1.

Uma partícula carregada com carga Q > 0 e massa M é acelerada paralelamente ao eixo x , no sentido de x crescente, a partir do repouso, por uma diferença de potencial V 0 .

a ) Determine o vetor velocidade final v → da partícula após a aceleração do potencial V 0 .

b ) A partícula carregada adentra a seguir numa região de campo magnético uniforme B → = B 0 j → . Determine o vetor força magnética que atua sobre a partícula em função de V 0 , M , Q e B 0 .

c ) Faça um esquema do movimento dessa partícula na região de campo B → . Calcule o raio da trajetória na região com campo magnético e o tempo gasto nesta região.

Resolução
2.

Uma câmara de bolhas, representada na figura abaixo, possui um campo magnético constante (estacionário e uniforme) B → , perpendicular à folha de papel. Uma partícula neutra, em repouso no centro da câmara, transforma-se (decai) em outras partículas, cujas trajetórias são mostradas na figura. Quanto à carga dessas partículas resultantes do decaimento, podemos afirmar que:

  1. Todas as partículas 1 ,   2 ,   3   e 4 tem carga zero.
  2. As partículas 1 e 2 tem cargas positivas, ao passo que as partículas 3 e 4 tem cargas negativas.
  3. As partículas 1 e 2 tem cargas negativas, ao passo que as partículas 3 e 4 tem cargas positivas.
  4. As partículas 1 e 3 tem cargas positivas, ao passo que as partículas 2 e 4 tem cargas negativas.
  5. As partículas 1 e 4 tem cargas positivas, ao passo que as partículas 2 e 3 tem cargas negativas.
Resolução
3.

Uma partícula alfa se move com uma velocidade v → de módulo 550 m / s em uma região onde existe um campo magnético B → de módulo 0,045 T .   ( Uma partícula alfa possui uma carga de + 3,2 × 10 - 19 C e uma massa de 6,6 × 10 - 27 k g ) . O ângulo entre v →   e   B →   é 52 ° .

Dados:

s e n   52 ° =   0,788

Determine:

a O módulo da força F → B que o campo magnético exerce sobre a partícula.

( b ) A aceleração da partícula causada por F → B .

( c ) A velocidade da partícula aumenta, diminui ou permanece constante?

Resolução
4.

Na figura abaixo, uma partícula descreve uma trajetória circular em uma região onde existe um campo magnético de módulo B = 4,0   m T , cujo sentido é mostrado na figura. A partícula pode ser um próton ou elétron (a identidade da partícula faz parte do problema) e está sujeita a uma força magnética de módulo igual a 3,2 × 10 - 15   N .

Determine:

a ) A velocidade escalar da partícula;

b ) Explicar qual partícula está girando em B ;

c ) O raio da trajetória;

d ) O período do movimento;

Resolução
5.

Uma partícula com massa de 10 g e carga de 80   μ C se move em uma região onde existe um campo magnético uniforme e a aceleração da gravidade é - 9,8 j ^   m / s 2 . A velocidade da partícula é constante e igual a 20 i ^   k m / s , perpendicular ao campo magnético. Qual é o campo magnético?

Resolução
6.

Um próton (carga + e , massa m ), um dêuteron (carga + e , massa 2 m ), e uma partícula alfa (carga + 2 e , massa 4 m ) entram numa região com campo magnético uniforme B → , todas com a mesma velocidade v → .

Sabendo-se que v → ⊥ B → e que o próton se move numa circunferência de raio R , podemos dizer que os raios das órbitas circulares do dêuteron R d e da partícula alfa R α são, respectivamente:

a R d = 2 R e R α = 2 R .

b R d = 2 R e R α = 2 R .

c R d = 2 R e R α = R / 2 .

d R d = 2 R / 2 e R α = 2 R / 2 .

e R d = R / 2 e R α = 2 R .

Resolução
7.

Um elétron com uma velocidade

v → = 2,0   × 10 6 m / s i ^ + ( 3,0 × 10 6 m / s ) j ^

está se movendo em uma região onde existe um campo magnético uniforme B → = 0,030 T i ^ - ( 0,15 T ) j ^ .

  1. Determine a força que age sobre o elétron.
  2. Repita o cálculo para um próton com a mesma velocidade.
Resolução
8.

Um acelerador de partículas é projetado para desviar um próton, de massa M e carga e , que incida horizontalmente, com velocidade inicial v → i = v 0 x ^ , para uma velocidade final v → f = - v 0 y ^ . Assinale o campo magnético constante que permite que isso aconteça.

  1. - M v 0 e d z ^
  2. M v 0 e d z ^
  3. - M v 0 e L z ^
  4. M v 0 e L z ^
  5. - M v 0 e d + L z ^
  6. M v 0 e d + L z ^
Resolução
9.

Dentre as afirmações que seguem, diga qual/is é/são incorreta/s:

I- O campo magnético não realiza trabalho, porque a força magnética é sempre perpendicular à velocidade de uma partícula carregada.

II- O campo magnético altera a direção e o módulo da velocidade de uma partícula carregada

III-A energia cinética de uma partícula carregada num campo magnético permanece constante.

(a) Apenas I

(b) Apenas II

(c) Apenas III

(d) Apenas I e III

(e) Apenas II e III

Resolução
10.

Um acelerador de partículas é projetado para desviar um elétron, de massa M e carga - e , que incida horizontalmente, com velocidade inicial v → i = v 0 x ^ , para uma velocidade final v → f = - v 0 y ^ . Assinale o campo magnético constante que permite que isso aconteça.

  1. M v 0 e ( d + L ) z ^
  2. - M v 0 e d y ^
  3. M v 0 e d y ^
  4. - M v 0 e L z ^
  5. M v 0 e L z ^
  6. - M v 0 e d + L y ^
  7. - M v 0 e d + L z ^
  8. M v 0 e d + L y ^
Resolução
11.

Um próton (carga + e , massa m ), um dêuteron (carga + e , massa 2 m ), e uma partícula alfa (carga + 2 e , massa 4 m ) entram numa região com campo magnético uniforme B → , todas com a mesma velocidade v → .

Sabendo-se que v → ⊥ B → e que o próton se move numa circunferência de raio R , podemos dizer que os raios das órbitas circulares do dêuteron R d e da partícula alfa R α são, respectivamente:

a R d = 2 R e R α = 2 R .

b R d = 2 R e R α = 2 R .

c R d = 2 R e R α = R / 2 .

d R d = 2 R / 2 e R α = 2 R / 2 .

e R d = R / 2 e R α = 2 R .

Resolução
12.

Três partículas viajam através de uma região do espaço onde o campo magnético horizontal aponta para fora da página, como mostrado na figura. A carga elétrica de cada uma das três partículas é, respectivamente,

(a) 1 é neutro, 2 é negativo e 3 é positivo.

(b) 1 é neutro, 2 é positivo e 3 é negativo.

(c) 1 é positivo, 2 é neutro e 3 é negativo.

(d) 1 é positivo, 2 é negativo e 3 é neutro.

(e) 1 é negativo, 2 é neutro e 3 é positivo.

Resolução
13.

Numa placa transportando uma corrente uniforme cujo vetor densidade de corrente é dado por J → = J x i ^ J x > 0 é aplicado um campo magnético também constante B → = B y j ^ B y > 0 . Um voltímetro é ligado entre as superfícies superior e inferior da placa para medir a diferença de potencial Δ V = V a - V b como mostrado na figura abaixo. Sobre essa situação, podemos afirmar que, depois de atingido o equilíbrio,

(a) se o portador da corrente for uma carga positiva, Δ V > 0 .

(b) se o portador da corrente for uma carga positiva, Δ V < 0 .

(c) se o portador da corrente for uma carga negativa, Δ V < 0 .

(d) se o portador da corrente for uma carga negativa, Δ V > 0 .

(e) Δ V = 0 independente do portador de carga.

Resolução
14.

Na figura abaixo, uma partícula descreve uma trajetória circular em uma região onde existe um campo magnético de módulo B = 4,0   m T , cujo sentido é mostrado na figura. A partícula pode ser um próton ou elétron (a identidade da partícula faz parte do problema) e está sujeita a uma força magnética de módulo igual a 3,2 × 10 - 15   N .

Determine:

a ) A velocidade escalar da partícula;

b ) Explicar qual partícula está girando em B ;

c ) O raio da trajetória;

d ) O período do movimento;

Resolução
15.

Na figura abaixo, uma partícula (que pode ser um próton ou um elétron) descreve uma trajetória circular em uma região onde existe um capo magnético uniforme de módulo igual a B = 4,0   m T (saindo do plano do papel). A partícula está sujeita a uma força magnética de módulo igual a 3,20 × 10 - 15   N .

a ) Identifique o sinal da carga da partícula (justifique);

Determine:

b ) A velocidade escalar da partícula;

c ) O raio da trajetória da partícula;

d ) O período do movimento;

Dados:

massa do próton: m p ≅ 1,7 × 10 - 27 k g

massa do elétron: m e ≅ 9,1 × 10 - 31 k g

Resolução
16.

Uma partícula de carga q tem, em um dado instante, velocidade igual a   v → = v y   y ^ + v z   z ^ . Nesse instante, a partícula está submetida a um campo elétrico dado por   E → = E x   x ^ e a um campo magnético dado por   B → = B z   z ^ , ambos uniformes e estacionários. Nessa situação, qual deve ser a razão B z / E x para que a partícula se desloque em movimento retilíneo uniforme?

  1. - 1 / v y
  2. 1 / v y
  3. - 1 / v x
  4. 1 / v x
  5. - v y
  6. v y
  7. - v x
  8. v x
Resolução
17.

Uma partícula carregada com carga Q > 0 e massa M é acelerada paralelamente ao eixo x , no sentido de x crescente, a partir do repouso, por uma diferença de potencial V 0 .

a ) Determine o vetor velocidade final v → da partícula após a aceleração do potencial V 0 .

b ) A partícula carregada adentra a seguir numa região de campo magnético uniforme B → = B 0 j → . Determine o vetor força magnética que atua sobre a partícula em função de V 0 , M , Q e B 0 .

c ) Faça um esquema do movimento dessa partícula na região de campo B → . Calcule o raio da trajetória na região com campo magnético e o tempo gasto nesta região.

Resolução
18.
  • Um próton move-se em um campo magnético B → = 0,50 i ^   T , com uma velocidade de 1,0 × 10 7 m / s , na direção e no sentido mostrado na figura.
  • a) Qual é a força magnética F → sobre o próton, em cada figura? Expresse sua resposta em função de componentes.
Resolução
20.

Em um espectrômetro de massa, um feixe de íons emitido por uma fonte atravessa uma região de campo magnético uniforme e estacionário, como mostrado na figura abaixo.

Esse sistema é utilizado para determinar a quantidade de água pesada ( D 2 O , onde D representa um átomo de deutério) que há na água do mar. Como resultado da ionização, separa-se apenas os íons H + , D + e O 2 - , que são então acelerados de forma a entrar na região de campo magnético com a mesma velocidade inicial. Sabendo que as massas dos átomos de H , D e O valem 1, 2 e 16 u.m.a, respectivamente, e que a massa do elétron pode ser desprezada em confronto com as massas do próton e do nêutron, podemos afirmar que os íons coletados nos detectores 1 e 2, respectivamente,

  1. D + e H +
  2. H + e D +
  3. D + e O 2 -
  4. H + e O 2 -
  5. O 2 - e D +
Resolução
21.

Um campo magnético uniforme tem seu vetor para dentro da página. Uma partícula carregada movimenta-se no plano da folha, seguindo uma espiral no sentido horário e raio decrescente, como é mostrado na figura. Uma explicação razoável é:

(a) a carga é positiva e desacelera

(b) a carga é negativa e desacelera

(c) a carga é positiva e acelera

(d) a carga é negativa e acelera

(e) nenhuma das anteriores

Resolução
22.

Considere as seguintes afirmações, com respeito a um referencial inercial dado:

(I) Uma partícula carregada em movimento em um campo magnético nunca segue uma trajetória retilínea.

(II) Quando sobre a partícula há outras forças além da magnética, a força magnética pode realizar trabalho ao longo da trajetória real da partícula.

(III) A força magnética sobre uma partícula carregada nunca pode alterar o módulo da sua velocidade.

Qual(is) delas é(são) verdadeira(s)?

(a) Somente a II.

(b) Somente a III.

(c) Somente a I e a III.

(d) Somente a II e a III.

(e) Nenhuma.

Resolução
23.

A figura abaixo representa um espectrômetro de massa, aparelho usado para medir a massa de íons. Um íon de massa m , a ser determinada, e carga q é produzido na fonte S , em repouso, e acelerado pelo campo eletrostático associado a uma diferença de potencial V . O íon entra em uma câmara de separação na qual existe um campo magnético B constante (uniforme e estacionário), perpendicular à sua trajetória. Suponha que o íon atinja o detector em um ponto situado a uma distância x do ponto de entrada da câmara. Qual é a massa do íon?

(a) 8 B 2 q x 2 / V

(b) B 2 q x 2 / V

(c) 2 B 2 q x 2 / V

(d) B 2 q x 2 / ( 2 V )

(e) B 2 q x 2 / ( 8 V )

Resolução
24.

Letras (a), (b), (c), (d) e (e):

Resolução
27.

(A) 1 ,   2   e   3 iguais, 4 .

(B) 2   e   4 iguais, 3 ,   1

(C) 4 ,   3 ,   2 ,   1

(D) 3 ,   2 ,   1   e   4 iguais

(E) Todas possuem massas iguais

Resolução
28.

Um próton é lançado com velocidade constante V numa região onde existe apenas um campo magnético uniforme B , conforme a figura abaixo:

A velocidade v e o campo magnético B têm a mesma direção e mesmo sentido. Sendo v = 1,0   x   10 5   m / s e B = 5,0   x   10 2   T , podemos afirmar que o módulo da força magnética atuando no próton é:

Dado: F m a g n e t i c a = q ⋅ v ⋅ B ⋅ sin ⁡ α

Resolução
29.

Campo Magnético pode ser entendido de forma qualitativa como a influencia que um material magnético exerce ao seu redor. Assim, como associamos a influência elétrica ao campo elétrico, associaremos a influência magnética ao campo magnético.

Levando em conta o exposto anteriormente, determine a intensidade da força magnética que atua sobre a carga positiva de 10 C , atravessando o vácuo com velocidade igual a 100   m / s e que forma um ângulo de 30   ° com o vetor campo magnético B de intensidade igual a 20   T

Resolução
30.

Uma barra metálica descarregada se move para a direita com velocidade constante v . A barra se encontra imersa em um campo magnético B constante, apontando para dentro da página tal como indicado na figura abaixo.

Escolha o diagrama que melhor descreve a distribuição de cargas na superfície da barra. Suponha que os portadores de carga na barra são elétrons.

Resolução
31.

Uma partícula de massa m e carga q , é lançada no ponto A com velocidade escalar v , descrevendo a trajetória conforme a figura abaixo.

Assinale a opção correta que representa o campo magnético que atua sobre a partícula e o tempo necessário para ela se deslocar de A até B .

a m v / 2 q D   ,   π D / v

b m v / 2 q D ,   π D / 2 v

c 2 m v / q D ,   π D / 2 v

d 2 m v / q D ,   π D / v

e m v / 4 q D ,   π D / v <