UFPI 2003 · PSIU · 3ª série | Física com resolução

Q42

Eletricidade — Especificações de lâmpadas

Considere três lâmpadas apresentando as características seguintes:

I. Lâmpada $L_1$: 110 V – 75 W.

II. Lâmpada $L_2$: 220 V – 75 W.

III. Lâmpada $L_3$: 220 V – 150 W.

Com as lâmpadas ligadas nas tensões adequadas, a resistência e a corrente que atravessa cada uma das lâmpadas guardam as relações:

A)$i_1=i_3=2i_2$ e $R_1>R_2>R_3$.

B)$i_1=i_3=4i_2$ e $R_1<R_2<R_3$.

C)$i_1=i_2=2i_3$ e $R_1>R_2>R_3$.

D)$i_2<i_1=i_3$ e $R_1<R_3<R_2$.

E)$i_2<i_1=2i_3$ e $R_2<R_3<R_1$.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Nas tensões nominais:

\[i=P/U\] \[i_1=i_3=2i_2\]

Para resistências:

\[R=U^2/P\] \[R_1<R_3<R_2\]

A maior tensão nominal altera tanto a corrente quanto a resistência correspondente.

Q43

Eletricidade — Resistores em paralelo

As afirmativas seguintes se referem a duas resistências de valores diferentes em paralelo.

I. A resistência equivalente é superior à maior resistência.

II. A corrente mais intensa passa pela resistência menor.

III. A diferença de potencial é maior nos terminais da resistência maior.

IV. É consumida maior potência por efeito Joule na resistência de menor valor.

Podemos afirmar, corretamente, que são verdadeiras somente as afirmativas:

A)I, II e III.

B)I, II e IV.

C)I, III e IV.

D)II, III e IV.

E)II e IV.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Em paralelo, a tensão é a mesma e a resistência equivalente é menor que a menor resistência individual. Pela lei de Ohm, a menor resistência conduz mais corrente. Como:

\[P=U^2/R\]

Ela também dissipa mais potência. Apenas as afirmações sobre maior corrente e maior potência na menor resistência são verdadeiras.

Q44

Eletricidade — Capacitor plano

Duas placas paralelas, com uma área de $10\,\mathrm{cm^2}$ cada uma, estão separadas por 2 mm. Entre as placas é colocado um dielétrico com permissividade igual a $2{,}6\times10^{-11}$ no Sistema Internacional. A capacitância das placas é dada por:

A)$2{,}6\times10^{-4}\,\mathrm{\mu F}$.

B)$5{,}2\times10^{-4}\,\mathrm{\mu F}$.

C)$1{,}3\times10^{-5}\,\mathrm{\mu F}$.

D)$2{,}6\times10^{-5}\,\mathrm{\mu F}$.

E)$5{,}2\times10^{-5}\,\mathrm{\mu F}$.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Converta as dimensões:

\[A=10^{-3}\ \text{m}^2\] \[d=2\times10^{-3}\ \text{m}\] \[C=\varepsilon A/d\] \[C=1{,}3\times10^{-11}\ \text{F}\] \[C=1{,}3\times10^{-5}\ \mu\text{F}\]

Q45

Eletromagnetismo — Superposição de campos de fios

Por dois fios longos, paralelos, separados por uma distância d, passam correntes no mesmo sentido de igual magnitude i, dirigida para o topo da página, como na figura. O campo magnético no ponto médio, entre os fios, é:

Figura da questão 45 — Superposição de campos de fios

A)nulo.

B)de direção ortogonal à página e sentido saindo da página.

C)de direção ortogonal à página e sentido entrando na página.

D)no plano da página e sentido para a direita.

E)no plano da página e sentido para a esquerda.

Resposta da revisão

Resolução comentada

No ponto médio, cada fio está à mesma distância e transporta a mesma corrente. Os módulos dos campos são iguais e seus sentidos, pela regra da mão direita, são opostos. Portanto, o campo resultante é nulo.

Q46

Eletromagnetismo — Órbitas de elétron e próton

As afirmativas seguintes se referem a um elétron e a um próton que têm energia cinética igual e descrevem trajetórias circulares num mesmo campo magnético uniforme.

I. O raio da trajetória descrita pelo próton é maior que o da trajetória do elétron.

II. A velocidade do elétron é maior que a do próton.

III. O período de revolução do próton é maior que o do elétron.

Marque a alternativa correta:

A)Somente I e II são verdadeiras.

B)I, II e III são verdadeiras.

C)Somente I e III são verdadeiras.

D)Somente I é verdadeira.

E)Somente II e III são verdadeiras.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Com mesma energia cinética:

\[v=\sqrt{2K/m}\] \[r=\sqrt{2mK}/(eB)\] \[T=2\pi m/(eB)\]

O elétron é mais rápido, enquanto o próton tem maior raio e maior período. As três afirmações são verdadeiras no regime clássico.

Q47

Física Moderna — Momento do fóton

O momentum do fóton é inversamente proporcional à:

A)sua frequência.

B)sua massa.

C)seu peso.

D)seu comprimento de onda.

E)constante de Planck.

Resposta da revisão

Resolução comentada

O momento linear do fóton é:

\[p=h/\lambda\]

Ele é inversamente proporcional ao comprimento de onda e diretamente proporcional à frequência, pela relação entre frequência e comprimento.

Q48

Física Moderna — Função trabalho

A frequência mínima de uma radiação, necessária para arrancar elétrons do potássio, é igual a $5{,}37\times10^{14}\,\mathrm{Hz}$. Sendo $h=6{,}63\times10^{-34}\,\mathrm{J\,s}$ a constante de Planck e $c=3{,}0\times10^8\,\mathrm{m/s}$ a velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo, a função trabalho para o potássio é igual a:

Dado: $1\,\mathrm{eV}=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{J}$.

A)2,22 eV.

B)3,56 eV.

C)4,6 eV.

D)5,4 eV.

E)6,63 eV.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Na frequência mínima, a energia do fóton iguala a função trabalho:

\[W=hf_0\] \[W=(6{,}63\times10^{-34})(5{,}37\times10^{14})\] \[W\approx3{,}56\times10^{-19}\ \text{J}\] \[W\approx2{,}22\ \text{eV}\]

Q49

Física Moderna — Decaimento beta positivo

Considere um átomo radioativo inicialmente com Z prótons e N nêutrons. Após emitir uma partícula $\beta^+$, o núcleo terá:

A)$Z+1$ prótons e $N+1$ nêutrons.

B)$Z+2$ prótons e $N-1$ nêutrons.

C)$Z-1$ prótons e $N-2$ nêutrons.

D)$Z-2$ prótons e $N+1$ nêutrons.

E)$Z-1$ prótons e $N+1$ nêutrons.

Resposta da revisão

Resolução comentada

Na emissão beta positiva, um próton do núcleo transforma-se em nêutron, com emissão de pósitron e neutrino:

\[p\rightarrow n+e^++\nu_e\]

O núcleo fica com Z − 1 prótons e N + 1 nêutrons; o número de núcleons permanece constante.