Física moderna · ITA

Física moderna: questões do ITA

24 questões de Física moderna (Física) no ITA (2008–2026). Treine de graça com correção e comentário.

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Questões de Física moderna no ITA

24 no total

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ITA20261a faseQuestao 24FísicaFísica modernaDificil

A figura a seguir ilustra um dispositivo D(λ, A), que emite radiação eletromagnética monocromática de comprimento de onda λ e intensidade A e que chega a um anteparo opaco S₁ com duas fendas. A radiação é detectada por um dispositivo de medição M fixado em um segundo anteparo S₂. Esse dispositivo M, ao ser submetido à radiação, gera uma resposta de corrente i em função da diferença de potencial V aplicada nos seus terminais. A figura também apresenta 4 gráficos I − V, todos na mesma escala, obtidos a partir de medições com diferentes valores de λ e A. É falsa a afirmação de que é possível passar da situação

Imagens anexadas

A)(2) para (1), apenas diminuindo A.
B)(2) para (4), mudando λ e aumentando A.
C)(2) para (3), aumentando apenas λ.
D)(4) para (3), mudando apenas λ.
E)(3) para (1), aumentando λ e diminuindo A.

ITA20251a faseQuestao 24FísicaFísica modernaMuito dificil

O efeito Raman ocorre quando há o espalhamento inelástico da luz pela matéria, de forma que o fóton espalhado contém um pequeno decremento ou incremento de um quantum de energia relacionado a transições entre modos vibracionais na matéria. Em um experimento realizado a temperatura ambiente, um fóton incidente de comprimento de onda de

620

nm é espalhado por um cristal, resultando em um fóton espalhado com comprimento de onda de

590

nm. Suponha que esse mesmo cristal, submetido à mesma radiação incidente, seja mantido a uma temperatura próxima ao zero absoluto, de tal forma que somente um modo vibracional esteja envolvido no espalhamento inelástico. Assinale a alternativa que corresponde ao comprimento de onda do fóton espalhado.

A)565 nm
B)590 nm
C)602 nm
D)640 nm
E)653 nm

ITA20241a faseQuestao 12FísicaFísica modernaMedia

Dado: velocidade da luz no vácuo

c = 3, 0 \times 1 0^{8}

m/s. Um foguete de

700

m de comprimento se afasta de uma estação espacial a uma velocidade de

3 \times 1 0^{3}

km/s. Em cada extremo do foguete há um emissor de ondas de rádio que, para um observador no foguete, emitem pulsos simultâneos. Determine o intervalo temporal entre as emissões dos sinais observado por um astronauta na estação espacial.

A)1 ns
B)4 ns
C)20 ns
D)1 µs
E)2 µs

ITA20231a faseQuestao 12FísicaFísica modernaMedia

A todo instante, raios cósmicos atingem a atmosfera terrestre e colidem com núcleos atômicos. Dessas interações, é formada uma cascata de partículas que permeia nossa atmosfera. Muitas dessas partículas são instáveis, o que significa que, após determinado intervalo de tempo (tempo de vida), elas decaem. Seja um múon criado a uma altitude de 100 km e que se movimenta com uma velocidade vertical em direção ao solo de

0, 9999 c

. Sabendo que seu tempo de vida, em repouso, é de

2, 2 μ

s, a mínima altitude que essa partícula atinge, aproximadamente, é de:

A)0 km.
B)0,66 km.
C)46 km.
D)53 km.
E)99 km.

ITA20221a faseQuestao 1FísicaFísica modernaMedia

Em 2019, no 144º aniversário da Convenção do Metro, as unidades básicas do SI foram redefinidas pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). A seguir, são feitas algumas afirmações sobre as modificações introduzidas pela redefinição de 2019. 1. São apenas sete as constantes da natureza definidas como exatas, a saber: a velocidade da luz

(c)

, a frequência de transição de estrutura hiperfina do Césio-133

(Δ ν_{C s})

, a constante de Planck

(h)

, a carga elementar

(e)

, a constante de Boltzmann

(k_{B})

, o número de Avogadro

(N_{A})

e a eficácia luminosa da radiação monocromática na frequência de 540 THz

(K_{c d})

. 2. São apenas seis as constantes da natureza definidas como exatas, a saber: a velocidade da luz

(c)

, a constante de Planck

(h)

, a carga elementar

(e)

, a constante de Boltzmann

(k_{B})

, o número de Avogadro

(N_{A})

e a eficácia luminosa da radiação monocromática na frequência de 683 THz

(K_{c d})

. 4. O protótipo de platina e irídio, conservado como padrão do kg, tornou-se obsoleto e o quilograma passou a ser definido apenas em termos de constantes fundamentais exatas. 8. As sete unidades básicas na redefinição do SI são: segundo, metro, quilograma, coulomb, mol, Kelvin e candela. Assinale a alternativa que contém a soma dos números correspondentes às afirmações verdadeiras.

A)2
B)5
C)8
D)10
E)13

ITA20221a faseQuestao 15FísicaFísica modernaMedia

A energia produzida pelo Sol é resultante de reações de fusão nuclear de conversão de hidrogênio em hélio. São convertidas em radiação eletromagnética a cada segundo 4,3 milhões de toneladas. Essa energia pode ser parcialmente convertida em energia elétrica em painéis solares na superfície da Terra com rendimento da ordem de 25%. Sabendo que a potência elétrica média consumida no Brasil é de 54 GW, estime a área que precisaria ser coberta por painéis solares para atender a demanda energética nacional. Despreze perdas de armazenamento e transmissão de energia, assim como efeitos da interação entre a luz e a atmosfera. (Dados:

1 UA = 150

milhões de quilômetros;

c = 3, 0 \times 1 0^{8}

m/s.)

A)21 km²
B)320 km²
C)4.800 km²
D)52.000 km²
E)680.000 km²

ITA20211a faseQuestao 1FísicaFísica modernaDificil

O sistema de unidades atômicas de Hartree é bastante útil para a descrição de sistemas quânticos microscópicos. Nele, faz-se com que a carga fundamental

e

, a massa do elétron

m_{0}

, a constante eletrostática do vácuo

K_{0}

e a constante de Planck reduzida

ℏ

sejam todas numericamente iguais à unidade. Assinale a alternativa que contém a ordem de grandeza do valor numérico da velocidade da luz no vácuo

c

, nesse sistema de unidades. Dados:

c = 3, 0 \times 1 0^{8}

m/s,

ℏ = 1, 05 \times 1 0^{- 34}

J·s,

K_{0} = 9, 0 \times 1 0^{9}

N·m²·C⁻² e

e = 1, 6 \times 1 0^{- 19}

A) $1 0^{0}$
B) $1 0^{2}$
C) $1 0^{4}$
D) $1 0^{6}$
E) $1 0^{8}$

ITA20201a faseQuestao 7FísicaFísica modernaMuito dificil

A figura ilustra um experimento numa plataforma que, no referencial de um observador externo, se move com velocidade

v

constante de módulo comparável ao da velocidade da luz. No instante

t_{0}

, a fonte F emite um pulso de luz de comprimento de onda

λ

que incide sobre a placa metálica A, sendo por ela absorvido e, em consequência, emitindo elétrons, que são desacelerados pela diferença de potencial

V_{A B}

. Considerando que os elétrons atingem a placa B a partir do instante

t

, assinale a alternativa que referencia apenas variações independentes que diminuem o intervalo de tempo

Δ t = t - t_{0}

medido pelo observador.

Imagens anexadas

A)Aumento de $λ$ , aumento de $V_{A B}$ , diminuição de $v$ .
B)Diminuição de $λ$ , diminuição de $V_{A B}$ , diminuição de $v$ .
C)Diminuição de $λ$ , aumento de $V_{A B}$ , diminuição de $v$ .
D)Diminuição de $λ$ , diminuição de $V_{A B}$ , aumento de $v$ .
E)Aumento de $λ$ , aumento de $V_{A B}$ , aumento de $v$ .

ITA20191a faseQuestao 11FísicaFísica modernaDificil

Dentro de uma câmara de vácuo encontra-se um filamento

F

aquecido por meio de uma fonte elétrica externa de d.d.p.

V_{1}

. A radiação emitida por

F

atinge o eletrodo metálico

E_{1}

, que passa a emitir elétrons que podem ser coletados no eletrodo

E_{2}

, acarretando a corrente

I

medida num amperímetro. Uma segunda fonte externa, de d.d.p.

V_{2}

, é conectada ao circuito conforme ilustrado na figura. Um obstáculo

O

impede que

E_{2}

receba radiação do filamento

F

. Analise as seguintes afirmações: I. A corrente

I

aumenta sempre que

V_{2}

aumenta e tende a um valor assintótico

I_{ma x}

. II. Toda a radiação que incide em

E_{1}

pode causar ejeção de elétrons. III. Para certo valor

V_{2} < 0

, é possível obter uma corrente

I

invertida em relação ao sentido ilustrado na figura. IV. É possível ter

I \neq = 0

para

V_{2} = 0

com

I

dependente de

V_{1}

. Estão corretas

Imagens anexadas

A)todas as afirmações.
B)apenas I, II e III.
C)apenas I e IV.
D)apenas II e IV.
E)apenas I, II e IV.

ITA20181a faseQuestao 15FísicaFísica modernaDificil

Com um certo material, cujas camadas atômicas interdistam de uma distância

d

, interage um feixe de radiação que é detectado em um ângulo conforme a figura. Tal experimento é realizado em duas situações: (I) o feixe é de raios X monocromáticos, com sua intensidade de radiação medida por um detector, resultando numa distribuição de intensidade em função do ângulo, com valor máximo para um ângulo

α

, e (II) o feixe é composto por elétrons monoenergéticos, com a contagem do número de elétrons por segundo para cada ângulo medido, resultando no seu valor máximo para um ângulo

β

. Assinale a opção com possíveis mudanças que implicam a alteração simultânea dos ângulos

α

β

medidos.

Imagens anexadas

A)Aumenta-se a intensidade do feixe de raio X e diminui-se a velocidade dos elétrons.
B)Aumenta-se a frequência dos raios X e triplica-se o número de elétrons no feixe.
C)Aumentam-se o comprimento de onda dos raios X e a energia cinética dos elétrons.
D)Dobram-se a distância entre camadas $d$ (pela escolha de outro material) e o comprimento de onda dos raios X. Além disso, diminui-se a velocidade dos elétrons pela metade.
E)Diminui-se a intensidade dos raios X e aumenta-se a energia dos elétrons.

ITA20171a faseQuestao 9FísicaFísica modernaMedia

Uma placa é feita de um metal cuja função trabalho

W

é menor que

h ν

, sendo

ν

uma frequência no intervalo do espectro eletromagnético visível e

h

a constante de Planck. Deixada exposta, a placa interage com a radiação eletromagnética proveniente do Sol absorvendo uma potência

P

. Sobre a ejeção de elétrons da placa metálica nesta situação é correto afirmar que os elétrons

A)não são ejetados instantaneamente, já que precisam de um tempo mínimo para acúmulo de energia.
B)podem ser ejetados instantaneamente com uma mesma energia cinética para qualquer elétron.
C)não podem ser ejetados pois a placa metálica apenas reflete toda a radiação.
D)podem ser ejetados instantaneamente, com energia que depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.
E)não podem ser ejetados instantaneamente e a energia cinética após a ejeção depende da frequência da radiação absorvida e da energia do elétron no metal.

ITA20171a faseQuestao 15FísicaFísica modernaMedia

Num experimento que mede o espectro de emissão do átomo de hidrogênio, a radiação eletromagnética emitida pelo gás hidrogênio é colimada por uma fenda, passando a seguir por uma rede de difração. O espectro obtido é registrado em chapa fotográfica, cuja parte visível é mostrada na figura (

λ_{α} = 656, 3

;

λ_{β} = 486, 1

;

λ_{γ} = 430, 5

;

λ_{δ} = 410, 2

;

λ_{ϵ} = 364, 6

nm). Pode-se afirmar que

A)o modelo de Bohr explica satisfatoriamente as linhas do espectro visível do átomo de Hidrogênio.
B)da esquerda para a direita as linhas correspondem a comprimentos de onda do violeta ao vermelho.
C)o espaçamento entre as linhas adjacentes decresce para um limite próximo ao infravermelho.
D)as linhas do espectro encontrado são explicadas pelo modelo de Rutherford.
E)Balmer obteve em 1885 a fórmula empírica para o comprimento de onda: $λ = R (\frac{1}{2 ^{2}} - \frac{1}{n ^{2}})$ , em que $n = 3, 4 \dots$ e $R$ é a constante de Rydberg.

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