ejercicios de selectividad del tema del campo eléctrico

EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD DEL TEMA DEL CAMPO ELÉCTRICO.
1.- a) Explica el concepto de potencial eléctrico. ¿Tiene sentido este concepto si la fuerza
electrostática no fuese conservativa? (1,3 p.)
b) Dos cargas eléctricas puntuales de valor Q1 = -9 μC y Q2 = +16 μC están fijas en el espacio
ocupando dos vértices de un triángulo rectángulo (Ver figura).
Calcula el potencial eléctrico en los puntos A y B. ¿qué trabajo realizará el campo eléctrico para
llevar una carga puntual de 2 μC desde el punto B al punto A? (1,2 p.)
K = 1/(4π0) = 9·109 N m2 C-2, 1 C = 10-6 C.
Septiembre 2007
2.- Una placa horizontal cargada negativamente crea en sus proximidades un campo eléctrico
uniforme orientado tal y como se indica en la figura, con intensidad E = 103
V/m. Un protón, p, penetra en esta región, con velocidad vo = 105 m/s perpendicular a las líneas
de E y a una distancia d = 0,2 m de la placa, de forma que describe una trayectoria como la
indicada en la figura.
a) Durante esta trayectoria, ¿se conserva la energía mecánica de p?
Razona tu contestación. Calcula la energía cinética de p cuando
choca con la placa. (1,5 p.)
Supón que la única fuerza que actúa sobre p es la eléctrica.
b) Calcula la distancia L al punto de impacto. (1 p.)
c) Comprueba que, si el movimiento se realiza en las proximidades de la superficie terrestre, el
peso del protón es despreciable frente a la fuerza eléctrica que actúa sobre él. (0,5 p.)
mp =1,7 .10-27 kg ; e = 1,6.10-19 C.
3.- Dos pequeñas esferas, de masa m = 5 g y con carga q, cada una, se
suspenden del mismo punto mediante hilos iguales, de masa despreciable y
longitud L = 0,5 m, en presencia del campo gravitatorio terrestre. ¿Cuál debe
ser el valor de la carga q para que, en equilibrio, los hilos formen un ángulo
= 60o ? (2 p.)
Considera g = 10 N/kg ; K = 1/(4o ) = 9 .109 N m2 C -2.
Junio 2007
4.- a) Explica el concepto de energía potencial eléctrica. ¿Qué energía potencial eléctrica tiene
una partícula con carga q1 situada a una distancia r de otra partícula con carga q2? (1,5 p.)
b) La esfera de la figura, de radio R = 5 cm, está fija en el espacio y tiene una
carga uniformemente distribuida Q = 10 μC. Se libera con velocidad inicial nula una partícula
con carga q = −1 μC y masa m = 10 g a una distancia d = 3R del centro de la esfera. Calcula la
velocidad de la partícula cuando choca con la superficie de la esfera. (1 p.)
K =1/ 4πε0 = 9.109 N m2 C−2 .
Septiembre 2006
5.- a) Explica el concepto de potencial eléctrico. ¿Qué potencial eléctrico crea en su entorno
una partícula con carga q ? Dibuja sus superficies equipotenciales. (1,5 p.)
b) Las tres partículas de la figura, con cargas q1 = q2 = 1 μC y q3 = -1 μC,
están fijas en tres vértices de un cuadrado de lado L = 0,9 m. Determina
el potencial eléctrico en el punto P, vértice vacante del cuadrado. (1 p.)
K =1/ 4πε 0 = 9.109 N m2 C-2 .
Junio 2006
6.- a) Explica qué son las líneas de fuerza de un campo eléctrico. ¿Cómo están relacionadas con
las superficies equipotenciales? (1 p.)
b) Explica cómo son y dibuja las líneas de fuerza y las superficies equipotenciales del
campo creado por una esfera cargada positivamente y por una placa plana indefinida
cargada negativamente. Supón que, en ambos casos, las densidades de carga son
uniformes. (1 p.)
Septiembre 2005
7.- a) Explica el concepto de energía potencial eléctrica. ¿Qué energía potencial eléctrica tiene
una partícula con carga q situada a una distancia r de otra partícula con carga q'? (1,5 p.)
b) Tres partículas con cargas q1 = q2 = 3 μC y q3 = -3 μC están situadas, respectivamente, en
los puntos de coordenadas (a, 0), (-a, 0) y (0, a), con a = 0,1 m. Calcula las energías potenciales
eléctricas de cada una de las tres partículas. (1 p.)
K =1/ 4πε 0 = 9.109 N m2 C−2
Junio 2005
8.- En un punto P exterior a una esfera fija y uniformemente cargada, el potencial eléctrico (con
referencia en ∞) es V = 900 V y el campo eléctrico tiene una intensidad E = 90 N/C.
a) Determina la carga Q de la esfera y la distancia d entre su centro y el punto P. (1,5 puntos)
b) Se abandona una partícula de carga q = -1 μC en el punto P. Calcula su energía cinética
cuando choca con la superficie de la esfera, de radio R = 10 cm. (1 punto)
K =1/ 4πε 0 = 9.109 N m2 C−2
Septiembre 2004
9.- a) Escribe y comenta la Ley de Coulomb. (1 p.)
b) Las cuatro partículas de la figura están fijas en los vértices de uncuadrado de lado
L = 30 cm. Sus cargas son q1 = q3 = 1 μC y q2 = q4 = -1 μC. Determina la fuerza eléctrica total
(módulo, dirección y sentido) que actúa sobre q1. (1,5 p.)
Junio 2004
10.- a) Explica el concepto de energía potencial eléctrica. ¿Qué energía potencial eléctrica tiene
una partícula con carga q situada a una distancia r de otra partícula con carga q’ ? (1,5 p.)
b) Una partícula de masa m = 1 mg y con carga q = 0,1 μC es acelerada mediante un campo
eléctrico entre dos electrodos, partiendo del reposo, hasta que alcanza una velocidad vo = 30
m/s. Calcula la diferencia de potencial entre los electrodos. Con la velocidad vo indicada, la
partícula se dirige en línea recta hacia otra partícula con la misma carga q, fija en el espacio e
inicialmente muy alejada. Calcula la distancia de máxima aproximación entre ambas partículas.
(1,5 p.)
K = 1/(4πε0) = 9 · 109 N m2 C-2.
Septiembre 2003
11.- a) Explica el concepto de campo eléctrico. ¿Qué campo eléctrico crea una partícula con
carga q ? (1punto)
b) Dos partículas con cargas q1 = 1 μC y q2 = 2 μC están separadas por una distancia
d = 0,6 m. Determina el campo eléctrico (módulo, dirección y sentido) en el punto medio entre
las dos cargas, P. ¿Cuál es el potencial eléctrico en este punto? (1,5 puntos)
K = 1/(4πε0) = 9 · 109 N m2 C-2.
Junio 2003
12.- a) Escribe y comenta la Ley de Coulomb. (1 p.)
b) Cuatro partículas de igual carga, q = 2 μC, están situadas en los
vértices de un cuadrado de lado L = 20 cm. Indica mediante una
figura la dirección y sentido de la fuerza eléctrica total que actúa
sobre cada una de ellas. Calcula el módulo de estas fuerzas. (1,5 p.)
Constante de Coulomb: K = 1/(4 πεo) = 9·109 N m2 C-2.
Septiembre 2002
13.- a) Explica el concepto de potencial eléctrico. ¿Qué potencial eléctrico crea una carga
puntual? Dibuja sus superficies equipotenciales. (1 p.)
b) Dos partículas con igual carga, q = 3 μC, están separadas una distancia L = 3 m. Calcula el
potencial y el campo eléctricos en el punto medio entre ambas. (1,5 p.)
Constante de Coulomb: K = 1/(4 πεo) = 9·109 N m2 C-2.
Junio 2002
14.- a) Explica el concepto de campo eléctrico creado por una o varias partículas cargadas. (1
p.)
b) Dos partículas con carga q = 0,8 mC, cada una, están fijas en el vacío y separadas una
distancia d = 5 m. Determina el vector campo eléctrico que producen estas cargas en el punto A,
que forma un triángulo equilátero con ambas. (1 p.)
c) Calcula el campo y el potencial eléctricos en el punto medio entre las cargas, B. (1p.)
Constante de Coulomb: K = 1/(4o) = 9·109 N m2 C-2.
Junio 2001
15.- a) ¿Qué potencial electrostático crea una carga puntual q’ en cualquier punto de su
entorno? Explica el significado físico del potencial. (1 p.)
b) Dos partículas puntuales de cargas q1 = 30 μC y q2 = -20 μC están situadas
respectivamente en los puntos de coordenadas (-a, 0) y (a, 0) con a = 10 cm. Determina
el campo electrostático Er (módulo, dirección y sentido) en el punto (0, 0). (1 p.)
c) ¿Qué trabajo tendremos que realizar para, en presencia de las cargas citadas, trasladar
una carga puntual q = 0.2 μC desde el punto (0, 0) al punto (a, a)? (1 p)
Septiembre 2008
16.- a) Explica el concepto de campo electrostático creado por una o más cargas
eléctricas. ¿Es conservativo dicho campo? Justifica la respuesta. (1,5 puntos).
b) Tres partículas cargadas, 1 q = 3 q = 2 C y 2 q = -4 C, están
situadas, como indica la figura, en los puntos (0,0), (4, 0) y (2,0). Determina el vector
campo electrostático E (módulo, dirección y sentido) en el punto A (2, 2). ¿Cuánto vale
el potencial electrostático en dicho punto?
Las coordenadas están expresadas en metros. (1,5 puntos).
K = 1/ 4 0 9 .109 N.m2 .C -2
C = 10-6 C.
Junio 2009
17.- a) Enuncia y comenta la Ley de Coulomb. A partir de ella determina el trabajo
necesario para traer
una carga q’, en presencia de otra carga q, desde el infinito hasta un punto genérico. (1,5
puntos)
b) Dos partículas cargadas, q1 = q2 = 2 C están situadas, como indica la figura, en los
puntos (0,0) y (4, 0). Determina el valor del potencial electrostático en el punto A (2,2).
¿Qué trabajo tendríamos que realizar para trasladar, desde el punto A (2,2) al punto B
(2,0), una carga q3 = 4 C? (1,5 puntos).
Las coordenadas están expresadas en metros.
Septiembre 2009
18.- a) Explica el concepto de campo electrostático creado por una o varias cargas
eléctricas puntuales. (1
punto)
b) Tres cargas eléctricas puntuales, de valores q1 =10 nC , q 2 =10 nC y
q 3 = - 20 nC, están fijas en el espacio separadas una distancia d =10 cm del origen de
coordenadas y distribuidas como se indica en la figura.:
b1) Determina el módulo, la dirección y el sentido del campo electrostático E
en el punto A(d,0) . (1 punto)
b2) Calcula el trabajo que tenemos que realizar para desplazar una carga q, = 1 nC
desde el punto A(d,0) hasta el origen de coordenadas O(0,0) . (1 punto)
Junio 2010
19. - Tres cargas eléctricas puntuales de valores q1 = -2 C y q2 = q3 = 1 C
ocupan tres vértices de un cuadrado de 30 cm de lado (ver figura). Determine:
a) El campo electrostático E (módulo, dirección y sentido) en el punto
A (cuarto vértice del cuadrado). (1,5 puntos)
b) El potencial electrostático V en el punto A y el trabajo necesario para
desplazar una carga q4 = 20 nC desde el centro del cuadrado hasta
dicho punto A. (1 punto)
Datos: K = 1/(40) = 9·109 N·m2·C-2; 1 C = 10-6 C; 1 nC = 10-9 C.
Junio 2011
20.- a) Explique el concepto de campo electrostático creado por una o varias cargas
eléctricas puntuales. (1 punto)
b) Dos cargas eléctricas puntuales iguales y de valor q = 4 nC, están
situadas en los puntos (-2,0) y (0, 0) del plano XY como indica la figura. Determine:
b1) El vector campo electrostático E en los puntos A (2, 0) y B (0, 2). (1 punto)
b2) El punto o puntos del plano en los que se anula el campo E (0,5 puntos)
(Las coordenadas están expresadas en metros)
Datos: K = 1/(40) = 9·109 N·m2·C-2; 1 nC = 10-9 C.
Septiembre 2011