Estudar 049

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Estudar 049
Questão 1
A distância entre as placas paralelas de um capacitor ideal é d = 0,60 mm e sua capacitância é C =
1,0 μF. Sabendo-se que o capacitor é ligado a uma bateria ideal de fem = 12 V , calcule o módulo
da força elétrica que atua em uma das placas do capacitor.
A) 0,06 N
B) 0,12 N
C) 0,24 N
D) 0,29 N
E) 0,58 N
Gabarito:
C
Resolução:
(Resolução oficial)
 
Questão 2
A figura mostra a trajetória semicircular de uma partícula carregada que penetra, através do ponto P,
numa região de campo magnético uniforme perpendicular à página. Podemos afirmar:
A) O campo tem sentido para fora da página independentemente do sinal da carga.
B) O campo tem sentido para dentro da página independentemente do sinal da carga.
C) A carga é positiva e o campo aponta para fora da página.
D) A carga é negativa e o campo tem sentido para dentro da página.
E) A carga é negativa e o campo tem sentido para fora da página.
Gabarito:
E
Resolução:
(Resolução oficial)
A força sobre a partícula de carga q em um campo magnético e dada por = q × , onde 
é a velocidade da partícula. Esta é a força centrípeta (radial e para dentro) que mantém a carga na
trajetória circular. A velocidade tem a direção da tangente à trajetória, e sentido do movimento (anti-
horário).
Os vetores , e são perpendiculares.
Portanto, para termos a trajetória mostrada na figura, o vetor B deve ser perpendicular à página e
sentido dado pela regra da mão direita (produto vetorial).
Portanto, podemos concluir que:
O campo tem sentido para dentro da página se a carga for positiva, ou ainda, para fora da página
se a carga for negativa. Das alternativas, apenas a letra E está correta.
Questão 3
A unidade de uma grandeza física pode ser escrita como . Considerando que essa unidade foi
escrita em termos das unidades fundamentais do SI, assinale a alternativa correta para o nome dessa
grandeza.
a) Resistência elétrica.
b) Potencial elétrico.
c) Fluxo magnético.
d) Campo elétrico.
e) Energia elétrica.
Gabarito:
B
Resolução:
A unidade da grandeza física que pode ser escrita como é o potencial elétrico, que é a
relação entre a energia potencial elétrica e a carga elétrica:
V = 
Aplicando-se análise dimensional, obtemos:
O que, de acordo com o sistema internacional (SI), é dado por V = .
Questão 4
A trajetória de um nêutron, no vácuo, com velocidade dentro de uma região onde existe somente
campo magnético é
A) reta.
B) circular.
C) elíptica.
D) hiperbólica.
Gabarito:
A
Resolução:
 é uma gradeza vetorial, portanto, a trajetória do nêutron deve ser retilínea.
Questão 5
A fim de discutir os efeitos magnéticos da corrente elétrica sobre quatro pequenas bússolas postas
sobre uma placa, um professor montou, em um laboratório didático, o dispositivo experimental
representado na figura a seguir.
Inicialmente, com a chave desligada, as bússolas ficam orientadas exclusivamente pela ação do
campo magnético terrestre. Ao ligar a chave e fazer circular uma corrente elétrica no circuito, esta irá
produzir um campo magnético muito mais intenso que o terrestre. Com isso, as bússolas irão se
orientar de acordo com as linhas desse novo campo magnético.
Das representações a seguir, a que melhor representa o efeito do campo magnético produzido pela
corrente sobre as bússolas é
A)
B)
C)
D)
Gabarito:
D
Resolução:
Uma vez que a chave seja fechada, as bússolas se orientarão de acordo com as linhas do novo campo
magnético gerado pelo circuito elétrico. Aplicando a regra da mão direita, podemos deduzir que o
campo magnético, no plano do papel, tem sentido anti-horário. A representação correta para esse
fenômeno é mostrada corretamente em D, que indica o norte de cada agulha sempre orientado de
acordo com a direção do campo gerado.
Questão 6
A figura mostra um ímã caindo dentro de um tubo preso a um suporte.
De acordo com o experimento, assinale a alternativa correta.
a) A velocidade do ímã aumenta se o tubo for de ferro.
b) O ímã cai mais rapidamente se o tubo for de plástico, ao invés de alumínio.
c) O tempo de queda do ímã é o mesmo se o tubo for de plástico ou alumínio.
d) Enquanto o ímã cai no interior do tubo de plástico, há uma corrente induzida no tubo.
e) O tempo de queda só depende do peso do ímã, independentemente de o tubo ser de plástico ou de
alumínio.
Gabarito:
C
Resolução:
O tempo de queda é igual para tubos feitos de alumínio e de plástico. A velocidade do ímã diminuiria,
caso o tubo fosse constituído de ferro, devido ao efeito de atração magnética. Não há corrente
induzida no tubo, pois não há circuito fechado.
Questão 7
A figura mostra uma região espacial de campo elétrico uniforme de módulo E = 20 N/C. Uma carga
Q = 4 C é deslocada com velocidade constante ao longo do perímetro do quadrado de lado L = 1 m,
sob ação de uma força igual e contrária à força coulombiana que atua na carga Q. Considere,
então, as seguintes afirmações:
I – O trabalho da força para deslocar a carga Q do ponto 1 para o 2 é o mesmo que o despendido
no seu deslocamento ao longo do caminho fechado 1 – 2 – 3 – 4 – 1.
II – O trabalho de para deslocar a carga Q de 2 para 3 é maior que o para deslocá-la de 1 para 2 .
III – É nula a soma do trabalho da força para deslocar a carga Q de 2 para 3 com seu trabalho para
deslocá-la de 4 para 1 .
Então, pode-se afirmar que
A) todas são corretas.
B) todas são incorretas.
C) apenas a II é correta.
D) apenas a I é incorreta.
E) apenas a II e a III são corretas.
Gabarito:
A
Resolução:
I – Correta:
Trabalho no caminho 1 – 2 – 3 – 4 – 1: 
 
II – Correta:
 , como , então o primeiro é maior que o segundo.
III – Correta:
 e , porque F tem sentido contrário ao do deslocamento,
então a soma dos dois é nula.
Questão 8
Assinale em qual das situações descritas nas opções abaixo as linhas de campo magnético formam
circunferências no espaço.
A) Na região externa de um toroide.
B) Na região interna de um solenoide.
C) Próximo a um ímã com formato esférico.
D) Ao redor de um fio retilíneo percorrido por corrente elétrica.
E) Na região interna de uma espira circular percorrida por corrente elétrica.
Gabarito:
D
Resolução:
Um fio condutor reto percorrido por corrente elétrica gera ao seu redor campos magnéticos na forma
de circunferências concêntricas.
Questão 9
A figura seguinte representa algumas linhas de força de um campo elétrico uniforme e três pontos
internos A, B e C desse campo. A reta que passa pelos pontos A e C é perpendicular às linhas de
força.
É correto afirmar que
(A) A e B têm o mesmo potencial elétrico, sendo este maior que o de C.
(B) A e B têm o mesmo potencial elétrico, sendo este menor que o de C.
(C) A e C têm o mesmo potencial elétrico, sendo este maior que o de B.
(D) os potenciais elétricos dos pontos A, B e C guardam a relação VA VB > VC.
Gabarito:
C
Resolução:
Temos que A e C são pontos sobre a mesma superfície equipotencial, donde VA = VC.
O sentido do campo elétrico é de A para B, logo VA > VB. Assim, a alternativa C é a correta.
Questão 10
Ao se passar uma corrente elétrica em um fio condutor, enrolado na forma de uma espira, produz-se
um campo magnético. Aproximando-se duas espiras onde passam correntes, a força gerada entre
elas pode ser de atração ou de repulsão, dependendo das orientações relativas das correntes.
Dispositivos empregando forças entre espiras podem ser usados tecnologicamente, tanto em
acionamentos quanto para detecção de movimentos relativos entre dois objetos.
Nesse sentido, identifique, entre as figuras a seguir, a que representa uma configuração fisicamente
correta do dispositivo:
a)
b)
c)
d)
e)
Gabarito:
A
Resolução:
Quando dois fios próximos são percorridos por uma corrente elétrica, o campo magnético produzido
por cada um deles interage com o campo produzido pelo outro fio, de forma que, se as correntes têm
mesmo sentido, a força é de atração, e se as correntes têm sentidos opostos, a forçaé de repulsão. A
figura que representa a única configuração possível, dentro dessas condições, é a da alternativa A. 
Questão 11
A figura (A) mostra uma esfera metálica, com carga positiva (+q), presa por um fio isolante para ser
introduzida em uma caixa metálica inicialmente neutra e isolada por uma base de borracha. Quando
a esfera fica suspensa dentro da caixa sem contato com ela, como mostra a figura (B), aparece uma
carga (–q) distribuída em sua superfície interna e outra carga (+q) em sua superfície externa. Quando
a esfera toca o fundo, ela e a caixa passam a compor um único corpo condutor, figura (C).
Com base nessas informações, assinale a alternativa CORRETA.
a) A esfera sai da caixa em (D) carregada negativamente com carga (–q).
b) A esfera sai da caixa em (D) carregada positivamente com carga (+q).
c) A esfera sai da caixa em (D) completamente descarregada, e todo o excesso de carga (+q) situa-se
distribuído na superfície externa da caixa.
d) A esfera sai da caixa em (D) carregada negativamente com carga (–q), e todo o excesso de carga
(+q) situa-se distribuído na superfície interna da caixa.
e) A esfera sai da caixa em (D) carregada positivamente com carga (+q), e todo excesso de carga
(–q) situa-se distribuído na superfície externa da caixa.
Gabarito:
C
Resolução:
A esfera e a caixa são condutores e, portanto, quando a esfera entra em contato com a caixa, o
excesso de carga da esfera é transferido a ela. Nesse processo, a esfera sai completamente
descarregada, e a caixa adquire carga (+q).
Questão 12
A figura a seguir mostra uma espira metálica com 60 cm de lado, sendo deslocada para a direita, com
velocidade v = 20 m/s em uma região onde existe um campo magnético uniforme de intensidade B =
0,10 T, perpendicular ao plano da espira e saindo do papel. De acordo com essas informações, pode-
se afirmar que a f.e.m. induzida e o sentido da corrente induzida na espira são, respectivamente:
a) 0,6 V, sentido horário.
b) 1,2 V, sentido horário.
c) 1,2 V, sentido anti-horário.
d) 2,4 V, sentido horário
e) 2,4 V, sentido anti-horário.
Gabarito:
C
Resolução:
O sentido da corrente elétrica pode ser determinado pela regra da mão direita. Uma vez que o campo
elétrico, de acordo com a figura, está orientado para fora do plano, a corrente elétrica tem sentido
anti-horário.
A f.e.m. pode ser determinada através da seguinte relação:
f.e.m. = l · B · V
f.e.m. = 0,6 · 0,1 · 20
f.e.m. = 1,2 V 
Questão 13
Robert Smithson. Molhe Espiral, 1970. Rocha negra, cristais de sal, terra, água vermelha (algas).
457,2 m de comprimento e aproximadamente 4,57 m de largura. Grande Lago Salgado, Utah (EUA).
A obra Molhe Espiral (figura 3) faz lembrar o modelo atômico “planetário”, proposto por Ernest
Rutherford (figura 1). Esse modelo satisfaz as observações experimentais de desvio de partículas alfa
ao bombardearem folhas de ouro. Entretanto, ele falha quando se leva em conta a teoria do
eletromagnetismo, segundo a qual cargas aceleradas emitem radiação eletromagnética. Assim, o
elétron perde energia executando uma trajetória em espiral e colapsando no núcleo (figura 2).
Figura 1: Modelo atômico "planetário".
Figura 2: Colapso do elétron no núcleo.
Com base no enunciado, nas figuras 1 e 2 e nos conhecimentos sobre mecânica e eletromagnetismo,
considere as afirmativas a seguir.
I. A variação do vetor velocidade do elétron evidencia que seu movimento é acelerado.
II. Se o módulo da velocidade linear do elétron é constante em toda a trajetória da figura 2, a sua
velocidade angular aumentará até o colapso com o núcleo.
III. O átomo de Rutherford poderia ser estável se o elétron possuísse carga positiva.
IV. Na figura 2, o elétron está desacelerando, uma vez que a força de repulsão eletrostática diminui
com o decréscimo do raio da órbita.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e II são corretas.
b) Somente as afirmativas II e IV são corretas.
c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
e) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
Gabarito:
A
Resolução:
(Resolução oficial)
I. Correta: O vetor velocidade tem sua direção alterada ponto a ponto da trajetória, de modo que o
elétron está sendo acelerado.
II. Correta: Para o movimento circular, v = w · r, ou seja, w = , onde w é a velocidade angular, v a
velocidade linear e r o raio da órbita. Se o módulo da velocidade linear v é constante e r vai
diminuindo de acordo com o movimento do elétron, pela relação apresentada é observado que o
valor de w irá aumentar até o colapso do elétron com o núcleo.
III. Incorreta: Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem; portanto, mesmo nessa situação hipotética
onde o elétron teria carga positiva, ou seja, de mesmo sinal que o núcleo, a estabilidade do átomo de
Rutherford não seria possível.
IV. Incorreta: A força de repulsão eletrostática (lei de Coulomb) é inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre as cargas. Portanto, ela deve aumentar com o decréscimo do raio da
órbita.
Questão 14
As cargas elétricas +Q, –Q e +2Q estão dispostas num círculo de raio R, conforme representado na
figura a seguir.
Com base nos dados da figura, é correto afirmar que o campo elétrico resultante no ponto situado no
centro do círculo está representado pelo vetor
(A) E1.
(B) E2.
(C) E3.
(D) E4.
(E) E5.
Gabarito:
B
Resolução:
As cargas +2Q e +Q geram dois campos de afastamento no ponto P, sendo que o campo provocado
pela carga +2Q é o dobro do campo provocado pela carga +Q. No que tange a carga –Q, existe um
campo de aproximação em relação ao ponto P. A partir dessas considerações, o campo resultante
entre as três cargas é representado por E2.
Questão 15
A figura a seguir representa três posições, P1, P2 e P3, de um anel condutor que se desloca com
velocidade v constante numa região em que há um campo magnético B, perpendicular ao plano da
página.
Com base nesses dados, é correto afirmar que uma corrente elétrica induzida no anel surge
(A) apenas em P1.
(B) apenas em P3.
(C) apenas em P1 e P3.
(D) apenas em P2 e P3.
(E) em P1, P2 e P3.
Gabarito:
C
Resolução:
É necessário que haja variação no fluxo magnético para que haja corrente elétrica induzida. De
acordo com a figura, isso ocorre nas posições P1 e P3.
Questão 16
O diagrama a seguir representa as linhas de um campo magnético uniforme.
Assinale a alternativa que melhor representa a posição da agulha de uma bússola colocada em um
ponto P, no mesmo plano do campo magnético.
 
Gabarito:
B
Resolução:
A bússola se alinha com o eixo norte-sul do campo magnético. As linhas do campo magnético terão o
norte apontando para um sul, de forma que a bússola apontará seu norte também para este sul. É
como acontece com o campo magnético terrestre, que tem no norte geográfico um sul magnético. A
bússola aponta seu norte para esse sul.
Questão 17
A figura mostra dois fios longos e paralelos separados por uma distância d = 10,0 cm, que
transportam correntes de intensidade I = 6,0 A em direções opostas.
Considerando μo = 4π · 10−7 Tm/A, o módulo do campo magnético resultante no ponto P, situado a 2d
à esquerda do ponto A, em μT, é igual a
a) 1,0
b) 1,5
c) 2,0
d) 10,0
e) 12,0
Gabarito:
C
Resolução:
De acordo com a regra da mão direita, o campo magnético gerado pelos dois fios no ponto P terá
mesma direção e sentido e, portanto, o campo resultante é a soma dos campos individuais gerados
por cada um dos fios:
Questão 18
Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam os vértices de um triângulo, como
mostra a figura. Na parte interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com carga negativa
q. As distâncias dessa carga às outras três podem ser obtidas a partir da figura.
 
Sendo Q = 2 × 10–4 C, = –2 × 10–5 C e = 6 m, a força elétrica resultante sobre a carga
Note e adote:
A constante k0 da lei de Coulomb vale 9 × 109 N m2/C2
a) é nula.
b) tem direção do eixo y, sentido para baixo e módulo 1,8 N.
c) tem direção do eixoy, sentido para cima e módulo 1,0 N.
d) tem direção do eixo y, sentido para baixo e módulo 1,0 N.
e) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N.
Gabarito:
E
Resolução:
A força resultante entre cada uma das duas cargas Q situadas nos vértices inferiores do triângulo
sobre a carga q, de acordo com a lei de Coulumb, deve ser igual a:
Finf = k · q · Q / d2
Finf = 9·109 · (–2·10–5) · (2·10–4) / (6Ö2)2
Finf = 0,5 N
A força resultante entre esse par de forças de mesma intensidade e que tem ângulo de 90 graus
entre elas é:
F2 = (Finf)2 + (Finf)2
F2 = (0,5)2 + (0,5)2
F2 = (0,5)2 + (0,5)2
F2 = 0,5
F = Ö0,5
F = 0,71 N
A força resultante entre a carga Q situada no vértice superior do triângulo sobre a carga q é igual a:
Fsup = k · q · Q / d2
Fsup = 9·109 · (–2·10–5) · (2·10–4) / (6)2
Fsup = 1,0 N
Orientando-se o valor negativo para baixo e o positivo para cima, a força resultante é a soma entre F,
que tem direção vertical e sentido de cima para baixo, e Fsup, que tem direção vertical e sentido de
baixo para cima:
Fr = F + Fsup
Fr = –0,71 + 1,0
Fr = 0,29 N
Assim, tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N.
Questão 19
Considere g como o módulo de aceleração local da gravidade e, quando necessário, use g = 10 m/s2
Considere uma teoria na qual a força de interação entre duas "cargas generalizadas" q1 e q2 em
universos N-dimensionais é expressa por , que que k é uma constante característica do meio. A
teoria também prevê uma força entre dois "polos generalizados" p1 e p2 expressa por , na qual é
outras constante característica do meio. Sabe-se ainda que um polo p pode interagir com uma
corrente de carga, i, gerando uma força . Em todos os casos, r representa a distância entre os entes
interagentes. Considerando as grandezas fundamentais massa, comprimento, tempo e corrente de
carga, assinale a alternativa que coresponde à fórmula dimensional de .
A ( ) 
B ( ) 
C ( ) 
D ( ) 
E ( ) 
Gabarito:
B
Resolução:
De acordo com o enunciado, temos as seguintes relações:
Fe = q1q2/krN–1 (I)
Fm = p1p2/μ.rN–1 (II)
F = ip/ rN–2 (III)
A partir de (I), (II) e (III):
(I) . (II) = (III)2
(q1q2/krN–1) . (p1p2/μ.rN–1) = (ip/ rN–2)2
(q1q2/krN–1) . (p1p2/μ.rN–1) = i2p2/(rN–2)2
(q1q2/krN–1) . (1/μ.rN–1) = i2/(rN–2)2
(I2 T2 / k LN–1) . (1 / μ LN–1) = I2 / (L2N–4)
k . μ = L–2 T2
Questão 20
A 60 m de uma linha de transmissão de energia elétrica, submetida a 5,0 × 105 V, o campo elétrico
dentro do corpo humano é, aproximadamente, 3,0 × 10–6 V/m. Esse campo elétrico atua num íon, de
carga 2,0 × 10–19 C, numa célula. Assinale a alternativa que corresponde à força elétrica em N
exercida sobre o íon.
A) 6,0 × 10–25
B) 5,0 × 10–24
C) 5,0 × 10–25
D) 1,0 × 10–24
E) 6,0 × 10–24
Gabarito:
A
Resolução:
A força elétrica exercida sobre o íon é dada pela seguinte relação:
F = q × E
F = 2,0 × 10–19 × 3,0 × 10–6
F = 6,0 × 10–25 N