Prévia do material em texto

ITA18 - Física
LF8A1-1 - Física moderna
Questão 1
(ITA 1998) A distância de Marte ao Sol é aproximadamente 50% maior do que aquela entre a Terra e
o Sol. Superfícies planas de Marte e da Terra, de mesma área e perpendiculares aos raios solares,
recebem por segundo as energias de irradiação solar Um e Ut, respectivamente. A razão entre as
energias, Um/Ut, é aproximadamente:
a) 4/9.
b) 2/3.
c) 1.
d) 3/2.
e) 9/4.
f) não sei felipe13games@gmail.c
om
Questão 2
Faça uma estimativa da temperatura do fi lamento de uma lâmpada de incandescência, supondo que:
• a potência total irradiada seja Pot = 60 W;
• a emissividade do fi lamento seja e = 0,30;
• o fi lamento seja um fio ci l índrico de comprimento l = 20 cm e seção transversal de raio r = 50 μm.
Constante de Stefan-Boltzmann: s = 5,7 · 10–8 (SI)
a) 1,8 ⋅ 103 K
b) 2,7 ⋅ 103 K
c) 1,3 ⋅ 104 K
d) 1,9 ⋅ 104 K
e) 2,3 ⋅ 104 K
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 3
(Unicamp-SP) Todos os corpos trocam energia com seu ambiente por meio da emissão e da absorção
felipe13games@gmail.c
om
de ondas eletromagnéticas em todas as frequências. Um corpo negro é um corpo que absorve toda
onda eletromagnética nele incidente e também apresenta a máxima eficiência de emissão. A
intensidade das ondas emitidas por um corpo negro só depende da temperatura desse corpo. O corpo
humano à temperatura normal de 37 °C pode ser considerado um corpo negro. Considere que
a velocidade das ondas eletromagnéticas é igual a 3,0 · 108 m/s. A figura abaixo mostra a
intensidade das ondas eletromagnéticas emitidas por um corpo negro a 37 °C em função da
frequência. Qual é o comprimento de onda correspondente à frequência para qual a intensidade é
máxima?
a) 1,3 ⋅ 10-5 m
b) 1,7 ⋅ 10-5 m
c) 2,3 ⋅ 10-5 m
d) 4,5 ⋅ 10-5 m
e) 1,1 ⋅ 10-4 m
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 4
(UFRN) A radiação térmica proveniente de uma fornalha de altas temperaturas em equil íbrio térmico,
usada para fusão de materiais, pode ser analisada por um espectrômetro. A intensidade da radiação
emitida pela fornalha, a uma determinada temperatura, é registrada por esse aparato em função do
comprimento de onda da radiação. Daí se obtém a curva espectral apresentada na figura abaixo.
felipe13games@gmail.c
om
A análise desse tipo de espectro levou o físico alemão Wilhelm Wien, em 1894, a propor que, quando
a intensidade da radiação emitida é máxima, o comprimento de onda associado obedece à
expressão: λmáxT ≅ 3 · 103 (μm K), em que λmáx é o comprimento de onda do máximo da curva
espectral e T é a temperatura da fornalha para um determinado espectro. De acordo com essas
informações, é correto afirmar que a temperatura da fornalha é, aproximadamente:
a) 2 000 K e que λmáx aumenta quando a temperatura aumenta.
b) 1 500 K e que λmáx diminui quando a temperatura diminui.
c) 2 000 K e que λmáx diminui quando a temperatura aumenta.
d) 1 500 K e que λmáx aumenta quando a temperatura diminui.
e) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 5
(UFG-GO) Para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein, em 1905, apoiou-se na hipótese de que:
 
a) a energia das radiações eletromagnéticas é quantizada.
b) o tempo não é absoluto, mas depende do referencial em relação ao qual é medido.
c) os corpos contraem-se na direção de seu movimento.
d) os elétrons em um átomo somente podem ocupar determinados níveis discretos de energia.
e) a velocidade da luz no vácuo corresponde à máxima velocidade com que se pode transmitir
informações.
f) não sei felipe13games@gmail.c
om
felipe13games@gmail.c
om
felipe13games@gmail.c
om
Questão 6
Com relação ao efeito fotoelétrico, julgue as seguintes afirmações:
01. A ocorrência desse efeito depende da frequência, e não da intensidade da radiação uti l izada.
02. É possível que esse efeito ocorra com luz azul fraca e não ocorra com luz vermelha intensa.
04. A velocidade com que um elétron é ejetado depende da frequência da radiação usada, mas não
de sua intensidade.
08. Supondo que o fenômeno ocorre em uma determinada região de uma placa metálica, o número de
elétrons extraídos depende da intensidade da luz uti l izada.
16. Para uma determinada radiação incidente, a velocidade dos elétrons ejetados depende do metal
usado na experiência.
Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas.
a) 07
b) 23
c) 24
d) 27
e) 31
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 7
(UFMG) O eletroscópio é um aparelho uti l izado para detectar cargas elétricas. Ele é constituído de
uma placa metálica, que é l igada a duas lâminas metálicas finas por uma haste condutora elétrica.
As duas lâminas podem se movimentar, afastando-se ou aproximando-se uma da outra. A Figura I
mostra um eletroscópio eletricamente descarregado e a Figura II, o mesmo eletroscópio carregado.
Analise as afirmações:
I. As lâminas estão eletrizadas com cargas de mesmo sinal e, portanto, se repelem.
II. As lâminas se afastam quando luz branca incide sobre a placa porque elétrons são extraídos das
lâminas, que se eletrizam positivamente e se repelem (efeito fotoelétrico);
III. As lâminas não se movem quando a placa é incidida com energia de luz vermelha porque a
energia dos fótons de luz vermelha é insuficiente para produzir o efeito fotoelétrico.
felipe13games@gmail.c
om
a) Apenas a I é correta.
b) Apenas a II é correta.
c) Apenas a III é correta.
d) I e II estão corretas.
e) Todas estão corretas.
f) não sei
Questão 8
(UFSC) Indique as afirmativas corretas e some os valores respectivos para dar a resposta. Com
relação ao efeito fotoelétrico é correto afirmar que:
01. em uma célula fotoelétrica, a velocidade dos fotoelétrons emitidos aumenta, quando diminuímos
o comprimento de onda da radiação luminosa uti l izada para provocar o fenômeno.
02. em uma célula fotoelétrica, a velocidade dos fotoelétrons emitidos aumenta, quando
aumentamos o comprimento de onda da radiação luminosa uti l izada para provocar o fenômeno.
04. em uma célula fotoelétrica, a velocidade dos fotoelétrons emitidos será maior, se uti l izarmos,
para provocar o fenômeno, luz vermelha forte, em vez de luz violeta fraca.
08. em uma célula fotoelétrica, a energia cinética dos elétrons arrancados da superfície do metal
depende da frequência da luz incidente.
16. em uma célula fotoelétrica, a energia cinética dos elétrons arrancados da superfície do metal
depende da intensidade da luz incidente.
32. a emissão de fotoelétrons por uma placa fotossensível só pode ocorrer quando a luz incidente
tem comprimento de onda igual ou menor que certo comprimento de onda crítico e
característico para cada metal.
A soma das sentenças corretas é?
a) 07
b) 24
c) 27
d) 31
e) 41
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 9
(UFPA) A função trabalho de um certo material é 4,2 eV. O comprimento de onda, em Å, da luz capaz
de produzir efeito fotoelétrico, tendo os fotoelétrons emitidos energia cinética máxima de 2,0 eV,
é aproximadamente (constante de Planck igual a 6,6 · 10–34 Js):
felipe13games@gmail.c
om
a) 2 000
b) 1 000
c) 200
d) 100
e) 0,2
f) não sei felipe13games@gmail.c
om
Questão 10
(Ufop-MG) A função trabalho do sódio é 2,3 eV.
Dados: constante de Planck h = 6,63 × 10–34 Js;
1 eV = 1,6 · 10–19 J.
Pede-se para calcular a frequência l imiar mínima da luz incidente na superfície de uma amostra de
sódio para que ocorra emissão de fotelétrons.
a) 2,3 ⋅ 1014 Hz
b) 5,4 ⋅ 1014 Hz
c) 5,6 ⋅ 1014 Hz
d) 7,3 ⋅ 1014 Hz
e) 8,4 ⋅ 1014 Hz
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 11
(Unicamp-SP) O efeito fotoelétrico, cuja descrição por Albert Einstein completou 100 anos em 2005
(ano internacional da Física), consiste na emissão de elétrons por um metal no qual incide um
feixe de luz. No processo, “pacotes” bem definidos de energia luminosa, chamados fótons, são
absorvidos um a um pelos elétrons do metal. O valor da energia de cada fóton é dado por Efóton = hf,
em que h = 4 · 10–15 eV · s é a chamada constante de Planck e f é a frequência da luz incidente. Um
elétron só será emitido do interior dometal se a energia do fóton absorvido for maior que uma
energia mínima. Para os elétrons mais fracamente l igados ao metal, essa energia mínima
é chamada função trabalho W e varia de metal para metal (ver a tabela a seguir). Considere c = 300
000 km/s.
felipe13games@gmail.c
om
Analise as sentenças:
I. A energia do fóton com comprimento de onda 5 · 10–7 m é de 2,4 eV.
II. A luz de 5 · 10–7 m é capaz de arrancar elétrons de quais dos metais césio e potássio.
III. A energia cinética de elétrons emitidos pelo potássio é de 0,7 eV, se o comprimento de onda da
luz incidente for 3 · 10–7 m.
a) Apenas a III é incorreta.
b) Apenas a I é correta.
c) Apenas a II é correta.
d) I e III são corretas.
e) II e III são corretas.
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 12
(UFPI) Uma radiação monocromática com comprimento de onda de 600 nm e uma potência de 0,54 W
incide em uma célula fotoelétrica de sódio, cuja função trabalho é 2,8 eV. Assinale a alternativa que
apresenta, respectivamente, o número de fótons por segundo, que se propaga na radiação, e a
frequência de corte para o sódio. (Dados: 1 eV = 1,6 · 10–19 J; h = 6,63 · 10–34 Js; c = 3,0 · 108 m/s.)
a) 1,63 · 1017 fótons; 4,4 · 1014 Hz. 
b) 1,63 · 1018 fótons; 4,4 · 1014 Hz. 
c) 2,18 · 1018 fótons; 4,4 · 1014 Hz.
d) 2,18 · 1018 fótons; 6,7 · 1014 Hz.
e) 1,63 · 1018 fótons; 6,7 · 1014 Hz.
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 13
(UFPA) Por meio de ondas eletromagnéticas a Terra recebe radiação solar a uma taxa de 2,0 cal/min
para cada cm2 de sua superfície. Admitindo para essas ondas eletromagnéticas um comprimento
de onda médio de 5 800 Å, calcule em eletronvolt a energia correspondente a um fóton dessa
radiação e também o número de fótons por minuto que atinge uma área de 1 cm2 sobre a Terra.
Adote: constante de Planck = 6,6 · 10–34 J · s, 1 cal = 4,2 J e 1 Å = 10–10 m.
felipe13games@gmail.c
om
a) 2,1 eV e 4,5 · 1019 fótons
b) 2,1 eV e 2,5 · 1019 fótons
c) 2,7 eV e 4,5 · 1019 fótons
d) 2,7 eV e 2,5 · 1019 fótons
e) 3,3 eV e 2,5 · 1017 fótons
f) não sei felipe13games@gmail.c
om
Questão 14
(UFC-CE) O gráf ico mostrado abaixo resultou de uma experiência na qual a superfície metálica de
uma célula fotoelétrica foi i luminada, separadamente, por duas fontes de luz monocromática
distintas, de frequências f1 = 6,0 · 1014 Hz e f2 = 7,5 · 1014 Hz, respectivamente.
As energias cinéticas máximas, Ec1 = 2,0 eV e Ec2 = 2,6 eV, dos elétrons arrancados do metal, pelos
dois tipos de luz, estão indicadas no gráfico. A reta que passa pelos dois pontos experimentais do
gráfico obedece à relação estabelecida por Einstein para o efeito fotoelétrico, ou seja, Ec = hf – t,
em que h é a constante de Planck e t é a chamada função trabalho, característica de cada material.
Baseando-se na relação de Einstein, o valor calculado de t em eV, é
a) 0,4
b) 1,6
c) 1,8
d) 2,0
e) 2,3
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
felipe13games@gmail.c
om
Questão 15
Uma gota de água de volume igual a 0,20 mL é aquecida, no ar, por radiação de comprimento de
onda igual a 7 500 Å, absorvendo 1,0 · 1018 fótons por segundo. Calcule o intervalo de tempo
necessário para que a temperatura dessa gota sofra uma elevação de 1,0 K (1,0 °C).
Dados:
calor específico da água = 4,2 · 103 J/kgK;
densidade da água = 1,0 · 103 kg/m3;
constante de Planck = 6,63 · 10–34 Js;
c = 3,0 ·108 m/s.
a) 1,1 ms
b) 24 ms
c) 0,7 s
d) 3,2 s
e) 17,3 s
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 16
(UFBA) Em 1905, Albert Einstein explicou teoricamente o efeito fotoelétrico e, em carta a um amigo,
reconheceu ser esse “um trabalho revolucionário”. Atualmente, esse efeito é muito uti l izado em
alarmes de raios laser e no acendimento automático da i luminação pública, dentre outras
aplicações. A equação que, segundo Einstein, explica esse efeito é escrita como Ecinética = hf – t, na
qual:
• Ecinética é a energia cinética máxima dos elétrons arrancados da superfície;
• f é a frequência da onda eletromagnética incidente;
• h é uma constante universal proposta, pela primeira vez, pelo físico alemão Max Planck;
• t é a função trabalho.
A função trabalho é a quantidade mínima de energia necessária para arrancar um elétron da
superfície. A quantidade h f representa a energia de uma “partícula de luz” – um fóton. Estava,
então, colocada a dualidade onda-partícula. Um experimento, para determinar a constante de
Planck, pode ser realizado usando-se a equação de Einstein. Em um capacitor de placas paralelas,
no vácuo, os elétrons são arrancados da placa positiva, fazendo-se incidir nela uma onda
eletromagnética, luz ou radiação ultravioleta. O aparecimento de uma corrente elétrica indica o
fluxo desses elétrons entre as placas do capacitor. Uma diferença de potencial V0 aplicada entre as
placas do capacitor é ajustada o suficiente para fazer com que a corrente desapareça e, nesse caso,
tem-se que eV0 = Ecinética, em que e é a carga do elétron. O resultado desse experimento realizado
em uma superfície de cobre é expresso na tabela. Com base nessas informações e nos dados da
tabela, determine a constante de Planck, h, e a função trabalho t, do cobre, considerando-se e = 1,6
· 10–19 C.
felipe13games@gmail.c
om
a) h = 6,4 · 10–33 Js e t = 2,9 · 10–18 J
b) h = 7,8 · 10–34 Js e t = 1,7 · 10–19 J
c) h = 6,4 · 10–34 Js e t = 4,9 · 10–18 J
d) h = 6,4 · 10–33 Js e t = 2,9 · 10–19 J
e) h = 6,4 · 10–34 Js e t = 2,9 · 10–19 J
f) não sei
Questão 17
(UFRN) Uma das aplicações do efeito fotoelétrico é o visor noturno, aparelho de visão sensível à
radiação infravermelha, i lustrado na figura a seguir. Um aparelho desse tipo foi uti l izado por
membros das forças especiais norte-americanas para observar supostos integrantes da rede al-
Qaeda. Nesse tipo de equipamento, a radiação infravermelha atinge suas lentes e é direcionada
para uma placa de vidro revestida de material de baixa função de trabalho (W). Os elétrons
arrancados desse material são “transformados”, eletronicamente, em imagens. A teoria de Einstein
para o efeito fotoelétrico estabelece que:
Ec = hf – W
sendo:
Ec a energia cinética máxima de um fotoelétron;
h = 6,6 · 10–34 Js a constante de Planck;
f a frequência da radiação incidente.
Considere que um visor noturno recebe radiação de frequência f = 2,4 · 1014 Hz e que os elétrons
mais rápidos ejetados do material têm energia cinética Ec = 0,90 eV. Sabe-se que a carga do elétron
é q = 1,6 · 10–19 C e 1 eV = 1,6 · 10–19 J. Baseando-se nessas informações, calcule a função de
trabalho (W) do material uti l izado para revestir a placa de vidro desse visor noturno, em eV e o
potencial de corte (V0) desse material para a frequência (f) da radiação incidente.
felipe13games@gmail.c
om
 
a) 0,01 eV e 0,90 V
b) 0,09 eV e 0,9 V
c) 0,1 eV e 0,090 V
d) 0,4 eV e 0,70 V
e) 0,73 eV e 1,87 V
f) não sei
Questão 18
(UFRGS-RS) O diagrama abaixo representa alguns níveis de energia do átomo de hidrogênio.
Qual é a energia do fóton emitido quando o átomo sofre uma transição do primeiro estado excitado
para o estado fundamental?
 
a) 1,8 eV
b) 5,0 eV
c) 10,2 eV
d) 12,0 eV
e) 17,0 eV
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 19
(UFMG/Adaptada) A figura mostra, esquematicamente, os níveis de energia permitidos para elétrons
felipe13games@gmail.c
om
de certo elemento químico. Quando esse elemento emite radiação, são observados três
comprimentos de onda diferentes, λa, λb e λc.
Considere que λaesse fim. A luz emitida por um semicondutor é
proveniente de um processo físico, onde um elétron excitado para a banda de condução do
semicondutor decai para a banda de valência, emitindo um fóton de energia E = hn. Nessa relação, h
é a constante de Planck, n é a frequência da luz emitida (n = c/λ, em que c é a velocidade da luz e λ
o seu comprimento de onda) e E equivale à diferença em energia entre o fundo da banda de condução
e o topo da banda de valência, conhecido como energia de gap do semicondutor. Com base nessas
informações e no conhecimento sobre o espectro eletromagnético, é correto afirmar:
 
a) A energia de gap de um semicondutor será tanto maior quanto maior for o comprimento de onda da
luz emitida por ele.
b) Para que um semicondutor emita luz verde, ele deve ter uma energia de gap maior que um
semicondutor que emite luz vermelha.
felipe13games@gmail.c
om
c) O semicondutor que emite luz vermelha tem uma energia de gap cujo valor é intermediário às
energias de gap dos semicondutores que emitem luz verde e amarela.
d) A energia de gap de um semicondutor será tanto menor quanto menor for o comprimento de onda
da luz emitida por ele.
e) O semicondutor emissor de luz amarela tem energia de gap menor que o semicondutor emissor de
luz vermelha.
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 21
(UFC-CE) No modelo do Universo em Expansão, há um instante de tempo no passado em que toda a
matéria e toda a radiação, que hoje constituem o Universo, estiveram espetacularmente
concentradas, formando um estado termodinâmico de altíssima temperatura (T → ∞), conhecido como
Big Bang. De acordo com o físico russo G. Gamov, nesse estado inicial, a densidade de energia
eletromagnética (radiação) teria sido muito superior à densidade de matéria. Em
consequência disso, a temperatura média do Universo, (T), em um instante de tempo t após o Big
Bang satisfaria a relação:
sendo o tempo t medido em segundos (s) e a temperatura T, em kelvins (K). Um ano equivale a 3,2 ·
107 segundos e atualmente a temperatura média do Universo é = 3,0 K. Assim, de acordo com
Gamov, podemos afirmar corretamente que a idade aproximada do Universo é:
a) 700 bilhões de anos. 
b) 210 bilhões de anos. 
c) 15 bilhões de anos.
d) 1 bilhão de anos.
e) 350 bilhões de anos.
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 22
(PUC-RS) A energia de um fóton é diretamente proporcional a sua frequência, com a constante de
Planck, h, sendo o fator de proporcionalidade. Por outro lado, pode-se associar massa a um fóton,
uma vez que ele apresenta energia (E = mc2) e quantidade de movimento. Assim, o módulo da
quantidade de movimento de um fóton de frequência f propagando-se com velocidade de módulo c se
expressa como:
felipe13games@gmail.c
om
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
f) não sei
felipe13games@gmail.c
om
Questão 23
Cláudia, ginasta e estudante de Física, está encantada com certos apelos estéticos presentes na
Física Teórica. Ela ficou fascinada ao tomar conhecimento da possibil idade de uma explicação
unificadora para todos os tipos de forças existentes no universo, isto é, que todas as interações
fundamentais conhecidas na natureza (gravitacional, eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte)
poderiam ser derivadas de uma espécie de superforça. Em suas leituras, ela pôde verificar que,
apesar dos avanços obtidos pelos físicos, o desafio da grande unificação continua até os dias de
hoje. Cláudia viu, em um de seus l ivros, um diagrama ilustrando a evolução das principais ideias de
unificação ocorrida na Física.
Na execução da coreografia anterior, podemos reconhecer a existência de várias forças atuando
sobre a ginasta Cláudia e/ou a corda. Forças de atrito, peso, tração e reação do solo (normal) podem
ser facilmente identificadas. Esse conjunto de forças, aparentemente, não está contemplado no
diagrama que mostra as interações fundamentais do universo. Isso pode ser compreendido, pois, em
sua essência, as forças
felipe13games@gmail.c
om
a) de atrito e peso são de origem eletromagnética.
b) normal e peso são de origem gravitacional.
c) normal e de tração são de origem eletromagnética.
d) de atrito e de tração são de origem gravitacional. 
e) não sei
	ITA18 - Física
	LF8A1-1 - Física moderna