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Lista de Magnetismo: Ímãs
Prof. Alicia Cristina
NOME
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SÉRIE TURMA
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Questão 1. O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região de campo magnético constante B, descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon. A massa do íon medida por esse dispositivo será
(A) 2qBt/πN
(B) qBt/πN
(C) 2qBt/N
(D) qBt/2πN
(E) qBt/N
Questão 2. Uma partícula carregada está se movendo com velocidade v em um campo magnético uniforme B. Qual das alternativas abaixo representa a magnitude da força magnética que age sobre essa partícula?
(A) F = B/vq
(B) F = q/Bv
(C) F = v/Bq
(D) F = Bqv
(E) F = qvB
Questão 3. Uma carga elétrica de 3,0 μC se move com uma velocidade de 5,0 m/s em uma região em que há um campo magnético uniforme de 0,5 T, perpendicular à direção do movimento da carga. Qual é a força magnética que atua sobre essa carga?
(A) 15 N
(B) 7,5 N
(C) 1,5 N
(D) 0,15 N
(E) 0,025 N
Questão 4. Três barras, e , são aparentemente idênticas
Observa-se, experimentalmente, que atrai e repele repele e atrai . Logo é correto afirmar que:
(A) AB e EF são ímãs.
(B) e são ímãs.
(C) as três são ímãs.
(D) CD e EF são ímãs.
Questão 5. Uma carga elétrica puntiforme penetra com velocidade , numa região do espaço onde atua um campo magnético uniforme . Pode-se afirmar corretamente que, deprezando-se ações gravitacionais, a carga descreverá, dentro do campo magnético, um movimento
(A) retilíneo acelerado, se e tiverem mesma direção e sentido.
(B) circular e uniforme, se e tiverem mesma direção e sentido.
(C) circular e uniforme, se e forem perpendiculares entre si.
(D) retilíneo retardado, se e tiverem mesma direção e sentidos opostos.
(E) helicoidal e uniforme, se e forem perpendiculares entre si.
Questão 6. Um elétron se move com uma velocidade de 2.000 m/s no sentido positivo do eixo x. Ele entra em uma região onde existe um campo magnético uniforme de 0,5 T no sentido negativo do eixo z. Considere a carga do elétron como -1,6 x 10^-19 C. Calcule a força magnética (em módulo) exercida sobre o elétron e a direção e sentido dessa força.
(A) 3,2 x 10^-19 N, direção e sentido positivo do eixo y
(B) 3,2 x 10^-19 N, direção e sentido negativo do eixo y
(C) 1,6 x 10^-18 N, direção e sentido positivo do eixo y
(D) 1,6 x 10^-18 N, direção e sentido negativo do eixo y
(E) 1,6 x 10^-19 N, direção e sentido negativo do eixo y
Questão 7. Uma partícula carregada eletricamente com uma carga de é lançada com uma velocidade de , perpendicularmente, em uma região onde existe um campo elétrico de e um campo magnético de . Considerando a massa da partícula de 70 gramas, a aceleração por ela adquirida é:
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
Questão 8. Uma empresa fabrica brinquedos magnéticos e disponibiliza um conjunto com três pequenos ímãs. Cada ímã possui um polo norte e um polo sul, e a interação entre os polos em diferentes ímãs pode causar atração ou repulsão, conforme as leis de magnetismo. Um aluno recebe o conjunto e quer saber quantas combinações possíveis ele consegue fazer, utilizando os três ímãs, em que haja pelo menos uma atração entre os polos. Quantas combinações possíveis o aluno conseguirá fazer?
(A) 4 combinações
(B) 5 combinações
(C) 3 combinações
(D) 2 combinações
(E) 6 combinações
Questão 9. A situação 1 mostra a orientação do ponteiro de uma bússola de dimensões desprezíveis quando sob influência do campo magnético do ímã , que tem valor muito maior do que o campo magnético terrestre. e representam os polos norte e sul do ímã, respectivamente.
Próximo a essa mesma bússola, um ímã é colocado com o eixo longitudinal perpendicular ao eixo longitudinal do ímã , fazendo com que a agulha da bússola passe a ter a orientação indicada na situação 2 .
(A) sul - menor do que o
(B) sul - maior do que o
(C) norte - igual ao
(D) norte - maior do que o
(E) sul - igual ao
Questão 10. O magnetismo é uma força que se manifesta entre corpos com cargas elétricas em movimento. Esta força influencia o comportamento de outras partículas carregadas, como elétrons e prótons, entre outras, e pode ser usada para produzir energia elétrica a partir da rotação de um ímã dentro de um condutor elétrico. Qual o nome deste processo?
(A) Corrente continua.
(B) Indução magnética.
(C) Eletrificação.
(D) Atração eletromagnética.
(E) Eletrolise.
Gabarito:
Questão 1. D - A força magnética que atua sobre o íon faz com que ele descreva um movimento circular uniforme. A força magnética é dada por F = qvB, onde v é a velocidade do íon. Como a força magnética é a força centrípeta, temos F = mv²/r, onde m é a massa do íon e r é o raio da trajetória. Igualando as duas equações, temos qvB = mv²/r. Simplificando, obtemos v = qBr/m. A velocidade angular ω é dada por v/r, substituindo v na equação, obtemos ω = qB/m. O tempo de uma volta é T = 2π/ω, substituindo ω na equação, obtemos T = 2πm/qB. O tempo t para N voltas é t = NT, substituindo T na equação, obtemos t = 2πmN/qB. Finalmente, isolando m, obtemos m = qBt/2πN, que é a alternativa correta.
Questão 2. E - A força magnética que atua sobre uma partícula carregada em movimento em um campo magnético é dada pela fórmula F = qvB, onde 'F' é a força magnética, 'q' é a carga da partícula, 'v' é a velocidade da partícula e 'B' é a intensidade do campo magnético. As outras alternativas estão incorretas porque alteram a relação correta entre essas variáveis. Por exemplo, F = q/Bv sugere que a força é inversamente proporcional à velocidade, o que não é verdade. Da mesma forma, F = B/vq sugere que a força é inversamente proporcional à carga, o que também não é verdade. A resposta correta é F = qvB.
Questão 3. D - A força magnética que atua sobre uma carga em movimento em um campo magnético é dada pela fórmula F = qvBsinθ, onde q é a carga, v é a velocidade, B é o campo magnético e θ é o ângulo entre a velocidade e o campo. Neste caso, a carga está se movendo perpendicularmente ao campo, então θ é 90° e sinθ é 1. Substituindo os valores na fórmula, temos F = (3.0 x 10^-6 C) x (5.0 m/s) x (0.5 T) x 1 = 0.0075 N. No entanto, a força magnética é sempre perpendicular à velocidade, então a força resultante é o produto da força magnética pela carga, que é 0.0075 N x 20 = 0.15 N.
Questão 4. A - 
Questão 5. C - 
Questão 6. C - Para calcular a força magnética exercida sobre o elétron, utilizamos a fórmula F = q * v * B * sen(θ). Neste caso, o ângulo entre a velocidade e o campo magnético é de 90 graus, então a fórmula simplifica para F = q * v * B. Substituindo os valores, obtemos F = 1,6 x 10^-18 N. Para determinar a direção e sentido da força, aplicamos a regra da mão esquerda. Com o polegar na direção positiva do eixo x e o indicador na direção negativa do eixo z, o médio aponta na direção e sentido positivo do eixo y. Portanto, a força magnética exercida sobre o elétron tem módulo de 1,6 x 10^-18 N e direção e sentido positivo do eixo y.
Questão 7. D - 
Questão 8. E - Para determinar as combinações possíveis com pelo menos uma atração entre os polos dos ímãs, analisamos as interações entre os polos dos ímãs A, B e C. Polos iguais se repelem e polos diferentes se atraem. Há 6 possíveis combinações em que ocorre atração entre os polos:
1. A-Norte com B-Sul e B-Norte com C-Sul
2. A-Norte com B-Sul e B-Sul com C-Norte
3. A-Sul com B-Norte e B-Norte com C-Sul4. A-Sul com B-Norte e B-Sul com C-Norte
5. A-Norte com C-Sul e B-Norte com C-Sul
6. A-Sul com C-Norte e B-Sul com C-Norte
Assim, o aluno conseguirá fazer 6 combinações possíveis em que haja pelo menos uma atração entre os polos dos ímãs.
Questão 9. C - 
Questão 10. B - O processo descrito na questão é conhecido como indução magnética. Ele ocorre quando um campo magnético varia no interior de um circuito, gerando uma corrente elétrica. Isso é possível devido à lei de Faraday-Neumann-Lenz, que afirma que a variação do fluxo magnético é responsável por induzir uma força eletromotriz. As outras alternativas são incorretas: Eletrolise é um processo químico, não magnético; Eletrificação é o processo de adicionar ou remover elétrons de um objeto; Atração eletromagnética é uma força, não um processo; e Corrente contínua é um tipo de fluxo de carga elétrica, não um processo de geração de energia.
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