Prueba Electricidad

INTERNADO NACIONAL FEMENINO Departamento de Física

PRUEBA 4° Medio Electivo

OBJETIVOS        

Conocer que hay dos clases de cargas eléctricas y los fenómenos de atracción y repulsión entre cargas. Comprender y utilizar cualitativa y cuantitativamente la ley que rige la interacción entre cargas (ley de Coulomb) Determinar el vector intensidad de campo eléctrico creado por una carga Utilizar los diagramas de líneas de campo para dar una interpretación gráfica del campo creado por una carga, por un dipolo y en el interior de dos placas planas cargadas paralelas, dibujando, en cada caso, el vector intensidad de campo. Indicar, justificándolo cualitativamente, cuál será el movimiento de las cargas cuando se dejan libres en un determinado campo Describir las magnitudes que caracterizan el campo eléctrico: los vectores fuerza e intensidad de campo y los escalares energía potencial y potencial. Aplicar el concepto de potencial para obtener el trabajo realizado para llevar una carga de un punto a otro de un campo eléctrico Relacionar el valor del campo eléctrico en el interior de dos placas paralelas cargadas y la diferencia de potencial entre ellas.

INSTRUCCIONES 1. Lea con atención cada pregunta y seleccione solo UNA DE LAS OPCIONES. 2. Toda pregunta de aplicación debe tener su desarrollo correspondiente, en caso contrario se invalidará su respuesta 3. NO BORRE NI USE CORRECTOR. De lo contrario INVALIDARÁ su respuesta. 4. Dispone de 90 minutos.

INTERNADO NACIONAL FEMENINO Departamento de Física

TABLA DE ESPECIFICACIONES PRUEBA DE FÍSICA 4° MEDIO ELECTIVO

Conductas Contenido

Carga eléctrica y Ley de Coulomb Campo Eléctrico Energía y Potencial eléctrico Condensadores

Total Preguntas

Comprender Conocer

Aplicar

Analizar, sintetizar y evaluar

Total preguntas

1. a) b) c) d) e) 2.

a) b) c) d) e)

3.

a) b) c) d) e)

La ley de Coulomb, establece que: La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas por el cuadrado de la distancia que las separa. La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separan e inversamente proporcional al producto de las cargas. La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional a la distancia que las separa. La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas por la distancia que las separa. Dos cargas positivas, q1, q2 de igual magnitud, están separadas una distancia 2a, como se muestra en la figura. Si una tercera carga positiva de igual magnitud se coloca exactamente en la mitad, ¿cuál es la fuerza ejercida sobre esta carga? 2kq1q2/a2 k1q2/2a2 kq1q2/a2 kq1q2/4a2 0

Cuando se conecta los bornes de una batería a dos láminas paralelas separadas 1 cm, la intensidad del campo eléctrico comprendido entre las láminas es 104 N/C. Si el campo eléctrico es uniforme y dirigido verticalmente hacia arriba, ¿qué velocidad adquirirá un electrón, colocado dentro del campo, después de haber recorrido 1 cm., partiendo del reposo? (carga del electrón = 1.60 x 10 -19 y masa del electrón = 9.1 x 10 -31 kg) 1.2 x 10 7 m/s 3.0 x 10 5 m/s 6.0 x 10 6 m/s 3.6 x 10 6 m/s 1.5 x 10 5 m/s

Las preguntas 4 a 6 se responden de acuerdo con la siguiente información: Un campo eléctrico está creado por las cargas puntuales q1 = +12x10 -9 C y q2 = -12x10 -9 C, como se indica en la figura. 4. a) b) c) d) e)

La intensidad del campo eléctrico en el punto a, es 9.75 x 10 4 N/C 6.20 x 10 4 N/C 1.08 x 10 4 N/C 1.6 x 10 5 N/C 7.3 x 10 4 N/C

5. a) b) c) d) e)

La intensidad del campo eléctrico en el punto b, es 9.75 x 10 4 N/C 6.20 x 10 4 N/C 1.08 x 10 4 N/C 1.6 x 10 5 N/C 7.3 x 10 4 N/C

6. a) b) c) d) e)

La intensidad del camp o eléctrico en el punto c, es 9.75 x 10 4 N/C 6.20 x 10 4 N/C 1.08 x 10 4 N/C 1.6 x 10 5 N/C 7.3 x 10 4 N/C

7.

Un capacitor de 1.0 nF cuyas placas metálicas paralelas están separadas 2.0 mm se encuentra con una diferencia de potencial de 2000 V. La carga que podría almacenar este capacitor es: 200 nC. 2 mC 0.2 nC 0.2 C 4 pC

a) b) c) d) e)

8.

Las esferas metálicas que se muestran en la figura se cargan con cada una. La balanza se equilibra al situar el contrapeso a una distancia x eje

Se pone una tercera esfera a una distancia por debajo de la esfera A y cargada con -2C. Para equilibrar la balanza se debe A. agregar carga positiva a la esfera A B. mover la esfera B hacia abajo C. mover el contrapeso a la derecha D. mover el contrapeso a la izquierda E. N.A

9.

Dos esferas (1 y 2) con cargas iguales se encuentran sobre una superficie lisa no conductora y están atadas a un hilo no conductor. La esfera 1 está fija a la superficie. Al cortar el hilo, la gráfica de aceleración contra x de la esfera 2 es:

1C del 2d

10. La “movilidad” de los electrones es: a) Mayor en los aisladores y los conductores b) Igual para los aisladores y los conductores c) Menor en los aisladores y mayor en los conductores d) Muy grande en los aisladores e) N.A. 11. Cargar un cuerpo es un proceso que involucra movimiento de: a) protones b) cualquiera de las partículas elementales c) electrones y protones únicamente d) electrones solamente e) N.A. 12. Si un cuerpo está en estado eléctrico positivo es porque: a) se le suministró neutrones b) se le sustrajo electrones c) se le suministró electrones d) simplemente se frotó con un paño de lana e) N.A. 13.

Cuando una barra se frota con un paño y la barra queda convencionalmente cargada positivamente se debe a que: a) protones del paño pasan a la barra b) protones de la barra pasan al paño c) electrones de la barra pasan al paño d) neutrones de la barra pasan al paño 14. Cuando dos cuerpos se cargan por contacto, los cuerpos: a) adquieren electricidad del mismo signo b) adquieren electricidad del signo contrario c) su electricidad es positiva d) su electricidad es negativa e) N.A. 15. Sea A un cuerpo cargado positivamente y B,C y D tres cuerpos eléctricamente neutros. Si A se pone en contacto con B, luego B con C y por último C con D podemos concluir que el cuerpo: a) A tiene electricidad de signo diferente al cuerpo D b) B tiene electricidad de signo diferente al cuerpo C c) C tiene electricidad de signo diferente al cuerpo D d) A tiene electricidad del mismo signo al cuerpo D e) N.A. 16. En la distribución de cargas que se ve en la figura q =1 x 10-6 C, a qué distancia de la carga mayor debe estar la carga intermedia para que la fuerza neta que actúa sobre ella sea nula: a) 5,00 cm b) 7,50 cm c) 5,86 cm d) 4,14 cm e) Ninguna respuesta es correcta

Las preguntas 17 a 19 se responden de acuerdo a la figura siguiente: 17. En un experimento de líneas de fuerza y líneas equipotenciales se usa una batería de 12.0 V. Los electrodos son líneas rectas y paralelas, según se muestra en la figura. La distancia d, entre los electrodos, es de 6.0 cm. La distancia entre los puntos A y B es dAB = 2.0 cm. La intensidad del campo eléctrico entre las placas es: a. b. c. d. e.

Equipotencial Cero 2.0 ´ 102 V/m 2.0 V/m 72 V-cm

18. En la figura se coloca una carga de 2.0 x 10-6 C en el punto B. La fuerza que sufre la carga debida al campo eléctrico es: a. b. c. d. e.

144 x 10-6 N 4.0 x 10-4 N Cero, porque el campo es uniforme 4.0 N 1.0 x108 N

19. En la figura, el trabajo necesario para llevar la carga desde B hasta A es: a. 288 x 10-8 J b. 8.0 mJ c. Cero, porque no hay fuerza d. 8.0 J e. 2.0 x106 J

20. La relación entre el potencial eléctrico y el campo eléctrico en un punto situado a una distancia de 10 cm. de una carga punto positiva de 1,1x10-4 C es: a) 9,0 x 109cm b) 0 cm c) 10 cm d) 5,0 cm e) Ninguna respuesta es correcta

21. Dos condensadores asociados en serie de dan una capacidad equivalente de 0.09 µf. Cuando están conectados en paralelo es de 100 µf. La capacidad de cada condensador en µf es: a) 0,50 y 0,50 b) 0,90 y 0,10 c) 0,09 y 1,0 d) 0.10 y 9,0 e) Ninguna respuesta es correcta

22. En la figura, al principio el interruptor S está cerrado. Cuando la carga Q(+) está en el lugar indicado se abre el interruptor S. A continuación se elimina la carga +Q. Entonces el objeto metálico A queda: a) Descargado b) Cargado positivamente c) Cargado negativamente d) Cargado positiva y negativamente

23. En un punto del espacio el potencial eléctrico está aumentando, entonces una carga: a) +Q está girando alrededor de dicho punto a una distancia R b) +Q se aleja de dicho punto c) -Q se acerca a dicho punto d) -Q se aleja de dicho punto

24. En los vértices de un cuadrado 1 m de lado, se encuentran cuatro cargas puntuales positivas de igual magnitud. El potencial en el centro del cuadrado es: a) Cero b) 105,0 V c) 509,0 V d) 4127 V e) Ninguna

25. Dos cargas puntuales de magnitudes y signos de desconocidos están separadas una distancia ( x ). Si la intensidad de campo eléctrico es cero en un punto situado entre ellas y sobre la línea que las une, qué se puede deducir respecto a las cargas?: a) Son de igual magnitud y del mismo signo. b) Son de signos opuestos. c) Son únicamente positivas. d) Son del mismo signo. 26. Dos cuerpos de material aislante, A y B, se frotan entre sí. Luego de esto, la carga de cada cuerpo es: a) QA = - QB b) QA = QB = 0 c) QA ≠ 0 y QB =0 d) QA = QB y diferente cero

27. Se colocaron cargas iguales en las esquinas de un triángulo equilátero siguiendo el orden esquematizado en las figuras: Inicialmente las cargas estaban muy lejos unas de otras. El trabajo que se hizo para formarlas en triángulo es igual a

28. Que la carga está cuantizada quiere decir que, la carga de cualquier cuerpo: a) un múltiplo entero de la carga del electrón b) igual a un valor fraccionario de la carga del electrón c) siempre mayor que cero d) positiva o negativa 29. La carga de un cuerpo depende de la cantidad de: a) electrones suministrados al cuerpo b) electrones suministrados o quitados al cuerpo c) electrones quitados al cuerpo d) neutrones suministrados al cuerpo 30. La dirección de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es: a) la de la recta perpendicular a la línea que une las cargas b) la de la recta que une las dos cargas c) ninguna de las anteriores d) la recta, que forma un ángulo de 60º con la recta que une las cargas 31. a. b. c. d. e.

Las líneas equipotenciales: Son paralelas a las líneas de fuerza Son perpendiculares a las líneas de fuerza Su ángulo con respecto a las líneas de fuerza depende de la distribución de carga Indican la dirección de movimiento de una carga positiva de prueba Siempre están separadas por la misma distancia

32. Cuando movemos una carga paralelamente a una línea equipotencial: a. El campo eléctrico es cero b. La fuerza electrostática sobre la carga es cada vez mayor c. El trabajo hecho por la fuerza electrostática es cero d. La carga disminuye e. La carga aumenta 33. En la figura : a. b. c. d. e.

El arco PQ representa un campo eléctrico El arco RS es una línea equipotencial Los arcos PQ y RS están al mismo potencial eléctrico La flecha superior está a mayor potencial que la inferior La carga positiva está en el lugar equivocado

34. En la figura anterior, el campo eléctrico es: a. Uniforme b. Constante c. Más intenso en la región B d. Más intenso en la región A e. Equipotencial

A

B

RESPONDA LAS PREGUNTAS 35 Y 36 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Las esferas conductoras 1 y 2 de radios R y 1.5R respectivamente, se encuentran muy alejadas una de la otra y se disponen con un interruptor a como ilustra la figura. Las esferas 1 y 2 tienen cargas 2Q y -Q respectivamente. 35. El esquema que muestra la distribución de carga eléctrica en cada una de las esferas después de cerrar el interruptor a, cuando el sistema está en equilibrio, es

36. En esta situación se debe satisfacer que A. Q. + Q= 3Q B. Q. + Q= Q C. Q + Q2 = 2,5Q D. Q, + Q2 = 0,5Q CONTESTE LAS PREGUNTAS 37 A 39 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Utilizando dos láminas metálicas cargadas se genera un campo eléctrico constante en la región limitada por las placas. Una persona camina dentro de la región con campo llevando una pequeña esfera cargada eléctricamente con -0,1 C. 37. Para no realizar trabajo (W), la persona debe caminar en la dirección: I. Norte o Sur II. Oeste o Este III. Sureste o Noreste A) B) C) D) E)

solo I solo II Solo III I y II II y III

38. El trabajo en contra de la fuerza debido al campo eléctrico, para llevar la esfera cargada desde el punto A hasta el punto B, es A. 50J, positivo porque la energía eléctrica de la esfera aumenta cuando se mueve de A a B B. -50J, negativo porque la energía eléctrica de la esfera disminuye cuando se mueve de A a B C. 10J, positivo porque la energía eléctrica de la esfera aumenta cuando se mueve de A a B D. -10J, negativo porque la energía eléctrica de la esfera disminuye cuando se mueve de A a B

39. Que la diferencia de potencial entre las placas sea 100 voltios, significa que A. en cualquier punto entre las placas la energía eléctrica de 1C es 1 Joule B. la energía necesaria para llevar 1C de una placa a la otra es 100J C. la energía asociada a 1C es 100 voltios D. la energía necesaria para llevar 100C de una placa a la otra es 1J

40. La existencia del campo eléctrico se propone para explicar: a. Que las cargas positivas son las fuentes del campo b. Cómo interactúan las cargas eléctricas aun cuando no hay contacto físico entre ellas c. Porqué las cargas se rechazan cuando son del mismo tipo y se atraen cuando son de diferentes tipos d. La causa por la que se dificulta observar fenómenos electrostáticos e. La propiedades de las líneas equipotenciales 41. Un protón que viaja hacia el norte entra en una región donde el campo eléctrico es uniforme y apunta hacia el oeste. El protón: A) acelera hacia el norte B) desacelera hacia el norte C) tuerce su ruta hacia el este D) tuerce su ruta hacia el oeste E) continua con la misma rapidez hacia el norte Responda las preguntas 42 y 43 de acuerdo con la siguiente información

-q

Una partícula de carga -q se desplaza con velocidad V y penetra en una región de ancho L donde existe un campo eléctrico constante E paralelo al eje X, como muestra la figura 1.

42. La componente de la velocidad de la partícula en el eje Y, mientras atraviesa la región con campo eléctrico a) aumenta linealmente con el tiempo b) disminuye linealmente con el tiempo C. c) varía proporcionalmente al cuadro del tiempo d) Permanece constante y es igual a V 43. La trayectoria seguida por la partícula en la región del campo eléctrico, es la mostrada en

44. ¿ Cuál ( es ) de las afirmaciones siguientes, referentes al movimiento de cargas eléctricas en un campo eléctrico, es ( son ) verdadera ( s )? I.- La partículas con carga se ven afectadas por un campo eléctrico que modifica su movimiento. II.- Una partícula sin carga se desplaza por una línea de campo debido a la acción del campo eléctrico. III.- El campo eléctrico no afecta de ningún modo a partículas con carga total neutra. A ) Solo I B ) Solo II C ) Solo III D ) I y II E ) Todas

45. La unidad de capacidad de un condensador “faraday” es equivalente a: a) Volt/ Coulomb b) Newton/Coulomb c) Coulomb/ Volt d) Joule/ Coulomb 46. La capacidad de un condensador depende: I el área de sus placas II la distancia entre las placas III la constante del dieléctrico puesto entre las placas a) sólo I b) sólo II c) I y II d) I, II y III 47. Una de las funciones de un condensador es de: a) acumular energía b) mantener constante la diferencia de potencial en una resistencia c) mantener constante el campo eléctrico en un circuito d) cambiar la polaridad de una batería. 48. El gráfico muestra los cambios de V(t) del proceso de I carga de un condensador II descarga de un condensador

V

a) sólo I b) sólo II c) I y II d) ninguno. 49. La capacidad eléctrica equivalente entre los puntos A y B del circuito mostrado en la figura tiene un valor de (μf): A) 6 B) 2/3 C) 5 D 3/2 E) N.A

50. Si e es la carga del electrón, me su masa y E la intensidad del campo eléctrico entre las placas del condensador, ¿qué aceleración adquiere el electrón antes de salir por el agujero? Considere constante y uniforme el campo eléctrico que existe entre las placas. Suponga que el electrón está inicialmente en reposo. Desprecie los efectos que pueden significar el orificio y también el peso del electrón. a) b) c) d) e)

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