Em um experimento de efeito fotoelétrico, uma superfície metálica é iluminada por uma radiação cuja energia de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento de efeito fotoelétrico, uma superfície metálica é iluminada por uma radiação cuja energia de cada fóton é 5,0 eV. Para retirar um elétron dessa superfície, são necessários 2,0 eV, valor denominado função trabalho. Após a emissão, o elétron conserva o restante da energia na forma de energia cinética. Considere a massa do elétron igual a 9,1 × 10?³¹ kg e 1 eV = 1,6 × 10?¹? J. Despreze efeitos relativísticos e use a relação E_c = mv²/2. Com base nas informações do experimento, qual é a energia cinética adquirida pelo elétron e sua velocidade aproximada após a emissão?
- A) Energia cinética: 7,0 eV; velocidade: 1,6 × 10⁶ m/s.
- B) Energia cinética: 3,0 eV; velocidade: 1,0 × 10⁶ m/s.
- C) Energia cinética: 2,0 eV; velocidade: 0,8 × 10⁶ m/s.
- D) Energia cinética: 3,0 eV; velocidade: 1,4 × 10⁶ m/s.
- E) Energia cinética: 5,0 eV; velocidade: 1,3 × 10⁶ m/s.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Pelo princípio de conservação de energia no efeito fotoelétrico, a energia do fóton se divide em duas partes: a função trabalho (energia necessária para retirar o elétron do metal) e a energia cinética do elétron emitido. Assim, Ec = E_fóton - função trabalho = 5,0 eV - 2,0 eV = 3,0 eV. Passo 2: Converta para joules: 3,0 × 1,6 × 10^-19 J = 4,8 × 10^-19 J. Passo 3: Use Ec = mv²/2, isolando a velocidade: v = raiz de (2 × Ec / m). Passo 4: Substitua os valores: v = raiz de (2 × 4,8 × 10^-19 / 9,1 × 10^-31) = raiz de (1,05 × 10^12) ≈ 1,03 × 10^6 m/s, ou seja, aproximadamente 1,0 × 10^6 m/s. Passo 5: Portanto, a alternativa B está correta, e o gabarito oficial coincide com a resolução. Por que as outras estão erradas: A soma a função trabalho à energia do fóton em vez de subtraí-la; C toma a função trabalho como se fosse a energia cinética; D tem a energia cinética correta, mas a velocidade de 1,4 × 10^6 m/s não resulta da fórmula com esses dados; E ignora a função trabalho e atribui ao elétron toda a energia do fóton.
💡 Dica: Calcule a energia cinética subtraindo a função trabalho da energia do fóton.
Alternativa por alternativa
O aluno somou a função trabalho à energia do fóton (5,0 + 2,0 = 7,0 eV), esquecendo que parte da energia é gasta para vencer a barreira do metal.
Por que engana: O aluno pode confundir a energia total com a energia cinética, não subtraindo corretamente a função trabalho da energia do fóton.
Pela conservação da energia no efeito fotoelétrico, a energia cinética é E_c = E_fóton − função trabalho = 5,0 − 2,0 = 3,0 eV. Convertendo: E_c = 3,0 × 1,6 × 10⁻¹⁹ J = 4,8 × 10⁻¹⁹ J. Como E_c = mv²/2, v = √(2E_c/m) = √[(2 × 4,8 × 10⁻¹⁹)/(9,1 × 10⁻³¹)] ≈ 1,0 × 10⁶ m/s.
O aluno confundiu a função trabalho com a energia cinética do elétron, tomando diretamente o valor de 2,0 eV como energia que sobra após a emissão.
O aluno calculou corretamente a energia cinética (3,0 eV), mas errou ao obter a velocidade, por erro de cálculo com potências de dez ou na raiz quadrada, já que o valor correto é cerca de 1,0 × 10^6 m/s.
O aluno considerou que todo o valor da energia do fóton (5,0 eV) vira energia cinética do elétron, ignorando o trabalho necessário para retirá-lo da superfície metálica.
Raio-X da questão
energia cinética do elétron
avaliacao
energia cinética · função trabalho
Revisar a relação entre energia de fótons e função trabalho em efeito fotoelétrico.
O aluno pode confundir a energia total com a energia cinética, não subtraindo corretamente a função trabalho da energia do fóton.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em uma atividade de laboratório escolar sobre o efeito fotoelétrico, uma placa metálica é iluminada por uma radiação…
- Em uma atividade de laboratório, uma superfície metálica é iluminada com radiação ultravioleta de frequência 8,0 × 10¹4…
- Em um experimento de efeito fotoelétrico, uma equipe utiliza luz ultravioleta de comprimento de onda igual a 250 nm para…
- Em um experimento de Física aplicado ao estudo de sensores de radiação ultravioleta, uma superfície metálica é iluminada…
- Em um experimento, um fóton com energia de 3,2 eV incide em uma superfície metálica. Determine se ocorrerá efeito…
- Em um experimento de efeito fotoelétrico realizado para investigar sensores de luz usados em sistemas de iluminação…
Todas as questões de Física Quântica (Efeito Fotoelétrico, Dualidade)
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog