Propriedades dos Ímãs
Lista de 10 exercícios de Física com gabarito sobre o tema Propriedades dos Ímãs com questões de Vestibulares.
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01. (Unesp) Um ímã em forma de barra, com seus polos Norte e Sul, é colocado sob uma superfície coberta com partículas de limalha de ferro, fazendo com que elas se alinhem segundo seu campo magnético. Se quatro pequenas bússolas, 1, 2, 3 e 4, forem colocadas em repouso nas posições indicadas na figura, no mesmo plano que contém a limalha, suas agulhas magnéticas orientam-se segundo as linhas do campo magnético criado pelo ímã.
Desconsiderando o campo magnético terrestre e considerando que a agulha magnética de cada bússola seja representada por uma seta que se orienta na mesma direção e no mesmo sentido do vetor campo magnético associado ao ponto em que ela foi colocada, assinale a alternativa que indica, correta e respectivamente, as configurações das agulhas das bússolas 1, 2, 3 e 4 na situação descrita.
Resposta: C
Resolução:
02. (ACAFE) Um mágico utiliza três caixas idênticas (figura abaixo) para realizar um truque em que adivinha em qual das caixas está uma bola de ferro comum. Para isso, coloca a mão sobre as caixas e, depois de toda encenação, adivinha a caixa certa.
O truque é simples. Ele tem escondido na sua luva um ímã que atrai a bola de metal ao se aproximar dela. Com a sensação da força de atração em sua mão, ele adivinha a caixa em que a bola está.
Com base no exposto, assinale a alternativa que completa, corretamente, as lacunas da frase a seguir.
A força entre o ímã e a bola de metal, sentida pelo mágico, é de origem __________ e a sua intensidade depende, dentre outras coisas, da ____________. Se invertermos os polos do ímã que está na mão do mágico, a força entre o ímã e a bola de metal ____________.
- elétrica - da força normal - não se altera.
- magnética - distância entre eles - não se altera.
- elétrica - distância entre eles - diminui.
- magnética - da força normal - diminui.
Resposta: B
Resolução:
03. (EAM) Os ímãs são corpos que geram campo magnético e as observações de fenômenos relacionados ao magnetismo ocorrem desde a Antiga Grécia. Sobre as propriedades dos imãs, analise as afirmativas a seguir.
I- Quando há dois ímãs, é correto afirmar que seus polos magnéticos de mesmo nome (norte e norte ou sul e sul) se repelem.
II- Quando um Imã é dividido ao meio, obtêm-se dois outros imãs, cada um com seus próprios polos norte e sul.
III- Em um imã, existem cargas magnéticas positivas e negativas, separadas por uma distância igual ao comprimento do ímã.
Marque a opção correta.
- Apenas a afirmativa I é verdadeira.
- Apenas a afirmativa II é verdadeira.
- Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras.
- Apenas as afirmativas I e II são verdadeiras.
- Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
Resposta: D
Resolução:
04. (UEA) A figura 1 mostra um ímã cilíndrico, seus dois polos magnéticos, Norte e Sul, e seu eixo de simetria, AB. Esse ímã é cortado em dois pedaços por um plano α, perpendicular ao eixo AB, conforme a figura 2.
Sobre esse ímã, pode-se afirmar que:
- se uma partícula eletrizada for colocada em repouso próxima ao ímã, será atraída por ele, independentemente do sinal da carga da partícula.
- com o corte pelo plano α, é possível separar os polos magnéticos Norte e Sul.
- uma partícula eletrizada negativamente, colocada em repouso sobre o eixo AB, será atraída por ele se estiver próxima ao polo Norte e repelida se estiver próxima ao polo Sul.
- após o corte pelo plano α, os polos magnéticos do ímã só continuarão a existir se ele for dividido exatamente em duas metades.
- em qualquer ponto do eixo AB, o vetor campo magnético gerado por ele apresenta a mesma direção e o mesmo sentido.
Resposta: E
Resolução:
05. (EEAR) Em um laboratório de Física, um estudante analisa o comportamento de três lâminas metálicas quando aproximadas de um ímã.
1 – A lâmina 1 não é atraída por nenhum polo do ímã.
2 – A lâmina 2 é atraída pelos dois polos do ímã.
3 – A lâmina 3 tem uma das suas extremidades atraída pelo polo norte e repelida pelo polo sul, enquanto a outra extremidade é atraída pelo polo sul e repelida pelo polo norte
Com base nessas observações, o estudante fez quatro afirmações.
Assinale a alternativa que possui a afirmação fisicamente incorreta.
- A lâmina 1 não é feita de material ferromagnético.
- A lâmina 2 é feita de material ferromagnético, mas não está imantada.
- A lâmina 2 é feita de material ferromagnético, e está imantada.
- A lâmina 3 é feita de material ferromagnético, e está imantada.
Resposta: C
Resolução:
06. (EEAR) Entre as substâncias magnéticas, aquelas que ao serem colocadas próximas a um imã, cujo campo magnético é intenso, são repelidas por ambos os polos do imã, são classificadas como
- diamagnéticas.
- paramagnéticas.
- ferromagnéticas.
- imãs permanentes.
Resposta: A
Resolução:
07. (UNICID) Um determinado material, quando é submetido a um campo magnético externo, de intensidade crescente, possui uma resposta que varia conforme sua natureza magnética.
Três são os tipos de natureza magnética:
• Ferromagnético: o magnetismo interno também aumenta proporcionalmente ao aumento do campo externo, até atingir um valor máximo, denominado campo de saturação;
• Paramagnético: o campo interno também aumenta até um limite, mas em intensidade menor do que no ferromagnético;
• Diamagnético: o campo interno se opõe ao externo.
O gráfico representa uma curva de magnetização de três materiais, 1, 2 e 3, submetidos a um campo magnético H e a variação do campo interno B, de cada material, em função de H.
- diamagnético, ferromagnético e paramagnético.
- paramagnético, ferromagnético e diamagnético.
- ferromagnético, paramagnético e diamagnético.
- paramagnético, diamagnético e ferromagnético.
- diamagnético, paramagnético e ferromagnético.
Resposta: E
Resolução:
A curva 1 representa o comportamento de um material ferromagnético. O campo interno aumenta proporcionalmente ao campo externo, até atingir um valor máximo, denominado campo de saturação.
A curva 2 representa o comportamento de um material paramagnético. O campo interno também aumenta com o campo externo, mas em intensidade menor do que no material ferromagnético.
A curva 3 representa o comportamento de um material diamagnético. O campo interno é oposto ao campo externo.
Portanto, a ordem correta dos materiais, de acordo com sua natureza magnética, é:
Ferromagnético
Paramagnético
Diamagnético
Aqui está uma explicação mais detalhada:
Ferromagnético: A curva 1 é uma linha reta que passa pela origem. Isso indica que o campo interno aumenta proporcionalmente ao campo externo. O fato de a curva atingir um valor máximo indica que o material atingiu o campo de saturação.
Paramagnético: A curva 2 é uma linha reta que não passa pela origem. Isso indica que o campo interno aumenta com o campo externo, mas em intensidade menor do que no material ferromagnético.
Diamagnético: A curva 3 é uma linha reta que tem uma inclinação negativa. Isso indica que o campo interno é oposto ao campo externo.
As alternativas (A), (B) e (D) estão incorretas porque:
A alternativa (A) está incorreta porque a curva 3 representa um material diamagnético, não ferromagnético.
A alternativa (B) está incorreta porque a curva 1 representa um material ferromagnético, não paramagnético.
A alternativa (D) está incorreta porque a curva 2 representa um material paramagnético, não diamagnético.
08. (IFSulDeMinas) O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) é um grande laboratório financiado, principalmente, pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e utilizado para a pesquisa em materiais, localizado na cidade de Campinas, interior do estado de São Paulo. Nesse laboratório, elétrons atingem altas velocidades no interior de tubos selados a vácuo, tendo sua trajetória retilínea desviada pela ação da força magnética proporcionada por eletroímãs, para que a radiação síncrotron emitida durante a nova trajetória curvilínea dessas partículas negativamente carregadas seja utilizada nos experimentos. Considere um fluxo de elétrons injetados em um tubo, conforme o esquema da figura.
Ao atravessar a região sob influência dos polos Norte (N) e Sul (S) magnéticos do eletroimã, os elétrons serão desviados:
- para cima, em relação ao plano da página;
- para baixo, em relação ao plano da página;
- para esquerda;
- para direita.
Resposta: A
Resolução:
De acordo com a regra da mão direita, a força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético é perpendicular ao campo magnético e à velocidade da carga. No caso dos elétrons, que são negativamente carregados, a força magnética é dirigida para o lado oposto ao campo magnético.
Na figura, os elétrons estão se movendo para a direita, em direção ao polo norte do eletroímã. O campo magnético do eletroímã está saindo do polo sul e entrando no polo norte. Portanto, a força magnética aplicada aos elétrons é dirigida para cima, em relação ao plano da página.
Assim, a resposta correta é a (A).
Explicação detalhada
A força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético é dada pela seguinte equação:
F = q * v * B * sen θ
Onde:
F é a força magnética (em N);
q é a carga elétrica da partícula (em C);
v é a velocidade da partícula (em m/s);
B é a intensidade do campo magnético (em T);
θ é o ângulo entre o campo magnético e a velocidade da partícula.
No caso dos elétrons, que são negativamente carregados, a força magnética é dirigida para o lado oposto ao campo magnético. Portanto, no caso da figura, a força magnética aplicada aos elétrons é dirigida para cima, em relação ao plano da página.
A regra da mão direita pode ser usada para determinar a direção da força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético. Para isso, siga os seguintes passos:
Coloque o polegar da mão direita na direção do campo magnético.
Coloque os dedos da mão direita na direção do movimento da carga elétrica.
A força magnética é perpendicular aos dedos e ao polegar, e aponta na direção do dedo médio.
Aplicando a regra da mão direita no caso da figura, temos:
Dedo polegar: direção do campo magnético (saindo do polo sul e entrando no polo norte).
Dedos da mão: direção do movimento dos elétrons (para a direita).
Dedo médio: direção da força magnética (para cima, em relação ao plano da página).
09. (UECE) A combustão da parafina de uma vela produz gás carbônico e vapor d’água. O livro A História Química de uma Vela, escrito por Michel Faraday (1791-1867) relata experiências relacionadas ao comportamento da chama diante de um campo magnético. Colocada entre polos opostos de um imã, a chama sofre um alongamento para cima por conta do(a)
- efeito termoiônico sobre o material da vela.
- paramagnetismo dos produtos da combustão.
- diamagnetismo dos produtos da combustão.
- repulsão dos fótons produzidos pela vela.
Resposta: C
Resolução: Quando a chama de uma vela é colocada entre polos opostos de um ímã, ela sofre um alongamento para cima devido ao diamagnetismo dos produtos da combustão.
O diamagnetismo é uma propriedade de materiais que produzem um fraco campo magnético oposto à direção do campo magnético externo, resultando em uma repulsão dos materiais diamagnéticos em relação ao campo magnético. Nesse caso, os produtos da combustão atuam como materiais diamagnéticos e se afastam dos polos magnéticos, alongando a chama para cima.
10. (IFSP) Um professor de Física mostra aos seus alunos 3 barras de metal AB, CD e EF que podem ou não estar magnetizadas. Com elas, faz três experiências que consistem em aproximá-las e observar o efeito de atração e/ou repulsão, registrando-o na tabela a seguir.
Após o experimento e admitindo que cada letra pode corresponder a um único polo magnético, seus alunos concluíram que:
- somente a barra CD é ímã.
- somente as barras CD e EF são ímãs.
- somente as barras AB e EF são ímãs.
- somente as barras AB e CD são ímãs.
- AB, CD e EF são ímãs.
Resposta: B
Resolução: