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Física – eletricidade energia potencial elétrica 01 – 2013
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Física – eletricidade energia potencial elétrica 01 – 2013

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  • 1. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 1 FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 01. Vamos supor que temos uma partícula carregada com carga q = 4 μC e que ela seja colocada em um ponto A de um campo elétrico cujo potencial elétrico seja igual a 60 V. Se essa partícula ir, espontaneamente, para um ponto B, cujo potencial elétrico seja 20 V, qual será o valor da energia potencial dessa carga quando ela estiver no ponto A e posteriormente no ponto B? a) 2,4 x 10-4 J e 8 x 10-5 J b) 2,2 x 10-5 J e 7 x 10-4 J c) 4,5 x 10-6 J e 6 x 10-1 J d) 4,2x 10-1 J e 4,5 x 10-7 J e) 4 x 10-3 J e 8,3 x 10-2 J __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 02. Suponhamos que uma carga elétrica seja deixada em um ponto A de um campo elétrico uniforme. Depois de percorrer uma distância igual a 20 cm, a carga passa pelo ponto B com velocidade igual a 20 m/s. Desprezando a ação da gravidade, calcule o trabalho realizado pela força elétrica no descolamento dessa partícula entre A e B. (Dados: massa da carga m = 0,4 g e q = 2 μC). a) τ = 2,3 . 10-2 J b) τ = 3,5 . 10-3 J c) τ = 4 . 10-5 J d) τ = 7 . 10-9 J e) τ = 8 . 10-2 J __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 03. (UFSM-RS) Uma partícula com carga q = 2 . 10-7 C se desloca do ponto A ao ponto B, que se localizam numa região em que existe um campo elétrico. Durante esse deslocamento, a força elétrica realiza um trabalho igual a 4 . 10-3 J sobre a partícula. A diferença de potencial VA – VB entre os dois pontos considerados vale, em V: a) -8 x 10-10 b) 8 x 10-10 c) -2 x 104 d) 2 x 104 e) 0,5 x 10-4 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 04. Determine a energia potencial elétrica de uma carga elétrica colocada em um ponto P cujo potencial elétrico é 2 x 104 V. Seja a carga igual a -6 μC. a) -12 J b) 0,012 J c) -0,12 J d) -12 x 10-6 e) 1,2 x 10-3 J __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 05. (Fuvest-1993) Um elétron penetra numa região de campo elétrico uniforme de intensidade 90N/C, com velocidade inicial v0 = 3,0.106 m/s na mesma direção e sentido do campo. Sabendo-se que a massa do elétron é igual a 9,0.1031 kg e a carga do elétron é igual a -1,6.1019 C, determine: a) a energia potencial elétrica no instante em que a velocidade do elétron, no interior desse campo, é nula. b) a aceleração do elétron. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 06. (SÃO LEOPOLDO-RS) Num escritório são instalados 10 lâmpadas de 100W, que funcionarão, em média, 5 horas por dia. Ao final do mês, à razão de R$ 0,12 por kWh, o valor da conta será: a) R$ 28,00 b) R$ 25,00 c) R$ 18,00 d) R$ 8,00 e) n.d.a. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 07. (FUVEST) Um chuveiro elétrico, ligado em média uma hora por dia, gasta R$ 10,80 de energia elétrica por mês. Se a tarifa cobrada é de R$ 0,12 por quilowatt-hora, então a potencia desse aparelho elétrico é: a) 90W b) 360W c) 2.700W d) 3.000W e) 10.800W __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 08. (UEPR) Um gerador funcionará em regime de potência útil máxima, quando sua resistência interna for igual: a) à resistência equivalente do circuito que ele alimenta; b) à metade da resistência equivalente do circuito que ele alimenta; c) ao dobro da resistência equivalente do circuito que ele alimenta; d) ao quádruplo da resistência equivalente do circuito que ele alimenta; e) à quarta parte da resistência equivalente do circuito que ele alimenta. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 09. (FATEC - SP) Um chuveiro elétrico tem um seletor que lhe permite fornecer duas potências distintas: na posição "verão" o chuveiro fornece 2700W, na posição "inverno" fornece 4800W. José, o dono deste chuveiro, usa-o diariamente na posição "inverno", durante 20 minutos. Surpreso com o alto valor de sua conta de luz, José resolve usar o chuveiro com o seletor sempre na posição "verão", pelos mesmos 20 minutos diários. Supondo-se que o preço do quilowatt-hora seja de R$ 0,20, isto representará uma economia diária de: a) 0,14 b) 0,20 c) 1,40 d) 2,00 e) 20,00 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. (UE - MARINGÁ) Uma lâmpada tem indicado 60W - 120V. Sendo percorrida por uma corrente de intensidade 500mA, pode-se afirmar que: a) seu brilho será menor que o normal; d) não suportará o excesso de corrente; e) não há dados suficientes para fazer qualquer afirmação.
  • 2. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 2 b) seu brilho será maior que o normal; c) seu brilho será normal; __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. (FUVEST) Um fogão elétrico, contendo três resistências iguais associadas em paralelo, ferve uma certa quantidade de água em 5 minutos. Qual o tempo que levaria, se as resistências fossem associadas em série? a) 3 min b) 5 min c) 15 min d) 30 min e) 45 min __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. Um resistor utilizado para aquecer água é composto por um fio enrolado em um núcleo de cerâmica. Esse resistor é utilizado para aquecer uma certa massa de água de 20°C até 80°C, em 2 minutos. Deseja-se aquecer a mesma quantidade de água de 20°C até 80°C em um minuto, sem alterar a fonte de tensão à qual o resistor está ligado. Para isto devemos trocar o resistor por outro, de mesmo material: a) com a mesma espessura e um quarto do comprimento; b) com a mesma espessura e metade do comprimento; c) com a mesma espessura e o dobro do comprimento; d) com o mesmo comprimento e metade da espessura; e) com o mesmo comprimento e o dobro da espessura. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. (EPUSP) Um motor, atravessado por corrente i = 10A, transforma a potência elétrica P = 80W em potência mecânica. A força contra-eletromotriz do motor: a) depende da resistência interna do motor; b) é 8,0V; c) depende do rendimento do motor; __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 14. (PUC - RS) Uma carga de 2,0 . 10-7 C encontra-se isolada, no vácuo, distante 6,0cm de um ponto P. Dado: K0 = 9,0 . 109 unidades SI Qual a proposição correta? a) O vetor campo elétrico no ponto P está voltado para a carga. b) O campo elétrico no ponto P é nulo porque não há nenhuma carga elétrica em P. c) O potencial elétrico no ponto P é positivo e vale 3,0 . 104 V. d) O potencial elétrico no ponto P é negativo e vale -5,0 . 104 V. e) Em P são nulos o campo elétrico e o potencial, pois aí não existe carga elétrica. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 15. (UNISA) No campo elétrico criado no vácuo, por uma carga Q puntiforme de 4,0 . 10-3 C, é colocada uma carga q também puntiforme de 3,0 . 10-3 C a 20cm de carga Q. A energia potencial adquirida pela carga q é: a) 6,0 . 10-3 joules b) 8,0 . 10-2 joules c) 6,3 joules d) 5,4 . 105 joules e) n.d.a. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 16. (UNICAMP) Uma carga de -2,0 . 10-9 C está na origem de um eixo X. A diferença de potencial entre x1 = 1,0m e x2 = 2,0m (em V) é: a) +3 b) -3 c) -18 d) +18 e) -9 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 17. (FCM SANTA CASA) Considere que um próton e um elétron, à distância infinita um do outro, têm energia potencial elétrica nula. Suponha que a carga do próton seja de +2 . 10-19 coulomb e a do elétron -2 . 10-19 coulomb. Adote K0 = 1 . 1010 unid. SI Nesse caso, colocados à distância de 0,5 . 10-10 m um do outro, a energia potencial elétrica do par próton-elétron é a mais corretamente expressa, em joules, por: a) -8,0 . 10-18 b) 8,0 . 10-18 c) 8,0 . 10-28 d) -8,0 . 10-28 e) 4,0 . 10-9 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 17. (FCM SANTA CASA) Quando se aproximam duas partículas que se repelem, a energia potencial das duas partículas: a) aumenta b) diminui c) fica constante __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ d) depende da rotação do motor; e) n.d.a d) diminui e, em seguida, aumenta; e) aumenta e, em seguida, diminui.
  • 3. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 3 a) Q = -q b) Q = -2q c) Q = -3q d) Q = -4q e) Q = -6q __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 19. O trabalho desenvolvido pela força elétrica ao se transportar uma carga puntiforme q entre dois pontos de um campo elétrico gerado por uma carga puntiforme Q, afastada de qualquer outra: a) depende da trajetória seguida entre os dois pontos; b) independe da trajetória seguida entre os dois pontos; c) será sempre positivo; __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 20. (TRIÂNGULO MINEIRO) Uma carga elétrica igual a 20nC é deslocada do ponto cujo potencial é 70V, para outro cujo potencial é de 30V. Nessas condições, o trabalho realizado pela força elétrica do campo foi igual a: a) 800nJ b) 600nJ c) 350nJ d) 200nJ e) 120nJ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ b) Calcule o potencial elétrico V, em volts, criado pelas duas esferas no ponto P0. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 22. (UFES-1996) Uma partícula de massa "m" e carga elétrica "q", positiva, é abandonada a uma distância "d" de outra partícula cuja carga elétrica é "Q", positiva, e que está fixa em um ponto. Considere as partículas apenas sob interação elétrica, no vácuo, onde a constante da lei de Coulomb vale Ko. a) Calcule o módulo da força elétrica que atua na carga "q" quando ela é abandonada e indique, em uma figura, a direção e o sentido dessa força. b) Qual será a variação da energia potencial do sistema, entre o abandono e o instante em que a distância entre as partículas for igual a 4d? c) Qual será o trabalho da força elétrica sobre a partícula de carga "q", entre o abandono e o instante em que a distância entre as partículas for igual a 4d? d) Qual será a velocidade da partícula de carga "q", quando a distância entre as partículas for 4d ? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ c) A distância máxima Dmax , que a partícula consegue afastar-se de P.Se essa distância for muito grande, escreva Dmax = infinito. 18. (FM VASSOURAS - MG) Três vértices não consecutivos de um hexágono regular são ocupados por cargas elétricas pontuais. Duas destas cargas têm o mesmo valor q e a terceira vale Q. Sendo nulo o potencial elétrico no vértice A não ocupado por carga, é correto afirmar que: d) será sempre nulo; e) independe da posição dos dois pontos em relação à carga Q. 21. (FUVEST-2008) Duas pequenas esferas iguais, A e B, carregadas, cada uma, com uma carga elétrica Q igual a - 4,8 x 10-9 C, estão fixas e com seus centros separados por uma distância de 12 cm. Deseja-se fornecer energia cinética a um elétron, inicialmente muito distante das esferas, de tal maneira que ele possa atravessar a região onde se situam essas esferas, ao longo da direção x, indicada na figura, mantendo-se eqüidistante das cargas. a) Esquematize, na figura da página de respostas, a direção e o sentido das forças resultantes F1 e F2, que agem sobre o elétron quando ele está nas posições indicadas por P1 e P2. 23. (Fuvest-2001) Duas pequenas esferas, com cargas positivas e iguais a Q, encontram-se fixas sobre um plano, separadas por uma distância 2a. Sobre esse mesmo plano, no ponto P, a uma distância 2a de cada uma das esferas, é abandonada uma partícula com massa m e carga q negativa. Desconsidere o campo gravitacional e efeitos não eletrostáticos. Determine, em função de Q, K, q, m e a, a) A diferença de potencial eletrostático V = V0 - VP , entre os pontos O e P. b) A velocidade v com que a partícula passa por O.
  • 4. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 4 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 24. (PUC - RJ-2008) Duas partículas de cargas q1 = 4 • 10−5 C e q2 = 1 • 10−5 C estão alinhadas no eixo x sendo a separação entre elas de 6 m. Sabendo que q1 encontra-se na origem do sistema de coordenadas e considerando k = 9 • 109Nm2 /C2 , determine: a) a posição x, entre as cargas, onde o campo elétrico é nulo; b) o potencial eletrostático no ponto x = 3 m; c) o módulo, a direção e o sentido da aceleração, no caso de ser colocada uma partícula de carga q3 = -1 • 10−5 C e massa m3 = 1,0 kg, no ponto do meio da distância entre q1 e q2 __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 25. (UFPR-1995) Suponha uma esfera metálica de raio 0,10m com uma carga Q uniformemente distribuída em sua superfície. Uma partícula com a carga q = + 4,0 × 10-8 C, ao ser colocada num ponto P a uma distância de 0,30m do centro da esfera, experimenta uma força atrativa de módulo 2,0 x 10-2 N. Considere K = 9,0 x 109 (N.m2 /C2 ). a) Determine, no ponto P, o campo elétrico (módulo, direção e sentido) produzido pela esfera. b) Determine Q. c) Calcule o potencial elétrico na superfície da esfera. d) Qual a intensidade do campo elétrico no interior da esfera? Justifique. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
  • 5. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 5 GABARITO - FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 01. A /// 02. E /// 03. D /// 04. C /// 05. a) Admitindo que no ponto de entrada a energia potencial seja nula: Ep = 4,1 x 10-18 J b) a = 1,6 m/s2 06. C /// 07. D /// 08. A /// 09. A /// 10. C /// 11. E /// 12. B /// 13. B /// 14. D /// 15. E /// 16. A /// 17. A /// 18. A /// 19. D /// 20. B /// 21. A ///
  • 6. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 6 RESOLUÇÃO Resposta Questão 1 Por definição, a energia potencial elétrica armazenada pela carga elétrica em qualquer ponto do campo elétrico é dada pela relação E = q.V. Sendo assim, temos: Para o ponto A: Epot A = 4 .10-6 .60 ⇒ Epot A = 2,4 .10-4 J Para o ponto B Epot B = 4 .10-6 .20 ⇒ Epot B = 8 .10-5 J Pelo teorema da energia cinética, temos: τA→B=∆EC Como a única força que age sobre a partícula durante todo o percurso de A até B é a força elétrica, e a energia cinética no ponto A é zero, temos: τA→B=∆EC Resposta Questão 3 O trabalho realizado pela força elétrica no deslocamento é igual à carga vezes a diferença de potencial, assim temos: Como o exercício pede a diferença de potencial e nos fornece outros dados, temos: Resposta Questão 4 Para calcular o valor da energia potencial elétrica basta multiplicar o valor do potencial elétrico pela carga elétrica. Assim temos:
  • 7. FÍSICA – ELETRICIDADE_ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 01 – 2013 Página 7 Resposta Questão 5 FONTE: http://exercicios.brasilescola.com/fisica/exercicios-sobre-potencial-eletrico.htm#resposta-2947 http://www.coladaweb.com/exercicios-resolvidos/exercicios-resolvidos-de-fisica/potencial-eletrico

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