CEMP – Ensino Médio
Nome: ____________________________________________________________ Data: / /2021 Professor: Alex Mello 2ª série do Ensino Médio Turma: _____
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1. (Efomm 2020) Uma partícula de massa m1,0 10 26kg e carga q1,0 nC, com energia cinética de 1,25 KeV, movendo-se na direção positiva do eixo x, penetra em uma região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de módulo 1,0 KV m orientado no sentido positivo do eixo y. Para que não ocorra nenhum desvio da partícula nessa região, é necessária a existência de um campo magnético de intensidade
Dado: 1 eV1,6 10 19 J a) 1,0 mT
b) 2,0 mT c) 3,0 mT d) 4,0 mT e) 5,0 mT
2. (Ufjf-pism 3 2020) A figura abaixo mostra um equipamento para detectar elétrons ejetados de átomos, através da
mudança de trajetória dos elétrons sob ação de um campo magnético. Os elétrons podem ser acelerados até a velocidade inicial v ,0 ao longo do eixo x. O detector e colocado a uma distância d ao longo do eixo vertical y. Um campo magnético uniforme é aplicado sobre os elétrons, em toda a região abrangida pela figura. Observou-se que os elétrons chegaram numa posição vertical
d 2, abaixo do detector, seguindo a trajetória 1 mostrada na figura. Pode-se modificar a velocidade v0 dos elétrons, o módulo do campo magnético e a sua direção de aplicação. Devido à alta velocidade dos elétrons, pode-se ignorar o efeito da gravidade. Assinale a alternativa que descreve o que pode ser modificado no experimento para que os elétrons alcancem o detector, ou seja, para que eles se desloquem com a trajetória 2 mostrada.
a) Pode-se diminuir a velocidade inicial v0 dos elétrons.
b) Pode-se diminuir o módulo do campo magnético.
c) Pode-se aplicar o campo magnético na direção da velocidade inicial v .0 d) Pode-se aumentar a velocidade inicial v0 dos elétrons.
e) Pode-se aplicar o campo magnético na direção do eixo y.
3. (Ebmsp 2018) A espectrometria de massas é uma poderosa ferramenta física que caracteriza as moléculas pela medida da relação massa/carga de seus íons. Ela foi usada, inicialmente, na determinação de massas atômicas e vem sendo empregada na busca de informações sobre a estrutura de compostos orgânicos, na análise de misturas orgânicas complexas, na análise elementar e na determinação da composição isotópica dos elementos. A espectrometria de massas acoplada, MS MS, é uma técnica analítica poderosa, usada para identificar compostos desconhecidos, quantificar compostos conhecidos e auxiliar na elucidação estrutural de moléculas. A MS MS apresenta uma vasta gama de aplicações, como por exemplo: na ecologia, na toxicologia, na geologia, na biotecnologia, e na descoberta e desenvolvimento de fármacos.
Disponível em: <http://www.ufrgs.br/uniprote-ms/Content/02PrincipiosDeAnalise/espectometria.html>.
Acesso em: set. 2017.
FÍSICA 2 – Lista de FORÇA MAGNÉTICA
Considere a figura que representa, na forma de um esquema simplificado, um espectrômetro de massa, sendo F a fonte de íons, que são acelerados pela diferença de potencial V, entram na região onde existe o campo magnético B e descrevem uma trajetória semicircular.
Sabendo que os íons são compostos de partículas idênticas, cada uma eletrizada com a carga igual a 1,0 10 6 C e com massa, 1,0 10 14kg, que penetram, perpendicularmente, na região do campo magnético uniforme com velocidade de módulo 10 m s6 e descrevem trajetória semicircular de raio 1,0 mm,
- determine a intensidade do campo magnético.
4. (Mackenzie 2017)
Uma partícula eletrizada positivamente, de massa desprezível, penetra na região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme de intensidade 5 N
1,0 10 ,
C orientado verticalmente para baixo, conforme a figura acima. A partícula descreve uma trajetória retilínea, pela presença de um campo magnético uniforme B, de intensidade 4,0 10 T, 3 perpendicular ao campo elétrico e de sentido entrando no plano do papel. A intensidade da velocidade da partícula é, em m
s, a) 40
b) 35 c) 30 d) 25 e) 20
5. (Fmj 2016) Duas placas longas, planas e eletrizadas com sinais opostos e de mesmo módulo, dispostas paralelamente e
distanciadas de 20 cm uma da outra, apresentam entre si diferença de potencial 200 V. Uma carga elétrica q, de sinal negativo e peso desprezível, é mantida em movimento entre as placas, paralelamente a elas e com velocidade v igual a 100 m s, como mostra a figura.
a) Represente na figura abaixo os vetores campo elétrico e força elétrica atuantes na carga, enquanto ela estiver na região central entre as duas placas.
b) Considere desprezíveis os efeitos de bordas das placas eletrizadas e que a intensidade da força magnética atuante na carga q seja dada por FmagB qv sen , em que B é a intensidade do campo magnético e é o ângulo formado entre as linhas do campo magnético com a direção de v. Determine o módulo, em tesla, e o sentido do vetor campo magnético B que deve ser aplicado na região central entre as placas e perpendicularmente ao plano da figura, para manter a velocidade da carga constante em módulo e direção.
6. (Uema 2016) A formação de imagem em um tubo de uma televisão é uma importante aplicação da força magnética que atua sobre uma carga elétrica em movimento. Suponha que uma partícula carregada penetre num tubo de imagem em que existe um campo magnético uniforme com velocidade " v ", perpendicular às linhas de campo. A partir daí, realiza um movimento circular uniforme de raio R1,0 cm, cujo período é T3,14 10 6s.
a) Ilustre por meio de um desenho “esquema” o fenômeno descrito acima.
b) Explique o por quê de a carga descrever um MCU.
c) Determine a intensidade do campo, considerando a carga da partícula q2,0 10 15C e sua massa m6,0 10 25kg.
d) Calcule o módulo da velocidade da partícula para os valores de: q4,0 10 15C, B 4 104T e m8,0 10 25kg.
Gabarito:
Resposta da questão 1:
[E]
Velocidade da partícula:
2 26 2
3 19
c
2 10 5
mv 10 v
E 1,25 10 1,6 10
2 2
v 4 10 v 2 10 m s
Para que não ocorra desvio, a força magnética deve ter o mesmo módulo da força elétrica, com sentido contrário. Logo:
5 3
mag el 3
F F Bqv qE B 2 10 10
B 5 10 T 5 mT
Resposta da questão 2:
[A]
Devido à ação do campo magnético, o elétron descreve uma trajetória circular no plano da página, com a força magnética que atua sobre ele atuando como resultante centrípeta. Logo:
2
mag cp 0 0
0
F F Bqv mv
R R mv
Bq
Sendo assim, para que os elétrons passem da posição d 2 para a posição d, é necessário que se diminua o raio de sua órbita. O que pode ser feito diminuindo-se v .0
Resposta da questão 3:
Na região do campo magnético, a força magnética sobre a partícula atua como resultante centrípeta. Logo:
m cp
2 14 6
6 3
F F
mv mv 10 10
Bqv B
R qR 10 10
B 10 T
Resposta da questão 4:
[D]
e m
5 3
5 3
5 3 2
F F
qE qvB E vB
E 1,0 10
v v
B 4,0 10
v 0,25 10 10 v 0,25 10 v 0,25 10 v 25 m s
Resposta da questão 5:
a) Representações dos vetores campo elétrico E e força elétrica F :e
b) Como a velocidade da partícula é constante, temos um equilíbrio dinâmico e a resultante das forças é nula. Portanto, em módulo, as forças elétrica e magnética são iguais:
mag e
V 200 V
F F q B v sen q E B B B 10 T
d v sen 0,2 m 100 m / s sen 90
θ θ
Usando a regra da mão direita, determinamos a direção e sentido do campo magnético B, que aponta perpendicular ao plano da folha entrando nela, representada abaixo:
Resposta da questão 6:
a) Esquema de uma partícula de carga q negativa entrando com velocidade v perpendicularmente em uma região onde o campo
magnético B é de intensidade constante, sofrendo mudança de trajetória devido à ação de uma força magnética F .m
b) O motivo para a partícula descrever um MCU (movimento circular uniforme) é que, nestas condições, há a presença de uma força magnética constante atuando perpendicularmente à velocidade e ao campo magnético, no caso para a esquerda da partícula, causando uma mudança de trajetória para o MCU pela presença de uma aceleração centrípeta constante que aponta para o centro da curva que é a força magnética.
c) A intensidade do campo magnético está relacionada com o módulo da força magnética, que está pareada com a força centrípeta do MCU, então:
2
m c p
m v m v
F F q v B B 1
R q R
Por outro lado, desconhecemos o valor da velocidade, mas podemos relacioná-la com o período no movimento circular:
2 R
v 2
T
π
Substituindo a equação (2) na equação (1), ficamos com uma expressão para o cálculo da intensidade do campo sem depender da velocidade.
B m
q R
2 π R 2 m 2
B B
T q T
π
π 6 10 25 2
1015 3,14
4
6 B 6 10 T
10
d) Isolando v da equação (1) e substituindo os valores fornecidos, temos:
4 15 2
4 25
B q R 4 10 4 10 1 10
v v v 2 10 m s
m 8 10
