Descargar archivo adjunto - Almagro

Ejercicios complementarios
Los siguientes ejercicios fueron extraı́dos del libro Fı́sica General de Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga.
1.
Carga eléctrica
1. Dos cargas puntuales, Q1 y Q2 se atraen en el aire con cierta fuerza F~ . Suponga que el valor de Q1 y el
de Q2 se vuelve 8 veces mayor. Para que el valor de F~ sea el mismo, la distancia d entre las cargas deberá
ser:
a) 32 veces mayor.
b) 4 veces mayor.
c) 16 veces mayor.
d ) 4 veces menor.
e) 16 veces menor.
2. La figura 1 muestra dos cargas puntuales, Q1 y Q2 , ambas positivas y tales que la magnitud de Q1 es
mayor que la de Q2 . Se desea colocar una nueva carga q en alguna posición sobre la lı́nea de puntos, de
manera tal que las cargas quede en equilibrio. Para ello la carga q debe ser situada:
a) a la izquierda de Q1 .
b) en el punto medio entre Q1 y Q2 .
c) entre Q1 y Q2 , más cerca de Q1 .
d ) entre Q1 y Q2 , más cerca de Q2 .
e) a la derecha de Q2 .
Figura 1: Carga eléctrica.
3. En el problema anterior, indique la alternativa que serı́a la correcta si Q1 fuera positiva y Q2 negativa
(otra vez la magnitud de Q1 es mayor que la de Q2 ).
4. Una carga eléctrica +Q se encuentra fija sobre una mesa aislante. Una pequeña carga +q se deja sobre la
mesa cerca de +Q. Mientras +q se desplaza:
a) el módulo de su aceleración ¿aumenta, disminuye o no se altera?
5. Una esfera de cobre electrizada se une a un alambre metálico. Se apoya la punta libre del alambre,
sucesivamente, en una esfera de hule, en una de poliestireno expandido (telgopor) y otra de aluminio. las
esferas estan aisladas desde el suelo y todas tienen el mismo diámetro. ¿A qué conclusión podemos llegar
acerca de la carga que cada una de las tres esferas recibe?
6. Marque la afirmación verdadera:
a) Si un cuerpo A, electrizado positivamente, atrae a otro cuerpo B, se llega a la conclusión que B está
cargado negativamente.
b) Decimos que un cuerpo cualquiera posee carga negativa cuando tiene cierto número de electrones
libres.
c) La electrización pro fricción de dos cuerpos consiste en el paso de electrones de uno a otro, y queda
electrizado positivamente el cuerpo que perdió electrones.
1
d ) Debido a que no existen electrones libres en un aislante, no puede ser electrizado negativamente.
e) Cuando dos cuerpos se frotan uno contra otro, ambos adquieren cargas eléctricas de la misma señal.
7. Marque la opción correcta:
a) Un pedazo de vidrio cargado positivamente atrae un objeto suspendido. Podemos llegar a la conclusión
de que el objeto está cargado negativamente.
b) Considerando un sistema aislado eléctricamente, constituido por dos cuerpos A y B, cargados con
cargas de signos contrarios, no podemos llegar a la conclusión, con certeza, de que la fuerza eléctrica
sobre el cuerpo A sea igual, en intensidad, a la fuerza eléctrica sobre el cuerpo B.
c) Si cargamos un cuerpo eléctricamente, basándonos en el fenómeno de inducción electrostática, podemos decir que la suma algebraica de las cargas positivas y negativas sobre este cuerpo es nula.
d ) Cuando un cuerpo A se coloca cercano a un objeto B, sin que se toquen, y ocurre una inducción
electróstatica, podemos afirmar que la suma algebraica de las cargas positivas y negativas sobre
cualquiera de ellos es igual a cero.
e) La fuerza eléctrica que una carga ejerce sobre otra, no varı́a si otras cargas se trajeran cerca de ellas.
8. Si un cuerpo cargado positivamente se deja caer en dirección a la Tierra, cae más rápidamente que si
estuviera descargado. De este hecho concluimos que:
a) La Tierra tiene carga negativa en exceso.
b) La Tierra tiene carga positiva en exceso.
c) La atracción gravitacional se modifica cuando los cuerpos están cargados eléctricamente.
d ) Hay inducción de cargas negativas en la superficie de la Tierra y, por tanto, hay una fuerza complementaria de atracción.
e) Ninguna alternativa es correcta.
9. La figura 1 presenta cargas eléctricas fijas en los vértices de un cuadrado. Las fuerzas que la carga Q ejerce
sobre las restantes son iguales en módulo. Se concluye que:
a) q1 = q2 = q3
b) q1 = q3 <q2
c) q1 >q2 >q3
d ) q1 = q3 >q2
e) q1 = q2 = q3
f ) q1 <q2 <q3
Figura 2: Carga eléctrica
2
2.
Electricidad y potencia
1. Una persona que desea medir el voltaje y el amperaje en una resistencia, conectó el voltı́metro incorrectamente, según indica la Figura 3. En estas condiciones, ¿cuál será la lectura del amperı́metro? ¿por
qué?
2. Suponga que dispone de una pila, un amperı́metro, un voltı́metro y una resistencia desconocida R.
a) Trace un esquema que muestre cómo habrı́a que conectar estos elementos a fin de obtener datos que
le permitan determinar el valor de R.
b) Al conectar correctamente los elementos, si la lectura del voltı́metro fuera 1.5 V y la del amperı́metro
0.10 A ¿cuál serı́a el valor de R?
12V
A
V
Figura 3: Electricidad y potencia.
3. Una bomba de agua se conecta a una fuente eléctrica que le aplica una tensión VAB = 120 V. Se sabe que
durante su funcionmiento, por el motor de la bomba circula una corriente i = 2.5 A.
a) Las cargas eléctricas, al pasar por el motor de la bomba, pierden o ganan energı́a eléctrica?
b) ¿A dónde se transfiere esta energı́a perdida por las cargas?
c) ¿Cuál es la potencia desarrollada por el motor?
d ) Si la bomba funciona durante 10 minutos ¿qué cantidad de energı́a se desarrollará en ella?
4. Una resistencia eléctrica R, por la cual pasa una corriente i, disipa en forma de calor una potencia
P = 2.0 W.
a) Si la intensidad de la corriente se duplicara, ¿cuántas veces mayor se volverı́a la potencia disipada en
R?
b) Entonces, ¿cuál serı́a el nuevo valor de P ?
5. Una persona nota que un calefón eléctrico no calienta suficientemente el agua. Sabiendo que el voltaje
VAB aplicado es constante, responda:
a) Para aumentar la potencia del calefón, ¿debe aumentarse o disminuirse la corriente que pasa por su
calentador?
b) Entonces, para que exista un mayor calentamiento del agua, ¿se debe aumentar o disminuir la resistencia del calefón?
6. Dos resistencias, R1 y R2 , tales que R1 > R2 , se conecta en serie. Responder:
a) La corriente que pasa por R1 , ¿es mayor, menor o igual a la corriente R2 ?
b) Entonces, ¿en cuál de las dos resistencias habrá mayor disipación de calor por efecto Joule?
7. En una casa, en la cual el voltaje de servicio es 120 V, está instalado un fusible con amperaje de 25 A. En
esta casa se emplean eventualmente diversos electrodomésticos, en los cuales se encuentran especificados
la potencia de cada uno:
radiador: 2400 W
televisor: 120 W
licuadora: 240 W
hervidor: 840 W
focos: 60 W (cada uno)
Diga si el fusible de protección se quemará al hacer funcionar simultáneamente:
a) el radiador, el televisor y la licuadora.
3
b) el radiador y el hervidor.
c) el hervidor, la licuadora y el televisor.
d ) 10 focos, el televisor y el radiador.
e) el hervidor, el televisor, la licuadora y 5 focos.
8. Tres focos incandescentes están asociados en paralelo. La tensión V, entre los extremos de la asociación,
se mantiene constante. Si uno de los focos se fundiera:
a) La corriente en cada uno de los otros focos disminuirá.
b) La corriente en cada uno de los otros dos focos no se alterará.
c) La corriente en cada uno de los otros dos focos aumentará.
d ) La corriente total aumentará.
e) La corriente total no se alterará.
9. La resistencia de un foco conectado, con el brillo máximo, es de 12 Ω, y la corriente que pasa por él es de
0.50 A. El número de las pilas comunes, de linterna, que deben conectarse en serie para que el foco brille
con intensidad máxima, es:
a) 4
b) 12
c) 1
d) 6
e) 16
4
3.
Campo magnético
1. La figura 4 muestra unas lı́neas de inducción del campo magnético terrestre. Indique el sentido de las
mismas y diga si en el polo Norte geográfico, están “entrando” o “saliendo” de la superficie de la Tierra.
Explique.
Figura 4: Campo magnético.
2. Explique cómo se determina, usando una pequeña aguja magnética, la dirección y el sentido del vector
~ en un punto dado.
campo magnético, B,
3. Escriba la expresión matemática del campo magnético de una bobina y explique el significado de cada
factor y las unidades que le corresponden.
4. En la figura 5 considere que una partı́cula electrizada positivamente es lanzada entre los polos del imán.
Utilice la regla de la mano derecha para determinar la dirección y el sentido de la fuerza magnética que
actuará sobre la partı́tula en cada uno de los siguientes casos:
a) La partı́cula es lanzada de C a E.
b) La partı́cula es lanzada de D a E.
c) La partı́cula es lanzada hacia “adentro” de la hoja.
Figura 5: Campo magnético.
5. Resuelva el ejercicio anterior pero esta vez considerando que la partı́cula está electrizada negativamente.
6. Un cable conductor de longitud L = 25 cm y por el que circula una corriente i = 3.0 A, se encuentra colocado
en un campo magnético uniforme B = 0.20 T, existente entre los polos de un imán. Determine el valor y
el sentido de la fuerza magnética F~ que actúa sobre él en los siguientes casos a) y b) de la figura 6.
7. Un imán permanente, cuyos polos norte y sur están indicados en la figura 7, está dividido en tres partes
iguales. Se puede afirmar:
a) La parte 1 tendrá dos polos norte, porque su extremo derecho quedará muy cercano al polo norte
original.
b) La parte dos estará constituida por un polo norte a la derecha y un polo sur a la izquierda.
c) La parte tres tendra sólo polo sur, la derecha, ya que no es posible la formación de un nuevo polo
cuando el imán se corta.
d ) Cada parte constituirá un imán independiente, y los polos norte y sur se alternarán.
e) Las partes 1 y 3 forman dos nuevos imanes, pero no la parte 2.
8. Tres barras de fierro geométricamente iguales se identifican con las letras A, B, C y sus extremos se
indican por las letras A1 , A2 , B1 , B2 , C1 y C2 . Comprobamos que los extremos:
5
Figura 6: Campo magnético.
Figura 7: Campo magnético.
A1 y B1 sufren atracción
A1 y C2 sufren repulsión
A1 y B2 sufren atracción
A1 y C1 sufren atracción
Se puede decir que:
a) Todas las letras son imanes permanentes.
b) Sólo la barra A es un imán permanente.
c) Sólo la barra B es un imán permanente.
d ) Las barras A y B son imanes permanentes.
e) Las barras A y C son imanes permanentes.
9. Indique la opción correcta:
a) En un imán existen cargas magnéticas positivas y negativas, separadas por una distancia igual a la
longitud del imán.
b) Si partimos un imán a la mitad, aislamos el polo norte del polo sur.
c) La aguja magnética de una brújula es un imán que se orienta en dirección del campo magnético
terrestre.
d ) El polo norte de una aguja imantada de una brújula, apunta para el polo norte magnético de la
Tierra.
e) Todas las propuestas anteriores están equivocadas.
6