FísicaFUVESTBNCC EM13CNT101Difícil⏱ medio

Na figura, A e B representam duas placas metálicas; a diferença de potencial entre elas é VB – VA = 2,0 x 10^4…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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

Na figura, A e B representam duas placas metálicas; a diferença de potencial entre elas é VB – VA = 2,0 x 10^4 V. As linhas tracejadas 1 e 2 representam duas possíveis trajetórias de um elétron, no plano da figura. [IMAGEM] Considere a carga do elétron igual a –1,6 x 10–19 C e as seguintes afirmações com relação à energia cinética de um elétron que sai do ponto X na placa A e atinge a placa B: I. Se o elétron tiver velocidade inicial nula, sua energia cinética, ao atingir a placa B, será 3,2 x 10–15 J. II. A variação da energia cinética do elétron é a mesma, independentemente de ele ter percorrido as trajetórias 1 ou 2. III. O trabalho realizado pela força elétrica sobre o elétron na trajetória 2 é maior do que o realizado sobre o elétron na trajetória 1. Apenas é correto o que se afirma em [FUVEST 2018 - Questão 9] FUVEST - 2018

A) I.
B) II.
C) III.
D) I e II.
E) I e III.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

A força elétrica é conservativa, então o trabalho que ela realiza sobre o elétron depende apenas da diferença de potencial entre os pontos inicial e final, e não da trajetória percorrida. Como o elétron sai de X, na placa A, e chega à placa B, o trabalho é W = q(VA - VB), com q = -1,6 x 10^-19 C.
Calcule o trabalho: W = (-1,6 x 10^-19) x (-2,0 x 10^4) = 3,2 x 10^-15 J. Como o trabalho é positivo, a força elétrica realiza trabalho a favor do movimento e aumenta a energia cinética do elétron.
Afirmação I: se a velocidade inicial é nula, pelo teorema da energia cinética a energia cinética final é igual ao trabalho realizado, ou seja, 3,2 x 10^-15 J. Logo, a afirmação I está correta.
Afirmação II: como o trabalho depende só da diferença de potencial, que é a mesma para as trajetórias 1 e 2, a variação da energia cinética é a mesma nos dois casos. Logo, a afirmação II está correta.
Afirmação III: o trabalho na trajetória 2 não é maior que na trajetória 1, pois ambos têm o mesmo valor, 3,2 x 10^-15 J. Logo, a afirmação III está errada.
Conclusão: estão corretas apenas as afirmações I e II, portanto a alternativa correta é a D.
Por que as outras estão erradas: A) considera apenas a I, mas a II também é correta. B) considera apenas a II, mas a I também é correta. C) aceita somente a III, que é falsa. E) inclui a III, que é falsa.

💡 Dica: Calcule a energia cinética usando a diferença de potencial e analise o trabalho da força elétrica em trajetórias diferentes.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

Aceita que a energia cinética final é 3,2 x 10^-15 J, mas acredita que a variação de energia depende do caminho, por isso rejeita a afirmação II.

B Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Aceita que a variação da energia cinética é a mesma nas duas trajetórias, mas erra o sinal da energia ao achar que o elétron perde energia ao ir de A para B, rejeitando a afirmação I.

Por que engana: Confundir a variação da energia cinética com o trabalho realizado em diferentes trajetórias.

C Erradaerro: Conceitual

Acredita que a trajetória 2, por ser mais longa, realiza mais trabalho, e não percebe que a força elétrica é conservativa.

D Correta

É a resposta que o enunciado sustenta.

E Erradaerro: Conceitual

Confirma a afirmação I, mas acredita que o trabalho elétrico depende do comprimento da trajetória, o que leva a aceitar a afirmação III.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade dupla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 progressao

🎯 Conceito central

energia cinética, trabalho da força elétrica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia cinética · trabalho da força elétrica

📚 Reveja

Revisar conceitos de energia cinética e trabalho da força elétrica em campos elétricos.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a variação da energia cinética com o trabalho realizado em diferentes trajetórias.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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