Escola Secundária com 3º Ciclo do Ensino Básico Dr. Joaquim de Carvalho 3080-210 Figueira da Foz
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5º Teste de Avaliação Avaliação de Física 12º ano, turma E+ E+J
3 de Maio Maio de 2007
GRUPO I (Versão 1) 1) Nas quatro questões deste grupo são indicadas cinco hipóteses, A, B, C, D e E, das quais só uma está correcta. Escreva, na sua folha de prova, a letra correspondente à alternativa que seleccionou.
1. Uma partícula de massa
m
e carga eléctrica
q
entra numa região do espaço onde existe um campo
magnético uniforme, de módulo
B , com velocidade de módulo v , perpendicularmente ao campo magnético B . Despreze a acção da força gravitacional que actua na partícula.
De acordo com estes dados, seleccione a alternativa que permite construir uma afirmação correcta. O valor do raio da trajectória da partícula naquela região do espaço é: (A) directamente proporcional ao produto (B) directamente proporcional a (C) directamente proporcional a (D) independente de
v
v v
v B.
e inversamente proporcional a e independente de
e directamente proporcional a
(E) inversamente proporcional ao produto
B.
B. B.
v B.
2. No esquema da figura ao lado todas as resistências são iguais a
R . O valor da resistência equivalente entre
os pontos A e B é igual a: (A) (B) (C) (D) (E)
5R 6R 5 5 6R 1 5R 5R 2
A
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B
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Professor: Carlos Portela
3. Observe o circuito da figura onde G representa um gerador com resistência interna nula, resistência, C um condensador e S um interruptor.
R
representa uma
R
No instante em que se fecha o interruptor o condensador encontra-se totalmente descarregado. Esta experiência foi realizada com resistências de diversos valores, tendo sido registados os gráficos
C
G
da tensão aos terminais do condensador em função do tempo (em todas as experiências foi utilizado
S
sempre o mesmo gerador). Representaram-se os gráficos da diferença de potencial entre os terminais do condensador em função do tempo, após se ter fechado o interruptor para os diferentes valores de
R
utilizados (todos os gráficos estão
representados na mesma escala). Qual é o gráfico que corresponde à utilização da resistência de valor mais elevado? 10
10
9
9
8
8
7
7
A
6
B
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
8
5
10
15
20
25
30
25
30
35
40
10
7
9
C
6
8 7
5
6
4
5
3
4
D
3
2
2
1
1 0
0 0
5
10
15
20
25
30
35
0
40
5
10
15
9 8
E
7 6 5 4 3 2 1 0 0
5
10
15
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30
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40
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4. Na figura estão representados três pontos L, M e N, do campo eléctrico criado por uma carga eléctrica pontual e estacionária,
qC ,
assim como duas linhas de campo e
parte de duas linhas equipotenciais desse campo. Uma carga de prova,
q,
positiva abandonada em N,
desloca-se por acção do campo. Atendendo às condições dadas, seleccione a alternativa que permite construir uma afirmação correcta. Durante o deslocamento da carga de prova, … (A) … a força eléctrica que nela actua mantém-se constante e orientada de N para L. (B) … a força eléctrica que nela actua realiza um trabalho positivo quando se desloca de N para L. (C) …
a
energia
potencial
eléctrica
do
sistema
constituído pelas duas cargas mantém-se constante quando a carga de prova se desloca de N para L. (D) … a energia cinética da carga
q
diminui quando esta se desloca de N para L.
(E) … a força eléctrica que nela actua diminui, embora se mantenha orientada de N para L.
GRUPO II 1. Observe o circuito da figura ao lado e calcule: 1.1. a intensidade da corrente eléctrica que atravessa a resistência de 1.2. a diferença de potencial
A
15 Ω ;
VA − V B ;
1.3. a potência útil fornecida pelo gerador de
10 Ω
60 V 2Ω
B 15 V 3Ω
60 V .
15 Ω
2. Um condensador plano de 200 nF está ligado a uma bateria de 15 V. 2.1. Com que carga fica cada armadura? 2.2. Que energia fica armazenada no condensador? 2.3. Com os terminais do condensador ligados à bateria, afastam-se as placas para o triplo da distância inicial. O que acontece à capacidade do condensador, à tensão entre as placas, à carga das armaduras e à energia armazenada?
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3. Um feixe de electrões entra, com velocidade
v0 , numa região do espaço onde existe um campo magnético,
B , e um campo eléctrico, E , uniformes. Considere desprezável a acção da força gravítica relativamente à acção das forças eléctrica e magnética. O feixe de electrões atravessa essa região com movimento rectilíneo e uniforme. Dados:
B = 4,0 × 10 −2 T ; E = 7,5 × 10 4 V m -1 ; q = −1,6 × 10 −19 C ;
carga do electrão
massa do electrão
mé = 9,11 × 10 −31 kg
3.1. De entre os esquemas, I, II, III e IV, escolha aquele que corresponde à situação descrita no enunciado.
B
B
v0
v0
E
Esquema
y
Esquema
I
B
x
z
v0
E
Esquema
E
B
v0
E
Esquema
III
II
IV
3.2. Tendo em conta o esquema escolhido represente o diagrama de forças que actuam sobre um electrão do feixe e faça a respectiva legenda. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores. 3.3. Calcule a intensidade de cada uma das forças que representou na alínea anterior. 3.4. Determine o módulo da velocidade
v0
de cada electrão.
3.5. Admita que, posteriormente, o campo eléctrico foi suprimido passando a actuar apenas o campo magnético. Diga quais são as características do movimento do electrão (indique o raio da trajectória descrita e o sentido do movimento).
4. Um protão, partindo do repouso, desloca-se paralelamente às linhas de um campo eléctrico criado por um sistema de duas placas paralelas distanciadas de 2,0 cm e cuja d.d.p. é de 500 V. Dados: massa do protão =
m P = 1,67 × 10 −27 kg ;
carga do protão =
e = 1,6 × 10 −19 C
4.1. Qual o módulo do campo eléctrico existente entre as placas? 4.2. Qual a variação de energia potencial eléctrica do protão depois de ser ter deslocado de 2,0 cm paralelamente às linhas de campo? 4.3. Determine o módulo da velocidade do protão depois de se ter deslocado de 2,0 cm.
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5. Um fio rectilíneo está imerso num campo magnético uniforme e horizontal de 0,3 T que tem o sentido NorteSul, também no plano horizontal. O fio de 120 cm de comprimento é percorrido por uma corrente eléctrica de 4,0 A, no sentido sudeste de também está colocado num plano horizontal. 5.1. Caracterize a força magnética exercida sobre o fio. 5.2. Qual deveria ser a direcção do fio, em relação ao campo magnético, para que a força exercida sobre ele fosse nula?
GRUPO III
1.
V2
Um grupo de alunos efectuou a montagem experimental indicada na figura para determinar as características de
M
uma pilha e de um pequeno motor de corrente contínua. Os dados recolhidos foram organizados em duas tabelas aqui reproduzidas: tabelas A e B.
G Tabela A
V1
Tabela B
I (mA)
U (V)
I (mA)
U (V)
7,3
4,42
7,3
1,25
18,6
4,14
18,6
1,38
28,4
3,78
28,4
1,49
68,9
2,97
68,9
1,98
R
A
1.1. Indica qual das tabelas corresponde à pilha e qual corresponde ao motor? Justifica. 1.2. Determina os valores mais prováveis da força contra-electromotriz e da resistência interna do motor, com base na interpretação do gráfico
U (I ) .
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