Electric Potential Practice Problems

Problemas de Potencial Eléctrico
Física de PSI
Nombre____________________________________
Multiopción
1.
Una carga negativa se coloca en una esfera de conducción. ¿Cual de las afirmaciones es
verdadera acerca a la distribución de la carga?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
2.
Es concentrada en el centro de la esfera
La densidad de la carga aumenta desde el centro hacia la superficie
Uniformemente distribuida por el exterior de la superficie de la esfera
Es distribuida uniformemente dentro de la esfera
Se requiere más información
Una carga eléctrica Q se coloca en el origen. ¿Cual es la proporción entre el potencial absoluto
en el punto A y el punto B?
(A) 4/1
3.
(B) 2/1
(C) 1
(D) 1/2
(E) ¼
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre conductores en condiciones electrostáticas es
cierto?
(A) Un trabajo positivo se requiere para mover una carga positiva sobre la superficie del
conductor.
(B) La carga que se coloca sobre la superficie de un conductor siempre se extiende de manera
uniforme sobre la superficie.
(C) El potencial eléctrico en un conductor es siempre cero.
(D) El campo eléctrico en la superficie de un conductor es tangente a la superficie.
(E) La superficie de un conductor es siempre una superficie equipotencial.
4.
¿Cuál de los siguientes representa la magnitud, del potencial V en función de r, la distancia
desde el centro de una esfera conductora cargada con una carga positiva Q, cuando r > R?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
0
kQ/R
kQ/r
kQ/R2
kQ/r2
5.
Los puntos A y B están cada uno la misma distancia r de
lejos de dos cargas desiguales, +Q y +2Q. El trabajo
necesario para mover una carga q del punto A al punto B
es:
(A) Dependiente al camino recorrido desde A hasta B
(B) Directamente proporcional a la distancia entre A y B
(C) positivo
6.
(E) negativo
Un campo eléctrico es creado por una carga positiva. La distribución de las líneas de campo
eléctrico y las líneas equipotenciales se presentan en el diagrama. ¿Cual afirmación sobre el
potencial eléctrico es cierto?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
7.
(D) Cero
VA > VB > VC > VD > VE
VA < VB < VC < VD < VE
VA = VD > VB > VC = VE
VA > VB = VC > VD = VE
VA > VB > VC = VD = VE
Un campo eléctrico es creado por una carga positiva.
La distribución de las líneas de campo eléctrico y las
líneas equipotenciales se presentan en el diagrama.
Una carga de prueba +q se mueve de un punto a otro
en el campo eléctrico. ¿Cual afirmación sobre el
trabajo realizado por el campo eléctrico sobre la
carga +q es cierto?
(A) W A→B>W A→C
(B) W A→D>W A→E
(C) W D→C<W A→E
(D) W A→D=W C→E =0
(E) W A→B=W A→E
8. Dos placas conductoras paralelas están cargadas con cargas iguales y opuestas. ¿Cual
afirmación es cierto acerca de la magnitud de el potencial eléctrico?
(A) Mayor en el punto A
(D) Mayor en el punto D
9.
(B) Mayor en el punto B
(C) Mayor en el punto C
(E) Lo mismo en los puntos B, C, D y cero en el punto A
Una carga puntual q se libera desde el reposo en el punto A y se acelera por el campo eléctrico
uniforme E. ¿Cual es la proporción entre el trabajo realizado por el campo sobre la carga:
W A→B/W B→C?
(A) 1/2
(B) 1/4
(C) 1
(D) 2/1
(E) 4/1
10. Una carga puntual q se libera desde el reposo en el punto A y se acelera por el campo eléctrico
uniforme E. ¿Cual es el proporción entre las velocidades de la carga, VB/VC?
(A)
1
√2
(B)
√2
3
(C) 1
(D)
√2
1
(E)
√3
2
11. Un punto de carga Q1= 4,0μC se coloca en el punto
-2m. Una segunda carga Q2 se coloca en el punto
3m. El potencial eléctrico en el origen es cero.
¿Cual es la carga de Q2?
Magnitud
(A) 9,0 µC
(B) 6,0 µC
(C) 3,0 µC
(D) 6,0 µC
(E) 9,0 µC
Signo
Positivo
Positivo
Positivo
Negativo
Negativo
12. Una esfera conductora es cargada con una
carga positiva +Q. ¿Cuál de las siguientes es la
relación correcta para el potencial eléctrico en
los puntos A, B y C?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
VA < VB < VC
VA > VB < VC
VA < VB > VC
VA = VB < VC
VA = VB > VC
13. Un campo eléctrico es presentado por una serie de líneas equipotenciales. ¿En qué lugar es la
intensidad del campo eléctrico lo más grande?
(A)
A
(B) B
(C) C
(D) D
(E) C
14. Una esfera uniforme de conducción de radio R es cargada por una carga positiva +Q. ¿Cuál de
las siguientes es la relación correcta entre el potencial y la distancia desde el centro de la
esfera?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
15. Una esfera uniforme de conducción de radio R es cargada con una carga positiva +Q. ¿Cuál de
las siguientes es la relación correcta entre el campo eléctrico y la distancia desde el centro de la
esfera?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
16. Dos cargas positivas A y B se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero con lados r.
¿Cual es el potencial eléctrico neto en el punto C?
(A)
√2𝑘𝑄
𝑟
(B)
√3𝑘𝑄
𝑟
(C)
𝑘𝑄
(D)
𝑟
√5𝑘𝑄
𝑟
(E)
2𝑘𝑄
𝑟
17. Dos cargas +Q y -Q se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero con lados r. ¿Cual es
el potencial eléctrico neto en el punto C?
(A) 0
(B)
√3𝑘𝑄
𝑟
(C)
𝑘𝑄
𝑟
(D)
√5𝑘𝑄
𝑟
(E)
2𝑘𝑄
𝑟
18. Cuatro cargas positivas Q están colocadas en las esquinas de un cuadrado, como se muestra
en el diagrama. ¿Cuál es el potencial eléctrico neto en el centro del cuadrado?
(A) 0
(B)
8𝑘𝑄
√2𝑟
(C)
4𝑘𝑄
√2𝑟
(D)
16𝑘𝑄
√2𝑟
(E)
2𝑘𝑄
√2𝑟
19. Dos esferas conductoras de diferentes radios son cargadas con la misma carga -Q. ¿Qué va a
pasar con la carga si las esferas se conectan con un alambre de conducción?
(A) La carga negativa viaja de la gran esfera a la esfera más pequeña hasta que el campo
eléctrico en la superficie de cada esfera sea lo mismo
(B) La carga negativa viaja de la esfera más pequeña a la esfera más grande hasta que el
campo eléctrico en la superficie de cada esfera sea lo mismo.
(C) Carga negativa viaja de la gran esfera a la esfera más pequeña hasta que el potencial
eléctrico en la superficie de cada esfera sea lo mismo
(D) La carga negativa viaja de la esfera más pequeña a la esfera más grande hasta que el
potencial eléctrico en la superficie de cada esfera sea lo mismo.
(E) No hay un viaje de carga entre las esferas
20. Una partícula cargada se proyecta con su velocidad inicial perpendicular al campo eléctrico
uniforme. La ruta resultante de la partícula es:
(A) Espiral
(B) arco parabólico
(C) arco circular
(D) línea recta paralela al campo
(E) línea recta perpendicular al campo
21. Una carga positiva de 3 μC se mueve del punto A al punto B en un campo eléctrico uniforme.
¿Cuánto trabajo se realiza por el campo eléctrico sobre la carga?
(A) 100 µJ
(B) 120 µJ
(C) 140 µJ
(D) 160 µJ
(E) 180 µJ
22. Dos cargas positivas con una magnitud de Q son ubicados en puntos (+1,0) y (-1,0). ¿En cuál de
los siguientes puntos es el potencial eléctrico más grande en magnitud?
(A) (+2,0)
(B) (0,-1)
(C) (0,0)
(D) (+3,0)
(E) (0,+1)
23. Un electrón con energía de 200 eV entra en un campo eléctrico uniforme paralelo a las placas.
El electrón es desviado por el campo eléctrico. ¿Cual es la energía cinética del electrón justo
antes de golpear la placa superior?
(A) 50 eV
(B) 100 eV
(C) 200 eV
(D) 300 eV
(E) 400 eV
24. Un condensador de placas paralelas tiene una capacitancia C 0. ¿Cuál es la capacidad del
condensador si el área se duplica y la separación entre las placas se duplica?
(A) 4 C0
(B) 2 C0
(C) C0
(D) 1/2 C0
(E) 1/4 C0
25. Un condensador de placas paralelas se carga por una batería y luego se desconecta. ¿Qué
pasará con la carga en el condensador y el voltaje a través de ella si la separación entre las
placas se reduce y el área se incrementa?
(A) Ambos aumentan
(B) ambos disminuyen (C) Ambos siguen siendo lo mismo
(D) La carga sigue siendo lo mismo y el voltaje aumenta
(E) La carga sigue siendo lo mismo y el voltaje disminuye
26. Un condensador de placas paralelas se carga por conexión a una batería y se mantiene
conectado. ¿Qué pasará con la carga en el condensador y el voltaje a través de ella, si la
separación entre las placas se reduce y el área se incrementa?
(A) Ambos aumentan
(B) ambos disminuyen (C) Ambos siguen siendo lo mismo
(D) El voltaje sigue siendo lo mismo y la carga aumenta
(E) El voltaje sigue siendo lo mismo y la carga disminuye
27. Un condensador de placas paralelas se conecta a una batería con un voltaje constante. ¿Qué
pasa con la capacidad, la carga y el voltaje si un material dieléctrico se coloca entre las placas?
Capacidad
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Carga
Aumenta
Disminuye
Es lo mismo
Aumenta
Disminuye
Voltaje
Aumenta
Aumenta
Disminuye
Aumenta
Es lo mismo
Disminuye
Es lo mismo
Aumenta
Es lo mismo
Aumenta
28. Un condensador de placas paralelas se conecta a una batería y es completamente cargada. El
condensador es entonces desconectado y la separación entre el las placas se incrementa de tal
manera que ninguna carga se pierde. ¿Qué pasa con la energía almacenada en el
condensador?
(A) Sigue siendo lo mismo
(D) Cero
(B) Aumenta
(C) Disminuye
(E) Se requiere mas información
29. Un condensador de placas paralelas se conecta a una batería con un voltaje constante. El
condensador es completamente cargada y se mantiene conectado. ¿Qué pasa a la energía
almacenada en el condensador si la separación se reduce?
(A) Sigue siendo lo mismo
(D) Cero
(B) Aumenta
(C) Disminuye
(E) Se requiere mas información
30. Un condensador de placas paralelas se conecta a una batería. El condensador es
completamente cargado antes de que la batería se desconecte. Un dieléctrico uniforme, con una
constante K se inserta entre las placas. ¿Cuál es la proporción entre la energía almacenada en
el condensador con la dieléctrica Uk insertada a la energía sin la dieléctrica U0?
(A) 1/K
(B) 1/K2
(C) K/1
(D) K2/1
(E) 1
31. Dos placas conductoras paralelas están conectadas a una batería con un voltaje constante. La
magnitud del campo eléctrico entre las placas es de 1200 N/C. Si el voltaje es reducido a la
mitad y la distancia entre las placas es tres veces más que la distancia original. La magnitud del
nuevo campo eléctrico es:
(A) 800 N/C
(E) 200 N/C
(B) 600 N/C
(C) 400 N/C
(D) 500 N/C
Preguntas Abiertas
1. Una esfera cargada A tiene una carga de 9 μC y se coloca en el origen.
a. ¿Cuál es el potencial eléctrico en el punto P situado 0,6 m del origen?
Una carga puntual con una carga de 3μC y masa de 5g se trae desde el infinito al punto P.
b. ¿Cuánto trabajo se realiza para traer la carga desde el infinito hasta el punto P?
c. ¿Cuál es la fuerza eléctrica entre las dos cargas?
d. ¿Cuál es el campo eléctrico neto sobre el punto 0,3m desde el origen?
La esfera permanece fija y la carga puntual se libera desde el reposo.
e. ¿Cuál es la velocidad de la carga puntual cuando está muy lejos del origen?
2. Dos cargas están separadas por una distancia de 0,5 m. Carga Q1 = -9 µC. El campo eléctrico
sobre el origen es cero.
a. ¿Cuál es la magnitud y el signo de la carga Q2?
b. ¿Cuál es la magnitud y dirección de la fuerza eléctrica entre las cargas?
c.
¿Cuál es la energía eléctrica del sistema de estas dos cargas?
d. ¿Cual es el potencial eléctrico neto en el origen?
e. ¿Cuánto trabajo se requiere para traer una carga negativa de -1nC desde el infinito hasta el
origen?
3. Una carga Q1 = 9 μC se coloca en el eje-y a -3m, y carga Q2= -16 μC se coloca en el eje-x a
+4m.
a. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas?
b. En el siguiente diagrama muestra la dirección del campo eléctrico neto sobre el origen.
c.
¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico neto sobre el origen?
d. ¿Cual es la energía eléctrica del sistema de estas dos cargas?
e. ¿Cuál es el potencial neto en el origen?
f.
¿Cuánto trabajo se requiere para traer una pequeña carga +1nC desde el infinito hasta el
origen?
4. Cuatro cargas iguales y positivas, +q, son colocadas como se muestra en la figura 1.
a. ¿Calcula el campo eléctrico neto al centro del cuadrado?
b. ¿Calcula el potencial eléctrico neto en el centro del cuadrado?
c.
¿Cuánto trabajo se requiere para traer una carga qo desde el infinito hasta al centro del
cuadrado?
Dos cargas positivas se sustituyen con la mismas cargas pero negativas, la figura 2.
d. ¿Calcula el campo eléctrico neto al centro del cuadrado?
e. ¿Calcula el potencial eléctrico neto al centro del cuadrado?
f.
¿Cuánto trabajo se requiere para traer una carga qo desde el infinito hasta al centro del
cuadrado?
5. En un experimento de una gota de aceite, dos placas paralelas de conducción son conectados a
una batería con un voltaje constante de 100 V. La separación entre las placas es de 0,01m. Una
gota de aceite de 4,8x10-16 kg se suspende en la región entre las placas. Usa g = 10 m/s 2.
a. ¿Cuál es la dirección del campo eléctrico entre las placas?
b. ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico entre las placas?
c.
¿Cuál es el signo y la magnitud de la carga eléctrica de la gota de aceite cuando
se queda estacionario?
La masa de la gota se reduce a 3,2x10-16 kg por la vaporización.
d. ¿Cuál es la aceleración de la gota de aceite?
6. Un condensador de placas paralelas está conectado a una batería con un voltaje constante de
120 V. Cada placa tiene una longitud de 0,1 m y están separadas por una distancia de 0,05 m.
Un electrón con una velocidad inicial de 2,9x107m/s se mueve en sentido horizontal y entra en el
espacio entre las placas. Ignora la gravitación.
a. ¿Cuál es la dirección del campo eléctrico entre las placas?
b. Calcula la magnitud del campo eléctrico entre las placas.
c.
Describe la trayectoria del electrón cuando se mueve entre las placas.
d. ¿Cuál es la dirección y la magnitud de su aceleración?
e. ¿Va el electrón dejar el espacio entre las placas?
Respuestas
Multiopción
1. C
2. B
3. E
4. C
5. D
6. C
7. D
8. B
9. C
10. A
11. D
12. E
13. B
14. D
15. A
16. E
17. A
18. B
19. D
20. B
21. B
22. C
23. D
24. C
25. E
26. D
27. D
28. B
29. B
30. A
31. E
Preguntas Abiertas
1. a. 1,35 x 105 V
b. 0,4 J
c. 0,675 N
d. 6 X 10 6 V/m
e. 12,6 m/s
2. a. -2 x 10-5 C
b. 6,48 N; lejos
c. 3,24 J
d. -10,1 x 105 V
e. 1 x 10-3 J
3. a. 0,052 N
b.
c. 13,000 N/C
d. -0,26 J
e. -9,000 V
f. -9 x 10-6 J
4. a. 0
b. 4√(2) kq/d
c. 4√(2) kqqO/d
d. √(2) 4kq/d2
e. 0
f. 0
5. a. Down
b. 10,000 V/m
c. 4,8 x 10-19- C; debe ser negativo
d. 5 m/s2
6. a. Up
b. 2,400 V/m
c. Parabólico, hacia abajo
d. 4,2 x 1014 m/s2
e. Saldrá de las placas