilíbrio entre força elétrica e peso e 3 2 3 F P E q m g m g 0,5 10 kg 10 m s q q 2,5 10 C E 2 N C − − = = = = = Logo, a carga da bolinha será de 3q 2,5 10 C.−= − Interbits – SuperPro ® Web Página 27 de 32 Resposta da questão 29: [D] A partícula está em equilíbrio sob ação de duas forças: a força elétrica elF , provocada pelo campo E; e a força peso W. Para que elF equilibre W, é necessário que seja vertical e ascendente, conforme a figura. Assim, elF e E possuem mesmo sentido, do que se conclui que q 0. Do equilíbrio das forças, tem-se que: el mg F W qE mg q (1) E = = = Substituindo-se os valores numéricos em (1), tem-se que: 6 10 5 10 10 q 10 C 10 − −= = Convertendo-se o valor para C,μ tem-se: 10q 10 C−= 610 C 1 C μ 410 Cμ−= Resposta da questão 30: [E] O potencial elétrico de uma carga puntiforme é uma grandeza escalar dado pela expressão: 0k QV . r = Assim, o potencial elétrico resultante no centro C da circunferência é: ( )00 0 C C k 2Qk Q k Q V V 0 r r r − = + + = A figura mostra o vetor campo elétrico no centro C da circunferência devido a cada uma das cargas. Interbits – SuperPro ® Web Página 28 de 32 A intensidade do vetor campo elétrico resultante nesse ponto é: 0 3 0 0 C 3 C2 2 2 k | q | k | 2Q | 2 k Q E E E r r r − = = = = Resposta da questão 31: [D] Vetores campo elétrico no ponto P : Portanto: ( ) ( ) 2 22 R R E 2E 2E E 2 2E = + = Resposta da questão 32: [B] Cálculodo campo elétrico 1E no ponto P gerado pela carga 1q : ( ) 2 9 6 2 0 1 1 12 2 1 21 Nm 9 10 20 10 C k q CE E d 2 10 m − − = = 2 9 1 Nm 9 10 E = 2C 620 10 C− 2 24 10 m− 5 1 N E 45 10 C = de intensidade e sentido para direita de 1q . Cálculo do campo elétrico 2E no ponto P gerado pela carga 2q : ( ) 2 9 6 2 0 2 2 22 2 1 22 Nm 9 10 64 10 C k q CE E d 8 10 m − − = = Interbits – SuperPro ® Web Página 29 de 32 2 9 2 Nm 9 10 E = 2C 64 610 C− 64 2 210 m− 5 2 N E 9 10 C = de intensidade e sentido para esquerda de 2q . Cálculo do campo elétrico resultante de acordo com o esquema abaixo: Logo, o campo resultante tem direção horizontal, no sentido de A para B, cuja intensidade é dada pela soma vetorial dos campos de cada carga em P : 5 5 5 6 r 1 2 r N N N N E E E 45 10 9 10 36 10 E 3,6 10 C C C C = − = − = = Resposta da questão 33: [B] U 6 VEd U E E 30 . md 0,2 = = = = Resposta da questão 34: [E] Como a partícula é mantida em equilíbrio sob a ação das forças peso e elétrica, suas intensidades são iguais, com mesma direção e sentidos contrários, portanto a força resultante é nula. ( )e q g F P q E mg 1 m E = = = Considerando a expressão para o campo elétrico uniforme como a razão entre a diferença de potencial U e a distância entre as placas d, temos: U E d = Substituindo na equação (1), obtemos: q q qg g d g Um E m m U d = = = Resposta da questão 35: [D] O aumento do campo elétrico entre as nuvens e o solo favorece o deslocamento de partículas carregadas (íons) que acarretam nas descargas elétricas. Resposta da questão 36: [C] Interbits – SuperPro ® Web Página 30 de 32 Fazendo as construções e somando vetorialmente os campos elétricos gerados por cada carga elétrica em seus vértices de um quadrado como informa as alternativas, representadas nas figuras abaixo, nota-se que o único campo elétrico não nulo corresponde ao da alternativa [C]. Resposta da questão 37: [C] Para que o movimento do feixe de elétrons seja retilíneo e acelerado no interior do quadrado, a força elétrica deve ter o mesmo sentido da velocidade inicial. Como se trata de carga negativas (elétrons), o vetor campo elétrico resultante deve ter, então, sentido oposto ao da força. Isso somente é conseguido com a distribuição de cargas mostrada na figura. RE representa o vetor campo elétrico resultante num ponto da trajetória. Interbits – SuperPro ® Web Página 31 de 32 Resumo das questões selecionadas nesta atividade Data de elaboração: 16/03/2023 às 23:44 Nome do arquivo: Campo elétrico 1 Legenda: Q/Prova = número da questão na prova Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro® Q/prova Q/DB Grau/Dif. Matéria Fonte Tipo 1 220515 Média Física Ime/2023 Múltipla escolha 2 223704 Baixa Física Fmc/2023 Múltipla escolha 3 215342 Baixa Física Fgv/2022 Múltipla escolha 4 205551 Baixa Física Uece/2022 Múltipla escolha 5 212300 Média Física Ueg/2022 Múltipla escolha 6 203666 Baixa Física Unicamp/2022 Múltipla escolha 7 207470 Baixa Física Pucgo Medicina/2022 Múltipla escolha 8 202325 Média Física Efomm/2022 Múltipla escolha 9 201796 Média Física Epcar (Afa)/2022 Múltipla escolha 10 205848 Baixa Física Ufpr/2022 Múltipla escolha 11 213237 Baixa Física Fcmmg/2021 Múltipla escolha . 12 210471 Baixa Física Ufgd/2021 Múltipla escolha 13 201929 Baixa Física Esc. Naval/2021 Múltipla escolha 14 211175 Baixa Física Uea/2021 Múltipla escolha 15 189540 Baixa Física Espcex (Aman)/2020 Múltipla escolha 16 191071 Baixa Física Famerp/2020 Múltipla escolha 17 199513 Baixa Física Uece/2020 Múltipla escolha 18 199516 Baixa Física Uece/2020 Múltipla escolha 19 183225 Média Física Espcex (Aman)/2019 Múltipla escolha 20 181710 Média Física Uerj/2019 Múltipla escolha 21 184245 Baixa Física Upf/2019 Múltipla escolha 22 187790 Baixa Física Uemg/2019 Múltipla escolha 23 193499 Média Física Ufms/2019 Múltipla escolha Interbits – SuperPro ® Web Página 32 de 32 24 188291 Baixa Física Uece/2019 Múltipla escolha 25 191599 Média Física Esc. Naval/2018 Múltipla escolha 26 177279 Baixa Física Famerp/2018 Múltipla escolha 27 181166 Baixa Física Uefs/2018 Múltipla escolha 28 181633 Média Física Ufjf-pism 3/2018 Múltipla escolha 29 163533 Baixa Física Espcex (Aman)/2017 Múltipla escolha 30 165563 Média Física Unesp/2017 Múltipla escolha 31 172082 Baixa Física Famerp/2017 Múltipla escolha 32 168122 Média Física G1 - ifsul/2017 Múltipla escolha 33 159804 Baixa Física Uerj/2017 Múltipla escolha 34 152017 Média Física Fgv/2016 Múltipla escolha 35 171857 Média Física Enem PPL/2016 Múltipla escolha 36 150063 Baixa Física Acafe/2016 Múltipla escolha 37 151592 Média Física Fuvest/2016 Múltipla escolha