Física 2021

UEM
40 questões
90 minutos
40 soluções

Universidade Eduardo Mondlane

Direcção Pedagógica

Departamento de Admissão à Universidade (DAU)

Exame de admissão de Física I₁ - 2021

Preencha as suas respostas na FOLHA DE RESPOSTAS que lhe foi fornecida no início desta prova. Não será aceite qualquer outra folha adicional, incluindo este enunciado.
Na FOLHA DE RESPOSTAS, assinale a letra que corresponde à alternativa escolhida pintando completamente o interior do círculo por cima da letra. Por exemplo, pinte assim ●.
A máquina de leitura óptica anula todas as questões com mais de uma resposta e/ou com borrões. Para evitar isto, preencha primeiro à lápis HB, e só depois, quando tiver certeza das respostas, à esferográfica (de cor azul ou preta).

Um corpo é lançado verticalmente para cima, a partir do solo, com uma velocidade de $40\,\frac{m}{s}$ . Desprezando o atrito do ar, o tempo que o corpo gasta para atingir a altura máxima é:

A.10

B.9,8

C.4

D.10

E.5

Qual é o coeficiente de atrito de um bloco de 10 kg que alcança 2 m/s, num deslocamento de 10 m, partindo do repouso? Considere a força a ele aplicada igual a 10 N.

A.8

B.0,8

C.2

D.0,08

E.0,5

Um corpo de massa 19kg está em movimento. Durante um certo intervalo de tempo, o módulo da sua velocidade passa de 10m/s para 40m/s. Qual o trabalho realizado pela força resultante sobre o corpo nesse intervalo de tempo?

A.1425

B.14,25

C.40

D.190

E.14250

Um móvel em MRUV parte do repouso e atinge a velocidade de $20\,\frac{m}{s}$ . Se a aceleração do móvel é $2\,\frac{m}{s^2}$ , determine a distância percorrida por esse móvel:

A.200

B.100

C.40

D.50

E.10

Um veículo se desloca a 108 km/h em uma estrada, onde a velocidade máxima permitida é 110 km/h. Ao tocar o telefone celular do condutor, imprudentemente ele desvia sua atenção para o aparelho ao longo de 4s. Qual é a distância percorrida, em metros, pelo veículo durante os 4 s em que o condutor atendeu o celular?

A.120

B.132

C.146

D.168

E.8

A água de massa específica $\rho = 10^3\ \mathrm{kg/m^3}$ , escoa através de um tubo horizontal representado na figura. No ponto 1, a pressão manométrica vale 12 kPa e a velocidade é de 6 m/s. Qual é, em kPa, a pressão manométrica no ponto 2, onde a velocidade é de 4m/s?

A.12

B.14

C.16

D.20

E.22

Num escoamento, na secção circular de um tubo horizontal, a velocidade do fluido é de 2m/s. Qual é, em m/s, a velocidade do fluido numa secção do estrangulamento do tubo, se o seu diâmetro reduz-se à metade?

A.3

B.4

C.6

D.8

E.9

Um objecto de massa $5{,}0\,kg$ movimentando-se a uma velocidade de módulo 10m/s, choca-se frontalmente com um segundo objecto de massa $20{,}0\,kg$ , parado. O primeiro objecto, após o choque, recua com uma velocidade de módulo igual a $2{,}0\,\frac{m}{s}$ . Desprezando-se o atrito, determine o módulo da velocidade do segundo, após o choque:

A.2

B.3

C.4

D.5

E.6

A figura representa uma esfera de $2\,kg$ deslocada da sua posição de equilíbrio devido a acção de uma força F. O valor da força F, em N, é de:

\frac{20}{3}

40\sqrt{3}

\frac{20\sqrt{3}}{3}

\frac{40\sqrt{3}}{3}

\frac{\sqrt{3}}{20}

10.

A posição de uma partícula que realiza MHS é dada por $x(t) = 2\,\mathrm{sen}\left(1{,}5\pi t + \frac{\pi}{2}\right)\ (SI)$ . Qual é, em unidades SI, o módulo da aceleração da partícula no instante t=2s?

1{,}5\pi^2

3\pi^2

4{,}5\pi^2

7\pi^2

9{,}5\pi^2

11.

Certa massa de um gás ocupa um volume de 20 litros a 27ºC e 600 mmHg de pressão. Qual é, em litros, o volume ocupado por essa mesma massa de gás a 47ºC e 800 mmHg de pressão?

A.4

B.6

C.8

D.12

E.16

12.

O gráfico da pressão (P) em função do volume (V) representa a transformação gasosa SH sofrida por uma determinada amostra de gás ideal. Sabe-se que $V_2 = 2V_1$ e $P_2 = 2P_1$ . Qual é o trabalho realizado pelo gás, em função de $P_1$ e $V_1$ ?

0{,}5P_1V_1

P_1V_1

1{,}5P_1V_1

2\,P_1V_1

4P_1V_1

13.

A figura mostra a variação do volume de um gás perfeito, em função da temperatura, numa transformação isobárica de 5Pa. Sabendo-se que o gás recebeu 600J na forma de calor, qual é, em Joule, a variação da energia interna do gás?

A.200

B.370

C.450

D.570

E.600

14.

Aquecedores solares usados em residências têm o objectivo de elevar a temperatura da água até 70 °C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30 °C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25 °C. Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?

A.0,111

B.0,125

C.0,357

D.0,428

E.0,833

15.

Um gás perfeito contido num recipiente, inicialmente a 127°C e 5000 Pa, sofreu uma transformação isocórica. Por essa via sua pressão passou para 2000 Pa. Assim, sua temperatura final em SI vale:

A.400°C

B.320°C

C.240°C

D.160°C

E.100°C

16.

Durante a expansão, um determinado gás recebe Q=200 J de calor e realiza w=140 J de trabalho. No fim do processo, pode-se afirmar que a energia interna do gás:

A.aumentou em 60J

B.aumentou em 340J

C.diminuiu em 60J

D.diminuiu em 340J

E.não variou

17.

Os gráficos ilustram as transformações termodinâmicas de uma massa constante de um gás ideal. Quais são os gráficos que representam, respectivamente os processos isotérmico, isobárico e isovolumétrico?

A.I, II e III.

B.I, III e V

C.II, III e IV

D.III, IV e II

E.III, V e II

18.

Ao fornecer 300 calorias de calor para um corpo, verifica-se como consequência uma variação de temperatura igual a 50 °C. Determine a capacidade térmica desse corpo, em cal/ °C

A.3

B.6

C.9

D.12

E.15

19.

Uma massa fixa de um gás perfeito passa pelo ciclo ABCD, como desenhado, dentro de um pistão (cilindro com êmbolo). A temperatura em A é $T_A = 500\ \mathrm{K}$ . Identifique o nome das transformações gasosas, respectivamente: A → B; B → C; C → D; D → A

A.Isotérmica, isocórica, isotérmica, isocórica

B.Isotérmica, isobárica, isotérmica, isobárica

C.Isocórica, isotérmica, isocórica, isotérmica.

D.Isobárica, isotérmica, isotérmica, isocórica

E.Isotérmica, isotérmica, isotérmica, isobárica

20.

Uma certa massa de gás ideal passa por uma transformação isobárica. Quais os pares de pontos, Temperatura (T) e volume (V) que podem representar esta transformação?

21.

Uma carga eléctrica 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 eléctrica do campo foi igual a:

A.800 nJ

B.600 nJ

C.350 nJ

D.200 nJ

E.100 nJ

22.

Uma carga de $2\times 10^{-7}\,C$ encontra-se isolada, no vácuo, distante $6{,}0\,cm$ de um ponto P. Qual a proposição correcta?

A.O vector campo eléctrico no ponto P está voltado para a carga

B.O campo eléctrico no ponto P é nulo porque não há nenhuma carga eléctrica em P

C.O potencial eléctrico no ponto P é positivo e vale

3\times 10^{4}\,V

D.O potencial eléctrico no ponto P é negativo e vale

-5\times 10^{4}\,V

E.O potencial eléctrico no ponto P é negativo e vale

5\times 10^{-4}\,V

23.

Um corpúsculo de $0{,}2g$ electrizado com carga de $80\times 10^{-6}\,C$ varia a sua velocidade de $20\,m/s$ para $80\,m/s$ ao se deslocar do ponto A para o ponto B de um campo eléctrico. Qual é a ddp entre os pontos A e B desse campo?

A.9000

B.8500

C.7500

D.3500

E.1500

24.

A diferença de potencial eléctrico entre os pontos A e B da figura ao lado é de 12V. A corrente que flui entre os dois pontos é de 3A. Sendo assim a resistência tem o valor de:

A.0

B.1

C.2

D.3

E.4

25.

Seja F o módulo da força entre duas cargas pontuais, separadas de uma distância r. Entre os gráficos representados na figura, aquele que melhor representa a relação entre F e r é:

A.Gráfico (A)

B.Gráfico (B)

C.Gráfico (C)

D.Gráfico (D)

E.Gráfico (E)

26.

Calcular a f.e.m. de um gerador de resistência $0{,}5\Omega$ , sabendo que ele fornece corrente de $2A$ para um circuito de resistência $5\Omega$ .

A.1V

B.10V

C.7,5V

D.1,1 V

E.11V

27.

A custa de que tipo de energia ocorre a emissão termoelectrónica?

A.Energia luminosa

B.Energia química

C.Energia térmica

D.Energia mecânica

E.Energia potencial

28.

Uma carga eléctrica puntiforme de $1{,}0\cdot 10^{-5}$ C passa com velocidade 2,5 m/s na direcção perpendicular a campo de indução magnética e fica sujeita a uma força igual a $5{,}0\cdot 10^{-4}$ N. Determine a intensidade desse campo.

A.10 T

B.20 T

C.30 T

D.40 T

E.50 T

29.

No circuito ao lado, a corrente i vale 2 A e as resistências valem $R_1 = 8\ \Omega$ e $R_2 = 2\ \Omega$ . Tendo como referência o esquema dado, determine o valor da corrente $i_2$ em $R_2$ em Amperes.

A.1,1

B.1,2

C.1,4

D.1,5

E.1,6

30.

Uma partícula com carga $q = 2\cdot 10^{-7}$ C se desloca do ponto A ao ponto B, que se localizam numa região em que existe um campo eléctrico. Durante esse deslocamento, a força eléctrica realiza um trabalho igual a $4\cdot 10^{-3}$ J sobre a partícula. A diferença de potencial $V_A - V_B$ entre os dois pontos considerados, vale, em V:

-8\cdot 10^{-10}

8\cdot 10^{-10}

-2\cdot 10^{4}

2\cdot 10^{4}

0{,}5\cdot 10^{-4}

31.

Uma lâmpada de 200 W emite $3\times 10^{20}$ fotoelectrões por segundo, quando a sua luz incide sobre a superfície de um metal. Quantos fotoelectrões serão emitidos na unidade de tempo se se trocar a fonte por outra de 600 W?

6\times 10^{20}

9\times 10^{20}

6\times 10^{-20}

12\times 10^{20}

3\times 10^{20}

32.

O gráfico mostra como a massa duma amostra radioactiva varia em função do tempo. Quantos anos são necessários para que 24g dessa amostra se reduzam para 0,75 g?

A.5

B.25

C.50

D.100

E.125

33.

O rádio -226 tem um período de semidesintegração de 1600 anos. Quantos períodos de semidesintegração decorreram após 9600 anos?

A.9

B.6

C.0,17

D.45

E.18

34.

Na sequência radioactiva: $^{216}_{84}\mathrm{M} \rightarrow {}^{212}_{82}\mathrm{N} \rightarrow {}^{212}_{83}\mathrm{O} \rightarrow {}^{212}_{84}\mathrm{P} \rightarrow {}^{208}_{82}\mathrm{Q}$ , temos, sucessivamente, emissões…

^{0}_{-1}\beta\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{4}_{2}\alpha

^{4}_{2}\alpha\quad {}^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{0}_{-1}\beta

^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta

^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{4}_{2}\alpha

^{0}_{1}\beta\quad {}^{4}_{2}\alpha\quad {}^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta

35.

Uma superfície metálica, cuja função trabalho é $2\,eV$ , é iluminada por fotões de energia de $3\,eV$ . Qual é, em $eV$ , a energia cinética máxima dos fotões emitidos por esta superfície?

A.1

B.2

C.3

D.4

E.5

36.

Radiação de comprimento de onda $\lambda$ = 150 nm incide sobre uma superfície metálica, para a qual são necessários 6,28 eV para remover um electrão. Qual é, em eV, o potencial de corte? (h = 4,14.10 $^{-15}$ eV.s, c= 3.10 $^{8}$ m/s)

A.1

B.2

C.3

D.4

E.5

37.

Qual é, em nanómetros, o comprimento de onda associado à energia envolvida na transição mostrada na figura? (h = 6,6.10 $^{-34}$ SI, C= 3.10 $^{8}$ m/s )

A.330

B.440

C.550

D.660

E.770

38.

O diagrama mostra os níveis de energia (n) num dado átomo. Qual das transições mostradas na figura representa a absorção de um fotão com o maior comprimento de onda?

A.I

B.II

C.III

D.IV

E.V

39.

Os comprimentos de onda máximos respeitantes aos picos das curvas espectrais de dois corpos negros às temperaturas $T_1 = 800\,K$ e $T_2 = 3200\,K$ , são, respectivamente, $\lambda_1$ e $\lambda_2$ . Qual é a razão $\lambda_1/\lambda_2$ ?

A.0,25

B.0,50

C.2

D.3

E.4

40.

O pico da curva espectral de um corpo negro ocorre a uma frequência de 5,5.10 $^{14}$ Hz. Qual é, em kelvin, a temperatura desse corpo negro? (c=3.10 $^{8}$ m/s, b=3.10 $^{-3}$ SI)

A.4000

B.5000

C.5500

D.6000

E.6500

Respostas

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As soluções passo a passo de cada questão estão em admitela.com/exames/uem/fisica-2021/

Solução da questão 1

Resposta

C.4

Resolução

Na altura máxima a velocidade anula-se:

0 = v_0 - g\,t

, com

g = 10\ \mathrm{m/s^2}

t = \dfrac{v_0}{g} = \dfrac{40}{10} = 4\ \mathrm{s}

Resposta: C

No original, as alternativas A e D são iguais (10); nenhuma delas é a resposta.

Erro comum. Confundir o valor de $g$ (9,8) com o tempo e escolher a B.

Solução da questão 2

Resposta

D.0,08

Resolução

Parte do repouso:

a = \dfrac{v^2}{2d} = \dfrac{2^2}{2\times10} = 0{,}2\ \mathrm{m/s^2}

Pela segunda lei,

F - \mu mg = ma

10 - 100\,\mu = 10\times0{,}2 = 2

, logo

\mu = \dfrac{8}{100} = 0{,}08

Resposta: D

Erro comum. Parar na força de atrito, $8\ \mathrm{N}$ , e escolher a A.

Solução da questão 3

Resposta

E.14250

Resolução

Pelo teorema da energia cinética,

W = \tfrac12 m\,(v_f^2 - v_i^2)

W = \tfrac12\times19\times(40^2 - 10^2) = 9{,}5\times1500 = 14250\ \mathrm{J}

Resposta: E

Erro comum. Usar $(v_f - v_i)^2 = 900$ em vez de $v_f^2 - v_i^2 = 1500$ .

Solução da questão 4

Resposta

B.100

Resolução

Pela equação de Torricelli, partindo do repouso:

v^2 = 2a\,\Delta s

\Delta s = \dfrac{20^2}{2\times2} = 100\ \mathrm{m}

Resposta: B

Erro comum. Esquecer o factor 2 e obter $v^2/a = 200$ (alternativa A).

Solução da questão 5

Resposta

A.120

Resolução

108\ \mathrm{km/h} = \dfrac{108}{3{,}6} = 30\ \mathrm{m/s}

Em movimento uniforme,

d = v\,t = 30\times4 = 120\ \mathrm{m}

Resposta: A

Erro comum. Usar a velocidade máxima permitida (110 km/h), que é só um dado de contexto.

Solução da questão 6

Resposta

E.22

Resolução

Tubo horizontal: pela equação de Bernoulli,

p_1 + \tfrac12\rho v_1^2 = p_2 + \tfrac12\rho v_2^2

p_2 = 12\,000 + \tfrac12\times10^3\times(6^2 - 4^2) = 12\,000 + 10\,000 = 22\,000\ \mathrm{Pa}

p_2 = 22\ \mathrm{kPa}

: onde a velocidade diminui, a pressão aumenta.

Resposta: E

Erro comum. Trocar o sinal e obter $12 - 10 = 2\ \mathrm{kPa}$ , como se a pressão descesse na secção larga.

Solução da questão 7

Resposta

D.8

Resolução

Pela equação da continuidade,

A_1 v_1 = A_2 v_2

, e a área da secção é proporcional ao quadrado do diâmetro.

Com metade do diâmetro, a área fica a quarta parte:

v_2 = 4\times2 = 8\ \mathrm{m/s}

Resposta: D

Erro comum. Achar que a velocidade só duplica (alternativa B), esquecendo que a área depende do quadrado do diâmetro.

Solução da questão 8

Resposta

B.3

Resolução

Sem atrito, a quantidade de movimento conserva-se. O primeiro objecto recua, por isso a sua velocidade final é

-2{,}0\ \mathrm{m/s}

5\times10 = 5\times(-2) + 20\,v

, logo

20\,v = 60

v = 3\ \mathrm{m/s}

Resposta: B

Erro comum. Ignorar o sinal do recuo: $50 = 10 + 20\,v$ dá $v = 2$ (alternativa A).

Solução da questão 9

Resposta

\frac{20\sqrt{3}}{3}

Resolução

A esfera está em equilíbrio sob o peso

P = mg = 20\ \mathrm{N}

(com

g = 10\ \mathrm{m/s^2}

), a força

F

e a tensão do fio, a

30^\circ

da vertical.

T\cos30^\circ = P

T\sin30^\circ = F

, logo

F = P\tan30^\circ = 20\times\dfrac{\sqrt3}{3} = \dfrac{20\sqrt3}{3}\ \mathrm{N}

Resposta: C

Erro comum. Medir o ângulo a partir da horizontal e usar $\tan60^\circ$ , o que dá $20\sqrt3$ .

Solução da questão 10

Resposta

4{,}5\pi^2

Resolução

No MHS,

a = -\omega^2 x

, com

\omega = 1{,}5\pi\ \mathrm{rad/s}

t = 2\ \mathrm{s}

x = 2\,\mathrm{sen}\left(3\pi + \tfrac{\pi}{2}\right) = 2\times(-1) = -2\ \mathrm{m}

|a| = (1{,}5\pi)^2\times2 = 2{,}25\pi^2\times2 = 4{,}5\pi^2\ \mathrm{m/s^2}

Resposta: C

Erro comum. Usar $\omega$ em vez de $\omega^2$ ( $1{,}5\pi\times2 = 3\pi$ ) e escolher a B.

Solução da questão 11

Resposta

E.16

Resolução

Mesma massa de gás:

\dfrac{P_1V_1}{T_1} = \dfrac{P_2V_2}{T_2}

, com

T_1 = 300\ \mathrm{K}

T_2 = 320\ \mathrm{K}

V_2 = \dfrac{600\times20\times320}{300\times800} = 16\ \mathrm{L}

. As pressões podem ficar em mmHg porque só entra a razão.

Resposta: E

Erro comum. Usar as temperaturas em graus Celsius (27 e 47) em vez de kelvin.

Solução da questão 12

Resposta

1{,}5P_1V_1

Resolução

O trabalho é a área sob o segmento SH: um trapézio de bases

P_1

P_2 = 2P_1

e largura

V_2 - V_1 = V_1

W = \dfrac{P_1 + 2P_1}{2}\times V_1 = 1{,}5\,P_1V_1

, positivo porque o gás se expande.

Resposta: C

Erro comum. Contar só um rectângulo ( $P_1V_1$ ou $2P_1V_1$ ), esquecendo que o segmento é inclinado.

Solução da questão 13

Resposta

D.570

Resolução

Do gráfico, o volume passa de

2

para

8\ \mathrm{m^3}

à pressão constante de

5\ \mathrm{Pa}

W = p\,\Delta V = 5\times6 = 30\ \mathrm{J}

Pela primeira lei,

\Delta U = Q - W = 600 - 30 = 570\ \mathrm{J}

Resposta: D

Erro comum. Tomar $\Delta U = Q = 600\ \mathrm{J}$ , esquecendo o trabalho da expansão.

Solução da questão 14

Resposta

B.0,125

Resolução

Sem perdas, o calor cedido pela água quente é o recebido pela fria:

m_q\,c\,(70 - 30) = m_f\,c\,(30 - 25)

40\,m_q = 5\,m_f

, logo

\dfrac{m_q}{m_f} = \dfrac{5}{40} = 0{,}125

Resposta: B

Erro comum. Inverter a razão e obter 8, ou usar as temperaturas em vez das variações.

Solução da questão 15

Resposta

D.160°C

Resolução

Isocórica:

\dfrac{P_1}{T_1} = \dfrac{P_2}{T_2}

, com a temperatura absoluta

T_1 = 127 + 273 = 400\ \mathrm{K}

T_2 = 400\times\dfrac{2000}{5000} = 160\ \mathrm{K}

Resposta: D

As alternativas trazem «°C», mas em SI a temperatura vem em kelvin: o valor calculado é 160 K, e só a D tem 160.

Erro comum. Usar 127 °C directamente na fórmula, o que dá 50,8.

Solução da questão 16

Resposta

A.aumentou em 60J

Resolução

Pela primeira lei,

\Delta U = Q - W

, com

Q = 200\ \mathrm{J}

recebidos e

W = 140\ \mathrm{J}

realizados pelo gás.

\Delta U = 200 - 140 = +60\ \mathrm{J}

: a energia interna aumentou.

Resposta: A

Erro comum. Somar os dois valores (340 J), como se o trabalho realizado pelo gás também entrasse nele.

Solução da questão 17

Resposta

D.III, IV e II

Resolução

Isotérmico:

PV

constante, uma hipérbole no plano

P\times V

: o gráfico III.

Isobárico:

V

proporcional a

T

, uma recta crescente no plano

V\times T

: o gráfico IV.

Isovolumétrico:

P

proporcional a

T

, uma recta crescente no plano

P\times T

: o gráfico II.

Resposta: D

Erro comum. Tomar o gráfico I por isotérmico: a curva é parecida, mas é $P$ em função de $T$ , e numa isotérmica $T$ não varia.

Solução da questão 18

Resposta

B.6

Resolução

Capacidade térmica:

C = \dfrac{Q}{\Delta T} = \dfrac{300}{50} = 6\ \mathrm{cal/^\circ C}

Resposta: B

Erro comum. Confundir com o calor específico, que precisaria da massa, que não é dada.

Solução da questão 19

Resposta

A.Isotérmica, isocórica, isotérmica, isocórica

Na figura

Toca numa parte da figura para ver o nome.

Resolução

Em A,

PV = 10\times6 = 60

; em B,

PV = 6\times10 = 60

. A curva AB mantém

PV

, logo

T

: isotérmica.

BC é vertical, com

V = 10

constante: isocórica.

Em C,

PV = 3{,}6\times10 = 36

; em D,

PV = 6\times6 = 36

: CD é isotérmica. DA é vertical, com

V = 6

: isocórica.

Resposta: A

Erro comum. Chamar isobárica a um segmento vertical, que é de volume constante.

Solução da questão 20

Resposta

Resolução

Numa isobárica,

\dfrac{V}{T}

é constante (lei de Charles e Gay-Lussac).

Tabela B:

\dfrac{4}{2} = \dfrac{8}{4} = 2

. Nas outras a razão muda: A dá

0{,}5

0{,}375

; C,

0{,}4

0{,}125

; D,

0{,}33

0{,}83

; E,

7

4

Resposta: B

Erro comum. Procurar só pares em que as duas grandezas aumentam: na D também aumentam, mas não na mesma proporção.

Solução da questão 21

Resposta

A.800 nJ

Resolução

W = q\,(V_A - V_B) = 20\ \mathrm{nC}\times(70 - 30)\ \mathrm{V}

W = 20\times40 = 800\ \mathrm{nJ}

Resposta: A

Erro comum. Multiplicar a carga por um só dos potenciais ( $20\times30 = 600\ \mathrm{nJ}$ ) em vez da diferença.

Solução da questão 22

Resposta

C.O potencial eléctrico no ponto P é positivo e vale

3\times 10^{4}\,V

Resolução

A carga é positiva: o campo em P aponta para fora dela (A é falsa) e não é nulo, porque é criado pela carga (B é falsa).

V = \dfrac{kQ}{r} = \dfrac{9\times10^{9}\times2\times10^{-7}}{0{,}06} = 3\times10^{4}\ \mathrm{V}

, positivo (D e E são falsas).

Resposta: C

Erro comum. Usar $r = 6$ em vez de $0{,}06\ \mathrm{m}$ .

Solução da questão 23

Resposta

C.7500

Resolução

O trabalho da força eléctrica é a variação da energia cinética:

qU = \tfrac12 m\,(v_B^2 - v_A^2)

Com

m = 2\times10^{-4}\ \mathrm{kg}

\Delta E_c = \tfrac12\times2\times10^{-4}\times(6400 - 400) = 0{,}6\ \mathrm{J}

U = \dfrac{0{,}6}{80\times10^{-6}} = 7500\ \mathrm{V}

Resposta: C

Erro comum. Não converter os gramas em quilogramas.

Solução da questão 24

Resposta

B.1

Resolução

A resistência pedida é

R_x

, a única desconhecida da figura. As três estão em série:

R_{eq} = R_A + R_x + R_B

Pela lei de Ohm,

R_{eq} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega

, logo

R_x = 4 - 1 - 2 = 1\ \Omega

Resposta: B

Erro comum. Responder $4\ \Omega$ , a resistência total, em vez de $R_x$ .

Solução da questão 25

Resposta

B.Gráfico (B)

Resolução

Pela lei de Coulomb,

F = \dfrac{k\,|q_1q_2|}{r^2}

: a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância.

Quando

r

aumenta,

F

diminui cada vez mais devagar, sem chegar a zero; quando

r

diminui,

F

cresce muito. É a curva (B).

Resposta: B

Erro comum. Escolher a recta decrescente (C): a força diminui com a distância, mas não de forma linear.

Solução da questão 26

Resposta

E.11V

Resolução

Lei de Ohm para o circuito completo:

\varepsilon = I\,(R + r)

\varepsilon = 2\times(5 + 0{,}5) = 11\ \mathrm{V}

Resposta: E

Erro comum. Esquecer a resistência interna e obter $10\ \mathrm{V}$ , a tensão nos terminais (alternativa B).

Solução da questão 27

Resposta

C.Energia térmica

Resolução

Na emissão termoelectrónica, o metal é aquecido e os electrões ganham energia térmica suficiente para vencer a função trabalho e sair.

Resposta: C

Erro comum. Confundir com o efeito fotoeléctrico, em que a energia vem da luz (alternativa A).

Solução da questão 28

Resposta

B.20 T

Resolução

Com a velocidade perpendicular ao campo,

F = q\,v\,B

B = \dfrac{F}{qv} = \dfrac{5{,}0\times10^{-4}}{1{,}0\times10^{-5}\times2{,}5} = 20\ \mathrm{T}

Resposta: B

Erro comum. Esquecer a velocidade no denominador e obter $50\ \mathrm{T}$ (alternativa E).

Solução da questão 29

Resposta

E.1,6

Resolução

Em paralelo,

R_1

R_2

têm a mesma tensão:

8\,i_1 = 2\,i_2

, logo

i_1 = \dfrac{i_2}{4}

Com

i_1 + i_2 = 2

\dfrac{i_2}{4} + i_2 = 2

, e

i_2 = 1{,}6\ \mathrm{A}

Resposta: E

Erro comum. Dar a maior corrente à maior resistência: é pelo ramo de $R_2$ , a menor, que passa mais corrente.

Solução da questão 30

Resposta

2\cdot 10^{4}

Resolução

W_{AB} = q\,(V_A - V_B)

, logo

V_A - V_B = \dfrac{W_{AB}}{q}

V_A - V_B = \dfrac{4\times10^{-3}}{2\times10^{-7}} = 2\times10^{4}\ \mathrm{V}

Resposta: D

Erro comum. Multiplicar em vez de dividir: $4\times10^{-3}\times2\times10^{-7} = 8\times10^{-10}$ (alternativa B).

Solução da questão 31

Resposta

9\times 10^{20}

Resolução

Com a mesma radiação (mesma frequência), o número de fotoelectrões por segundo é proporcional à intensidade, isto é, à potência da fonte.

A potência triplica (

600/200 = 3

3\times3\times10^{20} = 9\times10^{20}

por segundo.

Resposta: B

Erro comum. Achar que o número de electrões não depende da potência, porque a energia de cada um só depende da frequência.

Solução da questão 32

Resposta

E.125

Resolução

Do gráfico, a massa passa de 100 g para 50 g em 25 anos e para 25 g aos 50 anos: o período de semidesintegração é 25 anos.

De 24 g para 0,75 g a massa divide-se por

\dfrac{24}{0{,}75} = 32 = 2^5

: são 5 períodos.

t = 5\times25 = 125

anos.

Resposta: E

Erro comum. Responder 5, o número de períodos, sem o multiplicar por 25 anos (alternativa A).

Solução da questão 33

Resposta

B.6

Resolução

n = \dfrac{t}{T_{1/2}} = \dfrac{9600}{1600} = 6

Resposta: B

Erro comum. Dividir ao contrário: $1600/9600 \approx 0{,}17$ (alternativa C).

Solução da questão 34

Resposta

^{4}_{2}\alpha\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{0}_{-1}\beta\quad {}^{4}_{2}\alpha

Resolução

Em cada passo comparam-se o número de massa

A

e o número atómico

Z

M → N:

A

desce 4 e

Z

desce 2, emissão

\alpha

. N → O e O → P:

A

igual e

Z

sobe 1, duas emissões

\beta^-

P → Q:

A

desce 4 e

Z

desce 2, outra

\alpha

. A sequência é

\alpha

\beta

\beta

\alpha

Resposta: D

Erro comum. Pensar que a emissão $\beta$ muda o número de massa: só muda o número atómico.

Solução da questão 35

Resposta

A.1

Resolução

Pela equação de Einstein,

E_{\text{fotão}} = \phi + E_{c,\max}

E_{c,\max} = 3 - 2 = 1\ \mathrm{eV}

Resposta: A

O enunciado diz «fotões emitidos», mas o que a superfície emite são electrões (fotoelectrões); pede-se a energia cinética máxima deles.

Erro comum. Somar as energias ( $3 + 2 = 5\ \mathrm{eV}$ ) em vez de as subtrair.

Solução da questão 36

Resposta

B.2

Resolução

E = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{4{,}14\times10^{-15}\times3\times10^{8}}{150\times10^{-9}} = 8{,}28\ \mathrm{eV}

E_{c,\max} = 8{,}28 - 6{,}28 = 2\ \mathrm{eV}

, e

eV_0 = E_{c,\max}

dá

V_0 = 2\ \mathrm{V}

Resposta: B

Erro comum. Tomar a energia do fotão (8,28 eV) pelo potencial de corte, sem subtrair a função trabalho.

Solução da questão 37

Resposta

D.660

Resolução

A transição é de

n = 2

para

n = 3

\Delta E = (0{,}54 - 0{,}24)\times10^{-18} = 3\times10^{-19}\ \mathrm{J}

\lambda = \dfrac{hc}{\Delta E} = \dfrac{6{,}6\times10^{-34}\times3\times10^{8}}{3\times10^{-19}} = 6{,}6\times10^{-7}\ \mathrm{m} = 660\ \mathrm{nm}

Resposta: D

Erro comum. Esquecer o factor $10^{-18}$ do eixo da energia.

Solução da questão 38

Resposta

E.V

Na figura

Toca numa parte da figura para ver o nome.

Resolução

Há absorção quando a seta sobe: só I (

n = 1 \to 3

) e V (

n = 1 \to 2

). II, III e IV são emissões.

\Delta E_I = (2{,}17 - 0{,}24)\times10^{-18} = 1{,}93\times10^{-18}\ \mathrm{J}

\Delta E_V = (2{,}17 - 0{,}54)\times10^{-18} = 1{,}63\times10^{-18}\ \mathrm{J}

Como

\lambda = \dfrac{hc}{\Delta E}

, o maior comprimento de onda corresponde à menor energia absorvida: a transição V.

Resposta: E

Erro comum. Escolher a II, que tem a menor energia de todas, mas é uma emissão: a seta desce.

Solução da questão 39

Resposta

E.4

Resolução

Pela lei de Wien,

\lambda_{\max}T = b

: o comprimento de onda do pico é inversamente proporcional à temperatura.

\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2} = \dfrac{T_2}{T_1} = \dfrac{3200}{800} = 4

Resposta: E

Erro comum. Inverter a razão e responder 0,25 (alternativa A).

Solução da questão 40

Resposta

C.5500

Resolução

\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3\times10^{8}}{5{,}5\times10^{14}} \approx 5{,}45\times10^{-7}\ \mathrm{m}

Pela lei de Wien,

T = \dfrac{b}{\lambda} = \dfrac{bf}{c} = \dfrac{3\times10^{-3}\times5{,}5\times10^{14}}{3\times10^{8}} = 5500\ \mathrm{K}

Resposta: C

Erro comum. Usar a frequência directamente na lei de Wien, que está escrita para o comprimento de onda.