Programa de Ingresso por Avaliação Seriada · prova identificada como PIAS/2019 e aplicada em 29 de setembro de 2018 · Física: Q34–Q39.
Q34
Magnetismo — Campo Magnético — Fio Retilíneo e Espira
Quando um fio retilíneo e uma espira são percorridos com uma corrente elétrica $i$, eles geram ao seu redor um campo magnético.
Sobre o campo magnético gerado pelo fio e pela espira são feitas algumas afirmações.
I) O campo magnético gerado por um fio retilíneo é diretamente proporcional à corrente elétrica e inversamente proporcional à distância de um ponto qualquer ao fio.
II) Se a corrente elétrica que flui por uma espira for dobrada, mantendo constante o meio em que a espira se encontra e o raio da espira, o campo magnético gerado por ela será duas vezes maior.
III) O módulo do campo magnético gerado por uma espira é diretamente proporcional ao seu raio.
Para um fio retilíneo longo, $B=\dfrac{\mu_0 i}{2\pi r}$. Portanto, o campo é diretamente proporcional à corrente e inversamente proporcional à distância: a afirmação I é verdadeira.
No centro de uma espira circular, $B=\dfrac{\mu_0 i}{2R}$. Se $i$ dobra, $B$ também dobra: a afirmação II é verdadeira.
Pela mesma relação, o campo é inversamente proporcional ao raio $R$, e não diretamente proporcional. A afirmação III é falsa.
Alternativa A.
Q35
Eletrodinâmica — Circuitos Elétricos — Lei de Pouillet
Um circuito elétrico é um circuito fechado. Ele começa e termina no mesmo ponto e é formado por vários elementos que se ligam e, assim, torna-se possível a passagem da corrente elétrica.
Considere o circuito elétrico a seguir:
A intensidade de corrente elétrica no circuito representado na figura acima é:
A)$1\text{ A}$
B)$2\text{ A}$
C)$3\text{ A}$
D)$4\text{ A}$
E)$5\text{ A}$
Gabarito conferido — PIAS 2019 — 3ª Etapa
C
Resolução
Todos os resistores estão na mesma malha. Logo,
$R_{eq}=1+1+2+3+2+1=10\text{ \Omega}$.
As fontes de $20\text{ V}$ e $40\text{ V}$ do ramo superior se opõem às fontes de $10\text{ V}$ e $20\text{ V}$ do ramo inferior. O módulo da força eletromotriz resultante é
Eletrostática — Potencial Elétrico — Condutor em Equilíbrio
Uma esfera metálica maciça “A” tem raio de $40\text{ cm}$ e se encontra imersa no ar, pendurada ao teto através de um fio isolante. Essa esfera está carregada com carga de sinal positivo, de módulo $10Q$, e em equilíbrio eletrostático. Sabe-se que o potencial elétrico em um ponto da superfície dessa esfera é $V_A=40\text{ V}$.
Essa esfera, então, é colocada em contato com outra esfera metálica B, de raio menor que $40\text{ cm}$, e inicialmente neutra, até que as duas esferas atinjam o equilíbrio eletrostático.
Considere a esfera metálica A antes de ser colocada em contato com a esfera B. Dentre as alternativas abaixo, aquela que indica, respectivamente, prováveis valores do potencial elétrico em um ponto interno à superfície da esfera A, e outro localizado externamente à esfera, é:
A)$50\text{ V}$ e $40\text{ V}$
B)$40\text{ V}$ e $45\text{ V}$
C)$40\text{ V}$ e $31\text{ V}$
D)Zero e $30\text{ V}$
E)Zero e $40\text{ V}$
Gabarito conferido — PIAS 2019 — 3ª Etapa
C
Resolução
Em um condutor em equilíbrio eletrostático, o potencial é constante em todo o interior e igual ao potencial da superfície. Portanto, no ponto interno, $V=40\text{ V}$.
No exterior da esfera, o potencial diminui à medida que a distância ao centro aumenta. Assim, um ponto externo deve ter potencial positivo, porém menor que $40\text{ V}$.
Entre as alternativas, o único par compatível é $40\text{ V}$ e $31\text{ V}$.
Alternativa C.
Q37
Eletrostática — Eletrização — Contato entre Esferas
Sobre o comportamento das esferas após terem sido colocadas em contato, e atingirem o equilíbrio eletrostático, são feitas as afirmativas abaixo:
I) Ainda que possuam dimensões diferentes, após o equilíbrio, o potencial elétrico da esfera A será igual ao potencial elétrico da esfera B.
II) A esfera A irá continuar com carga positiva, mas a esfera B irá adquirir carga elétrica de sinal negativo.
III) Um provável valor para as cargas elétricas das esferas A e B seriam, respectivamente, $7Q$ e $4Q$, devido ao menor raio da esfera B.
IV) Durante o contato entre as esferas ocorre a movimentação de elétrons da esfera B para a esfera A.
São CORRETAS as afirmações contidas em:
A)III e IV, apenas.
B)I e IV, apenas.
C)II, apenas.
D)I, III e IV, apenas.
E)II e III, apenas.
Gabarito conferido — PIAS 2019 — 3ª Etapa
B
Resolução
Quando dois condutores são colocados em contato e atingem o equilíbrio eletrostático, seus potenciais se igualam. Logo, I é verdadeira.
A carga total inicial é positiva. Após o contato, as duas esferas ficam com carga positiva; portanto, II é falsa.
Além disso, a carga total deve permanecer $10Q$. O par $7Q$ e $4Q$ totalizaria $11Q$, violando a conservação da carga. III é falsa.
Como A está inicialmente positiva, há falta de elétrons em A. Durante o contato, elétrons se deslocam de B para A. IV é verdadeira.
Alternativa B.
Q38
Magnetismo — Força Magnética — Carga em Campo Magnético
Considere um campo magnético uniforme de intensidade $2{,}0\text{ T}$ existente em determinada região do espaço. Nesse campo magnético penetra uma partícula de sinal positivo e módulo $4{,}0\times10^{-6}\text{ C}$, com velocidade inicial $3{,}0\times10^5\text{ m/s}$, conforme ilustra a figura a seguir:
Sobre o comportamento da carga elétrica após penetrar no campo magnético, são feitas as seguintes afirmações:
I) O valor da força magnética sobre a carga elétrica é $2{,}4\text{ N}$.
II) A partícula irá desenvolver movimento parabólico.
III) A partícula continuará em movimento retilíneo e com velocidade constante.
IV) A direção da força magnética sobre a partícula é perpendicular ao plano da figura.
É (são) CORRETA(S) a(s) afirmação(ões) contida(s) em:
A)I e III, apenas.
B)II e IV, apenas.
C)I e II, apenas.
D)III, apenas.
E)IV, apenas.
Gabarito conferido — PIAS 2019 — 3ª Etapa
D
Resolução
A força magnética sobre uma carga em movimento tem módulo $F=qvB\sin\theta$.
Na figura, a velocidade da partícula e o campo magnético têm a mesma direção e o mesmo sentido. Portanto, $\theta=0^\circ$ e $\sin0^\circ=0$.
Assim, $F=0$. Sem força resultante, a partícula mantém movimento retilíneo com velocidade constante.
Somente a afirmação III é correta.
Alternativa D.
Q39
Eletrostática — Capacitores — Associação em Série
Os capacitores são elementos muito comuns em circuitos elétricos de aparelhos eletrônicos. O capacitor é composto por dois condutores separados por um dielétrico, e, quando esses condutores são submetidos a uma diferença de potencial, o capacitor acumula cargas elétricas.
Considere capacitores de capacitância $6\mu\text{F}$, associados em série, e com a associação submetida a uma ddp de $150\text{ V}$. Para que a carga total na associação fosse $0{,}3\text{ mC}$, a quantidade de capacitores na associação seria igual a:
A)4
B)2
C)5
D)6
E)3
Gabarito conferido — PIAS 2019 — 3ª Etapa
E
Resolução
Pela definição de capacitância equivalente, $Q=C_{eq}V$.
Como $Q=0{,}3\text{ mC}=300\mu\text{C}$ e $V=150\text{ V}$:
