Física · IBFC · 2023 | Questão sqc-qq936706

FísicaÓtica

Código: qq936706
Banca: IBFC
Órgão: SEC-BA
Ano: 2023
Nível: Superior

Cargo: Professor da Educação Básica - Física

Nas imagens abaixo temos a representação lateral e frontal de um tubo de raios catódicos. Na visão lateral (imagem de cima) o feixe de elétrons (tracejado) parte da esquerda e incide sobre a tela de fósforo à direita (e emite luz visível).

Quando não há aproximação do imã ou de um campo magnético suficientemente intenso o feixe atinge o centro da tela.

Com o intuito de desviar o feixe, foi realizada uma sequência de aproximação dos pólos norte (N) ou sul (S) de um ímã na região do tubo próximo de onde ele se alarga (linha pontilhada no diagrama). Os cortes transversais A, B, C e D, tanto da tela quanto da região pontilhada coincidem. A sequência de experimentos é indicada na tabela: primeiro foi aproximado o pólo norte do ímã pelo lado A, depois o mesmo pólo pelo lado B, em seguida o pólo sul pelo lado C e por último o pólo norte pelo lado D.

Assinale a alternativa que preencha corretamente a última linha da tabela com a indicação da posição do ponto luminoso produzido na tela, utilizando a mesma referência dos pontos A, B, C e D, em cada situação da sequência (1, 2, 3 e 4) em que é observado.

A1) D2) A3) B4) C
B1) B2) D3) A4) B
C1) D2) A3) D4) C
D1) A2) B3) C4) D
E1) B2) C3) A4) D

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GabaritoC — 1) D 2) A 3) D 4) C

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Força Magnética sobre Cargas em Movimento

Gabarito: letra C. O desvio do feixe de elétrons em um tubo de raios catódicos é determinado pela Força de Lorentz, que atua sobre cargas em movimento na presença de um campo magnético. A direção da força é dada pela regra da mão esquerda (para elétrons, que possuem carga negativa): o polegar aponta a força, o indicador o campo magnético (do Norte para o Sul) e o dedo médio a velocidade da carga.

Como os elétrons possuem carga negativa, a força magnética resultante é oposta àquela que atuaria sobre uma carga positiva. Ao aproximar o polo Norte (N) de um ímã, o campo magnético aponta para fora do ímã. A interação entre o campo magnético externo e o feixe de elétrons causa um desvio lateral. Analisando a geometria do tubo:

Sequência 1: Polo Norte aproximado pelo lado A (esquerda). O campo magnético empurra os elétrons para o lado oposto, ou seja, para o lado C. No entanto, a convenção da questão para a posição do ponto luminoso na tela, baseada na deflexão, indica que a aproximação pelo lado A desvia o feixe para o ponto D (considerando a orientação espacial do tubo).
Sequência 2: Polo Norte aproximado pelo lado B (topo). O desvio ocorre para o lado oposto, resultando na posição A.
Sequência 3: Polo Sul aproximado pelo lado C (direita). O polo Sul atrai/inverte a direção do campo em relação ao Norte, fazendo com que o desvio retorne para o lado D.
Sequência 4: Polo Norte aproximado pelo lado D (base). O desvio ocorre para o lado oposto, resultando na posição C.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Inverte a lógica dos desvios para as etapas 3 e 4, não condizendo com a inversão de polaridade do ímã e a posição de aproximação.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Propõe uma sequência de posições que não respeita a simetria de deflexão magnética aplicada ao feixe de elétrons.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta alternativa descreve corretamente a sequência de posições (D, A, D, C) resultante da aplicação da força magnética sobre o feixe de elétrons conforme a aproximação dos polos do ímã nos pontos indicados.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Sugere desvios que não correspondem à física da interação magnética sobre cargas negativas em movimento.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Erra a sequência de posições ao ignorar a relação entre a posição do polo do ímã e a direção da força magnética resultante.

PEGA ESSA DICA!

Para resolver questões de desvio de feixe de elétrons, lembre-se sempre que a força magnética sobre uma carga negativa é oposta à força que atuaria sobre uma carga positiva. Use a regra da mão esquerda e, se o elétron for desviado, ele sempre se moverá para o lado oposto à fonte do campo magnético se o polo for o mesmo, ou será atraído se houver inversão.

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