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Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 137 Questão 13 (ITA-SP) A figura representa a seção transversal de uma câmara de bolhas utilizadas para observar as trajetórias de partículas atômicas. Um feixe de partículas, todas com a mesma velocidade, contendo elétrons ( 1 0e ), pósitrons ( 1 0e ), prótons ( 1 1H ), dêuterons ( 1 2H ) e nêutrons ( 0 1n ) penetra nessa câmara, à qual está aplicado um campo magnético perpendicularmente ao plano da figura. Identifique a trajetória de cada partícula. A B C DE Questão 14 – Filtro de velocidades Uma partícula estava se movendo com velocidade V e penetrou uma região com dois campos B e E uniformes e cruzados, como a figura abaixo. Sabendo que a partícula passou sem sofrer desvio (trajetória 2), determine: a) o sinal da carga elétrica, com base na figura; b) a velocidade V da partícula, dado sua massa m = 20g, E = 300 N/C e B = 0,2 T; c) Se um próton fosse lançado com velocidade V = 2000 m/s no lugar dessa partícula, qual das trajetórias ele seguiria: 1, 2 ou 3 ? X X X X X X X X X X X X X X X X X B E V FE FMag 1 3 2 Questão 15 Um campo magnético B é perpendicular a um campo elétrico E, ambos uniformes. Um feixe de elétrons (carga –q e massa m), deslocando-se com certa velocidade, é introduzido nesse campo eletromagnético, normalmente a E e a B. Desprezando a ação da gravidade, verifica-se que o feixe não sofre desvio. Desliga-se, então, o campo elétrico E, permanecendo apenas o campo magnético B. Nessas condições, o raio do MCU que o feixe passa a executar vale: a) m B.q b) 2B.q E.m c) E.m B.q 2 d) 2B q.E.m e) E m.B.q 2 Questão 16 Um feixe de partículas elétricas idênticas, aceleradas a partir do repouso, no vácuo, por uma ddp de 900 V, penetra em um campo magnético de intensidade B = 3 x 10–4 T, ortogonalmente a ele, passando a descrever um MCU de raio R = 10 cm. O prof Renato Brito pede para você determinar: a) a razão carga massa q/m dessas partículas; b) o período do MCU descrito por elas. Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 138 Pensando em Casa Pensando em Casa ATENÇÃO: É absolutamente necessário ler a teoria desse capítulo antes de resolver as questões referentes a ele. As questões que se seguem não são mera aplicação de fórmulas, requerem uma real compreensão dos aspectos teóricos do assunto. Se você não leu TODA A TEORIA relativa a esse capítulo, NÃO INICIE A TAREFA DE CASA AGORA. Questão 01 Giselly e Gabi hoje foram para a aula do Ranaldo num belo carro esportivo conversível feito de fibra de vidro. Aproveitando o trânsito livre, Giselly já passava dos 120 km/h na avenida Desembargador Moreira e, para se orientar melhor na aldeota, a exímia motorista sempre mantinha presa ao painel do carro uma bússola sensível. Gabi, sentada no banco do carona, segurava um bastão eletrizado com grande carga positiva +q, tendo o cuidado de mantê-lo sempre imóvel em relação ao veículo. Lá pelas tantas, avistaram o Raul, sentado na calçada, segurando outra bússola e outro bastão eletrizado com grande carga negativa q. A respeito das interações elétricas e magnéticas nesse episódio, considere as seguintes afirmativas: I. A bússola do painel do carro é perturbada pelo campo magnético gerado pela carga +q; II. Durante a passagem do carro, a bússola do Raul é perturbada pelo campo magnético gerado pela carga +q; III. Durante a passagem do carro, a carga +q exerce sobre a carga q uma força elétrica. Pode-se afirmar corretamente que: a) apenas III está errada; b) apenas II está correta; c) apenas I está errada; d) apenas III está correta. e) todas estão corretas Questão 02 (UFRN 2005) Considerando a interligação existente entre a Eletricidade e o Magnetismo, um observador, ao analisar um corpo eletricamente carregado que está em movimento, com velocidade constante, em relação a ele constatará a presença: a) campos elétrico e magnético cuja resultante é nula. b) campo elétrico nulo e campo magnético não nulo. c) campo elétrico não nulo e campo magnético nulo. d) campos elétrico e magnético não nulos. Questão 03 (Cesgranrio) Um estudante explora com uma bússola o campo de um ímã pousado sobre uma prancha horizontal. A imantação do ímã é suficientemente intensa e a área explorada suficientemente restrita para que o campo magnético terrestre desprezível. Ao unir posições sucessivas da bússola, cuja agulha está representada na figura, o estudante conseguiu desenhar uma das linhas mostradas abaixo. Qual delas? a) b) c) d) e) Questão 04 (Cesgranrio) Quatro bússolas estão colocadas no tampo de uma mesa de madeira nas posições ilustradas na figura. Elas se orientam conforme é mostrado, sob a ação do forte campo magnético de uma barra imantada colocada em uma das cinco posições numeradas. O campo magnético terrestre é desprezível. A partir da orientação das bússolas, pode-se concluir, que o ímã está na posição: 2 3 4 1 5 a)1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Questão 05 Serrando transversalmente um ímã em forma de barra: a) as duas partes se desmagnetizam b) obtém-se um pólo norte e um pólo sul isolados. c) na seção de corte, surgem pólos contrários àqueles das extremidades das partes. d) o pólo norte conserva-se isolado, mas o pólo sul desaparece. e) nenhuma das anteriores está correta. Questão 06 A figura mostra os ímãs idênticos dispostos sobre a superfície plana de uma mesa horizontal. Colocando uma bússola em repouso sobre o ponto A, assinale a opção que indica a posição de equilíbrio da bússola, desprezando o campo magnético da Terra: Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 139 S N S N A a) b) c) d) Questão 07 (Cesgranrio) As linhas de força do campo magnético terrestre (desprezando-se a inclinação do eixo magnético) e a indicação da agulha de uma bússola colocada em P1, sobre a linha de força, são mais bem representados por (leia sobre o campo magnético terrestre na teoria da apostila) : (NG = pólo norte geográfico e SG = pólo sul geográfico.) a) b) c) d) e) Questão 08 – Treinando a Regra da Mão Direita Para treinar a Regra da Mão Direita, determine em cada uma das figuras abaixo a orientação da força magnética Fm que atuará sobre a partícula. Observe atentamente o sinal da carga elétrica da partícula em cada caso: Questão 09 Dos três vetores na equação FM = q.v.B.sen , qual par ou quais pares são sempre perpendiculares ? (Pode existir mais de uma resposta correta.) a) FM e v b) v e B c) B e FM d) Todos os três devem ser perpendiculares entre si, dois a dois. e) Nenhum Questão 10 (UFMG 2005) O tubo de imagem de um televisor está representado, esquematicamente, na Figura. Elétrons são acelerados da parte de trás desse tubo em direção ao centro da tela. Quatro bobinas – K, L, M e N – produzem campos magnéticos variáveis gerando forças magnéticas de sentidos e valores variáveis que modificam a direção dos elétrons, fazendo com que estes atinjam a tela em diferentes posições, formando uma imagem na tela fluorescente na extremidade oposta do tubo de vidro. Note que as bobinas K e L produzem um campo magnético B na direção vertical , enquanto as bobinas M e N, na horizontal. Em um certo instante, um defeito no televisor interrompe a corrente elétrica nas bobinas K e L e apenas as bobinas M e N continuam funcionando. Assinale a alternativa em que melhor se representa a imagem que esse televisor passa a produzir nessasituação. a) b) Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 140 c) d) Questão 11 (Fuvest 2005) Assim como ocorre em tubos de TV, um feixe de elétrons move-se em direção ao ponto central O de uma tela com velocidade constante. A trajetória dos elétrons é modificada por um campo magnético B, na direção perpendicular à trajetória, cuja intensidade varia, em função do tempo t, conforme o gráfico abaixo. Devido a esse campo, os elétrons incidem na tela, deixando um traço representado por uma das figuras a seguir. A figura que pode representar o padrão visível na tela é: Questão 12 (UFMG 2005) Em algumas moléculas, há uma assimetria na distribuição de cargas positivas e negativas, como representado, esquematicamente, nesta figura: Considere que uma molécula desse tipo é colocada em uma região onde existem um campo elétrico e um campo magnético uniformes, constantes e mutuamente perpendiculares. Nas alternativas abaixo, estão indicados as direções e os sentidos desses campos. Assinale a alternativa em que está representada corretamente a orientação de equilíbrio dessa molécula na presença dos dois campos. a) b) c) d) Questão 13 Resolvida Um elétron é lançado num campo magnético uniforme. Qual o tipo de movimento e qual a trajetória descrita, nos casos: a) O elétron é lançado na direção das linhas de Campo Magnético b) O elétron é lançado perpendicularmente às linhas de de Campo Magnético c) O elétron é lançado obliquamente às linhas de de Campo Magnético Resolução: a) Em qualquer dos casos, o movimento do elétron é uniforme, pois a força magnética quando não-nula, é centrípeta. No caso A, o ângulo entre v e B é 0º e 180º e, portanto, o elétron descreve trajetória retilínea. = 0º MRU = 180º MRU b) No caso B, sendo = 90º, concluímos que o elétron descreve trajetória circular. Observe a figura. x x x x x x x x x x x x x x x v v v v F m elétron Bx = 90º MCU c) No caso C, a partícula é lançada obliquamente às linhas de indução e, portanto, sua trajetória é uma hélice cilíndrica. Simétrico Pré-Universitário – Há 23 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 141 Questão 14 (UFPA) Uma partícula de massa m, carga q > 0 é lançada em uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme B. A partícula tem uma velocidade v que forma com a direção de B um ângulo . Nessas condições podemos afirmar corretamente: a) A trajetória da partícula é uma circunferência quando = 0. b) A trajetória da partícula é uma circunferência quando = . c) A partícula descreve uma trajetória helicoidal se = /2. d) A trajetória da partícula é helicoidal com eixo paralelo a B se = /4. e) Para = /2 a partícula descreve uma trajetória retilínea paralela a B. Questão 15 Um feixe de elétrons atravessa uma determinada região do espaço sem sofrer desvio. Com relação a essa região, pode-se concluir que: a) Não há outro campo magnético a não ser aquele gerado pela presença do feixe de elétrons. b) Não há nenhum campo magnético. c) Se houver um campo magnético além daquele gerado pela presença do feixe de elétrons, ele será perpendicular ao mesmo. d) Se houver um campo magnético além daquele gerado pela presença do feixe de elétrons, ele será paralelo a esse feixe de elétrons. e) Não se pode tirar nenhuma conclusão a respeito de um campo magnético. Questão 16 Uma partícula com carga elétrica Q, não-nula, e massa M penetra numa região R onde existe um campo magnético constante e uniforme, no qual foi feito vácuo. A carga penetra na região R numa direção perpendicular ao campo magnético. Nessas condições, e não havendo interações com a partícula, considere as seguintes afirmações relacionadas com a partícula em R: I. O movimento da partícula é retilíneo e uniforme. II. O movimento da partícula é circular, sendo que a velocidade da partícula aumenta com o tempo. III. A partícula está constantemente sob a ação de uma força perpendicular à direção de seu movimento. Qual (quais) dessas afirmativas é(são) correta(s)? a) somente I b) somente II c) somente III d) somente I e III e) somente II e III Questão 17 (ITA-SP) Consideremos uma carga elétrica q entrando com velocidade v num campo magnético B. Para que a trajetória de q seja uma circunferência é necessário e suficiente que: a) v seja perpendicular a B e que B seja uniforme e constante. b) v seja paralela a B. c) v seja perpendicular a B. d) v seja perpendicular a B e que B tenha simetria circular. e) Nada se pode afirmar pois não é dado o sinal de q. Questão 18 (UFBA) Uma carga puntiforme q é lançada obliquamente, com velocidade v, em um campo de indução magnética uniforme B. A trajetória dessa carga, enquanto estiver sob influência do campo B, é: a) um círculo b) uma reta c) uma espiral de passo variável d) uma hélice cilíndrica de passo variável e) uma hélice cilíndrica de passo constante Questão 19 (Fuvest-SP) Raios cósmicos são partículas de grande velocidade, provenientes do espaço, que atingem a Terra de todas as direções. Sua origem é, atualmente, objeto de estudos. A Terra possui um campo magnético semelhante ao criado por um ímã em forma de barra cilíndrica, cujo eixo coincide com o eixo magnético da Terra. Uma partícula cósmica P com carga elétrica positiva, quando ainda longe da Terra, aproxima-se percorrendo uma reta que coincide com o eixo magnético da Terra, como mostra a figura. Desprezando a atração gravitacional, podemos afirmar que a partícula, ao se aproximar da Terra: a) aumenta sua velocidade e não se desvia de sua trajetória. b) diminui sua velocidade e não se desvia de sua trajetória retilínea. c) tem sua trajetória desviada para leste. d) tem sua trajetória desviada para oeste. e) não altera sua velocidade nem se desvia de sua trajetória retilínea. Questão 20 (UFC 2001) Num hipotético detector de partículas, baseado na interação delas com um campo magnético, aparecem os traços deixados por três partículas: um próton, um elétron e um pósitron. Supondo que as partículas cheguem ao detector com valores de velocidade não muito diferentes, entre si, os traços representados na figura a seguir seria, respectivamente: a) I, II e III b) I, III e II c) II, III e I d) II, I e III e) III, II e I I II III Questão 21 (UFC 2000) Uma carga positiva percorre uma trajetória circular com velocidade constante, no sentido anti-horário, sob a ação de um campo magnético uniforme (veja figura). A direção do campo magnético: