FÍSICA MODERNA – 2017 – 2016 – 2015
FÍSICA MODERNA – 2017 – 2016 – 2015
Efeito fotoelétrico
01-(UFPR-PR-017)
Entre os vários trabalhos científicos desenvolvidos por Albert Einstein, destaca-se o efeito
fotoelétrico, que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física de 1921.
Sobre esse efeito, amplamente utilizado em nossos dias, é correto afirmar:
a) Trata-se da possibilidade de a luz incidir em um material e torná-lo condutor, desde que a intensidade da energia da radiação luminosa seja superior a um valor limite.
b) É o princípio de funcionamento das lâmpadas incandescentes, nas quais, por ação da corrente elétrica que percorre o seu filamento, é produzida luz.
c) Ocorre quando a luz atinge um metal e a carga elétrica do fóton é absorvida pelo metal, produzindo corrente elétrica.
d) É o efeito que explica o fenômeno da faísca observado quando existe uma diferença de potencial elétrico suficientemente grande entre dois fios metálicos próximos.
e) Corresponde à ocorrência da emissão de elétrons quando a frequência da radiação luminosa incidente no metal for maior que um determinado valor, o qual depende do tipo de metal em que a luz incidiu.
02-(UEL-PR-017)
Considere que as lâmpadas descritas na charge emitem luz amarela que incide na superfície de uma placa metálica colocada próxima a elas.
Com base nos conhecimentos sobre o efeito fotoelétrico, assinale a alternativa correta.
a) A quantidade de energia absorvida por um elétron que escapa da superfície metálica é denominada de fótons e tem o mesmo valor para qualquer metal.
b) Se a intensidade luminosa for alta e a frequência da luz incidente for menor que a frequência-limite, ou de corte, o efeito fotoelétrico deve ocorrer na placa metálica.
c) Se a frequência da luz incidente for menor do que a frequência-limite, ou de corte, nenhum elétron da superfície metálica será emitido.
d) Quando a luz incide sobre a superfície metálica, os núcleos atômicos próximos da superfície absorvem energia suficiente e escapam para o espaço.
e) Quanto maior for a função trabalho da superfície metálica, menor deverá ser a frequência-limite, ou de corte, necessária para a emissão de elétrons.
03-(FGV-SP-017)
A função trabalho de certo metal é 9,94·10–19 J.
Considere a constante de Planck com o valor 6,63·10-34 J·s.
A frequência mínima a partir da qual haverá efeito fotoelétrico sobre esse metal é, em1015 Hz, de
(A) 1,1.
(B) 1,2.
(C) 1,5.
(D) 1,7.
(E) 1,9.
04-(UEM-PR-017)
Os raios X e outras formas de radiação ionizante são muito utilizados em diagnósticos e terapias médicas.
Sobre este assunto, assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
Considere 1 eV = 1,610-19 J e a constante de Planck h = 410-15 eVs.
02) As radiações ionizantes podem gerar danos na medula óssea.
Uma dose mínima de radiação para gerar tal dano tem valor de 0,5 Jkg.Portanto, neste caso, a energia total absorvida por um indivíduo de 70 kg é de 35 J.
04) As causas de morte celular devido às radiações ionizantes podem ser resultantes de falência reprodutiva celular, necrose ou apoptose.
08) Equipamentos para tratamento de câncer, tais como aceleradores lineares, trabalham com radiações de energia de 9 MeV. Isso éequivalente a aproximadamente 1,410-12 J.
16) Equipamentos de raios X para a realização de exames de radiografia tipicamente trabalham com radiações com energia de 40 keV. Portanto, os fótons de raios X nesses equipamentos possuem frequência de 201018 Hz.
05-(UFES–ES–017)
Para radiação ultravioleta (UV) com comprimento de onda na faixa 200 – 315 nm, o máximo tempo de exposição (∆t) a cada período de 8 h é função do nível de irradiação solar efetiva Ief.
A irradiação é definida como potência incidente por unidade de área.
A tabela abaixo mostra valores típicos de tolerância à irradiação.
Em uma dada região andina, há um buraco na camada de ozônio, sendo necessário que todos os habitantes dessa região estejam bem protegidos, pois, ao meio dia somente podem expor sua pele ao sol por um tempo máximo de ∆t = 6,00 s.
A) Considerando que o efeito médio da radiação solar seja representado por fótons de frequência f = 1,20.1015 Hz, determine o comprimento de onda, em nanômetros e a energia média de cada fóton em eV.
B) Nas condições do item (A), determine a quantidade total de fótons que incide em cada cm2 de pele, supondo uma exposição ao sol pelo tempo máximo de ∆t = 6,00 s.
C) Considerando um habitante da região andina com 2,00 m2 de pele e a hipótese de que toda a área de sua pele tenha recebido uniformemente a mesma irradiação, calcule a energia total absorvida pelo corpo desse habitante no tempo máximo de exposição ao sol de ∆t = 6,00 s.
06-(UDESC-SC-016)
Para se chegar à descrição atual sobre a natureza da luz, caracterizada pelo comportamento dual (onda-partícula), houve debates épicos entre propositores e defensores de modelos explicativos divergentes.
Sobre a natureza da luz, um dos debates que ficou marcado na história da Ciência envolveu grandes estudiosos, tendo de um lado Isaac Newton e de outro Christiaan Huygens.
Focado no debate Newton-Huygens, relativo à natureza da luz, analise as proposições.
I. Dois aspectos centrais alimentavam o debate entre Newton e Huygens; o primeiro de natureza metodológica e o segundo que envolvia a aceitação ou não do conceito de vácuo e as suas implicações.
II. Newton e Huygens tinham concepções diferentes sobre o espaço físico e a natureza da luz, porém, concordavam que os modelos explicativos para a propagação da luz teriam que ser alcançados a partir de um modelo mecânico.
III. O debate Newton-Huygens ocorreu exclusivamente devido à divergência sobre o conceito de vácuo, mas ambos defendiam a natureza ondulatória da luz.
IV. Assumindo perspectivas teóricas e metodológicas diferentes, Newton propôs uma
explicação corpuscular para a luz, enquanto Huygens defendia uma visão ondulatória para a luz.
Assinale a alternativa correta:
A. ( ) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
B. ( ) Somente a afirmativa III é verdadeira.
C. ( ) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
D. ( ) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
E. ( ) Somente a afirmativa IV é verdadeira.
07-(UFSC-SC-016)
Em 6 de novembro de 2014, estreava no Brasil o filme de ficção científica Interestelar, que abordou, em sua trama, aspectos de Física Moderna. Um dos fenômenos mostrados no filme foi a dilatação temporal, já prevista na Teoria da Relatividade de Albert Einstein. Além da relatividade, Einstein explicou o Efeito Fotoelétrico, que lhe rendeu o prêmio Nobel de 1921.
Sobre os fenômenos referidos acima, é CORRETO afirmar que:
01. o Efeito Fotoelétrico foi explicado atribuindo-se à luz o comportamento corpuscular.
02. a alteração da potência de uma radiação que provoca o Efeito Fotoelétrico altera a energia cinética dos elétrons arrancados e não onúmero de elétrons.
04. de acordo com a Teoria da Relatividade, as leis da Física são as mesmas para qualquer referencial inercial.
08. de acordo com a Teoria da Relatividade, a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal, é a mesma em todos os sistemas inerciais de referência e não depende do movimento da fonte de l
08-(UNIMONTES-MG-015)
Em 1924, o Físico francês Louis de Broglie, em sua tese de Doutorado, formulou a hipótese de que
a matéria teria um comprimento de onda λ associado a ela, dado pela expressão λ = h/mv, sendo m a massa da partícula material considerada, h = 6,63 × 10-34 J.s a constante de Planck e v sua velocidade. Considerada a hipótese de ‘de Broglie’, um elétron que se move a uma velocidade de módulo 7,28 × 106 m/s manifesta uma onda de matéria cujo comprimento de onda é da ordem de
Dado: m = 9,14.10-31 kg.
09-(UFPR-PR-015)
No final do século XIX e início do século XX, a Física se defrontou com vários problemas que não podiam ser explicados com as teorias e modelos aceitos até esse período.
Um desses problemas consistia em explicar corretamente o fenômeno do Efeito Fotoelétrico. Sobre esse efeito, considere as seguintes afirmativas:
1. Esse efeito foi observado primeiramente por Henrich Hertz e sua explicação correta foi publicada em 1905 por Niels Bohr.
2. A explicação correta desse efeito utilizou uma ideia de Max Planck, de que a luz incidente não poderia ter energia com um valor qualquer, mas sim uma energia dada por múltiplos inteiros de uma porção elementar.
3. Segundo o modelo proposto, cada fóton, ao colidir com um elétron, transfere-lhe uma quantidade de energia proporcional a sua velocidade.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
10-(UFSC-SC-015)
As ondas eletromagnéticas, como a luz e as ondas de rádio, têm um “sério problema de identidade”. Em algumas situações apresentam-se como onda, em outras, apresentam-se como partícula, como no efeito fotoelétrico, em que são chamadas de fótons. Isto é o que chamamos de dualidade onda-partícula, uma das peculiaridades que encontramos no universo da Física e que nos leva à seguinte pergunta: “Afinal, a luz é onda ou partícula?”. O mesmo acontece com um feixe de elétrons, que pode se comportar ora como onda, ora como partícula.
Com base no que foi exposto, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
01. Um feixe de elétrons incide sobre um obstáculo que possui duas fendas, atingindo um anteparo e formando a imagem apresentada na figura acima. A imagem indica que um feixe de elétrons possui um comportamento ondulatório, o que leva a concluir que a matéria também possui um caráter dualístico.
02. O fenômeno da difração só fica evidente quando o comprimento de onda é da ordem de grandeza da abertura da fenda.
04. O físico francês Louis de Broglie apresentou uma teoria ousada, baseada na seguinte hipótese: “se fótons apresentam características de onda e partícula […], se elétrons são partículas mas também apresentam características ondulatórias, talvez todas as formas de matéria tenham características duais de onda e partícula”.
08. Admitindo que a massa do elétron seja 9,1.10-31 kg e que viaja com uma velocidade de 3.106 m/s, o comprimento de onda de De Broglie para o elétron em questão é 2,4.10-12 m.
16. Após a onda passar pela fenda dupla, as frentes de ondas geradas em cada fenda sofrem o fenômeno de interferência, que pode ser construtiva ou destrutiva. Desta forma, fica evidente o princípio de dependência de propagação de uma onda.
32. Christian Huygens, físico holandês, foi o primeiro a discutir o caráter dualístico da luz e, para tanto, propôs o experimento de fenda dupla
Introdução à Teoria da Relatividade
11-(FGV-SP-017)
A nave “New Horizons”, cuja foto é apresentada a seguir, partiu do Cabo Canaveral em janeiro de 2006 e chegou bem perto de Plutão em julho de 2015.
Foram mais de 9 anos no espaço, voando a 21 km/s. É uma velocidade muito alta para nossos padrões aqui na Terra, mas muito baixa se comparada aos 300 000 km/s da velocidade da luz no vácuo.(http://goo.gl/oeSWn)
Considere uma nave que possa voar a uma velocidade igual a 80% da velocidade da luz e cuja viagem dure 9 anos para nós, observadores localizados na Terra.
Para um astronauta no interior dessa nave, tal viagem duraria cerca de
12-(UEL-PR-017)
A questão do tempo sempre foi abordada por filósofos, como Kant. Na física, os resultados obtidos por Einstein sobre a ideia da “dilatação do tempo” explicam situações cotidianas, como, por exemplo, o uso de GPS.
Com base nos conhecimentos sobre a Teoria da Relatividade de Einstein, assinale a alternativa correta.
a) O intervalo de tempo medido em um referencial em que se empregam dois cronômetros e dois observadores é menor do que o intervalo de tempo próprio no referencial em que a medida é feita por um único observador com um único cronômetro.
b) Considerando uma nave que se movimenta próximo à velocidade da luz, o tripulante verifica que, chegando ao seu destino, o seu relógio está adiantado em relação ao relógio da estação espacial da qual ele partiu.
c) As leis da Física são diferentes para dois observadores posicionados em sistemas de referência inerciais, que se deslocam com velocidade média constante.
d) A dilatação do tempo é uma consequência direta do princípio da constância da velocidade da luz e da cinemática elementar.
e) A velocidade da luz no vácuo tem valores diferentes para observadores em referenciais privilegiados
13-(UFSC-SC-016)
Em 6 de novembro de 2014, estreava no Brasil o filme de ficção científica Interestelar, que abordou, em sua trama, aspectos de Física Moderna. Um dos fenômenos mostrados no filme foi a dilatação temporal, já prevista na Teoria da Relatividade de Albert Einstein. Além da relatividade, Einstein explicou o Efeito Fotoelétrico, que lhe rendeu o prêmio Nobel de 1921.
Sobre os fenômenos referidos acima, é CORRETO afirmar que:
01. o Efeito Fotoelétrico foi explicado atribuindo-se à luz o comportamento corpuscular.
02. a alteração da potência de uma radiação que provoca o Efeito Fotoelétrico altera a energia cinética dos elétrons arrancados e não o número de elétrons.
04. de acordo com a Teoria da Relatividade, as leis da Física são as mesmas para qualquer referencial inercial.
08. de acordo com a Teoria da Relatividade, a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal, é a mesma em todos os sistemas inerciais de referência e não depende do movimento da fonte de l
14- (UDESC-SC-015)
A proposição e a consolidação da Teoria da Relatividade e da Mecânica Quântica, componentes teóricos do que se caracteriza atualmente como Física Moderna, romperam com vários paradigmas da Física Clássica. Baseando-se especificamente em uma das teorias da Física Moderna, a Relatividade Restrita, analise as proposições.
I. A massa de um corpo varia com a velocidade e tenderá ao infinito quando a sua velocidade se aproximar da velocidade da luz no vácuo.
II. A teoria da Relatividade Restrita é complexa e abrangente, pois, descreve tanto movimentos retilíneos e uniformes quanto movimentos acelerados.
III. A teoria da Relatividade Restrita superou a visão clássica da ocupação espacial dos corpos, ao provar que dois corpos, com massa pequena e velocidade igual à velocidade da luz no vácuo, podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.
Assinale a alternativa correta.
A. ( ) Somente a afirmativa I é verdadeira.
B. ( ) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
C. ( ) Somente a afirmativa II é verdadeira.
D. ( ) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
E. ( ) Todas as afirmativas são verdadeiras.