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Questão 1 Um estudante mediu a temperatura de um colega que estava com febre. Para tanto, ele usou um termômetro de mercúrio cuja escala estava ilegível. Então, para determinar a temperatura ele fez o seguinte procedimento: colocou o termômetro em um recipiente onde continha água e gelo e, após o equilíbrio, marcou a altura da coluna de mercúrio a partir do bulbo (5 cm). Em seguida colocou o termômetro em um recipiente com água em ebulição e, após o equilíbrio, marcou a altura da coluna da mesma forma (15 cm). Por fim, colocou o termômetro em contato com a pele do colega e, após o equilíbrio, marcou a altura (8,8 cm). Qual a temperatura do colega? Considere que a água em ambos os casos era destilada e o experimento foi feito ao nível do mar. (A) 40 ºC (B) 39 ºC (C) 41 ºC (D) 38 ºC Gabarito: D Resolução: Altura marcada no termônetro em contato com o gelo = 5 cm.................. Altura em contato com a água em ebulição = 15 cm......................... Altura referente à pessoa = 8,8 cm............. Questão 2 Um estudante, por meio de um experimento com um prisma, constatou que a luz branca é formada de sete cores, fenômeno conhecido como dispersão da luz. Sobre esse fenômeno, assinale a afirmativa correta. A) O desvio de cada cor é proporcional a sua frequência. B) Deve-se à sua característica de se refletir em superfícies espelhadas. C) A refração é observada devido à luz branca ser uma luz monocromática. D) Ocorre pelo fato da luz refratar ao penetrar e emergir do prisma. E) A refração da luz branca, em cada uma das sete cores, acontece porque o índice de refração do vidro é constante para cada cor. Gabarito: D Resolução: O fenômeno da dispersão, teoricamente, pode acontecer em qualquer refração; no entanto, é muito difícil de ser observado, devido ao fato de a diferença entre os índices de refração para cada cor serem muitos próximos. Em um prisma, como ocorrem duas refrações, esse efeito é mais acentuado, permitindo tal visualização. Questão 3 Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado, usando um microfone ligado a um computador. O gráfico, reproduzido da tela do monitor, registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos, quando se toca uma nota musical em um violino. Nota dó ré mi fá sol lá si Frequência (Hz) 262 294 330 349 388 440 494 Dado: 1 ms = 10–3 s. Consultando a tabela, pode-se concluir que o som produzido pelo violino era o da nota a) dó. b) mi. c) sol. d) lá. e) si. Gabarito: C Resolução: É necessário determinar a frequência da onda sonora; f = 1/T T = 2,5 ms = 2,5 · 10–3 s (período observado no gráfico) f = 386 Hz, portanto, a frequência mais próxima é de 388 Hz, indicando que a nota tocada no violino é a sol. Questão 4 Um feixe de luz branca, ao atravessar um prisma, decompõe-se em suas componentes monocromáticas por causa do efeito da dispersão. A componente que apresenta maior desvio da direção original é aquela que possui (A) maior amplitude. (B) menor comprimento de onda. (C) menor índice de refração. (D) menor frequência. (E) maior velocidade. Gabarito: B Resolução: Quanto menor o comprimento de onda de um rario, maior será o desvio sofrido por ele. Questão 5 Um feixe de luz verde monocromática de comprimento de onda = 500 × 10–9 m passa do ar (assuma nar = 1 e c = 300.000 km/s) para um cristal de quartzo (nq = 1,5). Em condições normais, a frequência da onda é mantida inalterada. Assumindo estar nessas condições, a velocidade da onda de luz e o seu comprimento de onda no quartzo são, respectivamente, A) 300.000 km/s e 500 × 10–9 m. B) 200.000 km/s e 500 × 10–9 m. C) 300.000 km/s e 333 × 10–9 m. D) 200.000 km/s e 333 × 10–9 m. Gabarito: D Resolução: A frequência será a mesma nos dois meios. Questão 6 Um físico alpinista escalou uma alta montanha e verificou que, no topo, a pressão p do ar era igual a 0,44 po, sendo po a pressão ao nível do mar. Ele notou também que, no topo, a temperatura T era igual a 0,88To, sendo To a correspondente temperatura ao nível do mar, ambas temperaturas medidas em Kelvin. Considerando o ar no topo e ao nível do mar como um mesmo gás ideal, calcule a razão d entre a densidade d do ar no topo da montanha e a correspondente densidade do ao nível do mar. Gabarito: (Resolução oficial) Considerando uma mesma massa M do gás ideal no nível do mar e no topo da montanha, . Dividindo ambos os membros dessa equação por M e fazendo as identificações e , sendo do e d as respectivas densidades volumares do gás no nível do mar e no topo da montanha, temos , donde , isto é, . Questão 7 Um feixe de luz de raios paralelos incide em uma lente delgada convergente feita de um vidro com índice de refração nV = 2. Com a lente imersa no ar (cujo índice de refração é nA = 1), os raios de luz, que são paralelos ao eixo da lente, convergem em um ponto a uma distância dA do centro dessa. Se essa lente for imersa em um líquido com índice de refração nL = 2, os mesmos raios incidentes convergirão a uma distância dL do centro da lente e a razão valerá: a) 0 b) 1 c) 2 d) 0,5 Gabarito: A Resolução: Os valores de nvidro e nlíquido são iguais, 2; portanto os raios luminosos, quando mergulhados no líquido, não sofrerão desvios. Questão 8 Um feixe de luz contínuo e monocromático incide do ar para um líquido transparente, conforme o diagrama a seguir, onde as distâncias estão dadas em metros. Sendo a velocidade da luz no ar igual a 3,0 × 108 m/s, conclui-se que a velocidade da luz, no líquido, será: a) 2,0 × 108 m/s b) 1,5 × 108 m/s c) 3,0 × 108 m/s d) 0,5 × 108 m/s e) 2,5 × 108 m/s Gabarito: B Resolução: n1 sen i = n2 sen r ou Então: Assim: Desta forma, para v1 = 3,0 · 108 m/s, temos: v2 = 3,0 · 108 / 2 = 1,5 · 108 m/s. Questão 9 Um feixe de luz monocromática passa do vácuo para o vidro. Se o índice de refração do vidro é 3/2, a velocidade da luz dentro do vidro é igual a A) 2,0 × 105 m/s. B) 4,5 × 106 m/s. C) 4,5 × 107 m/s. D) 2,0 × 108 m/s. E) 4,5 × 108 m/s. Gabarito: D Resolução: v = 2,0 · 108 m/s. Questão 10 Um feixe de luz branca incide em uma das faces de um prisma de vidro imerso no ar. Após atravessar o prisma, o feixe emergente exibe um conjunto de raios de luz de diversas cores. Na figura a seguir, estão representados apenas três raios correspondentes às cores azul, verde e vermelha. A partir dessa configuração, os raios 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, às cores a) vermelha, verde e azul. b) vermelha, azul e verde. c) verde, vermelha e azul. d) azul, verde e vermelha. e) azul, vermelha e verde. Gabarito: A Resolução: Considerando que 1 representa o feixe de menor frequência e 3 o de maior frequência, temos que a ordem será vermelho, verde e azul. Questão 11 Um feixe de luz branca incide em uma das faces de um prisma de vidro imerso no ar. Após atravessar o prisma, o feixe emergente exibe um conjunto de raios de luz de diversas cores. Na figura a seguir, estão representados apenas três raios correspondentes às cores azul, verde e vermelha. O fenômeno físico responsável pela dispersão da luz branca, ao atravessar o prisma, é chamado a) difração. b) interferência. c) polarização. d) reflexão. e) refração. Gabarito: E Resolução: O prisma é explicado pelo fenômeno físico denominado refração. Questão 12 Um experimento de laboratório para estudo de misturas foi realizado em uma aula prática, empregando-se as substâncias da tabela seguinte: Recipiente Substâncias Fórmula molecular Densidade aproximada g/cm3 20 °C I Tetracloreto de carbono CCl4 1,6 II Benzeno C6H6 0,88 III Água H2O 1,0 IV Iodo I2 4,9 Os alunos documentaram os reagentes por meio de fotografias: Uma fotografia do resultado da mistura de 3 dessas substâncias, seguida da agitação e da decantação, é apresentada a seguir: É correto afirmar que, no tubo de ensaio contendo a mistura do experimento, a fase superior é composta de ___________ e a fase inferior é compostade _____________. As lacunas no texto são preenchidas, correta e respectivamente, por: a) água e iodo … tetracloreto de carbono b) água e iodo … benzeno c) tetracloreto de carbono e iodo … benzeno d) benzeno … água e iodo e) benzeno e iodo … água Gabarito: E Resolução: Das 4 substâncias apresentadas, 3 são apolares e miscíveis entre si: CCl4, C6H6 e I2. De acordo com a figura, a fase superior apresenta cor rosa, característica de iodo dissolvido em benzeno (d = 0,88 g/cm3) ou em tetracloreto de carbono (d = 1,6 g/cm3) e a fase inferior é transparente e incolor e deve corresponder à água, que é polar e forma mistura heterogênea com as outras substâncias. Uma vez que a fase superior tem densidade menor que a água, é necessário que a fase de cor rosa seja uma mistura entre iodo e benzeno. Questão 13 Um feixe de luz monocromática atravessa a interface entre dois meios transparentes com índices de refração n1 e n2, respectivamente, conforme representa a figura a seguir. Com base na figura, é correto afirmar que, ao passar do meio com n1 para o meio com n2, a velocidade, a frequência e o comprimento de onda da onda, respectivamente, (A) permanece, aumenta e diminui. (B) permanece, diminui e aumenta. (C) aumenta, permanece e aumenta. (D) diminui, permanece e diminui. (E) diminui, diminui e permanece. Gabarito: D Resolução: Na refração, a velocidade diminui, a frequência permanece inalterada e o comprimento de onda também diminui ao ocorrer mudança de meio material de propagação. Questão 14 Um estudante realizou um experimento em laboratório para obter cafeína a partir do chá-preto. Para isso seguiu as etapas 1 e 2 do esquema. Assinale a alternativa que contém o nome dos processos de separação das etapas 1 e 2, respectivamente: a) extração e extração. b) extração e destilação. c) destilação e extração. d) destilação e filtração. e) filtração e destilação. Gabarito: B Resolução: Na etapa 1, parte das substâncias presentes no chá-preto é extraída pela combinação de soda cáustica e água. Na etapa 2, ocorre aquecimento da mistura líquida com evaporação, seguida de condensação do solvente e cristalização do soluto, caracterizando uma destilação. Questão 15 Um estudo do ciclo termodinâmico sobre um gás que está sendo testado para uso em um motor à combustão no espaço é mostrado no diagrama a seguir. Se ΔEint representa a variação de energia interna do gás, e Q é o calor associado ao ciclo, analise as alternativas e assinale a correta. a) ΔEint = 0, Q > 0 b) ΔEint = 0, Q 0, Q 0 e) ΔEint = 0, Q = 0 Gabarito: B Resolução: A variação de energia interna num ciclo é nula e, portanto, ΔEint é igual a zero. De acordo com o gráfico, o ciclo se dá em sentido anti-horário, o que indica um ciclo exotérmico e, portanto, ocorre perda de energia e a quantidade de calor é negativa. Assim, temos: ΔEint = 0 e Q fy > fz. b) as velocidades de propagação das ondas dispersas guardam a relação vx > vy > vz. c) os comprimentos de onda das ondas dispersas guardam a relação λx > λy > λz. d) os índices de refração dos raios dispersos guardam a relação nx > ny > nz. e) as frentes de ondas dispersas deslocam-se no vidro com a mesma velocidade. Gabarito: A Resolução: Considerando que quanto maior a frequência da radiação maior será seu desvio em relação à direção original de seu movimento, é importante salientar que o maior desvio é sofrido pelo ângulo que mais se aproxima da reta normal. Por meio da informação , verificamos que: Questão 20 Um feixe de luz, partindo inicialmente do vácuo, atravessa um bloco de vidro com espessura de 1,5 cm e índice de refração , fazendo um ângulo de 60º com a Normal à superfície do bloco, conforme mostrado na figura a seguir. Considere a velocidade daluz no vácuo c = 3 × 108 m/s. Calcule o tempo necessário para que a luz atravesse o bloco e marque a alternativa correta. a) 10–8 s b) 1010 s c) 10–12 s d) 1012 s e) 10–3 s Gabarito: A Resolução: