CERTAMEN 1 FIS-120, 15 de abril de 2011, 17:00hrs NOMBRE, APELLIDO: PROFESOR: JUSTIFIQUE TODAS SUS RESPUESTAS!!!

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1 CETAMEN 1 FIS-120, 15 de bril de 2011, 17:00hrs NOMBE, APELLIDO: POFESO: JUSTIFIQUE TODAS SUS ESPUESTAS!!! Enuncido problems 1, 2 y 3 Considere tres crgs puntules de igul mgnitud Q y signo positivo (Q > 0), ubicds en los vertices de un tringulo equiltero de rist y centro de grvedd O como se muestr en l figur. y O P x 1) En un instnte ddo, se ubic un crg puntul q 0 = Q en el punto medio de un de ls rists de un triángulo equilátero (punto P en l figur). L mgnitud de l fuerz net sobre dich crg es:. () Cero (b) 3kQ2 4 2 (c) kq2 2 (d) 4kQ ) Cuál es l dirección y sentido de l fuerz net sobre l crg puntul q 0? Justifique su respuest. () ŷ (b) ŷ (c) ˆx (d) ˆx 3) Ahor, considereque l crgq 0 se muevemuy lentmente desde el punto P hstel centrode grvedd O del triángulo, siguiendo un tryectori rectilíne. Cuál de ls siguientes severciones es correct? Justifique su respuest. () L mgnitud de l fuerz net sobre l crg umentó después del desplzmiento. (b) L mgnitud de l fuerz net sobre l crg disminuyó después del desplzmiento. (c) L mgnitud de l fuerz net sobre l crg se mntuvo constnte y distint de cero durnte el desplzmiento. (d) L mgnitud de l fuerz net sobre l crg se mntuvo constnte e igul cero durnte el desplzmiento. 1

2 Enuncido problems 4, 5 y 6 Considere un crg puntul Q > 0 ubicd en el centro de un cscron metálico esféricode rdio interior y muy delgdo (espesor desprecible), tl como muestr l F igur A. El cscron está inicilmente con crg net Q y eléctricmente isldo (el interruptor S de l figur está bierto). S /4 S FIGUA A FIGUA B 4) Determine el potencil eléctrico un distnci r = /2 de l crg puntul, usndo como referenci V( ) = 0. () kq (b) 3kQ (c) Cero (d) 2kQ 5) Si el interruptor S se cierr y el cscron metálico se conect tierr, entonces l crg del cscron hor será: [Not: Un conductor conectdo tierr, implic dos coss: 1) que siempre está un potencil constnte igul l de l tierr, que podemos considerr como cero y 2) l tierr es un fuente infinit de crg.] () Q (b) Q (c) Cero (d) Inf inito (e) 2Q 6) Ahor l crg puntul se intercmbi por un esfer conductor de rdio /4, como muestr l F igur B, si el interruptor nuevmente se cierr y conect el cscron tierr. Entonces l mgnitud de l diferenci de potencil eléctrico entre un superficie equipotencil imginri de rdio /2 y el cscron metálico es: () 2kQ (b) kq (c) kq 2 (d) Cero (e) Inf inito 2

3 7) Un crg puntul q 0 se encuentr ubicd en el centro geométrico de un cubo de ldo L. Entonces el flujo Φ E del cmpo eléctrico trvés de un de ls crs del cubo es igul : () qo 6ε 0 (b) qol2 6ε 0 (c) qo πε 0 (d) qol2 πε 0 8) En l figur se muestrn cinco crgs puntules, tods de igul mgnitud (distint de cero) pero signo desconocido. Además se considern dos superficies gussins imginris, S 1 que rode ls cinco crgs y S 2 que rode sólo q 4 y q 5. El punto P está sobre l superficie S 2. Entonces, de ls siguientes severciones cuáles son corrects?. Justifique su respuest. q S S q P q q q I: El cmpo eléctrico en el punto P, depende sólo de ls crgs q 4 y q 5. II: El flujo eléctrico en l superficie gussin S 1, nunc puede ser cero. III: El flujo eléctrico en l superficie gussin S 2, depende sólo de ls crgs q 4 y q 5. () I y III (b) I y II (c) Tods. (d) Sólo III. (e) II y III. (9) Un lmbre rectilíneo de longitud 2L se ubic sobre el eje x centrdo en el origen (entre coordends x = L y x = L). el lmbre tiene densidd linel de crg uniforme λ. Determine l fuerz eléctric que ejerce el lmbre sobre un crg q 0 ubicd en el punto P 1, donde r (P 1 ) = (2L,0). y Figur 2 P P x () 2kλq0 (b) 2kλq0 (c) 5kλq0 2L x (d) 4kλq0 (e) 4kλq0 3

4 Enuncido problems 10, 11 y 12 L figur muestr tres elementos conductores concéntricos, un esfer conductor de rdio y dos cscrones esféricos, el primero de rdio interior 2 y exterior 3, y el segundo cscron de rdio interior 4 y muy delgdo. L esfer tiene un crg net Q > 0, el primer cscron tiene crg net cero y el segundo cscron tiene crg net Q. 10) Determine l mgnitud del cmpo eléctrico en los puntos A, B y C, tles que: r A = 1.5, r B = 2.5 y r C = 3.5, donde r i : distnci del punto l centro de l configurción. () E A = 4kQ 9, E 2 B = 0 y E C = 4kQ 49 2 (b) E A = 2kQ 3, E 2 B = 0 y E C = 2kQ 7 2 (c) E A = 4kQ 9, E 2 B = 4kQ 25 y E 2 C = 4kQ 49 2 (d) E A = 0, E B = 2kQ 5 y E 2 C = 0 (e) E A = 2kQ 3 2, E B = 2kQ 5 2 y E C = 2kQ ) Determine l diferenci de potencil entre los puntos S y T ( V = V T V S ), donde: r S = y r T = 4 () 3kQ 4 (b) 7kQ 12 (c) 7kQ 12 (d) 0 (e) 3kQ 4 12) Si considermos est configurción como un cpcitor (condensdor) de plcs esférics, entonces l cpcidd equivlente entre l plc conductor interior (esfer) y l exterior (cscrón externo) es igul : () 16πε0 3 (b) 4πε0 5 (c) 48πε0 7 (d) 5πε0 4 4

5 13) Los centros de dos esfers metálics cd un de rdio 10[cm] están seprdos por 50[cm]. Ls esfers soninicilmenteneutrsperouncrgqsetrnsfieredeunesferlotr, crendoundiferencide potencilentrembsde100[v]. Unprtículdecrgq 0 > 0ymsm, dondeq 0 /m = [C/kg], se liber desde el reposo en l superficie de l esfer crgd positivmente y se mueve hci l esfer crgd negtivmente. A qué velocidd choc contr est últim esfer? () 3/10[m/s] (b) Ningun de ls nteriores. (c) L crg nunc se mueve. (d) 6/10[m/s] (e) 0, 2[m/s] Enuncido problems 14 y 15 El condensdor de plcs prlels mostrdo en l F igur, está conectdo un bterí que mntiene ls plcs un diferenci de potencil, V 0. l seprción entre ls plcs es d y el áre trnsversl en mbs plcs es A. Vo A d 14) Si un gente externo logr seprr ls plcs hst que quedn un distnci igul l tres veces l seprción inicil, es decir un distnci 3d. Entonces, respecto de l crg en el condensdor podemos decir que: () Disminuye l tercio (b) El condensdor se descrg completmente (Q=0). (c) Se mntiene constnte (d) Aument l triple 15) Cuál es el mínimo trbjo relizdo por el gente externo pr seprr ls plcs? Not: tnto l bterí, como el gente externo relizn trbjo. () ǫ0av 2 0 6d (b) ǫ0av 2 0 6d (c) ǫ0av 2 0 3d (d) ǫ0av 2 0 3d 5