Exercícios Física Moderna - Física


Gabarito no final das questões.

Lista de 10 exercícios Física Moderna - Física



01 – Considerando os processos que ocorrem na lâmpada fluorescente, podemos afirmar que a explicação para a emissão de luz envolve o conceito de
a) colisão elástica entre elétrons e átomos de mercúrio.        b) efeito fotoelétrico.
c) modelo ondulatório para radiação.                                               d) níveis de energia dos átomos.

02 – Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no texto abaixo.
A chamada experiência de Rutherford (1911-1913), consistiu essencialmente em lançar, contra uma lâmina muito delgada de ouro, um feixe de partículas emitidas por uma fonte radioativa.  Essas partículas, cuja carga elétrica é .........., são conhecidas como partículas .......... .
a) positiva – alfa     b) positiva – beta       c) nula – gama       d) negativa – alfa      e) negativa - beta

03 – O decaimento de um átomo, de um nível de energia excitado para um nível de energia mais baixo, ocorre com a emissão simultânea de radiação eletromagnética.
A esse respeito, considere as seguintes afirmações.
I - A intensidade da radiação emitida é diretamente proporcional à diferença de energia entre os níveis inicial e final envolvidos.
II - A freqüência da radiação emitida é diretamente proporcional à diferença de energia entre os níveis inicial e final envolvidos.
III - O comprimento de onda da radiação emitida é inversamente proporcional à diferença de energia entre os níveis inicial e final envolvidos.
Quais estão corretas?
a) Apenas I.    b) Apenas II.     c) Apenas I e III.     d) Apenas II e III.      e) I, II e III.

04 – A função trabalho de um dado metal é 2,5 eV.
a) Verifique se ocorre emissão fotoelétrica quando sobre esse metal incide luz de comprimento de onda λ = 6,0×10-7 m. A constante de Planck é h ≈ 4,2×10-15 eV∙s e a velocidade da luz no vácuo é c = 3,0×108 m/s.
b) Qual é a freqüência mais baixa da luz incidente capaz de arrancar elétrons do metal?

05 – Na figura a seguir está representado um aparato experimental, bastante simplificado, para a produção de raios X. Nele, elétrons, com carga elétrica q=-1,6×10-19C, partem do repouso da placa S1 e são acelerados, na região entre as placas S1 e S2, por um campo elétrico uniforme, de módulo E=8×104 V/m, que aponta de S2 para S1. A separação entre as placas é d=2×10-1 m. Ao passar pela pequena fenda da placa S2, eles penetram em uma região com campo elétrico nulo e chocam-se com a placa A, emitindo então os raios X.

a) Calcule a diferença de potencial U2 – U1 entre as placas S2 e S1.
b) Calcule a energia cinética com que cada elétron passa pela fenda da placa S2.
c) Suponha que toda a energia cinética de um determinado elétron seja utilizada para a produção de um único fóton de raio X. Usando a constante de Planck h = 6,7×10-34 J/s, calcule qual a freqüência deste fóton.

06 – Na figura a seguir, as flechas numeradas de 1 até 9 representam transições possíveis de ocorrer entre alguns níveis de energia do átomo de hidrogênio, de acordo com o modelo de Bohr. Para ocorrer uma transição, o átomo emite (ou absorve) um fóton cuja energia (hc/λ) é igual a |∆E| (h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz no vácuo, λ é o comprimento de onda do fóton e ∆E é a diferença de energia entre os dois níveis envolvidos na transição). Suponha que o átomo emite os fótons X e Y, cujos comprimentos de onda são, respectivamente, λx = 1,03 x 10-7 m e λy = 4,85 x 10-7 m. As transições corretamente associadas às emissões desses dois fótons são (use h = 4,13 x 10-15 eV.s e c = 3,0 x 108 m/s):

a) 4 e 8            b) 2 e 6            c) 3 e 9            d) 5 e 7           e) 1 e 7

07 – Um astronauta é colocado a bordo de uma espaçonave e enviado para uma estação espacial a uma velocidade constante v = 0,8 c, onde c é a velocidade da luz no vácuo. No referencial da espaçonave, o tempo transcorrido entre o lançamento e a chegada na estação espacial foi de 12 meses. Qual o tempo transcorrido no referencial da Terra, em meses?

08 – Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):
(01) Devido à alta freqüência da luz violeta, o "fóton violeta" é mais energético do que o "fóton vermelho".
(02) A difração e a interferência são fenômenos que somente podem ser explicados satisfatoriamente por meio do comportamento ondulatório da luz.
(04) O efeito fotoelétrico somente pode ser explicado satisfatoriamente quando consideramos a luz formada por partículas, os fótons.
(08) A  luz, em  certas  interações com a matéria, comporta-se como uma onda eletromagnética; em outras interações ela se comporta como partícula, como os fótons no efeito fotoelétrico.
(16) O efeito fotoelétrico é conseqüência do comportamento ondulatório da luz.

09 – A intensidade luminosa é a quantidade de energia que a luz transporta por unidade de área transversal à sua direção de propagação e por unidade de tempo. De acordo com Einstein, a luz é constituída por partículas, denominadas fótons, cuja energia é proporcional à sua freqüência.
Luz monocromática com freqüência de 6 x 1014 Hz e intensidade de 0,2 J/m².s incide perpendicularmente sobre uma superfície de área igual a 1 cm². Qual o número aproximado de fótons que atinge a superfície em um intervalo de tempo de 1 segundo?
(Constante de Planck: h = 6,63 x 10-34J.s)
a) 3 x 1011         b) 8 x 1012         c) 5 x 1013         d) 4 x 1014         e) 6 x 1015

10 – Para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein, em 1905, apoiou-se na hipótese de que:
a) a energia das ondas eletromagnéticas é quantizada.
b) o tempo não é absoluto, mas depende do referencial em relação ao qual é medido.
c) os corpos contraem-se na direção de seu movimento.
d) os elétrons em um átomo somente podem ocupar determinados níveis discretos de energia.
e) a velocidade da luz no vácuo corresponde à máxima velocidade com que se pode transmitir informações.


Gabarito

1- d; 2- a; 3- d; 4- a) Não ocorrerá emissão, b) 6,0 × 1014 Hz;
5- a) 1,6 × 10-4 V, b) 2,56 × 10-15 J, c) 3,82 × 1018 Hz; 6- b; 7- 20 meses; 8- 01, 02, 04, 08; 9- c; 10- a;

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