Sobre estas questões de Física Quântica (Efeito Fotoelétrico, Dualidade)
Esta página reúne 68 questões de Física Quântica (Efeito Fotoelétrico, Dualidade) voltadas para ENEM, dentro da unidade temática Física Moderna, todas alinhadas à BNCC. Abaixo você encontra 6 questões-amostra com a análise pedagógica completa (gabarito comentado, ficha pedagógica e resolução passo a passo) — uma prévia do que o GeraProva monta automaticamente para a prova inteira.
O que estas questões cobram: efeito fotoelétrico; trabalho de extração; interferência de luz; energia de fóton.
Objetivos pedagógicos principais: avaliacao.
2F · 6M · 2D
Distribuição de dificuldade
🧠 Habilidades cognitivas (Bloom): Aplicar, Lembrar, Analisar, Compreender, Avaliar
🎯 Tipos de raciocínio exigidos: Dedutivo, Crítico, Indutivo
Como usar: professores podem aplicar estas questões diretamente em avaliações, usar como material de apoio em aula, ou gerar uma prova personalizada com o GeraProva escolhendo dificuldade, quantidade e formato. Alunos podem usar para revisão ativa, praticando a resolução antes de ver o gabarito comentado.
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Questão 1BNCC EM13CNT101Média🧠 Aplicar⏱ medio
Em uma atividade de laboratório escolar sobre o efeito fotoelétrico, uma placa metálica é iluminada por uma radiação monocromática de frequência 1,0 × 10^15 Hz. Para esse metal, a energia mínima necessária para retirar um elétron da superfície, chamada função trabalho, é 2,5 eV. Considere a constante de Planck igual a 4,0 × 10^-15 eV·s. A energia cinética máxima dos elétrons emitidos pode ser determinada pela relação Ecin,máx = hf - f, em que h é a constante de Planck, f é a frequência da radiação e f é a função trabalho.
Com base nas informações do experimento, qual é a energia cinética máxima dos elétrons emitidos pela placa metálica?
- A) 4,0 eV
- B) 2,5 eV
- C) 1,5 eV
- D) 0,5 eV
- E) 6,5 eV
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
efeito fotoelétrico
💡 Dica de resolução
Calcule a energia do fóton e subtraia o trabalho de saída.
✅ Resposta correta: C
A energia de cada fóton é E = hf = (4,0 × 10^-15 eV·s)(1,0 × 10^15 Hz) = 4,0 eV. Pela equação do efeito fotoelétrico, Ecin,máx = E − φ = 4,0 eV − 2,5 eV = 1,5 eV.
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) É o valor da energia do fóton, obtido por hf. Não se subtrai, porém, a energia necessária para retirar o elétron do metal.
❌ B) Corresponde à função trabalho do metal, e não à energia cinética máxima dos elétrons emitidos. A função trabalho deve ser subtraída da energia do fóton.
❌ D) Resulta de subtrair a função trabalho duas vezes da energia do fóton: 4,0 − 2,5 − 1,0 = 0,5 eV. Esse procedimento não corresponde à equação do efeito fotoelétrico.
❌ E) Resulta da soma da energia do fóton com a função trabalho: 4,0 + 2,5 = 6,5 eV. No efeito fotoelétrico, a função trabalho é uma parcela que consome energia, portanto deve ser subtraída.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a relação entre frequência, energia do fóton e trabalho de saída.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Crítico
Taxonomia Bloom: Aplicar
Dificuldade: Média
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: alto
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: multipla
Indicações: Simulado · Diagnóstico · Exige cálculo · Cotidiano
Questão 2BNCC EM13CNT101Média🧠 Aplicar⏱ medio
Qual é o trabalho de extração de um metal se um elétron é liberado por um fóton de 5 eV e a energia cinética do elétron é de 2 eV?
- A) 1 eV
- B) 2 eV
- C) 3 eV
- D) 4 eV
- E) 5 eV
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
trabalho de extração
💡 Dica de resolução
Calcule o trabalho subtraindo a energia cinética da energia do fóton.
✅ Resposta correta: C
O trabalho é 3 eV, calculado pela diferença entre energia do fóton e energia cinética.
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) Não pode ser tão baixo, pois o fóton tem energia maior.
❌ B) Isso ainda não é suficiente para o trabalho de extração.
❌ D) Esse valor é maior que a energia do fóton.
❌ E) Esse é o valor total, não o trabalho de extração.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a relação entre energia de fótons e trabalho de extração de elétrons.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Dedutivo
Taxonomia Bloom: Aplicar
Dificuldade: Média
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: medio
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: unica
Indicações: Simulado · Diagnóstico · Exige cálculo
Questão 3BNCC EM13CNT302Difícil🧠 Analisar⏱ medio
Em um laboratório escolar, estudantes investigam a difração da luz usando um laser vermelho e uma fenda estreita. Ao atingir uma tela, a luz forma regiões claras e escuras. Para uma fenda de largura a, as posições das regiões escuras podem ser aproximadas por y_m = m?L/a, em que ? é o comprimento de onda da luz, L é a distância entre a fenda e a tela e m é um número inteiro. Assim, a distância entre regiões escuras consecutivas, nessa aproximação, é ?y = ?L/a.
No experimento, a fenda tem largura de 0,5 mm, a tela está a 2,0 m da fenda e o laser emite luz de comprimento de onda igual a 500 nm. Considerando a relação apresentada no texto-base, qual é a distância aproximada entre regiões escuras consecutivas observadas na tela?
- A) 0,3 cm
- B) 0,2 cm
- C) 0,4 cm
- D) 0,1 cm
- E) 0,5 cm
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
interferência de luz
💡 Dica de resolução
Utilize a fórmula de interferência para calcular a distância entre as franjas.
✅ Resposta correta: B
A distância entre regiões escuras consecutivas é Δy = λL/a. Convertendo as unidades: λ = 500 nm = 5,0 × 10⁻⁷ m e a = 0,5 mm = 5,0 × 10⁻⁴ m. Portanto, Δy = (5,0 × 10⁻⁷ × 2,0)/(5,0 × 10⁻⁴) = 2,0 × 10⁻³ m. Como 1 m = 100 cm, 2,0 × 10⁻³ m = 0,2 cm.
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) Resulta da conversão incorreta de 500 nm para metros, adotando um valor de comprimento de onda três vezes maior que o fornecido.
❌ C) Resulta da conversão incorreta da largura da fenda, usando 0,25 mm no denominador da expressão.
❌ D) Resulta da utilização de metade da distância calculada, como se a separação entre regiões escuras consecutivas correspondesse apenas à distância entre uma região escura e o centro do padrão.
❌ E) Resulta da combinação de conversões inadequadas para o comprimento de onda e para a largura da fenda, produzindo uma razão numérica cinco vezes maior que a correta.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a fórmula da interferência em fendas e o conceito de comprimento de onda.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Crítico
Taxonomia Bloom: Analisar
Dificuldade: Difícil
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: medio
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: multipla
Indicações: Simulado · Diagnóstico · Exige cálculo · Cotidiano
Questão 4BNCC EM13CNT103Média🧠 Compreender⏱ medio
Em uma atividade de laboratório, estudantes analisam o efeito fotoelétrico em uma placa metálica. Sobre ela incide luz monocromática de frequência 5,0 × 10¹4 Hz. O material possui função trabalho de 3,2 eV, mas essa grandeza está relacionada à energia mínima para retirar elétrons do metal. Para os cálculos, considere a constante de Planck h = 4,14 × 10?¹5 eV·s.
Com base nas informações do experimento, qual é a energia de cada fóton da radiação incidente?
- A) 3,20 eV
- B) 2,07 eV
- C) 0,80 eV
- D) 2,07 × 10¹⁴ eV
- E) 20,70 eV
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
efeito fotoelétrico
💡 Dica de resolução
Calcule a energia dos fótons usando a relação E = hf.
✅ Resposta correta: B
A energia de um fóton é dada por E = h · f. Substituindo os valores fornecidos, obtém-se E = (4,14 × 10⁻¹⁵ eV·s)(5,0 × 10¹⁴ s⁻¹) = 20,7 × 10⁻¹ eV = 2,07 eV. A função trabalho não deve ser subtraída, pois o comando solicita a energia do fóton, e não a energia cinética máxima dos elétrons emitidos.
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) Confunde a função trabalho do metal com a energia de cada fóton incidente. A função trabalho é a energia mínima necessária para retirar um elétron, não a energia determinada pela frequência da radiação.
❌ C) Subtrai a função trabalho da energia do fóton, procedimento que corresponderia à energia cinética máxima do elétron emitido, e ainda usa uma aproximação inadequada para a energia calculada. O comando, porém, solicita a energia do fóton.
❌ D) Aplica a relação E = h · f, mas mantém indevidamente a unidade ou a potência associada à frequência na unidade final, sem realizar corretamente a conversão algébrica das potências de dez.
❌ E) Multiplica corretamente os coeficientes, mas combina de forma incorreta as potências de dez, ignorando o fator 10⁻¹ resultante de 10⁻¹⁵ · 10¹⁴.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a relação entre frequência e energia dos fótons.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Dedutivo
Taxonomia Bloom: Compreender
Dificuldade: Média
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: alto
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: unica
Indicações: Simulado · Diagnóstico · Exige cálculo
Questão 5BNCC EM13CNT101Média🧠 Aplicar⏱ medio
Uma lâmpada LED emite luz azul com comprimento de onda de 450 nm. Calcule a energia de um fóton dessa luz utilizando a fórmula E = h·c/?, onde h = 6,63×10?³4 J·s e c = 3×108 m/s.
- A) 2,78×10?¹? J
- B) 4,42×10?¹? J
- C) 1,55×10?¹? J
- D) 6,80×10?¹? J
- E) 8,66×10?¹? J
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
energia de fóton
💡 Dica de resolução
Utilize a fórmula E = h·c/? para calcular a energia do fóton.
✅ Resposta correta: B
Cálculo correto: E = (6,63×10?³4 J·s * 3×108 m/s) / (450×10?? m).
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) Cálculo errado da relação entre h, c e ?.
❌ C) Erro de conversão de unidades.
❌ D) Cálculo da energia com valores inapropriados.
❌ E) Resultado excessivo, falta de atenção ao comprimento do comprimento de onda.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a relação entre comprimento de onda e energia de fótons.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Dedutivo
Taxonomia Bloom: Aplicar
Dificuldade: Média
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: medio
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: unica
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Questão 6BNCC EM13CNT101Média🧠 Aplicar⏱ medio
Um experimento demonstra que a luz de comprimento de onda 500 nm consegue ejetar elétrons de um metal com função trabalho de 2,5 eV. Calcule a energia dos fótons e determine se os elétrons serão ejetados.
- A) Os elétrons não serão ejetados.
- B) Os elétrons serão ejetados, pois E > W.
- C) Os elétrons serão ejetados, mas com energia mínima.
- D) A energia do fóton é 2,5 eV.
- E) A energia do fóton é 4,5 eV.
📖 Análise pedagógica e resolução comentada
🎯 Conceito central
energia dos fótons
💡 Dica de resolução
Calcule a energia dos fótons usando a relação E = hc/λ.
✅ Resposta correta: B
A energia dos fótons (3,97 eV) é maior que a função trabalho (2,5 eV).
Por que as outras alternativas estão erradas:
❌ A) A energia dos fótons é maior que a função trabalho, então os elétrons são ejetados.
❌ C) Os elétrons são ejetados com energia acima da mínima.
❌ D) A energia do fóton calculada é 3,97 eV.
❌ E) A energia do fóton calculada é 3,97 eV.
📚 Reveja antes de resolver
Revisar a relação entre comprimento de onda e energia dos fótons.
📋 Ficha pedagógica
Objetivo: avaliacao
Raciocínio: Dedutivo
Taxonomia Bloom: Aplicar
Dificuldade: Média
Tempo estimado: medio
Nível de leitura: medio
Estilo do enunciado: calculativa
Contexto de aplicação: cientifico
Papel na prova: desafio
Peso pedagógico: alto
Poder de discriminação: alto
Autonomia do enunciado: completo
Cobertura da habilidade: multipla
Indicações: Simulado · Diagnóstico · Exige cálculo
Habilidades BNCC trabalhadas nesta página
As questões desta página desenvolvem as seguintes habilidades da Base Nacional Comum Curricular:
EM13CNT101Analisar 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.
EM13CNT103Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
EM13CNT204Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
EM13CNT302Comunicar, para públicos variados, em diversos contextos, resultados de análises, pesquisas e/ou experimentos, elaborando e/ou interpretando textos, gráficos, tabelas, símbolos, códigos, sistemas de classificação e equações, por meio de diferentes linguagens, mídias, tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), de modo a participar e/ou promover debates em torno de temas científicos e/ou tecnológicos de relevância sociocultural e ambiental.
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