Dpt de Física i química Resum camp elèctric proves

Dpt de
Física i química
Resum camp elèctric
proves PAU
IES
Vilamarxant
1. [Juny 2005] Una partícula amb càrrega q1 = 10−6 C es fixa en l'origen de coordenades.
a) Quin treball serà necessari realitzar per a col·locar una segona partícula, amb càrrega q 2 = 10−8 C,
que es troba inicialment en l’infinit, en un punt P situat en la part positiva de l'eix Y a una
distància de 30 cm de l'origen de coordenades? (1 punt)
b) La partícula de càrrega q2 té 2 mg de massa. Aquesta partícula es deixa lliure en el punt P, quina
velocitat tindrà quan es trobe a 1,5 m de distància de q1? (considereu menyspreables els efectes
gravitatoris). (1 punt)
Dada: Ke = 9 x109 Nm2/C2.
2. [Juny 2005] Es llancen partícules amb càrrega −1,6x10−19C dins d'una regió on hi ha un camp magnètic i
un altre elèctric, constants i perpendiculars entre si. El camp magnètic aplicat és B = 0 ,1 k T.
a) El camp elèctric uniforme, amb la direcció i el sentit del vector j , es genera aplicant una diferència
de potencial de 300 V entre dues plaques paral·leles separades 2 cm. Calculeu el valor del camp
elèctric. (0,5 punts)
b) Si la velocitat de les partícules incidents és v = 10 6 i m/s, determineu la força de Lorentz que actua
sobre una d'aquestes partícules. (0,8 punts)
c) Quina velocitat haurien de portar les partícules per a creuar la regió entre les plaques sense
desviar-se? (0,7 punts)
3. [Juny 2006] ¿Qué relación hay entre el potencial y el campo eléctricos? ¿Cómo se expresa
matemáticamente esa relación en el caso de un campo eléctrico uniforme?
4. [Juny 2006] Menciona dos aplicaciones del electromagnetismo. Indica con qué fenómeno
electromagnético se encuentran relacionadas.
5. [Juny 2007] Una càrrega q > 0 es troba sota l'acció d'un camp elèctric uniforme E . Si la càrrega es
desplaça en la mateixa direcció i sentit que el camp elèctric, què ocorre amb la seua energia potencial
elèctrica? (1 punt). I si movem la càrrega en direcció perpendicular al camp? (0,5 punts). Justifiqueu
ambdues respostes.
6. [Juny 2007] Una partícula amb velocitat constant v , massa m i càrrega q entra en una regió on existeix
un camp magnètic uniforme B , perpendicular a la seua velocitat. Realitza un dibuix de la trajectòria
que seguirà la partícula (1 punt). Com es veu afectada la trajectòria si en les mateixes condicions
canviem únicament el signe de la càrrega? (0,5 punts).
7. [Juny 2008] Colocamos tres cargas iguales de valor 2 μC en los puntos (1,0), (-1,0) y (0,1) m.
a) Calcula el vector campo eléctrico en el punto (0,0) (1 punto).
b) ¿Cuál es el trabajo necesario para trasladar una carga eléctrica puntual de valor 1 μC desde el
punto (0,0) al punto (0,-1) m? (1 punto).
Dato: Ke = 9·109 Nm2/C2.
8. [Juny 2008] Sea una espira rectangular
situada sobre el plano XY, con dos lados
móviles de 1 m de longitud, que se
mueven en sentidos opuestos agrandando
la espira con velocidad v = 3 m/s. La espira
está inmersa en un campo magnético de 1
T, inclinado 60o respecto al eje Z, tal y
como indica el dibujo. La longitud L inicial
es 2 m.
a) Calcula el flujo del campo magnético en la espira en el instante inicial (1 punto).
Dpt de
Física i química
Resum camp elèctric
proves PAU
IES
Vilamarxant
b) Calcula la fuerza electromotriz inducida (1 punto).
9. [Juny 2009] En una región del espacio existe un campo magnético uniforme dirigido en el sentido
negativo del eje Z. Indica la dirección y el sentido de la fuerza que actúa sobre una carga en los
siguientes casos:
a) La carga es positiva y se mueve en el sentido positivo del eje Z.
b) La carga es negativa y se mueve en el sentido positivo del eje X.
10. [Juny 2009] Dos cargas puntuales iguales de 3pC están situadas sobre el eje Y, una se encuentra en el
punto (0, -d) y la otra en el punto (0, d), siendo d=6 m. Una tercera carga de 2pC se sitúa sobre el eje X
en x=8 m. Encuentra la fuerza ejercida sobre esta última carga. Dato: Constante eléctrica
K=9·109N·m2/C2
11. [Juny 2010] Un electró es mou dins d’un camp elèctric uniforme E = E ( − j ) . L’electró ix del repòs des
del punt A, de coordenades (1, 0) m, i arriba al punt B amb una velocitat de 10 7 m/s després de
recórrer 50 cm.
a) Indiqueu la trajectòria de l’electró i les coordenades del punt B. (1 punt)
b) Calculeu el mòdul del camp elèctric. (1 punt)
Dades: càrrega de l’electró e = 1,6·10-19 C ; massa de l’electró me = 9,1·10-31 kg
12. [Juny 2010] Quina energia allibera una tempesta elèctrica en la qual es transfereixen 50 raigs entre els
núvols i el sòl? Suposeu que la diferència de potencial mitjana entre els núvols i el sòl és de 109 V i que
la quantitat de càrrega mitjana transferida en cada raig és de 25 C.
13. [Juny 2011] Dos cargas puntuales de valores q1 = -16 C y q2 = 2 C y vectores de posición r1 = − 4 i y r2 = 1 i
(en m) ejercen una fuerza total F = − 2,7 ⋅ 10 9 i (en Newton) sobre una carga positiva situada en el
origen de coordenadas. Calcula el valor de esta carga.
Dato: Constante de Coulomb k = 9·109 N·m2/ C2
14. [Juny 2011] En una región del espacio hay dos campos, uno eléctrico y otro magnético, constantes y
perpendiculares entre sí. El campo magnético aplicado es de 100 k mT. Se lanza un haz de protones
dentro de esta región, en dirección perpendicular a ambos campos y con velocidad v = 10 6 i m / s .
Calcula:
a) La fuerza de Lorentz que actúa sobre los protones. (1 punto)
b) El campo eléctrico que es necesario aplicar para que el haz de protones no se desvíe. (1 punto)
En ambos apartados obtén el módulo, dirección y sentido de los vectores y represéntalos
gráficamente, razonando brevemente la respuesta. Dato: Carga elemental e = 1,6·10 -19 C
15. [Set. 2005] Disposem d'un camp elèctric uniforme E = −100 k N/C.
a) Indiqueu com són les superfícies equipotencials d’aquest camp. (0,5 punts)
b) Calculeu el treball que realitza el camp elèctric per a portar una càrrega q = −5 μC des del punt P 1
(1,3,2) m fins al punt P2 (2,0,4) m. (1 punt)
c) Si alliberem la càrrega q en el punt P2 i l'única força que actua és la del camp elèctric, en quina
direcció i sentit es mourà? (0,5 punts)
16. [Set. 2005] Una partícula de 3,2x10−27 kg de massa i càrrega positiva, però de valor desconegut, és
accelerada per una diferència de potencial de 104 V. A continuació, penetra en una regió on hi ha un
camp magnètic uniforme de 0,2 T perpendicular al moviment de la partícula. Si la partícula descriu
una trajectòria circular de 10 cm de radi, calculeu:
a) La càrrega de la partícula i el mòdul de la seua velocitat (1,4 punts)
Dpt de
Física i química
Resum camp elèctric
proves PAU
IES
Vilamarxant
b) El mòdul de la força magnètica que actua sobre la partícula. (0,6 punts)
17. [Set. 2006] Un feix d’electrons passa sense ser desviat de la seua trajectòria rectilínia a través de dos
camps, un elèctric i un altre magnètic, mútuament perpendiculars. El feix incideix perpendicularment
en ambdós camps. El camp elèctric, que suposarem constant, està generat per dues plaques carregades
paral·leles separades 1 cm, entre les quals hi ha una diferència de potencial de 80 V. El camp magnètic
també és constant, sent el seu mòdul de 2x10−3 T. A l’eixida de les plaques, sobre el feix actua
únicament el camp magnètic, descrivint els electrons una trajectòria circular d’1,14 cm de radi.
a) Calculeu el camp elèctric generat per les plaques. (0,5 punts)
b) Calculeu la velocitat del feix d’electrons. (0,5 punts)
c) Deduïu, a partir de les dades anteriors, la relació càrrega/massa de l’electró. (1 punt)
18. [Set. 2006] Un model elèctric simple per a la molècula de clorur de sodi consisteix a considerar als
àtoms de sodi i clor com càrregues elèctriques puntuals de valor 1’6x10 −19 C i −1’6x10−19 C,
respectivament. Ambdues càrregues es troben separades una distància d=1,2x10−10 m. Calculeu:
a) El potencial elèctric originat per la molècula en un punt O localitzat al llarg de la recta que uneix
ambdues càrregues i a una distància 50d del seu punt mitjà. Considereu el cas en què el punt O es
troba més pròxim a la càrrega positiva. (1 punt)
b) El potencial elèctric originat per la molècula en un punt P localitzat al llarg de la recta mediatriu
del segment que uneix les càrregues i a una distància 50d del seu punt mitjà. (0,5 punts)
c) El treball necessari per a desplaçar un electró des del punt O fins al punt P. (0,5 punts)
Dades: e =1,6x10−19C, Ke =9,0x109 Nm2/C2.
19. [Set. 2007]
a) En una línia d'alta tensió hi ha dos cables conductors paral·lels i horitzontals, separats entre si 2 m.
Els dos cables transporten un corrent elèctric d'1 kA. Quina serà la intensitat del camp magnètic
generat per aquests dos cables en un punt P situat entre els dos cables, equidistant d'ambdós i a la
seua mateixa altura, quan el sentit del corrent és el mateix en ambdós? I quan el sentit del corrent
és oposat en un cable respecte a l'altre cable? (1 punt).
b) En aquest últim cas, quan els corrents tenen sentits oposats, calculeu la força (mòdul, direcció i
sentit) que exerceix un cable per unitat de longitud del segon cable (1 punt).
Dada: μ0 = 4 10-7 N/A2
20. [Set. 2007]
a) Es té un camp elèctric uniforme E0 = 3000 i V/m que s'estén per tot l'espai. Seguidament s'hi
introdueix una càrrega Q = 4 μC que se situa en el punt (2,0) m. Calculeu el vector camp elèctric
resultant en el punt P (2,3) m i el seu mòdul (1 punt).
b) A continuació s'hi afegeix una segona càrrega Q' en el punt (0,3) m. Quin valor ha de tenir Q'
perquè el camp elèctric resultant en el punt P no tinga component X (1 punt).
Dato: Ke = 9 109 Nm2/C2.
21. [Set. 2008] Se tiene un campo magnético uniforme B = 0,2 i (T) y una carga q = 5 μC que se desplaza
con velocidad v = 3 j (m/s). ¿Cuál es la fuerza que el campo magnético realiza sobre la carga? Indica
en la respuesta el módulo, dirección y sentido de la fuerza.
22.[Set. 2008]Se tiene una carga q = 40 nC en el punto A (1,0) cm y otra carga q' = -10 nC en el punto A'
(0,2) cm. Calcula la diferencia de potencial eléctrico entre el origen de coordenadas y el punto B (1,2)
cm.
Dato:Ke = 9 109 Nm2/C2.
Dpt de
Física i química
Resum camp elèctric
proves PAU
IES
Vilamarxant
23.[Set. 2009] Una carga eléctrica q, con movimiento rectilíneo uniforme de velocidad v o , penetra en
una región del espacio donde existe un campo magnético uniforme B . Explica el tipo de movimiento
que experimentará en los siguientes casos: a) vo paralelo a B (0,7 puntos) y b) v o perpendicular a B
(0,8 puntos).
24.[Set. 2009] Enuncia la ley de Faraday-Henry (ley de la inducción electromagnética) (1,5 puntos).
25.[Set. 2010] Per dos conductors rectilinis i indefinits, que coincideixen
amb els eixos Y i Z, circulen corrents de 2 A en el sentit positiu dels
esmentats eixos. Calculeu:
a) El camp magnètic en el punto P de coordenades (0, 2, 1) cm. (1,2
punts)
b) La força magnètica sobre un electró situat en el punt P que es mou
amb velocitat v = 10 4 ( j ) m/s (0,8 punts)
Dades: permeabilitat magnètica del buit μ 0 = 4π·10-7 T·m·A-1; càrrega de
l’electró e = 1,6·10-19 C
26.[Set. 2010] Es vol dissenyar un sistema de diagnosi per raigs X i s’ha establert que la longitud d’ona
òptima de la radiació seria d’1 nm. Quina ha de ser la diferència de potencial entre l’ànode i el càtode
del nostre sistema?
Dades: càrrega de l’electró e = 1,6·10-19 C; constant de Planck h = 6,63·10-34 J·s; velocitat de la llum c = 3·108
m/s.