Física II 2024

UEM
40 questões
180 minutos
40 soluções

Universidade Eduardo Mondlane

Direcção Pedagógica

Departamento de Admissão à Universidade (DAU)

Exame de admissão de Física II – 2024

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 a lápis HB, e só depois, quando tiver certeza das respostas, a esferográfica (de cor azul ou preta).

Durante a pandemia da COVID-19, passou-se a usar à entrada dos lugares públicos, um termômetro digital óptico para verificar se as pessoas que chegam ao local não estão no estado febril. Esse termômetro não necessita estar em contacto com a pele da pessoa examinada, pois o mesmo, mede a irradiação electromagnética emitida pela pessoa, através de um sensor ajustado para a faixa de frequência, cujo valor é proporcional à temperatura. No espectro das ondas eletromagnéticas essa faixa de funcionamento do sensor do termômetro é chamada de:

A.Ultravioleta

B.Micro-ondas

C.Infravermelho

D.Radiofrequências

E.Luz visível

O azul do céu pode-se explicar com base em:

A.Ausência de nuvens.

B.Comprimento de onda das águas do mar.

C.Quantidade de calor que a Terra absorve.

D.Composição química do ar.

E.Comprimento da onda de radiação electromagnética emitida pelo Sol.

Em relação a produção de ondas electromagnéticas é correcto afirmar que não há produção de ondas eletromagnéticas ao:

A.acelerar uma carga eléctrica.

B.desacelerar uma carga eléctrica.

C.ficar em repouso em relação a uma carga eléctrica.

D.afastar-se de uma carga eléctrica.

E.aproximar-se de uma carga eléctrica.

A estrela Betelgeuse é uma supergigante vermelha, cuja temperatura superficial é aproximadamente de 3600 K e $b=2{,}9\cdot10^{-3}$ m.k. Qual é o comprimento de onda máximo do seu espectro de emissão de radiação térmica?

A.805 nm

B.660 nm

C.500 nm

D.408 nm

E.230 nm

Considere um corpo negro que está a irradiar uma quantidade de energia por unidade de tempo e por unidade de área de 567 W. Qual é, aproximadamente, a temperatura em °C, a que o corpo se encontra? Considere $\sigma=5{,}67\cdot10^{-8}$ w/m²K⁴

A.29

B.43

C.85

D.100

E.123

Calcule o comprimento de onda, em metros, de um fotão que tem uma frequência de $6\cdot10^{14}$ Hz

1\cdot10^{-7}

3\cdot10^{-7}

4\cdot10^{-7}

5\cdot10^{-7}

6\cdot10^{-7}

O electrocardiograma é um exame utilizado para avaliar o estado do coração do paciente. Trata-se do registro da actividade eléctrica do coração ao longo de um certo intervalo de tempo. A figura representa o electrocardiograma de um paciente adulto, descansado, não fumante, em um ambiente com temperatura agradável. Nessas condições, é considerado normal um ritmo cardíaco entre 60 e 100 batimentos por minuto. Com base no electrocardiograma apresentado, caracterize a frequência cardíaca do paciente:

A.normal

B.acima do valor ideal

C.abaixo do valor ideal

D.próxima do limite inferior

E.próxima do limite inferior

Assinale a alternativa que preenche correctamente a lacuna do parágrafo abaixo:

"O ano de 1900 pode ser considerado o marco inicial de uma revolução ocorrida na Física do século XX. Naquele ano, Max Planck apresentou um artigo à Sociedade Alemã de Física, introduzindo a ideia da ____________ da energia, da qual Einstein se valeu para, em 1905, desenvolver sua teoria sobre o efeito fotoeléctrico".

A.conservação

B.quantização

C.transformação

D.conversão

E.propagação

Uma superfície metálica, cuja função trabalho é 3 eV, é iluminada por fotões de energia de 5 eV. Qual é, em eV, a energia cinética máxima dos electrões emitida por esta superfície?

A.5

B.4

C.3

D.2

E.1

10.

Calcule, aproximadamente, a energia libertada quando um electrão cai da quinta órbita de Bohr para o segundo nível de energia no átomo de hidrogénio, em Joules.

1{,}6\ 10^{-19}

2{,}6\ 10^{-19}

3{,}6\ 10^{-19}

4{,}6\ 10^{-19}

5{,}6\ 10^{-19}

11.

Determine, aproximadamente, a frequência de corte, em Hz, para um metal cuja função trabalho seja 2,3 eV. Considere a constante de Planck como $\hbar=4{,}0\cdot10^{-15}$ eV·s

5{,}8\cdot10^{14}

6{,}7\cdot10^{14}

7{,}8\cdot10^{14}

8{,}8\cdot10^{14}

9{,}7\cdot10^{14}

12.

Observe o espectro dos raios-X, onde $1\text{Å}=10^{-10}$ m. Considerando $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C e $h=6{,}63\cdot10^{-34}$ J·s. Determine, aproximadamente, o comprimento de onda mínimo de raios-X, em metros, e a energia da linha $K_\alpha$ em Joules

1\cdot10^{-14}

3{,}63\cdot10^{-12}

2\cdot10^{-12}

6{,}63\cdot10^{-12}

1{,}5\cdot10^{-12}

6{,}68\cdot10^{-14}

3\cdot10^{-12}

9{,}63\cdot10^{-13}

1\cdot10^{-12}

6{,}63\cdot10^{-14}

13.

O efeito fotoeléctrico consiste em:

A.Existência de electrões em uma onda electromagnética que se propaga num meio uniforme e contínuo.

B.Emissão de electrões quando uma onda electromagnética incide em certas superfícies.

C.Possibilidade de se obter uma foto do campo eléctrico quando esse campo interage com a matéria.

D.Facto de que a corrente eléctrica em metais é formada por fotões de determinada energia.

E.Ideia de que a matéria é uma forma de energia, podendo transformar-se em fotões ou em calor

14.

O potencial de paragem de zinco é de 1,2 V, a energia cinética dos fotoelectrões emitidos, em unidades do SI, ( $e=1{,}6\cdot10^{-19}$ C) é de:

1{,}92\cdot10^{-17}

1{,}92\cdot10^{-18}

1{,}92\cdot10^{-19}

1{,}92\cdot10^{-20}

1{,}92\cdot10^{-21}

15.

A figura mostra os níveis de energia do átomo de hidrogénio. Se inicialmente o electrão está no estado quântico fundamental (de menor energia), qual a sua energia cinética, em eV, após o átomo ter sido ionizado por um fotão de energia 20 eV:

A.33,6

B.13,6

C.16,8

D.10,2

E.6,4

16.

Considere as afirmações sobre a radioactividade nuclear:

I- Todos os núcleos atómicos são radioactivos;

II- Todos os núcleos radioactivos, em uma dada amostra, depois de duas meias-vidas já se desintegram

III- No decaimento $\gamma$ , um núcleo em um estado excitado decai para um estado de menor energia para emissão de um fotão.

Qual dessas afirmações está correcta?

A.Apenas I

B.Apenas II

C.Apenas III

D.Apenas I e II

E.I, II, e III

17.

A energia de ligação de um átomo, sendo o defeito da massa $\Delta m=0{,}020$ u.m.a, em MeV, é aproximadamente: (1 u.m.a = 931 MeV):

A.18,6

B.17,6

C.16,6

D.15,6

E.14,6

18.

O elemento Bário-137 pode sofrer um decaimento como ${}^{137}_{56}\mathrm{Ba}\rightarrow{}^{137}_{56}\mathrm{Ba}+X$ O tipo de decaimento mostrado na reacção acima e X, são, respectivamente:

A.decaimento beta, ondas electromagnéticas.

B.decaimento gama, radiação gama.

C.decaimento beta, positrões.

D.decaimento alfa, electrões.

E.decaimento alfa, núcleo do átomo de Hélio.

19.

Considere a cadeia de decaimento como mostra a figura ao lado. Em relação a esse processo é correcto afirmar que setas 1, 2 e 3 indicam, respectivamente, decaimentos

\beta^{+}

\beta^{+}

\gamma

\beta^{+}

\beta^{-}

\beta^{-}

\beta^{+}

\beta^{-}

\gamma

\beta^{-}

\beta^{-}

\beta^{+}

\beta^{-}

\beta^{-}

\gamma

20.

Um elemento radioactivo X desintegrou-se para formar um elemento Y, de acordo com a seguinte reacção: ${}^{210}_{84}\mathrm{X}\rightarrow Y+\alpha$ O número de massa do elemento Y é:

A.206

B.212

C.216

D.88

E.82

21.

Em uma reacção nuclear há uma perda de massa de 3 µg. Qual é, em Joules, a quantidade de energia libertada neste processo (c = 300000km/s)

27\cdot10^{14}

27\cdot10^{12}

27\cdot10^{7}

27\cdot10^{8}

27\cdot10^{5}

22.

A bomba de hidrogénio funciona de acordo com a seguinte reacção nuclear: ${}^{2}_{1}H+{}^{3}_{1}H\rightarrow{}^{4}_{2}He+{}^{1}_{0}n+\Delta E$ Podemos afirmar que é:

A.reacção onde ocorre apenas emissão de raios

\gamma

B.reacção onde ocorre apenas emissão de partículas

\beta

C.reacção onde ocorre apenas emissão de partículas

\alpha

D.reacção de fissão.

E.reacção de fusão.

23.

Qual dos processos abaixo representa um processo de produção de lixo radioactivo:

{}^{14}_{7}\mathrm{N}+{}^{1}_{1}\mathrm{H}\rightarrow{}^{11}_{6}\mathrm{C}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}

{}^{2}_{1}\mathrm{H}+{}^{3}_{1}\mathrm{H}\rightarrow{}^{4}_{2}\mathrm{He}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}

{}^{14}_{6}\mathrm{C}\rightarrow{}^{0}_{-1}\beta+{}^{14}_{7}\mathrm{N}

{}^{235}_{92}\mathrm{U}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}\rightarrow{}^{95}_{38}\mathrm{Sr}+{}^{139}_{54}\mathrm{Xe}+2{}^{1}_{0}\mathrm{n}

{}^{235}_{92}\mathrm{U}\rightarrow{}^{4}_{2}\alpha+{}^{231}_{90}\mathrm{Th}

24.

O oxigénio radioactivo ${}^{15}_{8}\mathrm{O}$ , tem uma meia-vida de 2,1 minutos. Qual é o valor da constante de decaimento radioactivo $\lambda$ .

2{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

5{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

8{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

15{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

25{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

25.

É preparada uma amostra de bismuto radioactivo que tem uma meia-vida de 5 dias. Após 20 dias, a percentagem de bismuto que ainda resta na amostra, é de:

A.18,55 %

B.15,35 %

C.12,45 %

D.9,55 %

E.6,25 %

26.

Para preparar um remédio, um farmacêutico necessita de 32g de uma solução líquida. Como sua balança está avariada, ele verifica em uma tabela que a densidade da solução é de $0{,}8$ g/cm³ e, recorrendo a um simples cálculo, conclui que os 32g da solução poderiam ser obtidos medindo-se um volume de:

A.40 cm³

B.32 cm³

C.16 cm³

D.8 cm³

E.4 cm³

27.

Uma piscina, cujas dimensões são 18m x 10m x 2m, está vazia. O tempo necessário para enchê-la é 10h, através de uma conduta de secção A = 25 cm². A velocidade da água, admitida constante, ao sair da conduta, terá módulo igual a:

A.1 m/s

B.2 km/s

C.3 cm/s

D.4 m/s

E.5 km/s

28.

A figura mostra um fluido incompressível que escoa com velocidade $v_1$ através de um tubo horizontal de secção recta $A_1$ e atravessa, com velocidade $v_2$ , um trecho estrangulado de secção recta $A_2=A_1/4$ . Qual é a razão de módulos $v_2/v_1$ ?

A.4

B.2

C.1

D.1/2

E.1/4

29.

Uma prensa hidráulica é composta por dois cilindros de áreas $A_1$ e $A_2$ . Um objecto de 1000 kg foi colocado sobre a maior área. Determine a força mínima necessária que deve ser aplicada sobre a menor área para que o objecto seja levantado. A área $A_2$ é o quíntuplo da área $A_1$ . Adopte g = 10 m/s².

A.4000 N

B.2000 N

C.1000 N

D.800 N

E.200 N

30.

Para a instalação de um aparelho de Ar Condicionado, é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede de uma sala, pois a maioria dos fluidos (líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente. A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque:

A.diminui a umidade do ar dentro da sala.

B.aumenta a taxa de condução térmica para fora da sala.

C.torna mais fácil o escoamento da água para fora da sala.

D.diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro da sala.

E.facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro da sala.

31.

Calcule a pressão total, em atm, de uma mistura gasosa formada por 3 mol de um gás A e 2 mol de um gás B, considerando que a temperatura final é de 300 K e o volume é de 15 l. R=8,31 J/mol·K.

A.4,9

B.3,3 atm.

C.8,2 atm.

D.9,8 atm

E.1,8 atm.

32.

Qual a energia interna de 1,5 mols de um gás perfeito na temperatura de 20°C? Considere R=8,31 J/mol·K.

A.5,47 kJ

B.6,47 kJ

C.7,47 kJ

D.8,47 kJ

E.10,47 kJ

33.

Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o volume permanecer constante:

A.a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá constante.

B.a pressão permanecerá constante e a temperatura aumentará.

C.a pressão diminuirá e a temperatura aumentará.

D.a pressão e a temperatura aumentarão.

E.a temperatura diminuirá e a pressão permanecerá constante.

34.

Considere que certa quantidade de um gás ideal, mantida a temperatura constante, está contida em um recipiente cujo volume pode ser variado. Assinale a alternativa que melhor representa a variação da pressão p exercida pelo gás, em função da variação do volume V do recipiente.

35.

Em uma transformação isobárica, um gás realizou um trabalho mecânico de 1,104 J sob uma pressão de 2,105 N/m². Se o volume inicial do gás é de 6 m³, qual o seu volume final após a expansão?

A.5,05 m³

B.6,05 m³

C.6,15 m³

D.6,25 m³

E.6,52 m³

36.

Um sistema gasoso ideal troca com o meio externo 500 Joules em forma de calor. Considerando que este processo seja um resfriamento isométrico, determine o trabalho e a energia interna, respectivamente.

A.500J e 0J

B.-500J e 0 J

C.0J e 500J

D.0J e -500J

E.-500J e 500J

37.

Um gás sofre uma transformação isobárica, mantendo sua pressão em 10 Pa, enquanto o seu volume e temperatura aumentam, conforme o gráfico. Considerando que o gás recebe 300 J de calor, calcule a variação de energia interna do gás.

A.80 J

B.160 J

C.240 J

D.320 J

E.400 J

38.

Uma partícula de massa m pode ser colocada a oscilar em quatro experiências diferentes, como mostra a figura 1. Para apenas duas dessas situações, tem-se o registo do gráfico senoidal da posição da partícula em função do tempo apresentado na figura 2. Considere que não existam forças dissipativas nas quatro experiências; que, nas experiências II e IV, as molas sejam ideais e que as massas oscilem em trajectórias perfeitamente rectilíneas; que, no experimento III, o fio conectado à massa seja ideal e inextensível; e que, nas experiências I e III, a massa descreva uma trajectória que é um arco de circunferência. Nessas condições, as experiências em que a partícula oscila certamente em movimento harmónico simples são, apenas:

A.I e III

B.II e III

C.III e IV

D.II e IV

E.II e I

39.

O gráfico mostra a posição, em função do tempo, de uma partícula em movimento harmónico simples no intervalo de tempo entre 0 e 4 segundos. A equação da posição em função do tempo para esse movimento é dada por $x=a\cdot\cos(w\cdot t+\varphi_0)$ . Com base nos dados do gráfico, determine o valor máximo da velocidade angular, da amplitude da fase inicial dessa oscilação.

\pi

;

-2

;

-\pi

0{,}5\pi

;

2

;

0{,}5\pi

-0{,}5\pi

;

-2

;

0{,}5\pi

-0{,}5\pi

;

2

;

-0{,}5

-\pi

;

2

;

\pi

40.

Um corpo de massa 3 kg está preso a uma mola de constante elástica 200 N/m. Quando ele é deslocado da sua posição de equilíbrio, passa a deslocar-se, executando o movimento harmónico simples e atingindo uma elongação máxima na posição 0,5 m. Determine a frequência e a amplitude desse movimento.

A.1,3 Hz e 0,5 m

B.2,3 Hz e 0,5 m

C.1,3 Hz e 1,5 m

D.2,3 Hz e 1,5 m

E.2,3 Hz e 0,5 m

Respostas

Física II 2024 · UEM · admitela.com

As soluções passo a passo de cada questão estão em admitela.com/exames/uem/fisica-ii-2024/

Solução da questão 1

Resposta

C.Infravermelho

Resolução

O termómetro mede a radiação que o corpo emite. A cerca de 37 °C, a lei de Wien põe o máximo dessa emissão em

\lambda_{\max} = \dfrac{2{,}9\cdot10^{-3}}{310} \approx 9\cdot10^{-6}\ \mathrm{m}

, perto de 10 µm.

Esse comprimento de onda está no infravermelho; a luz visível vai de 400 a 700 nm e só corpos muito mais quentes a emitem com intensidade.

Resposta: C

Erro comum. Pensar que o termómetro emite radiação para medir; ele só recebe a que a pessoa já emite.

Solução da questão 2

Resposta

E.Comprimento da onda de radiação electromagnética emitida pelo Sol.

Resolução

A luz do Sol é difundida pelas moléculas do ar (difusão de Rayleigh), com uma intensidade proporcional a

1/\lambda^4

Os comprimentos de onda curtos, do azul, são difundidos muito mais do que os do vermelho e chegam-nos de todas as direcções do céu.

O fenómeno depende do comprimento de onda da radiação solar. Resposta: E

Erro comum. Atribuir a cor ao reflexo do mar; é o mar que reflecte, em parte, o azul do céu.

Solução da questão 3

Resposta

C.ficar em repouso em relação a uma carga eléctrica.

Resolução

Só uma carga acelerada produz ondas electromagnéticas: acelerar ou desacelerar uma carga faz variar os seus campos, e ela radia.

Para quem está em repouso em relação à carga, o campo é electrostático e não varia: não há onda.

Resposta: C

Rigorosamente, afastar-se ou aproximar-se da carga com velocidade constante também não produz ondas. A questão pretende o caso em que não há movimento relativo.

Erro comum. Achar que basta haver uma carga eléctrica; sem aceleração não há radiação.

Solução da questão 4

Resposta

A.805 nm

Resolução

Lei de Wien:

\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T} = \dfrac{2{,}9\cdot10^{-3}}{3600} \approx 8{,}06\cdot10^{-7}\ \mathrm{m}

Em nanómetros:

8{,}06\cdot10^{-7}\ \mathrm{m} \approx 806\ \mathrm{nm}

, o mais próximo de 805 nm.

Resposta: A

Erro comum. Multiplicar $b$ pela temperatura em vez de dividir.

Solução da questão 5

Resposta

B.43

Resolução

Lei de Stefan-Boltzmann:

\dfrac{P}{A} = \sigma T^4

, logo

T^4 = \dfrac{567}{5{,}67\cdot10^{-8}} = 10^{10}\ \mathrm{K^4}

T = 10^{2{,}5} \approx 316\ \mathrm{K}

, ou seja,

316 - 273 = 43\ ^\circ\mathrm{C}

Resposta: B

Erro comum. Ficar em 316 K e não converter para graus Celsius, como a pergunta pede.

Solução da questão 6

Resposta

5\cdot10^{-7}

Resolução

Para a radiação electromagnética,

c = \lambda f

, logo

\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3\cdot10^{8}}{6\cdot10^{14}} = 5\cdot10^{-7}\ \mathrm{m}

Resposta: D

Erro comum. Dividir a frequência pela velocidade da luz, o que dá o inverso do comprimento de onda.

Solução da questão 7

Resposta

C.abaixo do valor ideal

Resolução

Os picos altos estão perto de 1,2 s, 3,0 s e 4,8 s: entre dois batimentos passam

T \approx 1{,}8\ \mathrm{s}

Frequência:

\dfrac{60\ \mathrm{s}}{1{,}8\ \mathrm{s}} \approx 33

batimentos por minuto.

É menos do que 60 batimentos por minuto, o mínimo normal. Resposta: C

Erro comum. Contar os 3 batimentos do gráfico como batimentos por minuto, esquecendo que o eixo está em segundos.

Solução da questão 8

Resposta

B.quantização

Resolução

Planck propôs em 1900 que a energia da radiação só é trocada em múltiplos de

hf

: a energia é quantizada.

Einstein usou essa ideia em 1905 para explicar o efeito fotoeléctrico com os fotões.

Resposta: B

Erro comum. Escolher a conservação da energia, que já era conhecida e não foi a novidade de Planck.

Solução da questão 9

Resposta

D.2

Resolução

Equação de Einstein:

E_{c,\max} = E_{\text{fotão}} - W

E_{c,\max} = 5 - 3 = 2\ \mathrm{eV}

Resposta: D

Erro comum. Tomar a energia do fotão, 5 eV, como energia cinética e esquecer a função trabalho.

Solução da questão 10

Resposta

4{,}6\ 10^{-19}

Resolução

Modelo de Bohr:

E_n = -\dfrac{13{,}6}{n^2}\ \mathrm{eV}

, logo

E_5 = -0{,}544\ \mathrm{eV}

E_2 = -3{,}4\ \mathrm{eV}

\Delta E = 3{,}4 - 0{,}544 \approx 2{,}86\ \mathrm{eV} = 2{,}86\cdot1{,}6\cdot10^{-19} \approx 4{,}6\cdot10^{-19}\ \mathrm{J}

Resposta: D

Erro comum. Usar a energia de um só nível em vez da diferença entre os dois.

Solução da questão 11

Resposta

5{,}8\cdot10^{14}

Resolução

Na frequência de corte, a energia do fotão iguala a função trabalho:

hf_0 = W

. O valor dado,

4{,}0\cdot10^{-15}

eV·s, é o de

h

f_0 = \dfrac{2{,}3}{4{,}0\cdot10^{-15}} \approx 5{,}75\cdot10^{14} \approx 5{,}8\cdot10^{14}\ \mathrm{Hz}

Resposta: A

Erro comum. Converter a função trabalho para joules e dividi-la por uma constante em eV·s.

Solução da questão 12

Resposta

1\cdot10^{-12}

6{,}63\cdot10^{-14}

Resolução

O gráfico não mostra o início do espectro contínuo e o enunciado não dá a tensão do tubo, por isso a escolha faz-se pela linha

K_\alpha

, a 0,03 Å

= 3\cdot10^{-12}

E = \dfrac{hc}{\lambda} = \dfrac{6{,}63\cdot10^{-34}\cdot3\cdot10^{8}}{3\cdot10^{-12}} = 6{,}63\cdot10^{-14}\ \mathrm{J}

Só a alternativa E tem esta energia; o comprimento de onda mínimo que ela dá é

1\cdot10^{-12}

m. Resposta: E

O gráfico impresso não deixa ler o comprimento de onda mínimo, porque lhe falta o espectro contínuo. A alternativa decide-se pela energia da linha $K_\alpha$ .

Erro comum. Usar a linha a 0,05 Å, que dá cerca de $4\cdot10^{-14}$ J e nenhuma alternativa.

Solução da questão 13

Resposta

B.Emissão de electrões quando uma onda electromagnética incide em certas superfícies.

Resolução

O efeito fotoeléctrico é a emissão de electrões por uma superfície, normalmente metálica, quando nela incide radiação electromagnética de frequência suficiente.

A corrente nos metais é feita de electrões e não de fotões (D), e a conversão de matéria em energia (E) é a relação

E = mc^2

, outro assunto.

Resposta: B

Erro comum. Escolher a D por falar de fotões, embora diga que são eles que formam a corrente.

Solução da questão 14

Resposta

1{,}92\cdot10^{-19}

Resolução

O potencial de paragem trava os electrões mais rápidos:

E_c = eV_0

E_c = 1{,}6\cdot10^{-19}\cdot1{,}2 = 1{,}92\cdot10^{-19}\ \mathrm{J}

Resposta: C

Erro comum. Errar a potência de dez, que é a única diferença entre as alternativas.

Solução da questão 15

Resposta

E.6,4

Resolução

No estado fundamental (

n = 1

) o electrão tem

-13{,}6\ \mathrm{eV}

: ionizar o átomo custa 13,6 eV.

O resto da energia do fotão fica como energia cinética:

E_c = 20 - 13{,}6 = 6{,}4\ \mathrm{eV}

Resposta: E

Erro comum. Somar 20 e 13,6 e obter 33,6 eV.

Solução da questão 16

Resposta

C.Apenas III

Resolução

I é falsa: há núcleos estáveis, como o do carbono-12.

II é falsa: depois de duas meias-vidas ainda resta

\left(\tfrac12\right)^2 = 25\ \%

dos núcleos.

III é verdadeira: no decaimento

\gamma

o núcleo excitado passa a um estado de menor energia e emite um fotão. Resposta: C

Erro comum. Pensar que duas meias-vidas esgotam a amostra, quando cada uma só reduz a metade do que resta.

Solução da questão 17

Resposta

A.18,6

Resolução

A energia de ligação é a energia equivalente ao defeito de massa, e 1 u.m.a corresponde a 931 MeV.

E = 0{,}020\cdot931 = 18{,}62 \approx 18{,}6\ \mathrm{MeV}

Resposta: A

Erro comum. Dividir por 931 em vez de multiplicar.

Solução da questão 18

Resposta

B.decaimento gama, radiação gama.

Resolução

O número de massa (137) e o número atómico (56) ficam iguais: o núcleo não muda de elemento, só perde energia.

Um núcleo excitado que perde energia sem mudar

A

nem

Z

emite radiação gama: é um decaimento gama e

X = \gamma

Resposta: B

Erro comum. Escolher a A por a radiação gama ser uma onda electromagnética; um decaimento beta mudaria o número atómico.

Solução da questão 19

Resposta

\beta^{-}

\beta^{-}

\gamma

Na figura

Toca numa parte da figura para ver o nome.

Resolução

O césio-137 (

Z = 55

) passa a bário-137 (

Z = 56

Z

sobe uma unidade e

A

não muda, por isso as setas 1 e 2 são decaimentos

\beta^-

A seta 3 liga o bário excitado ao bário no estado fundamental, com os mesmos

Z

A

: é emissão

\gamma

Resposta: E

Erro comum. Escolher $\beta^+$ , que faria baixar o número atómico.

Solução da questão 20

Resposta

A.206

Resolução

A partícula

\alpha = {}^{4}_{2}\mathrm{He}

tem número de massa 4: o núcleo perde essas 4 unidades.

210 = A_Y + 4

, logo

A_Y = 206

Resposta: A

Erro comum. Dar o número atómico de Y (82) em vez do número de massa.

Solução da questão 21

Resposta

27\cdot10^{7}

Resolução

\Delta m = 3\ \mu\mathrm{g} = 3\cdot10^{-9}\ \mathrm{kg}

c = 3\cdot10^{8}\ \mathrm{m/s}

E = \Delta m\,c^2 = 3\cdot10^{-9}\cdot9\cdot10^{16} = 2{,}7\cdot10^{8}\ \mathrm{J} = 27\cdot10^{7}\ \mathrm{J}

Resposta: C

Erro comum. Tomar o micrograma como $10^{-6}$ kg.

Solução da questão 22

Resposta

E.reacção de fusão.

Resolução

Dois núcleos leves, o deutério e o trítio, juntam-se e formam um núcleo mais pesado, o de hélio, com libertação de energia.

Juntar núcleos leves é uma fusão nuclear; a fissão parte um núcleo pesado em dois mais leves.

Resposta: E

Erro comum. Confundir fusão com fissão por ambas libertarem energia.

Solução da questão 23

Resposta

{}^{235}_{92}\mathrm{U}+{}^{1}_{0}\mathrm{n}\rightarrow{}^{95}_{38}\mathrm{Sr}+{}^{139}_{54}\mathrm{Xe}+2{}^{1}_{0}\mathrm{n}

Resolução

O lixo radioactivo dos reactores vem da fissão do urânio-235, que se parte em fragmentos radioactivos como o estrôncio-95 e o xénon-139.

A reacção D é essa fissão. A fusão (B) dá hélio, que é estável, e as outras são reacções ou decaimentos isolados.

Resposta: D

Erro comum. Escolher o decaimento alfa do urânio (E), que é um processo natural e não a produção de resíduos num reactor.

Solução da questão 24

Resposta

5{,}5\cdot10^{-3}\ \text{s}^{-1}

Resolução

T_{1/2} = 2{,}1\cdot60 = 126\ \mathrm{s}

\lambda = \dfrac{\ln 2}{T_{1/2}} = \dfrac{0{,}693}{126} \approx 5{,}5\cdot10^{-3}\ \mathrm{s^{-1}}

Resposta: B

Erro comum. Não converter os minutos para segundos.

Solução da questão 25

Resposta

E.6,25 %

Resolução

Número de meias-vidas:

\dfrac{20}{5} = 4

Resta

\left(\dfrac12\right)^4 = \dfrac1{16} = 6{,}25\ \%

Resposta: E

Erro comum. Dividir 100 % por 4 e obter 25 %.

Solução da questão 26

Resposta

A.40 cm³

Resolução

\rho = \dfrac{m}{V}

, logo

V = \dfrac{m}{\rho} = \dfrac{32}{0{,}8} = 40\ \mathrm{cm^3}

Resposta: A

Erro comum. Multiplicar a massa pela densidade e obter 25,6 cm³.

Solução da questão 27

Resposta

D.4 m/s

Resolução

Volume:

18\cdot10\cdot2 = 360\ \mathrm{m^3}

; tempo:

10\ \mathrm{h} = 36\,000\ \mathrm{s}

. Caudal:

Q = \dfrac{360}{36\,000} = 0{,}01\ \mathrm{m^3/s}

A = 25\ \mathrm{cm^2} = 2{,}5\cdot10^{-3}\ \mathrm{m^2}

v = \dfrac{Q}{A} = \dfrac{0{,}01}{2{,}5\cdot10^{-3}} = 4\ \mathrm{m/s}

Resposta: D

Erro comum. Não converter cm² para m².

Solução da questão 28

Resposta

A.4

Resolução

Equação da continuidade:

A_1 v_1 = A_2 v_2

\dfrac{v_2}{v_1} = \dfrac{A_1}{A_2} = \dfrac{A_1}{A_1/4} = 4

Resposta: A

Erro comum. Inverter a razão e responder 1/4.

Solução da questão 29

Resposta

B.2000 N

Resolução

Princípio de Pascal:

\dfrac{F_1}{A_1} = \dfrac{F_2}{A_2}

, com

F_2 = mg = 1000\cdot10 = 10\,000\ \mathrm{N}

sobre a área maior.

F_1 = F_2\,\dfrac{A_1}{A_2} = \dfrac{10\,000}{5} = 2000\ \mathrm{N}

Resposta: B

Erro comum. Multiplicar o peso por 5 em vez de dividir.

Solução da questão 30

Resposta

E.facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro da sala.

Resolução

O ar frio que sai do aparelho é mais denso e desce; o ar quente da sala sobe e volta ao aparelho.

Com o aparelho no alto formam-se correntes de convecção que arrefecem a sala toda com menos energia.

Resposta: E

Erro comum. Pensar na condução para fora da sala (B), que não depende da altura do aparelho.

Solução da questão 31

Resposta

C.8,2 atm.

Resolução

Número total de moles:

n = 3 + 2 = 5\ \mathrm{mol}

;

V = 15\ \mathrm{l} = 0{,}015\ \mathrm{m^3}

P = \dfrac{nRT}{V} = \dfrac{5\cdot8{,}31\cdot300}{0{,}015} \approx 8{,}31\cdot10^{5}\ \mathrm{Pa}

Em atmosferas:

\dfrac{8{,}31\cdot10^{5}}{1{,}013\cdot10^{5}} \approx 8{,}2\ \mathrm{atm}

. Resposta: C

Erro comum. Usar o volume em litros com R em J/(mol·K).

Solução da questão 32

Resposta

A.5,47 kJ

Resolução

O enunciado não diz que gás é; as alternativas só batem com um gás monoatómico,

U = \tfrac32 nRT

T = 20 + 273 = 293\ \mathrm{K}

U = \tfrac32\cdot1{,}5\cdot8{,}31\cdot293 \approx 5478\ \mathrm{J}

, o mais próximo de 5,47 kJ. Resposta: A

Erro comum. Usar a temperatura em graus Celsius.

Solução da questão 33

Resposta

D.a pressão e a temperatura aumentarão.

Resolução

A temperatura absoluta é proporcional à energia cinética média das moléculas: se esta aumenta, a temperatura aumenta.

A volume constante,

\dfrac{P}{T}

é constante, por isso a pressão também aumenta.

Resposta: D

Erro comum. Achar que a pressão fica constante, o que só aconteceria se o volume pudesse variar.

Solução da questão 34

Resposta

Resolução

À temperatura constante vale a lei de Boyle:

pV = \text{constante}

, ou

p = \dfrac{k}{V}

A pressão é inversamente proporcional ao volume: o gráfico é um ramo de hipérbole decrescente.

Resposta: A

Erro comum. Escolher a recta decrescente (D), que seria uma relação linear e não inversa.

Solução da questão 35

Resposta

B.6,05 m³

Resolução

Os valores impressos «1,104 J» e «2,105 N/m²» lêem-se

1\cdot10^{4}

J e

2\cdot10^{5}

N/m².

Pressão constante:

W = P\,\Delta V

, logo

\Delta V = \dfrac{1\cdot10^{4}}{2\cdot10^{5}} = 0{,}05\ \mathrm{m^3}

V_f = 6 + 0{,}05 = 6{,}05\ \mathrm{m^3}

. Resposta: B

O exame imprime «1,104 J» e «2,105 N/m²», sem os expoentes. Lidos à letra dariam $6{,}52\ \mathrm{m^3}$ (E); a resposta pretendida usa $1\cdot10^{4}$ J e $2\cdot10^{5}$ N/m².

Erro comum. Esquecer de somar $\Delta V$ ao volume inicial.

Solução da questão 36

Resposta

D.0J e -500J

Resolução

Isométrico: o volume não varia, logo

W = 0

No resfriamento o gás cede calor:

Q = -500\ \mathrm{J}

, e

\Delta U = Q - W = -500\ \mathrm{J}

Resposta: D

Erro comum. Dar sinal positivo ao calor, esquecendo que o gás perde energia ao arrefecer.

Solução da questão 37

Resposta

C.240 J

Resolução

Pelo gráfico, o volume passa de 4 m³ para 10 m³ a 10 Pa:

W = P\,\Delta V = 10\cdot(10 - 4) = 60\ \mathrm{J}

Primeira lei:

\Delta U = Q - W = 300 - 60 = 240\ \mathrm{J}

Resposta: C

Erro comum. Igualar a variação de energia interna ao calor recebido, esquecendo o trabalho de expansão.

Solução da questão 38

Resposta

D.II e IV

Na figura

Toca numa parte da figura para ver o nome.

Resolução

Há MHS quando a força restauradora é proporcional ao deslocamento, como a de uma mola ideal,

F = -kx

Em II e IV as molas são ideais e as trajectórias rectilíneas: é MHS em qualquer amplitude.

Em I e III a massa descreve um arco de circunferência: só é MHS, e aproximadamente, para ângulos pequenos, que o enunciado não garante. Resposta: D

Erro comum. Considerar o pêndulo simples sempre em MHS.

Solução da questão 39

Resposta

0{,}5\pi

;

2

;

0{,}5\pi

Resolução

O gráfico mostra um ciclo completo em 4 s:

T = 4\ \mathrm{s}

\omega = \dfrac{2\pi}{T} = 0{,}5\pi\ \mathrm{rad/s}

. A amplitude é

a = 2\ \mathrm{m}

t = 0

x = 0

\cos\varphi_0 = 0

, logo

\varphi_0 = \pm0{,}5\pi

A partícula começa a descer, por isso

v = -a\omega\sin\varphi_0 < 0

\varphi_0 = 0{,}5\pi

. Resposta: B

Erro comum. Escolher $\varphi_0 = -0{,}5\pi$ , com o qual a partícula começaria a subir.

Solução da questão 40

Resposta

A.1,3 Hz e 0,5 m

Resolução

Sistema massa-mola:

f = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{m}} = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{200}{3}} \approx \dfrac{8{,}16}{6{,}28} \approx 1{,}3\ \mathrm{Hz}

A amplitude é a elongação máxima: 0,5 m.

Resposta: A

Erro comum. Tomar $\sqrt{k/m} \approx 8{,}2$ rad/s, a frequência angular, como frequência em Hz.