Questões de Concurso Sobre cargas elétricas e eletrização em física

A figura apresenta, esquematicamente, como estão ligadas, a uma tomada de 110 V, quatro lâmpadas de incandescência idênticas funcionando com brilho normal.

A tarefa proposta pelo professor é a de ligá-las em uma tomada de 220 V, de modo que elas continuem funcionando com seu brilho normal.

Assinale a opção que indica o esquema no qual os alunos, para cumprir a tarefa, deverão ligar as lâmpadas.

No laboratório de uma escola da rede municipal de ensino, os alunos realizaram uma série de experimentos, sob a orientação do professor, utilizando três bolas de pingue-pongue revestidas por uma fina camada de alumínio e suspensas por fios isolantes a um suporte.

Observe o quadro I.

Quadro I

As figuras ilustram o comportamento das bolas aluminizadas quando aproximadas, uma de cada vez, de um bastão carregado por ter sido atritado em um pano felpudo.

Observe, em seguida, o quadro II.

Quadro II

As figuras ilustram o comportamento das bolas aluminizadas quando colocadas, duas a duas, frente a frente.

Analisando essa série de experimentos, os alunos concluíram, com relação às bolas aluminizadas, que

Baterias de íon-lítio equipam alguns aparelhos eletrônicos portáteis como laptops, máquinas fotográficas e celulares. As baterias desses aparelhos são capazes de fornecer 1000 mAh (mili Ampère hora) de carga.

Sabendo que o módulo da carga do elétron é de 1,60 .10^–19C, assinale a opção que indica o número de elétrons que fluirá entre os eletrodos até que uma bateria, com essa capacidade de carga, descarregue totalmente.

Considere a seguinte reação de decaimento: ³H → ³He + e^- + ⊽ . Considere ainda que a massa do elétron e as massas nucleares do trítio e do ³He sejam, respectivamente, iguais a 0,511 MeV; 2805,205 MeV; e 2804,676 MeV.

Com base nessas informações, assinale a opção que melhor apresenta o valor da energia cinética máxima, em MeV, compartilhada pelas partículas e^– e ⊽ .

O caso de uma partícula, de massa m, confinada em uma caixa com largura L e paredes unidimensionais infinitas exemplifica a aplicação da equação de Schrödinger, em que os postulados da mecânica quântica são requisitados. Considerando que a parede da caixa é definida por um potencial V(x) infinito, como esboçado na figura precedente, e que as funções de onda dos estados n e m são expressas, respectivamente, por ψ_n e ψ_m, assinale a opção correta.

Considere a tabela precedente, que mostra os valores dos comprimentos de onda λ (nm) relacionados às cores, para o espectro eletromagnético, das radiações emitidas por átomos. Considere, ainda, o modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio, em que a energia eletrônica do estado fundamental é igual a E_n-1 = 13,6 eV, a constante de Planck é igual a h = 4,14 × 10¹⁵ eV/s e a velocidade da luz é igual a c = 3 × 10⁸ m/s. Com base nessas informações, é correto afirmar que o feixe de luz emitido na transição eletrônica entre os níveis eletrônicos n = 3 → n = 2 ocorre na faixa de cor

Em um processo de criação de matéria são formados, a partir da absorção do fóton incidente, duas partículas de

Na produção de raios X o fator mais relevante é o efeito

Considera-se o efeito fotoelétrico uma demonstração do caráter

No efeito fotoelétrico, a frequência do fóton incidente sobre a placa metálica deve ser multiplicada pela constante de Planck para se obter um resultado

Sabendo-se que a velocidade da luz é igual a 3 × 10⁸ m/s, a razão, em porcentagem, entre o módulo da velocidade do elétron mencionado no texto 14A1AAA e a velocidade da luz é

Um elétron está com velocidade constante no vácuo quando penetra na região central entre duas placas condutoras paralelas separadas pela distância de 20cm. Se a diferença de potencial elétrico entre as placas for 200V, é correto afirmar que

(Considere a carga elementar e = 1,6.10^-19C.)

Uma carga pontual Q é colocada em uma cavidade no interior de um condutor neutro isolado, conforme a figura a seguir. Seja r a distância de um ponto a Q e ∈₀ a permissividade elétrica do vácuo.O ponto pode estar dentro ou fora da casca condutora.
A intensidade do campo elétrico no ponto é igual a Q / ( 4 π∈₀r² )

O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz ao observar que eletrodos expostos a luz ultravioleta emitiam descargas elétricas mais facilmente. O fenômeno foi tratado por Einstein em 1905 evocando hipóteses ad hoc como retomar a hipótese corpuscular sobre a natureza da luz que incide sobre o metal permitindo a troca de momento e a discretização da energia carregada pela luz. A energia dos elétrons retirados do metal pela interação com os fótons incidentes é dada pela equação representada na imagem abaixo, onde Φ é a função trabalho (energia para retirar o portador do material), e o produto hf é a energia carregada como quantia de radiação pela luz de frequência f, h é a constante de ação de Planck introduzida no tratamento do problema do corpo negro em 1900. O modelo de Einstein foi validado experimentalmente em 1914 por Robert Millikan que também usa a equação de Einstein para obter o valor da constante h. O experimento consiste em se obter a curva de E versus f representada acima. Por extrapolação da reta é possível determinar a função trabalho. Considere um material como o sódio após analisado tem função trabalho de 4,3 eV e frequência de corte de aproximadamente 10 x 10¹⁴ Hz. O valor da constante de Planck em eV.s é:

Descargas elétricas no ar seco ocorrem a tensões superiores a 30 kV (rigidez dielétrica). Para um arranjo de dois planos carregados com área de 1 cm² a uma distância de 1 cm e apenas ar entre os planos temos uma capacitância de cerca de C = 9 x 10-14 F. Por sua vez a energia armazenada em capacitores é dada pela expressão U = CV² /2. A energia disponível em uma descarga neste capacitor é de cerca de:

A velocidade de deriva de elétrons que participam da corrente elétrica no interior de um condutor é muito mais baixa que a própria velocidade do movimento térmico (velocidade de Fermi da ordem de 10³ m/s) e, evidentemente, muito mais baixa do que a velocidade da luz (da ordem de 10⁸ m/s). A corrente elétrica pode ser relacionada com densidade de elétrons livres do fio, que para o cobre é de 8,5×10²⁸ elétrons por metro cúbico, da área de seção do fio e da carga elementar do elétron, 1,6×10⁻¹⁹C em módulo. Assim, considere um fio de diâmetro de 2,0 mm percorrido por uma corrente de 1,6 A. Considere π = 3. O fluxo em volume/tempo é calculado pelo produto velocidade x área para corrente uniforme que atravessa a seção reta. A velocidade dos portadores de carga estará na escala de:

Durante um experimento de eletrização, um bloco metálico adquire uma carga de +14,56 nC. Sobre esse sistema, pode-se afirmar que o:

e acordo com a lei das cargas elétricas, se o corpo I, com carga elétrica negativa (‐), for colocado próximo do corpo II, com carga elétrica negativa (‐), é correto afirmar que

Duas cascas esféricas metálicas e concêntricas, de raios R_i e R_e , formam um capacitor esférico. Quando R_e = 2R_i , a capacitância do capacitor é C₀ . Se dobrarmos o raio da casca externa tal que R_e = 4R_i , a nova capacitância será

Uma carga q₁ está fixada em A. Uma segunda carga q₂ é lançada em direção à carga q₁ se aproximando desta e depois se afastando. Podemos afirmar: