Enunciados transcritos da fonte, com figuras originais. Respostas, resoluções e níveis TEF revistos editorialmente. Eventuais divergências são descritas no próprio item; não equivalem a uma anulação oficial.
Q42
Eletricidade — Eletrização e indução
Considere 4 esferas metálicas idênticas ligadas por fios isolantes a um suporte fixo, como ilustrado no diagrama. Suponha que a esfera $A$ tenha sido tocada por um corpo carregado negativamente. Agora observamos que:
I. Quando a esfera A fica próximo de cada esfera (uma de cada vez), B, C e D são cada uma atraída por A.
II. B e C não têm efeito uma sobre a outra.
III. B e C são ambas atraídas por D.
A partir da análise de I, II e III, podemos afirmar que a carga sobre as esferas A, B, C, D é, respectivamente:
A)negativa; positiva; neutra; positiva.
B)positiva; neutra; positiva; negativa.
C)negativa; negativa; negativa; positiva.
D)neutra; neutra; negativa; neutra.
E)negativa; neutra; neutra; positiva.
Resposta da revisão
E
Resolução comentada
A esfera A é negativa. B e C não interagem entre si, mas são atraídas por A e D: são neutras, polarizadas pelos corpos carregados. D é atraída por A e atrai as neutras B e C, sendo positiva no modelo descrito.
Q43
Eletricidade — Condutor com cavidade vazia
Um condutor com uma cavidade em seu interior possui uma carga $Q$ (positiva). Considerando que o condutor esteja em equilíbrio eletrostático, podemos afirmar que a carga nas superfícies interna ($Q_{int}$) e externa ($Q_{ext}$) tem os seguintes valores:
A)$Q_{int}=\dfrac{1}{2}Q$ e $Q_{ext}=\dfrac{1}{2}Q$
B)$Q_{int}=\dfrac{3}{4}Q$ e $Q_{ext}=\dfrac{1}{4}Q$
C)$Q_{int}=0$ e $Q_{ext}=Q$
D)$Q_{int}=Q$ e $Q_{ext}=0$
E)$Q_{int}=\dfrac{1}{4}Q$ e $Q_{ext}=\dfrac{3}{4}Q$
Resposta da revisão
C
Resolução comentada
Sem carga no interior da cavidade e em equilíbrio eletrostático, não há carga líquida na superfície interna. Toda a carga excedente fica na superfície externa:
\[Q_{int}=0\]
\[Q_{ext}=Q\]
Q44
Eletricidade — Contato de esferas idênticas
Considere duas esferas idênticas que possuem cargas $+Q$ e $-2Q$ separadas por uma distância $d=2\,\mathrm{m}$. Se as esferas forem postas em contato, adquirirão novas cargas. A seguir as esferas são separadas pela mesma distância $d=2\,\mathrm{m}$. Sabendo que $Q=4{,}0\,\mu\mathrm{C}$ e que a constante eletrostática é igual a $9\cdot10^{+9}\,\mathrm{N\cdot m^2/C^2}$, pode-se afirmar que a razão entre as intensidades das forças elétricas entre as esferas, antes e depois do contato, isto é, $|\vec F|_{\text{antes do contato}}\,/\,|\vec F|_{\text{depois do contato}}$, vale:
A)$+1/8$
B)$+2$
C)$+4$
D)$+1/4$
E)$+8$
Resposta da revisão
E
Resolução comentada
A carga total é −Q e se divide igualmente:
\[q'_1=q'_2=-Q/2\]
Antes do contato:
\[F_i=2kQ^2/d^2\]
Depois:
\[F_f=kQ^2/(4d^2)\]
\[F_i/F_f=8\]
A força passa de atrativa a repulsiva, mas se pede razão de módulos.
Q45
Eletricidade — Consumo e custo mensal
Na conta mensal de energia elétrica emitida pelas concessionárias de energia o valor por kWh normalmente vem descrito. A quantidade de energia que um determinado consumidor utiliza depende de dois fatores básicos: a potência elétrica dos aparelhos e o tempo de funcionamento. Suponha que um consumidor possua uma geladeira simples, cuja potência seja de aproximadamente 200W, que funciona 10 horas/dia (tempo em que o compressor fica ligado para manter o interior na temperatura desejada). Sabendo-se que a empresa concessionária cobra R$ 0,50 por kWh, o valor (em reais) a ser pago ao final de 30 dias, será de:
Não se usam 24 horas por dia porque o tempo efetivo já foi dado.
Q46
Eletricidade — Gerador real em dois circuitos
Considere o circuito elétrico abaixo em que a chave $S$ pode ser ligada em $a$ ou $b$. As resistências dos resistores são: $R_1=5{,}0\,\Omega$ e $R_2=2{,}0\,\Omega$. Com a chave $S$ ligada na posição $a$, a corrente que percorre a parte esquerda do circuito é igual a 2,0 A; e com a chave $S$ ligada na posição $b$, a corrente que percorre a parte direita do circuito é igual a 4,0 A. Utilizando esses dados, podemos afirmar que os valores da resistência interna e da força eletromotriz da bateria são, respectivamente:
Uma espira condutora é formada por um fio condutor na forma de U (figura) mais uma haste condutora rígida e móvel AB (aqui a dimensão L é constante e a dimensão x pode variar se a haste for puxada horizontalmente) Este conjunto está imerso em um campo magnético uniforme, perpendicular à página e dirigido para fora dela. Se a haste AB for transladada para a direita com velocidade constante, mantendo o contato com o fio, podemos afirmar que:
L
A)A corrente induzida na espira terá o sentido anti-horário.
B)O fluxo magnético sobre a espira é constante
C)Surgirá uma força eletromotriz variável na espira.
D)A força magnética sobre a haste AB é horizontal e aponta para a direita.
E)A potência fornecida pelo trabalho mecânico de puxar a haste é igual à potência dissipada em calor por efeito Joule na espira.
Resposta da revisão
E
Resolução comentada
A área e o fluxo aumentam quando a haste se afasta. A corrente induzida é horária para se opor ao aumento do fluxo para fora. A força magnética na haste se opõe à velocidade. Em velocidade constante:
\[P_{mec}=Fv\]
\[P_{mec}=\mathcal E i\]
\[P_{mec}=Ri^2\]
Q48
Física Moderna — Corrente fotoelétrica e coleta
Considere o gráfico abaixo da corrente fotoelétrica em função da diferença de potencial aplicada aos eletrodos de uma bateria acoplada a uma ampola de quartzo evacuada, para dois valores da intensidade luminosa I$_{1}$ e I$_{2}$ (I$_{1}$ < I$_{2}$) e freqüência f fixa. Observa-se que a corrente fotoelétrica não atinge o seu valor máximo (valor de saturação) quando a diferença de potencial aplicada é ligeiramente positiva. A explicação desse resultado é devida aos elétrons serem ejetados com energia cinética
A)nula, necessitando de energia para se direcionarem e serem coletados.
B)que varia de zero até um valor máximo igual a −eV$_{o}$ (aqui, e = carga elementar e V$_{o}$ (< 0) é o potencial de freamento), mas em direções diferentes, necessitando de energia para se direcionarem e serem coletados.
C)igual a energia dos fótons incidentes, mas em direções diferentes, necessitando de energia para se direcionarem e serem coletados.
D)iguais, mas em direções diferentes, necessitando de energia para se direcionarem e serem coletados.
E)igual a função trabalho do material, mas em direções diferentes, necessitando de energia para se direcionarem e serem coletados.
Resposta da revisão
B
Resolução comentada
Os fotoelétrons emergem com energias entre zero e um máximo e em direções diversas. Uma pequena tensão aceleradora ainda não recolhe todos; por isso a corrente não satura imediatamente. O potencial de corte satisfaz:
\[K_{max}=e\lvert V_0\rvert\]
A intensidade altera a quantidade de elétrons, não o máximo energético para frequência fixa.
Q49
Física Moderna — Frequência em transições
O diagrama abaixo representa o esquema de níveis de energia de um átomo de um gás aquecido a baixas pressões num recipiente. No diagrama, também são mostrados cinco transições permitidas entre os estados quantizados de energias $E_1$, $E_2$, $E_3$ e $E_4$ ($E_4>E_3>E_2>E_1$). O fóton de maior freqüência é emitido na transição:
A)$E_2\to E_1$
B)$E_3\to E_1$
C)$E_3\to E_2$
D)$E_4\to E_1$
E)$E_4\to E_2$
Resposta da revisão
D
Resolução comentada
A frequência do fóton é proporcional à energia liberada:
\[hf=E_i-E_f\]
A maior diferença ocorre da energia mais alta E4 para a mais baixa E1. As demais transições descendentes liberam parcelas menores.
