Prévia do material em texto
Estudar 05 Questão 1 No circuito ilustrado, a bateria V é ideal e fornece ao circuito uma força eletromotriz (f.e.m) de 12 V. Os resistores têm resistências R1 = 3 Ω e R2 = 6 Ω. Sobre esse circuito, são feitas as seguintes afirmações:. I - A diferença de potencial nos terminais de R2 é maior que nos terminais de R1. II - A corrente i1 é maior que a corrente i2. III - A corrente i0 tem mesmo valor que a corrente i4. IV - A resistência equivalente aos dois resistores é 9 Ω. V - A corrente i4 é menor que i0. VI - A resistência equivalente aos três resistores é 2 Ω. As afirmativas corretas são: (A) I, III e VI (B) II, V e VI (C) II, IV e V (D) II, III e VI (E) I, III e IV Gabarito: D Resolução: Os dois resistores estão em paralelo, possuem a mesma ddp. Como em paralelo o resistor de menor resistência terá a maior corrente, então a corrente é maior que a . A corrente é igual à corrente , pois as duas representam a corrente que passa pela bateria. A resistência equivalente é . Questão 2 Para que o trabalho na agricultura tenha maior produtividade e seja menos penoso, os agricultores contam com a possibilidade de uso de instrumentos e maquinários desde os mais simples aos mais sofisticados. Na tarefa de arar a terra pode ser empregada a tração animal e/ou a mecânica, como os tratores. Para medir o trabalho realizado por uma força, de acordo com o tempo gasto para que ele seja realizado, utiliza-se uma grandeza escalar chamada potência. Com relação a esse tema, é correto afirmar que: A( ) o tempo necessário para arar uma área de 20.000 m² do mesmo tipo de solo, utilizando um trator de 65 cv, é menor do que se for utilizado um trator de 130 cv. B( ) quanto menor for o tempo empregado por uma máquina para realizar o trabalho de arar 20.000 m² de terra, maior será a sua potência. C( ) quanto maior for a potência de uma máquina, mais lentamente ela realiza o trabalho. D( ) a relação implica que a unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades será 1 J/h. Gabarito: B Resolução: A alternativa B é correta pois, como Pot = ( = trabalho e = intervalo de tempo), Pot e tempo são grandezas inversamente proporcionais. Logo, quanto menor for o tempo, maior será a potência. Questão 3 Seja a seguinte convenção para unidades de medida: UNIDADE GRANDEZA M massa L comprimento T tempo Q carga De acordo com essa convenção, as dimensões das grandezas quantidade de movimento, torque, capacitância e diferença de potencial são respectivamente A) e . B) e . C) e . D) e . Gabarito: D Resolução: Quantidade de movimento = . Momento (torque) = . Capacitância = . Diferença de potencial = U = . Questão 4 Leia o texto e responda à questão: Nuvens, relâmpagos e trovões talvez estejam entre os primeiros fenômenos naturais observados pelos humanos pré-históricos. (...) A teoria precipitativa é capaz de explicar convenientemente os aspectos básicos da eletrificação das nuvens, por meio de dois processos (...). No primeiro deles, a existência do campo elétrico atmosférico dirigido para baixo (...) Os relâmpagos são descargas de curta duração, com correntes elétricas intensas, que se propagam por distâncias da ordem de quilômetros (...). (FERNANDES, W. A.; PINTO Jr. O.; PINTO, I. R. C. A. Eletricidade e poluição no ar. Ciência Hoje. v. 42, n. 252. set. 2008. p. 18.) Em relação à corrente elétrica, considere as afirmativas a seguir. I. A corrente elétrica é uma grandeza vetorial, definida como a razão entre a variação da quantidade de carga elétrica que flui em um meio em um intervalo de tempo. II. A corrente elétrica convencional descreve o fluxo de cargas elétricas positivas. III. Os elétrons fluem no interior dos metais com a velocidade da luz. IV. O campo elétrico é o responsável por fazer cargas elétricas se movimentarem em um circuito elétrico. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e III são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. Gabarito: D Resolução: I. Correta. A corrente elétrica é uma grandeza vetorial que possui módulo, direção e sentido, porque é estabelecida por uma tensão, sendo, portanto, um movimento de cargas ordenado e preferencial. Seu módulo é calculado pela razão entre a quantidade de cargas e o intervalo de tempo. II. Correta. A corrente elétrica disponibiliza energia nos circuitos. Essa energia é fornecida pelo trabalho da força elétrica e vem da fonte que mantém a tensão. Imaginemos uma corrente positiva, a que chamaremos convencional, que se desloca em sentido contrário ao da corrente real, mas que, possuindo em módulo o mesmo valor de carga das cargas negativas, não modifica a natureza do fenômeno. A quantidade de energia transferida será a mesma. Por isso, a corrente convencional é considerada positiva. III. Incorreta. A velocidade dos elétrons no interior dos metais é, muitas vezes, inferior à velocidade da luz. O que nos ilude com relação à velocidade dos elétrons da rede é que quando acendemos a luz, por exemplo, os elétrons recebem o impulso da força elétrica, se deslocando todos ao mesmo tempo. Acender a luz nos parece, portanto, um processo instantâneo e que, por isso, teria velocidade elevada. É um engano. IV. Correta. Estabelecida a tensão elétrica, o campo elétrico por ela introduzido age nas cargas através da força elétrica. Questão 5 Alguns carros modernos usam motores de alta compressão, que exigem uma potência de partida muito grande, que só um motor elétrico pode desenvolver. Em geral, uma bateria de 12 volts é usada para acionar o motor de arranque. Supondo que esse motor consuma uma corrente de 400 amperes, a potência necessária para ligar o motor é: a) 4,0 · 102 W b) 4,0 · 103 W c) 4,8 · 103 W d) 5,76 · 104 W e) 1,92 · 105 W Gabarito: C Resolução: P = V · i P = 12 V · 400 A P = 4,8 · 103 W Questão 6 Observe este circuito, constituído de três resistores de mesma resistência R; um amperímetro A; uma bateria ε; e um interruptor S: Considere que a resistência interna da bateria e a do amperímetro são desprezíveis e que os resistores são ôhmicos. Com o interruptor S inicialmente desligado, observa-se que o amperímetro indica uma corrente elétrica I. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, quando o interruptor S é ligado, o amperímetro passa a indicar uma corrente elétrica a. b. c. d. Gabarito: D Resolução: A corrente lida no amperímetro quando a chave está desligada será calculada por: então: Quando a chave for ligada, teremos 2 R em paralelo com R, então a resistência equivalente será: Como V (tensão) é a mesma e aqui o nome desta tensão é a própria eletromotriz do gerador , ficará: ou Como , vem que e , podemos relacionar com da seguinte forma Questão 7 No cuidado com o planeta, a reciclagem é uma das estratégias mais eficientes. Um técnico guardou três resistores iguais de um . Assinale o valor de resistência que ele não será capaz de obter, utilizando todos os três resistores. (A) 1/3 (B) 2/3 (C) 1 (D) 3/2 (E) 3 Gabarito: C Resolução: Os três em paralelo: Dois em paralelo e um em série: Dois em série associados com um em paralelo: Os três em série: Em nenhum caso é possível, através desses resistores, obter uma associação com . Questão 8 Nos dois circuitos ao lado, as quatro baterias são idênticas, assim como as duas lâmpadas. Comparando o brilho das lâmpadas nos dois circuitos, assinale a alternativa CORRETA sobre qual delas brilha mais. a) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem menor que uma única bateria. b) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem maior que uma única bateria. c) A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem menor que uma única bateria. d)A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem maior que uma única bateria. e) Ambas brilham igualmente. Gabarito: B Resolução: As lâmpadas são idênticas. Brilhará mais aquela que possuir maior potência, ou seja, aquela que estiver submetida à maior voltagem. No circuito 1, os geradores estão associados em série e a ddp equivalente é a soma das duas forças eletromotrizes. De outra forma, no circuito 2, temos uma associação em paralelo, com ddp equivalente igual à ddp de cada gerador ? a ligação de geradores em paralelo não acresce valor de voltagem. Então, na figura 1, temos uma voltagem total maior do que no circuito 2. Dessa forma, a lâmpada do circuito 1 brilhará mais, pois terá maior potência. Questão 9 O que consome mais energia ao longo de um mês, uma residência ou um carro? Suponha que o consumo mensal de energia elétrica residencial de uma família, ER, seja 300 kWh (300 quilowatts . hora) e que, nesse período, o carro da família tenha consumido uma energia EC, fornecida por 180 litros de gasolina. Assim, a razão EC / ER será, aproximadamente, a) 1/6 b) 1/2 c) 1 d) 3 e) 5 Calor de combustão da gasolina 30000 kJ/L 1kJ = 1000J Gabarito: E Resolução: Consumo residencial mensal de energia ER: O consumo de energia do carro EC: Dessa forma: Questão 10 Em residências antigas, era comum que todos os eletrodomésticos fossem ligados a um único circuito elétrico, em geral montado com fios de ligação finos. Um modelo deste tipo de circuito está esquematizado na figura ao lado, onde r representa a resistência total dos fios de ligação. Ao ligar eletrodomésticos com resistência baixa, como chuveiros elétricos, percebia-se uma diminuição no brilho das lâmpadas. Marque a alternativa que justifica tal diminuição no brilho das lâmpadas. (A) A corrente total no circuito diminui, fazendo com que a diferença de potencial (ddp) aplicada às lâmpadas diminua e, portanto, a corrente através delas seja menor. (B) Embora a diferença de potencial (ddp) nas lâmpadas permaneça a mesma, a corrente total no circuito diminui, diminuindo assim a corrente nas lâmpadas. (C) A corrente total no circuito permanece a mesma, mas como a maior parte dela passa através do chuveiro, sobra menos corrente para as lâmpadas. (D) A corrente total no circuito aumenta, aumentando assim a resistência das lâmpadas, o que diminui a corrente através delas. (E) A corrente total no circuito aumenta, causando maior queda de potencial através de r e diminuindo assim a diferença de potencial (ddp) e a corrente nas lâmpadas. Gabarito: E Resolução: De acordo com a 1a lei de Ohm, ao se ligar eletrodomésticos com baixa resistência elétrica ao circuito, ocorre um aumento da corrente total. Esse aumento na corrente total causa um aumento na queda de potencial na resistência r, acarretando uma diminuição da ddp e da corrente nas lâmpadas. Questão 11 Um aquecedor elétrico, cujo elemento fundamental é um resistor, foi projetado para funcionar ligado a uma diferença de potencial de 220 V e aquece uma certa quantidade de água de 20 ºC a 80 ºC em 4 minutos. Assinale a temperatura final da água, caso esse aquecedor seja ligado a uma diferença de potencial de 110 V e usado para aquecer a mesma quantidade de água, inicialmente a 20 °C, durante os mesmos 4 minutos. (A) 35 ºC (B) 40 ºC (C) 50 ºC (D) 65 ºC (E) 80 ºC Gabarito: A Resolução: Situação1: E sendo Situação 2: E sendo Dividindo Q2 por Q1, temos Assim: Questão 12 A figura representa a corrente l, que atravessa uma bateria ligada a um circuito elétrico não mostrado na figura. A tabela fornece cinco conjuntos de resultados obtidos com baterias diferentes e o mesmo circuito. A força eletromotriz e, a resistência interna r, a corrente elétrica l e a polaridade (terminal 1) de cada bateria estão indicadas na tabela. Em qual dos casos ocorre maior transferência de energia da bateria para o circuito? (v) r( ) I(A) polaridade (terminal1) A) 15 0 1 negativo B) 12 0 1 negativo C) 10 0 2 positivo D) 10 1 1 positivo E) 10 1 2 negativo Gabarito: E Resolução: Por convenção, a corrente de cargas positivas sai do polo positivo (2) e entra no polo negativo (1). Sabemos que: e . Assim: . Entre as alternativas possíveis (A, B e E), a bateria com os valores apresentados em E fornece a maior potência ao circuito. Em 1 segundo são fornecidos 16 J de energia. Questão 13 Considere um conjunto A de 6 resistores de resistência RA = 3 Ω, cada, associados em paralelo, e um conjunto B de 4 resistores de resistência RB, cada, associados em série. Se as resistências equivalentes dos dois conjuntos são iguais, conclui-se que RB vale: A) 0,125 Ω B) 0,25 Ω C) 0,5 Ω D) 0,75 Ω E) 0,825 Ω Gabarito: A Resolução: A resistência equivalente do conjunto A é igual a 3/6 = 0,5 Ω. Por outro lado, a resistência equivalente do conjunto B vale 4RB. Logo, se 4RB = 0,5, então RB = 0,125 Ω. Questão 14 Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Isso significa que a resistência elétrica do seu filamento é de (A) 150 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada. (B) 300 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada. (C) 300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada. (D) 300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem menor quando apagada. (E) 600 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada. Gabarito: D Resolução: V = 6,0 V i = 20 mA = 20 × 10-3 A Questão 15 A figura abaixo representa um gerador de f.e.m. (ε) o qual pode utilizar como resistência interna um ou mais dos três resistores de resistências r, sendo que estes podem ser associados em série ou em paralelo pela utilização das chaves interruptoras S1 e S2 . Esse gerador está alimentando um resistor de resistência elétrica R, conforme o circuito elétrico da figura, a qual contém também um amperímetro A e um voltímetro V. Estando o gerador ligado (utilizando pelo menos um dos resistores r e, portanto, fluindo uma corrente elétrica pelo amperímetro), marque a alternativa correta. A) O voltímetro marcará sempre o mesmo valor para a d.d.p., independentemente de como as chaves interruptoras estiverem (fechadas ou abertas). B) O amperímetro marcará a maior corrente elétrica quando dois resistores de resistências r estiverem associados em paralelo. C) O resistor R liberará uma maior quantidade de calor por unidade de tempo, pelo efeito Joule, quando dois resistores de resistências r estiverem associados em série. D) Quando dois resistores de resistências r estiverem associados em paralelo, o amperímetro marcará 2 ε/r. Gabarito: B Resolução: Sabendo que: A) falsa – d.d.p. depende da resistência equivalente. B) verdadeira – resistências em paralelo: a resistência equivalente será menor, logo a corrente será maior. C) falsa – associação em série: maior Requivalente, logo menor potência. . D) falsa - então: Questão 16 O capacitor é um elemento de circuito muito utilizado em aparelhos eletrônicos de regimes alternados ou contínuos. Quando seus dois terminais são ligados a uma fonte, ele é capaz de armazenar cargas elétricas. Ligando-o a um elemento passivo como um resistor, por exemplo, ele se descarrega. O gráfico representa uma aproximação linear da descarga de um capacitor. Sabendo que a carga elétrica fundamental tem valor 1,6 × 10–19 C, o número de portadores de carga que fluíram durante essa descarga está mais próximo de: (A) 1017. (B) 1014. (C) 1011. (D) 108. (E) 105. Gabarito: A Resolução: A quantidade de carga correspondente à corrente elétrica no resistor é: Δq = n · e, n é o número de portadores de carga elementar em que Questão 17 Admita que a corrente elétrica produzida pelo feixe de elétrons no acelerador de partículas do LNLS seja dada por , sendo t em horas, i (t ) em miliamperes e a uma constante positiva. Se i (15) = 80, então i (7,5) é A) B) C) D) E) Gabarito: C Resolução: Se i(15) = 80, temos: Para i (7,5): Questão 18 No circuito representado na figura, têm-se duas lâmpadas incandescentes idênticas, L1 e L2, e três fontes idênticas, de mesma tensão V. Então, quando a chave é fechada, A ( ) apagam-se as duas lâmpadas. B ( ) o brilho da L1 aumenta e o da L2 permanece o mesmo. C ( ) o brilho da L2 aumenta e o da L1 permanece o mesmo. D ( ) o brilho das duas lâmpadas aumenta. E ( ) o brilho das duas lâmpadas permanece o mesmo. Gabarito: E Resolução: Quando a chave está aberta, as lâmpadas, sendo idênticas e em série, recebem tensões iguais a V cada uma. Ao se fechar a chave, a tensão nas lâmpadas não é alterada, portanto, o brilho continuará o mesmo. Questão 19 Na maioria dos peixes elétricos as descargas são produzidas por órgãos elétricos constituídos por células, chamadas eletroplacas, empilhadas em colunas. Suponha que cada eletroplaca se comporte como um gerador ideal. Suponha que o sistema elétrico de um poraquê, peixe elétrico de água doce, seja constituído de uma coluna com 5 000 eletroplacas associadas em série, produzindo uma força eletromotriz total de 600 V. Disponível em: . Adaptado. Considere que uma raia-torpedo, que vive na água do mar, possua um sistema elétrico formado por uma associação em paralelo de várias colunas, cada uma com 750 eletroplacas iguais às do poraquê, ligadas em série, constituindo mais da metade da massa corporal desse peixe. Disponível em: . Adaptado. Desconsiderando perdas internas, se em uma descarga a raia-torpedo conseguir produzir uma corrente elétrica total de 50 A durante um curto intervalo de tempo, a potência elétrica gerada por ela, nesse intervalo de tempo, será de (A) 3 500 W. (B) 3 000 W. (C) 2 500 W. (D) 4 500 W. (E) 4 000 W. Gabarito: D Resolução: Dado que 5000 eletroplacas associadas em série produzem uma força eletromotriz total de 600 V, cada eletroplaca produz: Eind = 600/5000 Eind = 0,12 V 750 eletroplacas iguais às do poraquê, ligadas em série produzem uma força eletromotriz total de E750 = 750 . 0,12 E750 = 90 V A potência elétrica gerada por ela, nesse intervalo de tempo, será de P = i . U P = 50 . 90 P = 4500 W Questão 20 O LDR (Light Dependent Resistor – Resistor Dependente de Luz) é um resistor cuja resistência varia com a intensidade luminosa incidente, permitindo a variação da intensidade da corrente em um circuito. A resistência de um LDR varia desde 40 ? até 1 M?. Quando submetido a uma tensão constante, esse LDR dissipa uma potência máxima de 100 mW, cuja corrente que o atravessa corresponde ao valor de A) 2,5 mA. B) 50 mA. C) 100 mA. D) 10 mA. Gabarito: B Resolução: A potência dissipada é inversamente proporcional à resistência e, portanto, a fim de que o LDR dissipe uma potência máxima, a resistência deve ser mínima, de forma que a diferença de potencial U nessa condição deva ser igual a P = U2/R 100·10–3 = U2/40 U = 2 V A corrente i que atravessa esse LDR é dada por i = U/R i = 2/40 i = 0,05 A = 50·10–3 A = 50 mA