Questões de Concurso Sobre eletricidade em física

Um ponto quântico (quantum dot) é uma nanoestrutura (geralmente semicondutora) cujos elétrons têm sua energia quantizada, como num átomo. Estes materiais podem ser utilizados como marcadores luminosos em células. Uma vez fixados na célula e iluminados com luz, esses pontos quânticos agem como fontes de luz fluorescente e suas imagens podem ser vistas usando-se microscópio ótico. Este ponto quântico em uma dimensão pode ser estudado considerando-se um elétron confinado em um poço de potencial. Assim, os níveis de energia podem ser controlados mudando-se a largura L, a forma e a profundidade do poço de potencial. Considerando um elétron de massa m em um poço de potencial infinito de largura L, o comprimento de onda emitida pela transição de um elétron entre dois níveis de energia (n+1) e n é dada por

Obs: (c é a velocidade da luz no vácuo e h = h/2π e h é a constante de Planck).

A figura a seguir mostra duas hastes paralelas, I e II, infinitamente longas, separadas uma da outra por 12 cm e com densidades lineares de carga λ_I e λ_II, respectivamente. Se o campo elétrico no ponto A, distante 5 cm da haste I, é nulo, a razão λ_II / λ_I é de, aproximadamente,

Se um determinado metal em uma fotocélula emite elétrons quando luz azul incide nele, também deve emitir elétrons quando é atingido por radiação na faixa do espectro identificada como

Considere o sistema de esferas concêntricas mostrado na figura abaixo. A esfera mais interna é feita de um material isolante, com uma densidade de carga ρ (região 1). As regiões 2 e 4 estão vazias. A região 3 é uma casca esférica condutora com carga Q. Q e ρ são positivos.

O campo elétrico é nulo

Em um experimento de efeito fotoelétrico, mediu-se a corrente na placa coletora de elétrons versus o potencial elétrico da placa coletora em relação à emissora para três diferentes feixes de luz incidente monocromática, A B e C, em que variou a intensidade e/ou frequência da luz incidente. Os dados foram utilizados na construção do gráfico a seguir para as três situações indicadas.

Com base no gráfico, é correto afirmar que os feixes de luz

Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio estacionário que se encontra no estado fundamental. Depois de um intervalo de tempo da ordem de microssegundos, outro fóton com energia de 15 eV colide inelasticamente com o mesmo átomo de hidrogênio. Instrumentos são utilizados para observar o resultado dessas interações. Em um detector será observado

Dado: Níveis de energia do átomo de hidrogênio, E_n = -13,6eV/n², n = 1,2,3,...

A figura a seguir apresenta um diagrama de níveis dos níveis de energia possíveis de um átomo de hidrogênio (o diagrama não está em escala). Nenhuma das transições para o nível identificado por A gera fótons na parte visível do espectro porque

Uma partícula está confinada em um poço de potencial infinito unidimensional entre as posições x = 0 e x = L. A função de onda normalizada da partícula, que se encontra no estado fundamental, é dada por para 0 ≤ x ≤ L . O valor máximo da probabilidade por unidade de comprimento de encontrar a partícula é igual a

Uma esfera de raio R e área externa A é feita de um material não condutor. A densidade volumétrica de carga (ρ) em todo o corpo da esfera varia de acordo com seu raio: , sendo b uma constante. Pode-se afirmar que a carga total contida na esfera, e o campo elétrico em seu interior são, respectivamente (marque a alternativa que contém as respostas corretas):

A figura seguinte mostra um circuito formado por dois resistores, R₁ e R₂ , um capacitor, C , uma fonte de fem ideal, ε e uma chave S. R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω , C =10mF e ε = 40V . Inicialmente, a chave encontra-se aberta. Sobre o circuito a seguir, marque a alternativa correta.

O circuito mostrado na figura seguinte possui dois resistores de resistências R₁ e R₂, um capacitor de capacitância C e uma chave S que inicialmente se encontra aberta.

Subitamente, a chave S é movida para a posição a. Após quanto tempo o capacitor ficará carregado com 90% de sua capacidade máxima? Marque a alternativa que indica a resposta correta.

Duas bobinas são posicionadas conforme mostra a figura seguinte. A bobina da esquerda está conectada em série com uma bateria e uma chave S. A bobina da direita está conectada em série com um amperímetro A . Sobre a corrente no amperímetro, marque a alternativa correta.

A hipótese de De Broglie proposta pelo físico francês Louis de Broglie (1892 – 1987), propunha que o comportamento dual da radiação poderia ser também uma propriedade da matéria, onde o comprimento das ondas de matéria é dado por onde h = 6,63 x 10^-34J.S e p é momento linear da partícula.

Com base nessa ideia, qual é o comprimento de onda de um elétron, que é submetido a uma diferença de potencial de 2,88kV?

Para esta questão considere:

Carga elementar: e = 1,60 x 10^-19C

Massa do elétron: m_e = 9,00 x 10^-31kg

O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por meio da incidência de luz sobre uma superfície. O gráfico a seguir relaciona a frequência de corte V₀ em função da frequência da radiação incidente sobre uma placa metálica.


Com base nos dados do gráfico, suas unidades de medida e considerando-se a constante de Planck,h= 6,63 x 10^-34J.S, e a carga elementar e = 1,60 x10 ^-19 C, pode-se afirmar que o valor de A, no gráfico, é aproximadamente:

Um fio metálico, longo e retilíneo, é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 2,5 A. Uma partícula eletrizada com carga q = 4,0 μC move-se paralelamente ao fio, a 5,0 cm do mesmo, com velocidade de 2,0 . 10⁶ m/s. A intensidade da força magnética que atua na partícula, em newtons, vale 
Dado: Permissividade absoluta do meio = 4 π . 10⁻⁷ T.m/A 

Considere o circuito elétrico, esquematizado abaixo, constituído por um gerador (E = 15 v e r = 1,0 Ω), três resistores (R₁ = 4,0 Ω, R₂ =10 Ω e R₃ =10 Ω), e os aparelhos de medida ideais, amperímetro (A) e voltímetro (V)

As indicações dos aparelhos (A) e (V) valem, respectivamente,

Considere o circuito elétrico, esquematizado abaixo, constituído por um gerador (E =22 V, r = 1,0 Ω), três resistores (R₁ = 2,0 Ω, R2 = 5,0 Ω e R₃ = 3,0 Ω), um capacitor (C = 2,0 pF) e uma chave interruptora (k).

A relação entre a quantidade de carga elétrica armazenada no capacitor quando a chave k aberta e aquela quando k está fechada vale

Considere as linhas de força de um campo elétrico uniforme E ,de intensidade E = 5,0 . 10⁴ N/C, e dois pontos A e B, no interior desse campo, como mostra a figura abaixo.

O trabalho realizado pelo campo para deslocar uma carga q = 2,0 μC de A até B, em joules, vale

Duas cargas puntiformes Q₁ = 2,0 . 10⁻⁸ C e Q₂ = −3,0 . 10⁻⁸C são fixas nos pontos A e B, separadas de 20 cm, no vácuo.

Uma partícula de massa m = 1,0 . 10^{− 3} grama e carga q = 1,0 μC é abandonada no ponto médio do segmento que une A e B. A aceleração inicial adquirida pela partícula, em m/s², vale 

Dado: Constante eletrostática do vácuo = 9,0 . 10⁹ N.m²/C²

Duas pequenas partículas, inicialmente, estão eletricamente neutras. Retiram-se, então, 5,0 . 10¹⁰ elétrons de uma delas que são transferidos para a outra partícula.

A seguir, elas são separadas de 2,0 cm, no vácuo. A intensidade da força elétrica entre as partículas será, em newtons, de 

Dados:

Constante eletrostática do vácuo: 9,0 . 10⁹ N.m²/C²

Carga elementar: 1,6 . 10⁻¹⁹ C