FAMERP 2015 — questão 39 de Física

Enunciado em texto
A figura mostra esquematicamente um tubo de raios catódicos, no qual os elétrons são emitidos pelo cátodo e lançados no sentido da tela pelos eletrodos aceleradores.
[Figura: um tubo de vidro horizontal, estreito à esquerda e alargado em funil à direita, onde fica a “tela”. Na parte estreita, da esquerda para a direita: o “cátodo”, seguido de dois discos furados no centro, os “eletrodos aceleradores”. Mais adiante, um par de placas horizontais paralelas, as “placas deflectoras”. Um tubinho com seta para baixo indica “vácuo”.]
(Bruce H. Mahan. Química: um curso universitário. Adaptado.)
Suponha que um elétron, cuja massa e módulo da carga elétrica valem, respectivamente, kg e C, penetre entre os eletrodos aceleradores com velocidade desprezível e saia com velocidade de m/s.
Nessa situação, é correto afirmar que a diferença de potencial, em volts, entre os eletrodos aceleradores é, em valor absoluto, próxima de
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
(Enunciado e figura: Vestibular FAMERP 2015, Prova I — Conhecimentos Gerais — Famerp/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto (Famerp) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a tensão (ddp) entre os eletrodos que leva o elétron do repouso até m/s.
Passo 1 — teorema da energia cinética. Entre os eletrodos, a única força relevante sobre o elétron é a elétrica (o tubo está em vácuo e o peso é desprezível). O trabalho dessa força vale e vira energia cinética. Como o elétron parte praticamente do repouso:
Passo 2 — a conta. Primeiro, m²/s². Então:
O fator 1,6 aparece em cima e embaixo e se cancela:
Conferindo: alguns milhares de volts é exatamente a ordem de grandeza da tensão de aceleração nos antigos televisores de tubo. Valores como ou V seriam absurdos para um aparelho doméstico.
⚠️ A armadilha: perder-se nas potências de 10 ou dividir a carga pela massa sem usar a velocidade: , que é a alternativa D. Esse número é a razão carga/massa do elétron (em C/kg), não uma tensão.
A ideia em uma frase: o trabalho da força elétrica, |q|U, vira energia cinética — e com isso se acha a tensão que acelera a partícula.
Resposta: alternativa E ( V).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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