O espectrômetro de massa é um equipamento utilizado para se estudar a composição de um material. A figura ao…

Questão

O espectrômetro de massa é um equipamento utilizado para se estudar a composição de um material. A figura ao lado ilustra diferentes partículas de uma mesma amostra sendo injetadas por uma abertura no ponto O de uma câmara a vácuo. Essas partículas possuem mesma velocidade v?, paralela ao plano da página e com o sentido indicado no desenho. No interior desta câmara há um campo magnético uniforme B? perpendicular à velocidade v?, cujas linhas de campo são perpendiculares ao plano da página e saindo desta, conforme representado no desenho com o símbolo ?. As partículas descrevem então trajetórias circulares identificadas por I, II, III e IV. Considerando as informações acima e os conceitos de eletricidade e magnetismo, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) A partícula da trajetória II possui carga positiva e a da trajetória IV possui carga negativa. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma carga, a da trajetória II tem maior massa que a da trajetória I. ( ) Supondo que todas as partículas tenham mesma massa, a da trajetória III tem maior carga que a da trajetória II. ( ) Se o módulo do campo magnético B fosse aumentado, todas as trajetórias teriam um raio maior. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. (UFPR 2014)

1. A) V – V – V – F.
2. B) F – V – F – V.
3. C) V – F – V – V.
4. D) V – V – F – F.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. No campo magnético, a força magnética age como resultante centrípeta, então |q| v B = m v^2 / R, o que dá R = m v / (|q| B). Para a mesma velocidade, o raio é diretamente proporcional à massa, inversamente proporcional à carga em módulo e inversamente proporcional ao campo B. Passo 2: Afirmativa 1 (V): pela regra da mão esquerda, partículas de cargas opostas são desviadas para lados opostos; o gabarito indica que II e IV têm sinais contrários, logo a afirmação é verdadeira. Passo 3: Afirmativa 2 (V): com mesma carga, mesma velocidade e mesmo campo, R é proporcional a m; como a trajetória II tem raio maior que a da I, a partícula II tem maior massa. Passo 4: Afirmativa 3 (F): com mesma massa, R é proporcional a 1/|q|. Como a trajetória III tem raio maior que a da II, sua carga em módulo é menor, e não maior; a afirmação é falsa. Passo 5: Afirmativa 4 (F): R é inversamente proporcional a B. Aumentar B reduz o raio de todas as trajetórias, e não o aumenta; a afirmação é falsa. Passo 6: A sequência correta é V, V, F, F, alternativa D. Nas erradas: A marca a afirmativa 3 como verdadeira, o que contraria a relação inversa entre raio e carga; B inverte o sinal da partícula II e afirma que aumentar B aumenta o raio; C afirma que maior massa produz menor raio e que aumentar B aumenta o raio.

💡 Dica: Analise as forças magnéticas e as relações entre carga, massa e raio da trajetória.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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