Exame Resolvido de Física - 12ª Classe Extraordinário - 2014

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11. A figura representa duas cargas iguais em módulo e de sinais opostos. Qual das expressões permite calcular o módulo do campo eléctrico no ponto \(P\)?

Solução:
\(E=-K\dfrac{Q}{(r+2r)^2}+K\dfrac{Q}{r^2}\) \(=-K\dfrac{Q}{(3r)^2}+K\dfrac{Q}{r^2}\) \(=-K\dfrac{Q}{9r^2}+K\dfrac{Q}{r^2}\) \(=KQ(-\dfrac{1}{9r^2}+\dfrac{1}{r^2}\)\) \(=KQ(\dfrac{-1+9}{9r^2}\) \(=\dfrac{8KQ}{9r^2}\).

12. Um condutor percorrido por uma corrente eléctrica \(I\), é colocado perpendicularmente ao campo magnético originado entre os pólos de dois ímanes, como mostra a figura. Qual é o sentido da força magnética que actua sobre o condutor?

Solução:
A representação mostra que o vector campo magnético esta saindo, então pela regra da mão direita temos:

En

tretanto, o vector Força magnética tem o sentido para cima. Logo a alternativa correcta é \(A\).

13. Um corpo homogéneo de massa \(200g\), recebe uma quantidade de calor de 500cal e a sua temperatura se eleva de \(30ºc\) para \(80ºc\). Qual é, em \(cal/g.ºc\), o calor específico do corpo?

Solução:
Como a quantidade de calor é dada por: \(Q=m \cdot c \cdot \Delta T\), então, o calor específico do corpo será: \(c=\dfrac{Q}{m\cdot \Delta T}\), dai que \(c=\dfrac{500cal}{200g\cdot (80^\circ C -30^\circ C)} \) \(=\dfrac{500cal}{200g\cdot 50^\circ C}\) \(=0,05cal/g \cdot ^\circ C \).

14. Complete a frase:
A emissividade de um corpo negro é directamente proporcional à (ao)...

Solução:
Como a emissividade de um corpo negro é directamente proporcional a quarta potencia da temperatura, então podemos afirmar que ela também será directamente proporcional a quarta potencia da sua frequência.

Entretanto, a alternativa correcta é \(C\).

15. Qual é, em nanometros, o comprimento de onda máximo correspondente ao pico da radiação do corpo negro para a zona convectiva, cuja temperatura é \(T=10^5K\)? ( \(b = 3.10^{-3} SI\))

Solução:
Pela lei de Wien, temos que \(\lambda_{max}=\dfrac{b}{T}\).
Entao, \(\lambda_{max}=\dfrac{3\cdot 10^{-3}m\cdot K}{10^5K}\) \(=3\cdot 10^{-8} m\) \(=30 \cdot 10^{-10} m\) \(=30 nm\).

16. Qual é a razão entre as energias irradiadas por um corpo negro a \(2500K\) e a \(1250K\) ?

Solução:
Como a energia irradiada por um corpo negro é dada pela lei de Stefan-Boltzmann, isto é, \(E=\rho \cdot T^4\), então:
A razão entre as energias irradiadas por um corpo negro a \(2500K\) e a \(1250K\) sera dada por:
\(\dfrac{E_1}{E_2}=\dfrac{\rho \cdot T_1^4}{\rho \cdot T_2^4}\) \(=\dfrac{T_1^4}{T_2^4}\) \(=\left(\dfrac{T_1}{T_2}\right)^4\) \(=\left(\dfrac{2500K}{1250K}\right)^4\) \(=2^4\) \(=16\).

17. A frequência de funcionamento de uma estação de rádio é de \(200kHz\). Qual é, em metros, o comprimento de onda do sinal emitido por esta estação emissora? ( \(c = 300000 km/s\))

Solução:
\(\lambda=\dfrac{c}{f}\) \(=\dfrac{300000Km/s}{200KHz}\) \(=\dfrac{3\cdot 10^5 \cdot 10^3 m/s}{2 \cdot 10^2 \cdot 10^3 Hz}\) \(=1,5 \cdot 10^3 m\) \(=1500 m\).

18. O esquema representa parte do espectro das ondas electromagnéticas. Que radiação preenche a região representada pela letra \(P\)?

Solução:

Conforme a imagem acima podemos verificar que a letra \(P\) corresponde a radiação de Infra vermelhos.

19. A figura representa três transições electrónicas no átomo de Hidrogénio. A transição de...

Solução:
Sabendo que quanto maior forem os saltos dos electrões, menor será o comprimento da onda e vice-versa. E que quanto maior forem os saltos dos electrões, maior será a frequência da onda e vice-versa.

Então, podemos concluir que a alternativa correcta é \(D\), porque a transição \(III\) representa o maior salto então o seu comprimento de onda é menor.

20. Um tubo de raios–x opera a uma d.d.p de \(9000V\). Qual é, em metros, o comprimento de onda mínimo dos raios-x emitidos pelo tubo? (\(e =1,6.10^{-19}C ; h=7.10^{-34}J.s; c = 300000 km/s\))

Solução:
\(E=\dfrac{hc}{\lambda}\) \(\Rightarrow \lambda= \dfrac{hc}{E}\) \(=\dfrac{7\cdot 10^{-34} J\cdot s \cdot 300000 Km/s}{9000 V \cdot 1,6 \cdot 10^{-19}C}\) \(=\dfrac{7\cdot 10^{-34} J\cdot s \cdot 3 \cdot 10^5 \cdot 10^3 m/s}{9 \cdot 10^3 V \cdot 1,6 \cdot 10^{-19}C}\) \(=\dfrac{21\cdot 10^{-26} J\cdot s \cdot m/s}{14,4 \cdot 10^{-17} V \cdot C}\) \(=0,146 \cdot 10^{-9} m\) \(=1,46 \cdot 10^{-10} m\).

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