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• Jorge Hawas

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FÍSICA 120 ACTIVA

29 DE SEPTIEMBRE DE 2015

CERTAMEN GLOBAL

AP. PATERNO

AP. MATERNO

ROL USM

NOMBRE PARALELO

-

Este certamen consta 16 preguntas de alternativas. La alternativa seleccionada debe estar marcada tanto en su hoja de preguntas como en la hoja de respuestas. Su respuesta debe ser consistente con el desarrollo escrito en la hoja de preguntas. Las preguntas omitidas dan 1/5 del puntaje de una pregunta buena. Las preguntas mal respondidas o sin un desarrollo consistente dan 0 puntos.

Problema 1 Una partícula de carga q y masa m está amarrada a una cuerda mientras levita por el efecto de un campo eléctrico (Ver figura). Si la tensión en la cuerda es T=mg/2. El campo eléctrico está dado por las siguientes componentes:

q, m

30°

a) b) c) d) e)

=

=− =− = =

30°

30°

30°

30° 30°

=

=− =− =

=−

30° + 1

30° + 1

30° + 1

30° + 1

30° + 1

Problema 2 En una región del espacio existe un campo eléctrico uniforme y constante en el tiempo como se muestra en la figura. Un agente externo mueve un electrón desde un punto A hasta un punto B siguiendo la trayectoria mostrada. La altura máxima de la trayectoria es r y la distancia entre A y B es igual a 2r.

r E

r

A

B 2r

Entonces, el trabajo realizado por el campo eléctrico sobre el electrón, cuando éste es movido desde A hasta B, es igual a:

a) Cero b) +2r ⋅ eE c) +2 2r ⋅ eE d) −2r ⋅ eE e) −2 2r ⋅ eE

Problema 3 El potencial eléctrico en los puntos del eje de un disco delgado, cargado uniformemente, está dado por la expresión: V(0,0,z) =

σ 2 ∈0

⋅

(

z 2 + R2 − z

)

siendo σ la densidad superficial de carga del disco y R el radio del disco. x

R z

0 y

La componente Ez del campo eléctrico generado por este disco en un punto de su eje, es igual:

σ R2

⋅ 4∈0 z2

a)

σ b) c)

4∈0

σ

R2 (R2 + z2 )3/2

⋅

Rz

4∈0 (R + z2 )3/2

− d)

− e)

⋅

2

σ 

 2z ⋅ 2 − 1 2 3/2 2∈0  (R + z ) 

σ 

 z ⋅ 2 − 1 2 1/2 2∈0  (R + z ) 

Problemas 4 y 5 Las cargas eléctricas q1 y q2 están situadas en el plano x-y, en los puntos indicados en el dibujo. Consideraremos los siguientes puntos de espacio: P1=(c,0) y P2 = (a,b). Datos: q1 = −10 [C]; q2 = +2 [C]; a = 3 [m]; b = 4 [m]; c = 4 [m]; Use: k~ 9x109 [Nm2/C2].

Problema 4 El campo eléctrico en el punto P1 es aproximadamente: (a) 23.6 × 109 × (1, 0, 0) [N/C] (b) 12.4 × 109 × (1, 0, 0) [N/C] (c) −4.5 × 109 × (1, 0, 0) [N/C] (d) −4.05 × (1, 0, 0) [N/C] (e) +5 × 10−9 × (1,−1, 0) [N/C] Problema 5 El potencial eléctrico en el punto P2 es: (a) −13.5 × 109 [Nm/C] (b) −4.5 × 109 [Nm/C] (c) −2.475 × 109 [Nm/C] (d) 4.725 × 109 [Nm/C] (e) −1.8 × 109 [Nm/C]

Problemas 6 y 7 Una esfera llena, hecha de material aislante, tiene radio R y densidad de carga ρ(r) dada por: =

5

Problema 6 La carga total de la bola cargada es: a) b) c)

#$ % &$ % '$ %

d) 4) e) 2)

% % %

% %

Problema 7 La magnitud del campo eléctrico en r=R/2 es: a) b) c) d) e)

*+ , -+ *+ , '-+ *+ ,

-+ *+ , -+

.

−2 "

Problemas 8 y 9 Dos capacitores (C1 = 2 µF, C2 = 4 µF) están inicialmente desconectados y cargados cada uno con la carga q1 = 4 µC y q2 = 2 µC, respectivamente (ver el dibujo).

C1 -q1

+q1

-q2

+q2 C2

Problema 8 Antes de cerrar los interruptores, las dos diferencias iniciales de potencial de los capacitores C1 y C2 son respectivamente: (a) 1.0 y 1.0 (b) 0.5 y 0.5 (c) 0.5 y 1.0 (d) 2.0 y 0.5 (e) 1.0 y 0.5 Problema 9 La energía inicial almacenada en los capacitores C1 y C2 antes de cerrar el interruptor es respectivamente: (a) 2 y 4 (b) 1.5 y 1.0 (c) 4.5 y 3.0 (d) 4 y 2 (e) 8 y 1

Problema 10 Para los circuitos RC se define una constante de tiempo τ, esta constante cumple las siguientes condiciones: I. II. III. a) b) c) d) e)

Depende de la resistencia del circuito Si es pequeña el capacitor se carga más lento Si es pequeña el capacitor se carga con rapidez Solo I Solo II Solo III I y II I y III

Problema 11 En el circuito de la figura R1>R2, por lo tanto las corrientes medidas en los amperímetros se ordenan de la siguiente manera: a) I1 > I2 > I3 b) I2 > I1 > I3 c) I3 > I1 > I2 d) I3 > I2 > I1 e) I3 > I1 = I2

Problema 12 Un electrón (q= -1,6x10-19C y m=9,11 x10-31kg) se mueve con una velocidad de 8x106 m/s a lo largo del eje Z, en el sentido positivo. Éste entra a una región con campo magnético cuyo vector es de magnitud 2,5 T, formando un ángulo =60º con el eje Y, y contenido en el plano YZ. La aceleración que adquiere la partícula es aproximadamente: a) 1,8x1018 ( iˆ ) [m/s2] b) 3,0x1018 ( ˆj ) [m/s2] c) 1,8x1018 (- iˆ ) [m/s2] d) 3,0x1018 (- ˆj ) [m/s2] e) 3,0x1018 ( iˆ ) [m/s2]

Problema 13 En la Figura 1a, la resistencia tiene longitud L, la batería es de 200V y la corriente a través de la batería es I = 5 A. En la Figura 1b, la misma resistencia está dividida en tres partes iguales, cada una de longitud L/3, las cuales se conectan a la misma batería como dibujado.

El valor de la corriente a través de la batería en la Figura 1.b (figura de la derecha) es (en unidades de A): a) 5/3 b) 10/3 c) 5 d) 10 e) 15

Problema 14 En la figura se tienen resistencias y baterías de los siguientes valores: R1=R3 =1[Ω], R2 = 2 [Ω] ε1 = 8 [V] ; ε2 = 9 [V]

Los valores de las corrientes I1, I2, I3, en unidades de A y según las definiciones con flechas de la Figura, son [(I1; I2; I3) en unidades de A]: a) b) c) d) e)

(2; 3; 5) (3; 2; 5) (1; 2; 3) (2; 1; 3) (2; 1; 1)

Problema 15 ¿Cuál es la dirección de la corriente que pasa por cada espira en los puntos W, X, Y y Z respectivamente?

a) b) c) d) e)

derecha, derecha, izquierda, izquierda derecha, izquierda, derecha, izquierda izquierda, derecha, derecha, izquierda izquierda, derecha, derecha, izquierda derecha, izquierda, izquierda, derecha

Problema 16 En la figura se muestra una espira conformada por dos arcos de círculos con centro en el punto P y radios a y b respectivamente. Si la espira lleva una corriente I, entonces el campo magnético en el punto P de la figura está dado por: a) / 0 =

b) / 0 = c) / 0 =

1+ 2

' 3 1+ 2 ' 3 1+ 2 '

d) / 0 = 0 e) / 0

1+ 2 '

4

−4 +

−

354

4 3