Exame Resolvido Física 12ª Classe - 2011- 1ª Época -11 a 20

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11. Uma lâmpada de iluminação tem as seguintes especificações: \(100W\) e \(220V\). Qual é, em \(kW•h\), a energia que esta lâmpada consome se permanecer acesa durante \(30 dias\)?

Solução:
A energia eléctrica é dada pelo produto da potência pelo intervalo de tempo.
\[ E=P\cdot \Delta t\]

Agora vamos converter os dias em horas.
Assim \(30 dias =30\cdot 24horas\) \(=720horas\).

Então, \( E=100 W\cdot 720h\) \(=72000W\cdot h\) \(=72Kwh\).


12. Um condutor rectilíneo, percorrido por uma corrente eléctrica de intensidade igual a \(2,0 A\), está mergulhado num campo magnético uniforme de intensidade \(B = 2,0 • 10^{–4} T\). Qual é em \(Newtons\) a força magnética num trecho desse condutor, de comprimento igual a \(20cm\) que faz um ângulo de \( 30°\) com o campo?

Solução:
Sabendo que a força de Lorentz nos é dada por: \(F=B\cdot I \cdot l \cdot \mathrm{sen}\alpha \). Então, substituimos os dados (no sistema internacional) na formula.
Dai que, \(F=2\cdot 10^{-4} \cdot 2 \cdot 2 \cdot 10^{-1} \cdot \mathrm{sen}30^{\circ} \) \(=8\cdot 10^{-5}\cdot \frac{1}{2} \) \(=4 \cdot 10^{-5}\).


14. A figura mostra a intensidade da radiação emitida por um corpo negro em função do comprimento de onda para diferentes valores de temperatura. De acordo com o gráfico, é correcto afirmar que…

Solução:
A alternativa correcta é \(D\). Porque quanto maior for a temperatura, maior a frequência da radiação e menor o comprimento de onda.


15. Suponha que a pele de uma pessoa esteja à temperatura de \(35 °C\). Qual é em \(Hz \) a frequência da radiação mais intensa emitida pela pele? (\(b= 2,9•10^{-3} m•K\), \(c = 3,0 • 10^8m/s\), \(0ºC = 273K\))

Solução:
Aplicando a lei de deslocamento de Wien, podemos facilmente encontrar a frequência apartir do comprimento de onda.
Como \( \lambda =\frac{b}{T}\) e \( c=\lambda \cdot f\) então, \( f=\frac{c}{\lambda}\) \(=\frac{c}{\frac{b}{T}}\) \( =c \cdot \frac{T}{b}\) \(=3\cdot 10^8m/s \cdot \frac{(35+273)K}{2,9\cdot 10^{-3}m \cdot k}\) \(=3,2\cdot 10^{13}Hz\).


16. Na transição IV, um fotão de comprimento de onda ... (\(h = 4,14 • 10^{-15} eV • s\), \(C = 3,0 • 10^8 m/s\))

Solução:
Primeiro vamos extrair as energias na transição IV.
Neste caso as energias correspondentes aos niveis \(n=2\) e \(n=6\), dai que \(E_2=-3,40 eV\) e \(E_6=-0,38 eV\).

Agora, segundo Planck, a variação de energia em uma transição é dada por \(\Delta E=hf\) o que implica que \(\Delta E=h\cdot \frac{c}{\lambda}\), porque a frequencia é igual a razão da velocidade da luz, \(c\), pelo comprimento da onda.
Logo, \(\lambda=\frac{h\cdot c}{\Delta E}\) \(=\frac{hc}{E_6-E_2}\) \(=\frac{4,14\cdot 10^{-15} \cdot 3 \cdot 10^{8}}{-0,38-(-3,40)}\) \(=7,1 \cdot 10^{-7}m\).


17. Um fotoelectrão do cobre é retirado com uma energia cinética máxima de \(4,2 eV\). Qual é, em \( Hz\), a frequência do fotão que retirou esse electrão, se a função trabalho (\(W\)) do cobre é de \(4,3 eV\)? (\(1 eV = 1,6•10^{-19} J\); \(h = 4,14•10^{-15} eV•s\); \(C = 3•10^8 m/s\) )

Solução:
A lei de Einstein para o efeito fotoelétrico é expressa pela seguinte equação:
\(E_{Max}=E-\phi\), o que implica que \(E_{Max}=hf-\phi\), logo ao isolarmos a frequencia temos:
\(f=\dfrac{E_{Max}+\phi}{h}\).

Entretanto, \(f=\dfrac{4,2+4,3}{4,14\cdot 10^{-15}}\) \(=0,05\cdot 10^{15}Hz\).


18. O diagrama representa o espectro eletromagnético referente ao vácuo. Com base neste espectro….

Solução:
A alternativa correcta é \(D\). Porque a frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda, isto é, quanto maior for o comprimento de onde menor ser´ a frequência.


19. A função trabalho do sódio é \(2,3 eV\). Qual é, em \(nm\), o comprimento de onda máximo da luz que deve ser usada para conseguir obter fotoelectrões emitidos a partir de uma superfície de sódio? ( \(h = 4,14•10^{-15} eV•s\); \(C = 3•10^8 m/s\); \(1nm=10^{-9}m\) )

Solução:
Sabendo que a função trabalho nos é dada pela formula \(\phi=hf\), o que implica que \(phi=h\cdot \frac{c}{\lambda}\), então:

\(\lambda=\frac{hc}{\phi}\) \(=\frac{4,14\cdot 10^{-15}\cdot 3 \cdot 10^8}{2,3}\) \(=5,4 \cdot 10^{-7}m\) \(=540nm).


20. Qual é, em \(kV\), a voltagem que deve ser aplicada num tubo de raios-X de modo a produzir radiação cujo comprimento de onda mínimo é \(λ= 0,1Å\)? (\(h = 6,625•10^{-34} J•s\); \( C = 3•10^8 m/s\), \( 1Å=10^{-10}m\); \(e = 1,6•10^{-19}C \))

Solução:

Como \(E=hf\), então podemos escrever da seguinte relação \(qU=hf\) o que implica que \(U=\frac{hc}{q\lambda}\).

Entretanto, \(U=\frac{6,625\cdot 10^{-34} J\cdot s \cdot 3\cdot 10^8 m/s}{1,6•10^{-19}C \cdot 0,1 \cdot 10^{-10}m }\) \(=124KV\).


Solução:

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