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 — Forças antes e depois de contato
Duas esferas metálicas, de mesmo raio $R$, com cargas $+Q_1$ e $-Q_2$, separadas entre si por uma distância $r$, muito maior do que $R$, atraem-se com força de intensidade $F$. Um fio condutor faz contato simultâneo com as duas esferas de modo que elas possam trocar cargas elétricas (com a distância fixa entre elas). Após isso, o fio é retirado, e a intensidade da força de repulsão entre as esferas tem agora a intensidade $F^{\prime}$. Pode-se afirmar que o valor da razão $\dfrac{Q_2}{Q_1}$, para que se tenha $|\vec F|=|\vec F^{\prime}|$, é:
A)$1\pm\sqrt{3}$
B)$2\pm\sqrt{5}$
C)$4\pm\sqrt{5}$
D)$3\pm\sqrt{8}$
E)$5\pm\sqrt{8}$
Resposta da revisão
D
Resolução comentada
Antes:
\[F=kQ_1Q_2/r^2\]
Depois, cada esfera recebe metade da carga total Q1 − Q2. Impondo igualdade de módulos:
\[(Q_1-Q_2)^2=4Q_1Q_2\]
Com x = Q2/Q1:
\[x^2-6x+1=0\]
\[x=3\pm\sqrt8\]
Ambos os valores são positivos e recíprocos.
Q43
Eletricidade — Campo e densidade em esferas
Considere duas esferas condutoras, eletrizadas, de raios $R_1=5{,}0\,\mathrm{cm}$ e $R_2=10\,\mathrm{cm}$, muito afastadas uma da outra e ligadas por um fio condutor em equilíbrio eletrostático. A intensidade do campo elétrico na superfície da esfera de raio $R_1$ é igual a $180\pi\,\mathrm{kV/m}$. Pode-se afirmar que a densidade superficial de carga na superfície da esfera de maior raio vale:
Usando E1 = 180π kV/m e a constante de Coulomb fornecida:
\[\sigma_2=2{,}5\ \mu\text{C/m}^2\]
A distribuição mostrada corresponde a cargas positivas.
Q44
Eletricidade — Potencial nodal com três fontes
Considere o circuito elétrico ilustrado no diagrama abaixo. Pode-se afirmar que a diferença de potencial $\Delta V=V_a-V_b$ entre os pontos $a$ e $b$ do diagrama vale:
A)$-4\,\mathrm{V}$
B)$-6\,\mathrm{V}$
C)$+4\,\mathrm{V}$
D)$+6\,\mathrm{V}$
E)$+8\,\mathrm{V}$
Resposta da revisão
D
Resolução comentada
Escolha b como potencial zero e chame Va de V. Os potenciais fixados pelas fontes nos ramos permitem escrever:
Considere o capacitor de placas paralelas de capacitância $C$, ilustrado no diagrama abaixo. Remove-se metade da carga elétrica de cada placa sem alterar a sua capacitância. Pode-se afirmar que a fração da energia eletrostática removida vale:
A)$\dfrac{1}{8}$
B)$\dfrac{1}{4}$
C)$\dfrac{3}{8}$
D)$\dfrac{1}{2}$
E)$\dfrac{3}{4}$
Resposta da revisão
E
Resolução comentada
Com capacitância fixa:
\[U=Q^2/(2C)\]
Ao reduzir a carga à metade:
\[U_f/U_i=1/4\]
A fração removida é:
\[(U_i-U_f)/U_i=3/4\]
Q46
Eletricidade — Limite de potência de resistor
Um resistor de carvão, $10.000\,\Omega$, usado em circuitos eletrônicos, tem a potência nominal de $0{,}25\,\mathrm{W}$. Pode-se afirmar que a corrente máxima permitida e a voltagem máxima que podem ser aplicadas ao resistor valem, respectivamente:
Uma barra metálica neutra está movendo-se à velocidade constante $\vec v$ para a direita através de uma região, onde há um campo magnético $\vec B$ uniforme apontando para dentro da página, como ilustrado no diagrama abaixo. A alternativa a seguir que melhor descreve o estado da barra metálica nesse campo é:
A)Esquema A (da esquerda para a direita, na linha inferior da figura)
B)Esquema B (da esquerda para a direita, na linha inferior da figura)
C)Esquema C (da esquerda para a direita, na linha inferior da figura)
D)Esquema D (da esquerda para a direita, na linha inferior da figura)
E)Esquema E (da esquerda para a direita, na linha inferior da figura)
Resposta da revisão
C
Resolução comentada
Com velocidade para a direita e campo entrando na página, a força sobre uma carga positiva aponta para cima. Elétrons são deslocados para baixo. A barra permanece globalmente neutra, mas fica positiva na extremidade superior e negativa na inferior, até o equilíbrio entre forças elétrica e magnética.
Q48
Física Moderna — Compton e efeito fotoelétrico
A respeito dos conceitos relativos aos efeitos fotoelétrico e Compton e da dualidade onda-partícula, assinale a alternativa correta:
A)O efeito Compton pode ocorrer com elétrons livres, mas o efeito fotoelétrico não.
B)O fóton incidente, no efeito Compton, interage com o átomo e desaparece.
C)O efeito fotoelétrico pode ocorrer com fótons incidentes de qualquer energia.
D)Ambos os efeitos, Compton e fotoelétrico, podem ser explicados sem utilizar a quantização da energia.
E)A radiação (luz), tanto na propagação quanto na detecção, comporta-se sempre como partícula.
Resposta da revisão
A
Resolução comentada
O espalhamento Compton admite elétrons livres. Já um elétron livre isolado não pode simplesmente absorver um único fóton mantendo simultaneamente energia e momento; no efeito fotoelétrico, o material participa do balanço. A quantização é essencial na explicação de ambos os fenômenos.
Q49
Física Moderna — Contagem de fótons
Considere um laser de potência 10mW (potência=energia/tempo), emitindo luz vermelha de freqüência 4,00x10$^{14}$ Hz . Pode-se afirmar que o número de fótons que são emitidos, durante o intervalo de tempo de 1 segundo, vale, aproximadamente:
A)2,50x10$^{16}$
B)3,77x10$^{16}$
C)5,50x10$^{16}$
D)6,45x10$^{16}$
E)8,56x10$^{16}$
Dado: constante de Planck h = 6,63x10$^{−34}$ J.s
