Física-Moderna-Completa

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Moderna FÍSICA

Fóton Efeito Fotoelétrico Modelo Atômico de Bohr Teoria da Relatividade de Einstein Postulados de De Broglie Radioatividade

Professor Jaques Braga

01) UFMG-2002 – Para se produzirem fogos de artifícios de diferentes cores, misturam-se diferentes compostos químicos à pólvora. Os compostos à base de sódio produzem luz amarela e os à base de bário, luz verde. Sabe-se que a frequência da luz amarela é menor que a da verde. Sejam ENa e EBa as diferenças de energia entre os níveis de energia envolvidos na emissão de luz pelos átomos de sódio e de bário, respectivamente, e vNa e vBa as velocidades dos fótons emitidos, também respectivamente. Assim sendo, é CORRETO afirmar que:

a) ENa < EBa e vNa = vBa b) ENa < EBa e vNa ≠ vBa c) ENa > EBa e vNa = vBa d) ENa > EBa e vNa ≠ vBa

02) CEFET – Três feixes luminosos monocromáticos, azul (1), laranja (2) e vermelho (3) incidem sobre uma superfície metálica e são absorvidos por ela. Sendo a frequência da luz azul superior à da luz laranja e o comprimento dessa menor que a da luz vermelha, a relação entre as energias do fóton de cada feixe E1, E2 e E3, respectivamente, será: a) E1 = E2 = E3. b) E1 < E2 < E3. c) E2 > E3 > E1. d) E1 < E3 < E1.

03) CEFET – Em condições normais, o olho humano pode detectar 3 fótons de comprimento de onda igual a 6.6000 A. A energia, em joules, corresponde a esse número de fótons é igual a:

04) CEFET – Um feixe de laser é emitido com potência 5,0 mW e comprimento de onda 0,7µm. A taxa de emissão de fótons por unidade de tempo desse laser é, aproximadamente, igual a:

05.1) CEFET – O caráter corpuscular da luz é explicado pelo efeito denominado: a) doppler. b) difração. c) fotoelétrico. d) polarização. e) interferência.

carregar corpos com quantidades _ de; esses corpos posteriormente passaram a ser chamados

05.2) Foram criadas algumas lacunas no texto a seguir, sobre o efeito fotoelétrico: “Einstein, em sua teoria do efeito fotoelétrico, afirmava que a luz tinha, em certo momento, um comportamento _, isso porque a luz demonstrava de fótons.” (http://pt.wilipedia,org/wiki/Eletromagnetismo - julho/08)

As palavras que, do ponto de vista da Física, completam o texto são: a) singular, equivalente, luz. b) corpuscular, discretas, energia. c) ondulatório, contínuas, elétrons. d) estranho, grandes, cargas elétricas.

06) FASEH – Quando luz incide sobre uma célula fotovoltaica, esta pode produzir uma corrente elétrica. No entanto, quando um feixe de luz vermelha incide sobre essa célula, nenhuma corrente elétrica é gerada.

Para se conseguir gerar corrente elétrica nessa célula, é necessário iluminá-la com um feixe de luz: a) vermelha, porém de maior intensidade. b) de maior comprimento de onda. c) de maior frequência. d) de maior velocidade.

07) FCMMG – Torneiras acionadas por sensores fotoelétricos são muito utilizadas com o objetivo de evitar a contaminação ou a recontaminação das mãos e para reduzir os custos. Diante disso, os hospitais estão cada vez mais interessados em instalar esses dispositivos.

O funcionamento das células fotoelétricas é baseado no efeito fotoelétrico, segundo o qual: a) a energia das radiações é contínua. b) os raios luminosos sofrem reflexão. c) a onda de luz transporta elétrons. d) a energia da luz é quantizada.

08) Suponha que, em um futuro próximo, uma nave espacial esteja nas imediações da estrela Vega, na constelação de Lira, viajando com velocidade igual a 0,2 c, sendo "c" a velocidade da luz no vácuo. James e Kirk, engenheiros de navegação, por meio de medidas do espectro do hidrogênio emitido pela estrela, pretendem estabelecer a condição de movimento da nave em relação a Vega. Para tanto, analisaram duas séries de frequências registradas por um espectrômetro: as emitidas por átomos de hidrogênio, no laboratório da nave (Série I), e aquelas emitidas pelas mesmas transições atômicas do hidrogênio, na superfície da estrela (Série I). A figura seguinte reproduz essas duas séries.

Quanto a tais séries, os engenheiros afirmaram: • James - "Pelo efeito Doppler observado, concluo que a nave está afastando-se de Vega."

• Kirk - "Os fótons responsáveis pela Série I possuem menor energia que os responsáveis pela Série I." Quanto às afirmações: a) James e Kirk estão corretos b) Somente James está correto c) James e Kirk estão incorretos. d) Somente Kirk está correto.

09) A função trabalho, = hf, para o tungstênio vale aproximadamente 4,0 eV. O menor valor do comprimento de onda para que ocorra o efeito fotoelétrico, nesse metal é, em metros,

eV s

10) UFRN - Quando a luz incide sobre a superfície de uma placa metálica, é possível que elétrons sejam arrancados dessa placa, processo conhecido como efeito fotoelétrico. Para que um elétron escape da superfície do metal, devido a esse efeito, a energia do fóton incidente deve ser, pelo menos, igual a uma energia mínima, chamada função trabalho uma grandeza característica de cada material. A energia de cada fóton da luz incidente é igual ao produto h • f, onde h é a constante de Planck e f é a frequência da luz incidente. Quando a energia do fóton incidente é maior que , a energia restante é transformada em energia cinética do elétron. Dessa forma, a energia cinética máxima do elétron arrancado é dada por:

Ec(máx.) = h • f ‒

Considere o experimento no qual um feixe de luz, que contém fótons com energias associadas a um grande intervalo de frequências, incide sobre duas placas, P1, e P2, constituídas de metais diferentes.

Hb Hg

Expectro do hidrogênio emitido no laboratório da nave

Expectro emitido pelo hidrogênio da estrela, conforme espectrômetro da nave.

a)b)
c)d)

Para esse experimento pode-se afirmar que o gráfico representando a energia cinética máxima dos elétrons emitidos, em função das frequências que compõem a luz incidente, é:

1) CEFET - O modelo de átomo proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr, em 1913, foi o primeiro a explicar satisfatoriamente o espectro descontínuo do átomo de hidrogênio. Dentre as suposições para esse modelo, é correto afirmar que o elétron a) move-se apenas em trajetórias bem definidas. b) descreve uma trajetória elíptica em torno do núcleo. c) emite radiação quando se encontra em uma órbita permitida. d) gira em torno do núcleo devido a uma força atrativa de natureza magnética. e) emite um fóton ao saltar de uma trajetória de menor energia para outra de maior energia.

12) CEFET - A energia de um elétron no átomo de hidrogênio, segundo o modelo atômico de Bohr, é quantizada na forma

e V de energia, para voltar à primeira camada.

A opção que completa as lacunas, respectivamente, de forma correta, é a) segunda, perder, 10,2. b) segunda, perder, 13,6. c) terceira, ganhar, 10,2. d) terceira, ganhar, 13,6. e) quarta, ganhar, 13,6.

13) UFPI - Sobre o modelo de Bohr para o átomo, podemos afirmar, corretamente, que: a) a teoria postula que, se o átomo ganha energia, o elétron move-se para uma órbita mais próxima do núcleo. b) a força eletrostática de atração entre o núcleo e o elétron não retém o elétron nas suas órbitas. c) um dos postulados do modelo estabelece que o elétron emite energia quando orbita em torno do núcleo. d) uma vez que o átomo de hidrogênio contém apenas um elétron, seu espectro de energia deve mostrar apenas uma linha. e) para o átomo de hidrogênio, o nível de menor energia (n = 1) vale cerca de -13,6 eV.

14) CEFET - O diagrama mostra os níveis de energia do átomo de hidrogênio, com destaque para valores de energia dos primeiros níveis.

Sobre esse diagrama afirma-se: I- No nível n = 1, o elétron encontra-se em seu estado de energia mínima, seu estado fundamental.

I- Ao passar do segundo nível (n = 2) para o terceiro

I- Para baixos valores de n, elétron próximo do núcleo, a energia do átomo é quantizada. (n = 3), o elétron emite um fóton.

IV- A menor energia necessária para o elétron sair do estado fundamental é de 13,6 eV.

São corretas apenas as afirmativas: a) l e l. b) I e IV. c) I e IV. d) I, I e II. e) I, II e IV

15) Nos estádios de futebol em que ocorrem os jogos da Copa de 2010 são utilizados potentes "canhões" (figura ao lado), os quais possuem centenas de diodos emissores de luz, conhecidos como LEDs. Nesses dispositivos, a emissão de luz ocorre quando elétrons "transitam" de um nível de maior energia para um outro de menor energia. Sejam: • h: a constante de Planck;

• E1: o valor da energia do nível em que se inicia a transição de níveis;

• E2: o valor da energia do nível em que se encerra a transição de níveis; • f: valor da frequência da luz emitida pelo LED, decorrente da transição de níveis de energia.

Nessas condições, a alternativa que apresenta a expressão correta para o valor de f é: a) / b) / c) / d) /

16) UFRN - Um átomo de hidrogênio, ao passar de um estado quântico para outro, emite ou absorve radiação eletromagnética de energias bem definidas. No diagrama abaixo, estão esquematicamente representados os três primeiros níveis de energia do átomo de hidrogênio.

Considere dois fótons, f1 e f2, com energias iguais a 10,2 eV e 8,7 eV, respectivamente, e um átomo de hidrogênio no estado fundamental. Esse átomo de hidrogênio poderá absorver:

a) apenas o fóton f2.

b) apenas o fóton f1 c) ambos os fótons.

d) nenhum dos dois fótons.

17) UFJF-MG - A figura abaixo mostra os níveis de energia do átomo de hidrogênio.

Se inicialmente o elétron está no estado quãntico fundamental (de menor energia), qual a sua energia cinética após o átomo ter sido ionizado por um fóton de energia 20 eV? a) 3,6 eV b) 13,6 eV c) 6,4 eV d) 10,2 eV

18) CEFET - A figura seguinte representa as únicas transições possíveis para um átomo hipotético, analisado segundo o modelo de Bohr.

O número de raias de absorção desse átomo é a) 1 b) 3 c) 4 d) 5 e) 7

2º estado excitado 1º estado excitado

Estado fundamental

19) FCMMG - Os níveis 1, 2, 3 e 4 de energia de um elétron de um átomo estão mostrados na figura abaixo.

Estão mostradas algumas transições P, Q, R e S dos elétrons entre os níveis. Sobre este fato, foram feitas as seguintes afirmações: I - A transição Q é a de menor comprimento de onda.

I - A transição S é a de maior frequência de emissão

I - P e R representam transições de absorção de energia. Estão CORRETAS:

a) as afirmações I, il e I. b) apenas as afirmações I e I. c) apenas as afirmações I e I. d) apenas as afirmações I e II.

20) ITA-SP

Fragmento infinitésimo, Quase que apenas mental, Quantum granulado no mel, Quantum ondulado do sal, Mel de urânio, sal de rádio Qualquer coisa quase ideal. Um trecho da música Quanta, de Gilberto Gil, é reproduzido no destaque acima. As frases "Quantum granulado no mel" e "Quantum ondulado do sal" relacionam-se, na Física, com: a) conservação de energia. b) conservação da quantidade de movimento. c) dualidade partícula-onda. d) princípio da causalidade. e) conservação do momento angular.

21) Unioeste-PR - Sobre a natureza e propagação da luz, é correto afirmar que: (01) A luz, nos dias atuais, é interpretada como um pacote de energia que, nas interações com a matéria, apresenta dois aspectos: em certas interações se comporta como partícula e em outras interações se comporta como onda. (02) O físico Albert Einstein elaborou uma teoria sobre a natureza da luz, afirmando que a luz é formada por um fluxo de corpúsculos chamados fótons. (04) Maxwell anunciou, na segunda metade do século XIX, que a luz é energia carregada nos campos elétricos e magnéticos das ondas eletromagnéticas. Essa teoria mostra a absoluta prevalência da teoria ondulatória da luz, que é considerada a única válida até os dias atuais. (08) Isaac Newton afirmava, no século XVII, que a luz consiste em um fluxo de partículas microscópicas que se movem em linha reta, penetram nos materiais transparentes, saltam ao chocar-se contra superfícies de materiais opacos e, ao penetrarem em nossos olhos, estimulam o sentido da visão. (16) Thomas Young confirmou a teoria ondulatória da luz de Christian Huygens, verificando que a luz, ao passar por duas fendas extremamente finas, combina-se, formando regiões claras e escuras. (32) A teoria ondulatória da luz é a única utilizada para explicar o efeito fotoelétrico, fenômeno pelo qual elétrons são arrancados de metais devido à transformação de energia luminosa em energia cinética. (64) Após uma longa controvérsia científica sobre a questão da natureza da luz, iniciada por volta do ano 500 a.C, apenas no século XIX conseguiu-se a compreensão total da questão, através da confirmação da natureza ondulatória da luz.

2) Complete as lacunas do trecho com as palavras que, na mesma ordem, estão relacionadas nas opções a seguir. "A luz, quando atravessa uma fenda muito estreita, apresenta um fenômeno chamado de _ e isto é interpretado como resultado do comportamento _ da luz. Porém quando a luz incide sobre uma superfície metálica, elétrons podem ser emitidos da superfície sendo este fenômeno chamado _, que é interpretado como resultado do comportamento _ da luz."

Assinale a opção CORRETA encontrada: a) difração, ondulatório, efeito fotoelétrico, corpuscular. b) difração, corpuscular, efeito fotoelétrico, ondulatório. c) interferência, ondulatório, efeito Compton, corpuscular. d) efeito fotoelétrico, corpuscular, difração, ondulatório. e) ondas, magnético, fótons, elétrico.

1 P Q R S

23) Leia as afirmativas a seguir:

I. A energia de uma onda eletromagnética e proporcional a sua frequência. I. O comprimento de uma onda eletromagnética e proporcionai a sua frequência, I. A quantidade de movimento de um fóton de uma onda eletromagnética e inversamente proporciona! ao seu comprimento de onda.

Assinale a opção correta: a) Somente a afirmativa I e verdadeira. b) Somente as afirmativas I e I são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras, d) Somente as afirmativas I e I são verdadeiras.

24) FCMMG - A dualidade onda-partícula só é relevante para objetos cujo comportamento é determinado pela mecânica quântica, como átomos ou partículas sub-atômicas.

São feitas duas afirmações sobre esta questão: I - Como os elétrons são partículas com massa, se um feixe deles atravessar uma fenda dupla estreita, não provocará uma figura de interferência num anteparo.

I - Apesar de o comportamento de onda e o de partícula se complementarem entre si, não podem ser observados simultaneamente num mesmo experimento.

Sobre as afirmativas anteriores, é CORRETO afirmar que: a) apenas a afirmativa I é verdadeira. b) apenas a afirmativa I é verdadeira. c) as afirmativas I e I são verdadeiras. d) as afirmativas I e I são falsas.

25) Em uma simulação do tratamento radioterápico para o carcinoma de pequenas células (CPC) do pulmão, considere que uma mistura gasosa, similar àquela encontrada no pulmão de um paciente, foi colocada em um cilindro transparente e, em seguida, exposta a uma fonte de raios X, cujos fótons apresentam comprimento de onda igual a 0,3 nanometros (lnm = 10 -9 m). Nessas condições controladas, uma determinada molécula do gás, ao "absorver" um fóton da radiação empregada, sofreu uma' variação em sua quantidade de movimento linear, que é igual, em módulo, direção e sentido, à quantidade de movimento do fóton por ela "absorvido". Considere que 6,6 x 10 -34

J. w.goos é o valor da constante de Planck e 5,0 x 10 -26 kg é o valor da massa da referida molécula. Nessas condições, o valor da variação da velocidade do centro de massa da molécula citada, em km/s, está corretamente apresentado na alternativa:

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