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

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:

Oficina do Estudante