Acv 2015 - Fisica 06

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6 2015

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Física POR NIVELES PRÁCTICA Electrostática Electrostátic a II 4.

NIVEL BÁSICO 1.

En relación con las propiedades de las líneas de fuerza o de campo eléctrico, indique la proposición falsa. A) Las líneas de fuerza parten de las cargas positivas y terminan en las cargas negativas. B) El número de líneas que salen o llegan a una carga es independiente de la magnitud de la carga. C) El vector intensidad de campo eléctrico es tangente en cada punto de una línea de fuerza. D) Las líneas de fuerza son entrantes a una carga negativa. E) Las líneas de fuerza no se cortan. cortan.

2.

Según la configuración mostrada, calcule la cantidad de carga eléctrica q1, de manera que la intensidad del campo eléctrico resultante en el punto P sea nula. a

+4 q

A) q D) 3 q 5.

a

a

P

+q

B) q /2

q1

C) 2 q E) 4 q

Determine la lectura del dinamómetro si la esfera electrizada con +0,2 mC y de 12 kg se encuentra inmersa en un campo eléctrico homogéneo g n de intensidad 5×10 5 N/C. ( g=10 m/s2).

Se tienen una partícula electrizada fija, tal como se muestra. Si en el punto A la intensidad s a del e campo eléctrico tiene un módulo de 400 N/C, ¿cuál es el módulo de la intensidad e del e campo c eléctrico en el punto B?

E

A

5 cm Q

A) 50 N/C D) 120 N/C 3.

10 cm

B) 90 N/C

C) 100 N/C E) 200 N/C

Determine el módulo (en 10 5 N/C) de la intensidad de campo eléctrico en el punto P (Q=4×10 – 6 C). Q

A) 5 N D) 20 N

B

6.

B) 10 N

C) 15 N E) 25 N

Una partícula electrizada con 1 C se encuentra incrustada en un bloque de madera de masa 0,6 kg. Determine cuánto recorre el bloque sobre la superficie lisa 4 s después de ser soltado si en esta región se ha establecido un campo homogéneo. Desprecie la masa de la partícula. E=3×105 N/C

Q P

q

v=0









Física

Anual UNI 10.

NIVEL INTERMEDIO 7.

Las partículas electrizada mostradas se encuentran fijas. Determine el módulo de la intensidad del campo eléctrico (en 10 6 N/C) en P. ( q=1 mC) A) 6 B) 9 C) 24 D) 64 E) 36

Se muestra una esfera electrizada con q=+1 mC, en reposo, tal como se muestra. Determine E (en kN/C) si el módulo de la tensión de la cuerda es 70 N. A) 20 B) 15 C) 234 D) 117 E) 115

2 q 1m

E q+

74º

21º

120º P 1m 1m 120º q

q

11. 8.

Física

En el gráfico mostrado, las partículas electrizadas originan en el punto A un campo eléctrico vertical de 300 N/C de intensidad. Calcule la suma (en 10 – 9 C) de las cantidades de carga que posee cada partícula fija.

En el gráfico se muestran las líneas de fuerza de dos partículas electrizadas con q1 y q2, de modo que q1=400 C. Si las partículas están separadass 2 cm, calcule el módulo de la intensidad de campo eléctrico en (109 N/C) resultante en el ca punto medio de e la línea que une a las partículas.

q2 + + + + +

q2

q1

0,9 m 1,2 m A

A) 64 D) – 64 9.

A) 36 D) 45

q1

B) 61

C) 124 E) 0,61

En la figura se muestran 2 partículas electrizadas fijas. Determine el módulo de la fuerza eléctrica sobre una partícula electrizada con 5 C colocada en el punto B si el módulo de la intensidad de campo eléctrico en A es 45 kN/C. A

a

Q

a

– 2Q

B

12.

B) 18

C) 54 E) 10

La gráfica nos muestra cómo varía el módulo de la intensidad de campo eléctrico a lo largo del eje X para para una partícula fija ubicada en este eje. Determine el módulo de la fuerza eléctrica (en N) que actúa sobre otra partícula electrizada con – 5 mC, ubicada en la posición (2; 3) cm. A) 2 B) 3,2 C) 1,6

E (kN/C) (kN/C)









Física

Academia CÉSAR VALLEJO

15.

NIVEL AVANZADO 13.

Material Didáctico N. o 6

En el gráfico se representan 2 partículas electrizadas fijas. Determine el ángulo que forma la tangente a la línea de fuerza con la vertical en el punto P.

A) 10 B) 1 C) 0,1 D) 5 E) 0,5

P

4 q

14.

Q1

B) 53º

C) 60º E) 90º

Determine el módulo (en kN/C) de la intensidad del campo eléctrico en A. (a = 2 2 m; Q=2 C)

30 cm

E

Q2

q

30º

A) 30º D) 75º

El bloque mostrado tiene incrustado una partícula electrizada con Q2=40 C. Halle el módulo de la intensidad de campo eléctrico (en 105 N/C) si el bloque se encuentra a punto de resbalar. (Q1=– 1 C, M =200 =200 g, g=10 m/s2).

M

S=0,5

16.

En el gráfico, la pequeña esfera se suelta en A, cuya c masa es 0,2 kg y su carga es 2 mC. Dettermine rm el módulo de reacción de la superficie e esférica lisa s en el punto B si se sabe que la intensidad d de campo ca eléctrico uniforme es de =10 m/s2). 5×103 N/C.. ( g=

A

g A

E R

a

R

aQ Q

A) 2 D) 6

B

a

B) 4

C) 2 6 E) 4 3

A) 50 N D) 59,2 N

B) 60 N

C) 54,2 N E) 24 N









Física

PRÁCTICA POR NIVELES 4.

NIVEL BÁSICO 1.

Electrostática Electrostátic a III Si la diferencia de potencial entre M y N es es 180 V , determine la cantidad de carga Q (en 10 – 9 C).

Dos partículas cargadas con +2 mC y +7 mC

M

10 cm

están separadas 1 m. Aplicándole fuerzas externas, lentamente las acercamos hasta que

Q

queden separadas 0,4 m. ¿Qué cantidad de

30 cm

N

trabajo efectuaron las fuerzas externas sobre las partículas al acercarlas entre sí? A) 2 A) 163 kJ

B) 189 kJ

C) 194 kJ

D) 198 kJ

C) 6000

D) 0,3

E) 13

E) 205 kJ 5.

2.

B) 3

Para el sistema formado por cuatro partículas

A partir del gráfico mostrado, determine la

fijas electrizadas, tal como se muestra, deter-

energía potencial eléctrica del sistema.

mine el potencial eléctrico en O. ( q=5 C). + q

– 3 q –Q

30 cm

o L

L

– q 2Q

L

3Q

40 cm

A) – 60 kV

B) 60 kV

D) 180 kV A)

D)

3.

11 KQ 2 L

−7 KQ 2 L

KQ 2 B) L

C)

E)

C) –180 kV E) 240 kV

5 KQ 2 L

−3 KQ

6.

2

L

Una partícula electrizada con +10 C se encuentra fija; a 1 m de ella se suelta otra partícu-

Determine la cantidad de carga Q3 si el potencial eléctrico en P es nulo. (Q1=2 C, Q2=– 8 C). Q1

0,1 m Q2

74º

la electrizada con +2 C. Determine la energía cinética que presenta luego de recorrer 2 m. Desprecie efectos gravitatorios.

2 q

Q3

0,1 m

P









Física

Anual UNI

Física

I. El potencial eléctrico en C es es de 2 kV.

NIVEL INTERMEDIO 7.

II. Los puntos A y B pertenecen a una misma superficie equipotenci equipotencial. al.

A partir del sistema de partículas electrizadas que se muestra, determine la variación de la energía potencial electrostática del sistema al trasladar la partícula electrizada con + q, desde A hasta B.

III. La superficie equipotenci equipotencial al del punto C es tangente a la línea de fuerza que pasa por dicho punto. A) solo I

A

+ q

B) solo II

C) solo III

D) I y II

L

10.

L

E) II y III

En el gráfico mostrado, determine determine la diferencia del potencial eléctrico entre A y B.

+Q

+Q L

A)

D) 8.

KQq L

B)

B L

− KQq

C)

L

− KQq

E)

2 L

2 C

3 L

+2 KQq

Q +

A

+ B

D) 20 V

600 V superficies

E) 100 V

equipotenciales

B) 0,2 kV C) 0,3 kV D) – 0,1 kV E) – 0,3 kV Se muestra un sistema de partículas en reposo. Determine la intensidad de campo eléctrico en el punto donde el potencial eléctrico sea nulo.

A)

De las proposiciones, ¿cuáles son falsas si el B)

potencial eléctrico en A es de 4 kV?

C)

R Q

2 R

C

0,2 m 0,8 m

A) 12 kV

L

C) – 100 V

9.

1m

11.

B) 200 V

– 4 C

B

− KQq

Una partícula electrizada con o 5 C es soltada s en A. Si cuando llega a B su energía e g cinética ess –4 r c en 25×10 J, determine el potencial eléctrico B. Desprecie los efectos gravitatorios. io . A) 50 V

A

Kq d 2

– 2 q

Kq 10

45º

d 2

2 d

Kq 5 d 2

2 Kq

45º + q

+ q











Física

Academia CÉSAR VALLEJO 12.

El potencial eléctrico para una partícula ubicada sobre el eje X varía varía como se muestra en la gráfica. Determine a qué distancia de esta se debe ubicar una segunda partícula sobre el eje X con con cantidad de carga 6 C para que el potencial eléctrico en x=1 m sea nulo.

14.

X (m) (m)

0

Las partículas electrizadas con q=1 C y 1 g de masa cada una se deslizan sobre un plano horizontal liso y aislado. En el instante mostrado, la rapidez de cada partícula es 5 m/s. ¿A qué mínima distancia podrán acercarse? q

A) 0,2 m B) 0,25 m C) 0,3 m D) 0,35 m E) 0,5 m

V (kV) (kV)

–2


+

v0

53º 1m

–9

53º + v0 q

15.

A) 3 m B) 6 m D) 6 m y 12 m

C) 9 m E) 12 m

NIVEL AVANZADO

Un anillo conductor delgado electrizado uniformemente con +Q=13 nC tiene 5 cm de radio. Encuentre c el potencial eléctrico en el centro del e anillo n y en un punto P situado a una altura h=12 cm rrespecto e del centro geométrico del anillo.. P

13.

En el gráfico se muestran tres es partículas as electri-zadas con + q y cada una de masa mas m. Si cortamos los hilos no conductores 1 y 2,, determine r la máxima rapidez que adquiere r la partícula rt 3. K : constante de Coulumb

+ +

+ +

+ +

piso horizontal

h + + + + + + + + + + + + +

R

O + +

A) 3,25 kV y 1,5 kV B) 2,56 kV y 1,2 kV C) 2,34 kV y 1,2 kV

+

+

+

+

+

+

Q

+









Física POR NIVELES PRÁCTICA Electrostática IV 3.

NIVEL BÁSICO

1.

Una partícula de – 2 C es trasladada por el camino mostrado desde A hacia B por un agente externo. ¿Qué cantidad de trabajo habrá desarrollado el campo eléctrico? ¿Cuál es la cantidad de trabajo desarrollado por el agente externo si la partícula es desplazada lentamente? (V B=10 kV)

B

2 r

A) 15 mJ B) –15 mJ C) – 30 mJ D) 30 mJ E) 45 mJ

4.

Q + r

Calcule la cantidad de trabajo realizado mediante una fuerza externa para llevar lentamente a q0=2 C siguiendo la trayectoria indicada. Desprecie efectos gravitatorios. ( Q=10 C).

q0 A

6 m Q

B

3 m +

aislante

Determine el trabajo necesario realizado por un agente externo al trasladar desde A hasta B la partícula q0.

A Q

10 kV

B

L q0

A) – 10 mJ; +10 mJ B) +15 +1 5 mJ; – 15 mJ C) – 20 mJ; +20 mJ D) +25 mJ; –25 mJ E) – 30 mJ; +30 mJ 2.

Indique la verdad (V) o falsedad ls d (F) de las siguientes proposiciones y elija la secuencia correcta. I. Las líneas de fuerza y las superficies equipotenciales son perpendicular perpendiculares. es.

45º –Q

A

A) D) 5.

2 KQq0 L KQq0 2 L

B)

3 KQq0 L

C)

2 KQq0 3 L

E) 0

Si se considera que el potencial eléctrico eléctri co en A e ess V y en B A=1000 V, determine el potencial en M y









Física

Anual UNI 6.

Una partícula electrizada con q=2 mC se traslada de M a a N , por la trayectoria mostrada, en un campo eléctrico homogéneo. Determine el trabajo (en 10 – 3 J) desarrollado por el campo eléctrico en dicho trayecto. 600 V

9.

V

E

N

B) 0,80

q0

Q

B

C) 800 E) 6

2 r

10..

Determine el trabajo desarrollado por el cam-po eléctrico para trasladar una partícula rt elec-trizada con +1 nC desde A hasta asta B. A) 0,2  J B) 0,4  J C) 0,6  J D) 0,8  J E) 1  J

A

r

NIVEL INTERMEDIO 7.

400 V

3 d

d

A) 80 D) 60

La partícula electrizada con 1 mC es trasladada desde el punto A hasta el punto B. Si en A estaba en reposo y llega al punto B con una energía cinética de 1 J, determine el trabajo realizado por el agente externo. Considere despreciable despreciab le los efectos gravitatorios gravitatorios.. A) 0,2 J B) 0,6 J C) 0,8 J D) 1 J E) 1,2 J

M

Física

B

En e el punto P se deja en libertad l ibertad una partícula electrizada con q=10 mC sobre una superfie cie horizontal o lisa y aislante. Determine la intensidad a del e campo c eléctrico homogéneo si este realiza a un trabajo de 2 J sobre la partícula cuando a ha recorrido 50 cm.

3 R A

2 R 600 V +Q

R P

8.

En el gráfico se muestra la representación de algunas superficies con potencial eléctrico

A) 200 N/C

B) 400 N/C

C) 800 N/C









Física

Academia CÉSAR VALLEJO 12.

Una partícula electrizada con 1 mC es trasladada desde el punto A hasta el punto B según la trayectoria mostrada, determine el trabajo del campo eléctrico desde A hasta B.

Material Didáctico N. o 6 14.

B E=2 kN/C

A) 0,5 J D) 17 J

40 cm q

15.

A 30 cm

A) 1 J D) 4 J

B) 2 J

Se tiene una partícula fija electrizada con 10 C, y otra en reposo con 4 C que es traída desde una región muy alejada y pasa a una distancia de 3 cm de la primera con una rapidez de 10 m/s. Si la masa de la partícula que se desplaza es de 100 g, determine cuánto trabajo desarrolla el agente externo que traslada a dicha partícula. Desprecie efectos gravitatorios.

C) 3 J E) 5 J

Si a lo largo del eje X la la intensidad e a del campoo eléctrico varía, tal como se muestra est en la gráfica, gr determine la diferencia de potencial en entre e e x=0,2 m y x=0,6 m.

A

E (kN/C) (kN/C)

45º

A) 2 kV D) – 4 kV 16.

C) 8,2 J E) 12,5 J

La partícula electrizada con +1 mC se encuentra incrustada a un bloque de madera de 2 kg, el cual es abandonado en A. Determine la diferencia de potencial entre A y B si la tensión en la cuerda al pasar por B es vertical hacia arriba y de módulo módulo 40 N.

NIVEL AVANZADO

13.

B) 6,5 J

0,4 m

B) –2 kV

o

C) 4 kV E) 6 kV

Un anillo se encuentra electrizado uniformemente con Q=– 4 mC, cuyo radio es de 30 cm. Si una partícula electrizada con +2 C es abandonada en P, determine la máxima energía cinética que adquiere. Desprecie efectos gravitatorios.









Física

PRÁCTICA POR NIVELES 5.

NIVEL BÁSICO 1.

De las proposicio proposiciones nes siguientes, indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. La corriente eléctrica puede darse en los gases y líquidos. II. La corriente eléctrica es el flujo orientado de portadores de carga, y la intensidad de corriente es la medida de ello. III. La resistenci resistencia a eléctrica depende únicamente del tipo de material. IV.. Conocido el voltaje en un resistor y su resisIV tencia eléctrica se puede calcular la intensidad de corriente eléctrica en este. A) VVFV D) FVVF

2.

B) VVVV

B) 24 mA

Para el circuito mostrado determine la intensidad de corriente a través de los resistores óhmicos R1 y R2 en el instante en que V =24 =24 V si en la gráfica se describe el comportamiento de la corriente y el voltaje. V (V) (V)

37º 37º I (A) (A)

C) VVFF E) FVVV

+

V –

R1

R

A) 8 A y 30 A B) 7 A y 25 A C) 7 A y 32 A D) 9 A y 32 A E) 9 A y 25 A

C) 32 mA E) 48 m mA

Se tiene un alambre de cobre re de 2 mm de diámetro y 150 m de longitud. Si entre los extremos del alambre se instala una batería de 12 V. ¿qué intensidad de corriente circulará por el alambre conductor? cu=1,72×10 – 8  · m

(1) (2)

A través de la sección recta de un alambree de cobre pasan 3,6×1020 electrones durante a e media hora. ¿Qué intensidad de corriente ie e circula cul por dicho alambre conductor? o A) 16 mA D) 36 mA

3.

Electrodinámica I

6.

Un conductor óhmico fue sometido a dos voltajes diferente, y para ambos casos se registraron las intensidades de corriente eléctrica que se muestran en el cuadro. Determine la resistencia, en  y la corriente (A), respectivamente, respectivamente,











Física

Anual UNI

9.

NIVEL INTERMEDIO 7.

Física

El sistema de conductores de igual longitud, que se muestra, está conectado a una fuente de voltaje. Las resistividad resistividades es eléctricas de cada material son 1 y 2, de modo que 1=22. Al cerrar el interruptor ( S), ¿cuál es la proposició proposición n correcta? ( A: área de la sección transversal). transversal).

N a

(2)

(1)

A

Por un conductor de aluminio de área transvertrans versal cuadrada de lado a y de longitud 2 a circula una corriente de 4 A cuando se coloca una fuente de 100 mV entre los terminales M y N . Determine las dimensiones de a (en 10 – 5 m). ( Al=2,75×10 – 8  · m)

M

3 A 2

A) 2,2 mm D) 3,1 mm

S

ε A) Por Por el cable cable (2) circulará corriente de mayor intensidad que por el cable (1). B) La intensidad de corriente en el cable c (1) ess mayor que la del cable (2).. C) La resistenci resistencia a eléctrica del cable c l (1) ess menor que la del cable (2).

10.

a

2a

B) 0,22 mm

C) 22 mm E) 2,7 mm

Si los resistores cilíndricos (1) y (2) tienen la misma s sección transversal y son del mismo material, calcule la intensidad de la corriente eléctrica q que circula ir por el resistor (2).

(1)

L

(2)

2 L









Física


Determine la resistencia resistencia,, en , eléctrica del reostato cuando el cursos se ubica en x=+10 m. L(reostato)=20 cm.

NIVEL AVANZADO 12.

Un alambre de cobre, en una instalación domicilaria, tiene una sección transversal de 3,31×10 – 6 m2 y transporta una corriente constante de 10 A. A . Si se considera que cada átomo de cobre aporta un electrón libre a la l a corriente, ¿cuál es la rapidez de arrastre, en 10 – 4 m/s, de los electrones en el alambre? Considere que la densidad del cobre es 8,92 g/cm 3. M : Cu=63,5 g/mol A) 2,2 D) 8,2

13.

B) 1,2

40 V cursor

X X =0 =0

C) 3,4 E) 9,6

El conductor de 20  se encuentra conectado a una fuente cuyo voltaje varía con el tiempo de acuerdo a la expresión =(10+2 t) V, donde t está en segundos. ¿Qué cantidad de carga eléctrica pasa por la sección recta en los 4 s iniciales? c s


A) 18 D) 8 15.

B) 4

C) 16 E) 12

En n la gráfica se muestra cómo varía la intensidad d de corriente que pasa a través de un conductor. u Determine er la intensidad de corriente media desde s t= =0 hasta t=2 t0. A) I 0 /3 B) I 0 /2 C) (2/3) I

I I 0









Física POR NIVELES PRÁCTICA Electrodinámica II 4.

NIVEL BÁSICO 1.

Determine la resistencia equivalente, en , entre A y B.

En el circuito mostrado, la resistencia incógnita x está conectada como se indica. Si el voltaje entre a y b es 12 V y por el circuito circula una corriente de 0,6 A, determine el valor de x, en ohm. E

2

3

3

10 

3 B

A

A) 1 D) 4 2.

5 a

b x

6 B) 2

C) 3 E) 5

A) 5 D) 1,5

Para el sistema mostrado, determine deter mine la relación R AB / R AC , donde R AB y R AC son las resistencias equivalentes entre A, B y A, C respectivam respectivamente. ente. 1

18 

5.

B) 10

En el sistema mostrado, la diferencia de potencial entre M y N (V M > V N ) es 4 V. Si el potencial te eléctrico en A es 37 V y V A > V B, determine e r el potencial eléctrico en B.

3

M

B

A

3 2

4

N

2

4 2

C) 15 E) 0,5

A

5

2

B









Física

Anual UNI 10.

NIVEL INTERMEDIO 7.

Física

A partir del circuito circuito mostrado, determine I si si se sabe que V AB=50 V. R

Si la resistencia equivalente entre a y b es 1,6 , determine R en .

I

a

M

10 

+ –

A



8

20 

10 

5

R

8 8

A) 2 D) 2,5 8.

b

A) 7,5 A D) 15 A

B) 1,5

C) 1,6 E) 4

En el circuito mostrado se sabe que por el resistor R circulan 0,6 A de corriente eléctrica. Determine la resistencia equivalente, en , del circuito. Considere fuente ideal. R

A) 12 B) 18

B

8

2 R

11.

B) 10 A

C) 12,5 A E) 17,5 A

El resistor AB es de 300  y está dividido en tres partes iguales por medio de los cursores (1) y ((2). ). Si entre M y N se se conecta una fuente de 305 V, determine la intensidad de corriente i. A) 0,02 A B) 0,10 , A C) 0,25 A D) 0,05 A

A

(1) 40 

12 

(2)

M









Física


15.

NIVEL AVANZADO 13.


Cuando se cierra el interruptor S1, por el resistor R la corriente es de 6 A. Si se abre S1 y se cierra S2, ¿cuál será la nueva intensidad de corriente que pasa por R?

I (mA) 6 R1

6

R

3 30 V

En el gráfico se muestra un circuito constituido por una fuente ideal, dos resistores fijos y un resistor variable. Los gráficos nos muestran cómo varía I y y V ab conforme varía RV . Determine R’ en k.

S1

V S2

4

a

RV (k)

I

R2

RV

0 12

b

3 A) 2 A D) 5 A

0 A) 3 D) 6

C) 3 A E) 8 A 16. 1

14.

Determine el potencial eléctrico en M . (V N =8 V) 2 A 10 

20 V 20 V

RV (k)

3

B) 1 A

15 

V ab (V)

5 V

B) 4

C) 5 E) 8

En n el circuito to mostrado se tiene una fuente, un resistor o de e 4 k y un reostato. Si la intensidad de corriente rr e máxima y mínima en el circuito sson 4 4 mA y 1 mA, respectivam respectivamente, ente, determine la fem de la fuente.











Anual UNI ELECTROSTÁTICA II 1 -B

5 -D

2 -C

-- C

-- A 4 -C

9 -B

1

-

-C

14 1

7 -B

11 - C

15 -

-- B

12 - B 1

1

1

-E

ELECTROSTÁTICA III 1 -B

5 -B

2 -B

-- D

- D

7 -D

-C

1

-A

14 - E

11 - B

15 - E

1

-

Acv 2015 - Fisica 06

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