Presentación

Estos ejercicios tienen como finalidad apoyar a estudiantes del primer año universitario en un curso de Física General. Puede servir también como apoyo para recordar y reforzar los conocimientos de física adquiridos previamente en el nivel de Bachillerato.

Esta serie de ejercicios corresponde a la unidad 'Fenómenos electromagnéticos'.

Autor: Juan José Jiménez Torres

Los ejercicios y sus respectivas figuras, se encuentran basados en ejercicios planteados en distintas fuentes bibliográficas como los textos de Schad (1996), Resnick y Halliday (1981), Tippens (2001), Benson (1999, 1991) y Hewitt (1999). Estos ejercicios de física también fueron empleados para el trabajo que desarrollé en Jiménez-Torres (2006).

Artículo publicado en arXiv: Physics Education (physics.ed-ph)

1) ¿Qué acción realizan las cargas positivas?

a) Siempre atraen a otras cargas positivas b) Siempre repelen a otras cargas positivas c) Atraen ciertas cargas positivas y repelen a ciertas cargas positivas d) No ejercen fuerzas sobre cargas negativas e) Repelen ciertas cargas positivas y atraen a ciertas cargas negativas

2)La ley de Coulomb describe la fuerza electrostática entre dos objetos cargados. Esta fuerza electrostática depende de

a) La carga eléctrica de los cuerpos b) Las cargas eléctricas y masa de ambos cuerpos c) Las cargas eléctricas de ambos cuerpos y de la distancia entre los cuerpos d) Las cargas eléctricas y masas de ambos cuerpos, y de la distancia entre los cuerpos e) Solo de la distancia entre los cuerpos

3)Los metales son buenos conductores de la electricidad porque.

a) Los átomos de los metales tienen más electrones circulando su núcleo que los que no son metales b) Los átomos de los metales tienen uno o más electrones ligeramente ligados, los cuales pueden moverse fácilmente a través del metal c) Los átomos de los metales tienen muchos protones cargados positivamente en su núcleo d) Algunos átomos de metales están cargados y se pueden mover entre los otros átomos del metal e) Los metales son buenos conductores de calor

4) Tanto la fuerza gravitacional y la fuerza electrostática son leyes del cuadrado inverso que envuelven la interacción de dos cuerpos.

Falso. Verdadero.

5)Dos cargas eléctricas están separadas por 20 cm, y existe una fuerza electrostática mutua de 1.8 N entre ellas. ¿Cuál sería la fuerza electrostática entre las cargas si la distancia fuera incrementada a 60 cm?.

a) 1.8 N b) 0.45 N c) 0.2 N d) 0.11 N e) 0.07 N

6)Cuando un electrón acelera en respuesta a un campo eléctrico, ¿qué tipo de energía adquiere el electrón?.

a) Energía potencial b) Energía cinética c) Energía térmica d) Ninguna energía, ya que el electrón no gana o pierde su carga e) Energía química

7)El voltio es la unidad estándar de .

a) Corriente eléctrica b) Resistencia eléctrica c) Diferencia de potencial eléctrica d) Potencia eléctrica

8)La ley de Ohm corresponde a una relación entre

a) Fuerzas eléctricas y magnéticas b) Carga eléctrica y corriente c) Potencia eléctrica y energía d) Corriente eléctrica, voltaje y resistencia e) Carga eléctrica y resistencia

9)Si el voltaje a través de un resistor se duplica, entonces la corriente eléctrica a través del resistor será

a) El doble de la inicial b) El cuádruple de la inicial c) Se mantendrá igual que la inicial d) La mitad de la inicial e) La cuarta parte de la inicial

10)La potencia eléctrica es.

a) Equivalente a la energía eléctrica b) Equivalente al voltaje c) El voltaje dividido por la corriente d) Equivalente a la corriente e) La tasa de cambio mediante la cual la energía eléctrica es consumida

11)Las líneas de campo magnético que se forman alrededor de un imán indican

a) La dirección de un campo magnético en puntos alrededor del imán b) La intensidad de un campo magnético en puntos alrededor del imán c) La intensidad y dirección del campo magnético en varios puntos d) La intensidad y en algunas ocasiones la dirección del campo magnético en varios puntos e) La dirección y en algunas ocasiones la dirección del campo magnético en varios puntos

12)Con relación a la fuerza de Lorentz, un campo magnético no ejerce fuerza sobre

a) Una corriente eléctrica b) Un imán c) Una carga eléctrica estacionaria d) Un material ferromagnético e) Una carga eléctrica en movimiento

13)Un transformador no trabaja con corriente directa porque.

a) Ninguna corriente directa puede fluir a través de la bobina primaria b) Ningún campo magnético es producido por corriente directa en la bobina primaria c) Solamente campos magnéticos variables pueden inducir corriente d) Las líneas de campo magnético escapan del núcleo de hierro cuando el campo magnético producido por el primario es constante

14)De acuerdo a los ecuaciones de Maxwell para las ondas electromagnéticas

a) Los campos eléctrico y magnético se propagan a través del vacío a la velocidad de la luz b) La presencia de un campo eléctrico siempre implica la presencia de un campo magnético c) Los campos eléctrico y magnético son idénticos d) Las líneas de campo magnético siempre apuntan en la misma dirección que las creadas por un campo eléctrico

15) Notando la fuerza ejercida sobre un objeto cargado en una determinada posición, se puede inferir que en ese punto del espacio existe un intenso campo eléctrico.

Falso. Verdadero.

16) Si un alambre que lleva una corriente eléctrica experimenta una fuerza, entonces podemos inferir que esa fuerza es debida a un campo magnético.

Falso. Verdadero.

17)¿Qué es lo que transforman los transformadores?.

a) Resistencia y potencia b) Voltaje y resistencia c) Corriente y resistencia d) Corriente y voltaje e) Potencia y voltaje

18)¿Qué voltaje se necesita para producir una corriente eléctrica de 4 A en un resistor que disipa 24 W de energía térmica?.

a) 96 V b) 28 V c) 20 V d) 6 V e) 0.17 V

19)¿Cuál es la potencia eléctrica de un motor eléctrico que lleva una corriente eléctrica de 5 A cuando opera con un voltaje de 120 V?.

a) 600 W b) 125 W c) 115 W d) 24 W e) 0.04 W

20)La luz visible en el espectro electromagnético tiene longitudes de onda de alrededor de

a) 1 km b) 1 m c) 1 mm d) 1 μm e) 1 nm

21)La propiedad de las ondas de luz visible que determinan el fenómeno del color es

a) Velocidad b) Amplitud c) Intensidad d) Longitud de onda e) Interferencia

22)La radiación infrarroja en comparación con la luz roja visible

a)Tiene una longitud de onda más pequeña que la de la luz roja b) Se mueve a través de la atmósfera de la tierra sin impedimento c) Tiene una frecuencia mayor que la de la luz roja d) Tiene una frecuencia menor que la de la luz roja

23) En la naturaleza existen sólo las cargas positivas. Decimos que en ausencia de una carga positiva, existe una carga negativa.

Falso. Verdadero.

24)La unidad de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el kilogramo. ¿Cuál es la unidad de la carga eléctrica en el SI?.

a) Ampere b) Voltio c) Ohm d) Coulomb e) Watt

25)Seleccionar la opción que corresponde a la masa y carga del protón.

a) 1.67 X 10^-27 kg; -1.6 X 10^-19 C b) 1.67 X 10^-27 kg; +1.6 X 10^-19 C c) 9.11 X 10^-31 kg; -1.6 X 10^-19 C d) 9.11 X 10^-31 kg; +1.6 X 10^-19 C

26) Si se recogen electrones en los pies cuando son arrastrados al caminar sobre una alfombra, se adquiere una carga positiva.

Falso. Verdadero.

27) Un electrón que se encuentra a una determinada distancia de una partícula cargada es atraído con una fuerza determinada. Si se duplica la distancia, entonces también se duplica la fuerza.

Falso. Verdadero.

28) Las líneas de campo electrostático producidas por una carga positiva aislada, se prolongan hasta infinito.

Falso. Verdadero.

29)Si existe un campo eléctrico de alrededor de 100 N/C dirigido verticalmente hacía abajo, ¿cuál es la fuerza eléctrica ejercida sobre un electrón?

a) 1.6 X 10^-17 N dirección vertical positiva b) 1.6 X 10^-17 N dirección vertical negativa c) 1.6 X 10^-21 N dirección vertical positiva d) 1.6 X 10^-21 N dirección vertical negativa e) 1.6 X 10^-17 N

30) Si una carga puntual de –5 μC se encuentra en el origen de un sistema de referencia, ¿cuánto vale la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2m?.

a) 1.13 X 10¹⁰ N/C b) 1.13 X10⁴ N/C c) 2.25 X10¹⁰ N/C d) 2.25 X 10⁴ N/C e) 8.89 X 10^-5 N/C

31)Una carga puntual Q1 = 20 μC se encuentra en la posición (-d, 0), y otra carga Q2 = -10 μC se encuentra en la posición (d, 0). ¿Cuál es el campo eléctrico resultante en el punto de coordenadas (x, y)? Tomar d = 1 m, y x = y = 2 m.

a) (3.5 X 10³ N/C, 8.6 X 10³ N/C) b) (3.5 X 10³ N/C, -8.6 X 10³ N/C) c) (-3.5 X 10³ N/C, 8.6 X 10³ N/C) d) (-3.5 X 10³ N/C, -8.6 X 10³ N/C)

32)¿Cuál es la unidad en el sistema internacional para la corriente eléctrica?.

a) Volt b) Ampere c) Ohm d) Watt e) Coulomb

33) Si una corriente de 1 A fluye a través de un alambre, entonces 1 electrón pasa por un punto dado en 1 s.

Falso. Verdadero.

34) Seleccionar la opción que hace referencia a la conducción eléctrica.

a) Para que se presente este tipo de conducción es necesaria la aplicación de una diferencia de potencial cruzada entre los extremos b) Para que se presente este tipo de conducción es necesaria la existencia de una diferencia de temperatura entre los cuerpos

35)¿Cuál es la resistencia eléctrica de un sartén que consume 12 amperes de corriente cuando se conecta a un circuito con un voltaje de 120 volts?.

a) 132 Ω b) 108 Ω c) 1440 Ω d) 10 Ω e) 0.10 Ω

36)¿Cuánta corriente eléctrica consume una bombilla que tiene una resistencia de 100 ohms cuando se le aplica un voltaje de 50 volts?.

a) 150 A b) 50 A c) 5000 A d) 2 A e) 0.5 A

37)A medida que se conectan en serie más y más focos idénticos a una fuente de voltaje, ¿qué le ocurre a la intensidad luminosa de cada foco?.

a) La intensidad luminosa se mantiene igual b) La intensidad luminosa aumenta debido al aumento en la resistencia total del circuito c) La intensidad luminosa disminuye debido a la disminución en la corriente del circuito d) La intensidad luminosa aumenta debido al aumento del número de focos e) La intensidad luminosa disminuye debido al aumento del número de focos

38)A medida que se conectan en paralelo más y más focos idénticos a una fuente de voltaje, ¿qué le ocurre a la intensidad de cada foco?.

a) La intensidad luminosa se mantiene igual debido a que todos los focos tienen el mismo voltaje b) La intensidad luminosa disminuye debido a la disminución en la resistencia total del circuito c) La intensidad luminosa disminuye debido a que la corriente en cada foco es menor que la corriente total en el circuito d) La intensidad luminosa aumenta debido al aumento del número de focos e) La intensidad luminosa disminuye debido al aumento del número de focos

39)En el circuito que se muestra en la figura, todos los focos son idénticos y tienen la misma resistencia, ¿Cuál (es) de los focos consume la mayor cantidad de corriente, y por lo tanto, el (los) más brillante (s)?.

a) El foco A b) El foco B c) El foco C d) Los focos A y B e) Los focos A, B y C

40) Una carga eléctrica en reposo (inmóvil) genera un campo magnético.

Falso. Verdadero.

41) Un alambre recto infinito lleva una corriente I, ¿cuál es el campo magnético a una distancia R?.

a) B = (μ₀ / 2π) I R b) B = (μ₀ / 2π) I / R c) B = (μ₀ / 2π) (I + R) d) B = (μ₀ / 2π) (I - R) e) B = (μ₀ / 2π) R / I

42)¿Qué forma tiene el campo magnético que rodea a un alambre recto que transporta corriente?.

a) Cuadrada b) Circular c) Triangular d) Líneas rectas e) Elipsoidal

43) La densidad de las líneas de campo en un alambre recto que lleva una corriente, disminuye con la distancia al alambre.

Falso. Verdadero.

44) La fuerza magnética por unidad de longitud entre dos alambres paralelos que llevan corrientes eléctricas y separados por una distancia, es atractiva si las corrientes eléctricas tienen direcciones opuestas.

Falso. Verdadero.

45)Dos alambres rectos y largos llevan corrientes con las magnitudes y direcciones que se muestran en la figura. El punto representa una corriente saliendo de la página y la cruz representa una corriente eléctrica entrando a la página. ¿Cuál es la fuerza por unidad de longitud entre estos alambres?.

a) 9.6 X 10^-5 N, fuerza atractiva b) 9.6 X 10^-5 N, fuerza repulsiva c) 9.6 X 10^-7 N, fuerza atractiva d) 9.6 X 10^-7 N, fuerza repulsiva e) 76 N, fuerza repulsiva

46)La figura muestra dos situaciones diferentes, en donde un imán en movimiento respecto a un anillo induce una corriente en el anillo. De acuerdo a la dirección de la corriente en el anillo, y a la posición del imán, ¿en qué dirección se está moviendo el imán respecto al anillo de alambre?

a) 1: polo norte alejándose del anillo; 2: polo norte alejándose del anillo b) 1: polo norte alejándose del anillo; 2: polo norte acercándose al anillo c) 1: polo norte acercándose al anillo; 2: polo norte alejándose del anillo d) 1: polo norte acercándose al anillo; 2: polo norte acercándose al anillo e) 1: polo norte en reposo; 2: polo norte en reposo

47)Un imán que se introduce en una bobina de alambre induce voltaje en ella. ¿Qué efecto se produce cuando un imán se introduce en una bobina que tiene más espiras, si el flujo a través de cada espira es el mismo?.

a) Disminuye el voltaje inducido, proporcionalmente al número de espiras b) Aumenta el voltaje inducido, inversamente proporcional al número de espiras c) El voltaje inducido se mantiene igual d) Disminuye el voltaje inducido, inversamente proporcional al número de espiras e) Aumenta el voltaje inducido, proporcionalmente al número de espiras

48) En un generador eléctrico simple, se induce voltaje continuo en la espira en rotación del generador.

Falso. Verdadero.

49) En un generador eléctrico simple, el flujo magnético a través de la espira se mantiene constante todo el tiempo.

Falso. Verdadero.

50)¿Cuánto tiempo tarda la luz en viajar del Sol a la Tierra? La distancia desde la Tierra al Sol es igual a una unidad astronómica = 1 AU = 149597900 Km.

a) 0.002 s b) 0.499 s c) 2 s d) 499 s e) 4.49X10¹⁹ s

51) La rapidez de las ondas electromagnéticas de alta frecuencia es mayor que la de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia.

Falso. Verdadero.

52)¿Cuál es la expresión matemática que proporciona la energía incidente normal en un área A en el tiempo Δt de una onda electromagnética? S representa la intensidad de la onda electromagnética y ΔU la energía incidente normalmente.

a) ΔU = A S / Δt b) ΔU = A S Δt c) ΔU = Δt / A S d) ΔU = A Δt / S e) ΔU = S Δt / A

53)Una estación de radio transmite una señal de 10 KW a una frecuencia de 100 MHz. Emite como una fuente puntual. A una distancia de 1 km de la antena la intensidad tiene un valor de 8X10^-4 W/m². ¿Cuál es la energía incidente normal en una placa cuadrada de 10 cm de lado en 5 minutos?.

a) 2.7X10^-8 J b) 2.4X10^-3 J c) 24 J d) 3.8X10³ J e) 3.8X10⁷ J

→Fin de las preguntas

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Fenómenos electromagnéticos

Presentación

1) ¿Qué acción realizan las cargas positivas?

2)La ley de Coulomb describe la fuerza electrostática entre dos objetos cargados. Esta fuerza electrostática depende de

3)Los metales son buenos conductores de la electricidad porque.

4) Tanto la fuerza gravitacional y la fuerza electrostática son leyes del cuadrado inverso que envuelven la interacción de dos cuerpos.

5)Dos cargas eléctricas están separadas por 20 cm, y existe una fuerza electrostática mutua de 1.8 N entre ellas. ¿Cuál sería la fuerza electrostática entre las cargas si la distancia fuera incrementada a 60 cm?.

6)Cuando un electrón acelera en respuesta a un campo eléctrico, ¿qué tipo de energía adquiere el electrón?.

7)El voltio es la unidad estándar de .

8)La ley de Ohm corresponde a una relación entre

9)Si el voltaje a través de un resistor se duplica, entonces la corriente eléctrica a través del resistor será

10)La potencia eléctrica es.

11)Las líneas de campo magnético que se forman alrededor de un imán indican

12)Con relación a la fuerza de Lorentz, un campo magnético no ejerce fuerza sobre

13)Un transformador no trabaja con corriente directa porque.

14)De acuerdo a los ecuaciones de Maxwell para las ondas electromagnéticas

15) Notando la fuerza ejercida sobre un objeto cargado en una determinada posición, se puede inferir que en ese punto del espacio existe un intenso campo eléctrico.

16) Si un alambre que lleva una corriente eléctrica experimenta una fuerza, entonces podemos inferir que esa fuerza es debida a un campo magnético.

17)¿Qué es lo que transforman los transformadores?.

18)¿Qué voltaje se necesita para producir una corriente eléctrica de 4 A en un resistor que disipa 24 W de energía térmica?.

19)¿Cuál es la potencia eléctrica de un motor eléctrico que lleva una corriente eléctrica de 5 A cuando opera con un voltaje de 120 V?.

20)La luz visible en el espectro electromagnético tiene longitudes de onda de alrededor de

21)La propiedad de las ondas de luz visible que determinan el fenómeno del color es

22)La radiación infrarroja en comparación con la luz roja visible

23) En la naturaleza existen sólo las cargas positivas. Decimos que en ausencia de una carga positiva, existe una carga negativa.

24)La unidad de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el kilogramo. ¿Cuál es la unidad de la carga eléctrica en el SI?.

25)Seleccionar la opción que corresponde a la masa y carga del protón.

26) Si se recogen electrones en los pies cuando son arrastrados al caminar sobre una alfombra, se adquiere una carga positiva.

27) Un electrón que se encuentra a una determinada distancia de una partícula cargada es atraído con una fuerza determinada. Si se duplica la distancia, entonces también se duplica la fuerza.

28) Las líneas de campo electrostático producidas por una carga positiva aislada, se prolongan hasta infinito.

29)Si existe un campo eléctrico de alrededor de 100 N/C dirigido verticalmente hacía abajo, ¿cuál es la fuerza eléctrica ejercida sobre un electrón?

30) Si una carga puntual de –5 μC se encuentra en el origen de un sistema de referencia, ¿cuánto vale la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2m?.

31)Una carga puntual Q1 = 20 μC se encuentra en la posición (-d, 0), y otra carga Q2 = -10 μC se encuentra en la posición (d, 0). ¿Cuál es el campo eléctrico resultante en el punto de coordenadas (x, y)? Tomar d = 1 m, y x = y = 2 m.

32)¿Cuál es la unidad en el sistema internacional para la corriente eléctrica?.

33) Si una corriente de 1 A fluye a través de un alambre, entonces 1 electrón pasa por un punto dado en 1 s.

34) Seleccionar la opción que hace referencia a la conducción eléctrica.

35)¿Cuál es la resistencia eléctrica de un sartén que consume 12 amperes de corriente cuando se conecta a un circuito con un voltaje de 120 volts?.

36)¿Cuánta corriente eléctrica consume una bombilla que tiene una resistencia de 100 ohms cuando se le aplica un voltaje de 50 volts?.

37)A medida que se conectan en serie más y más focos idénticos a una fuente de voltaje, ¿qué le ocurre a la intensidad luminosa de cada foco?.

38)A medida que se conectan en paralelo más y más focos idénticos a una fuente de voltaje, ¿qué le ocurre a la intensidad de cada foco?.

39)En el circuito que se muestra en la figura, todos los focos son idénticos y tienen la misma resistencia, ¿Cuál (es) de los focos consume la mayor cantidad de corriente, y por lo tanto, el (los) más brillante (s)?.

40) Una carga eléctrica en reposo (inmóvil) genera un campo magnético.

41) Un alambre recto infinito lleva una corriente I, ¿cuál es el campo magnético a una distancia R?.

42)¿Qué forma tiene el campo magnético que rodea a un alambre recto que transporta corriente?.

43) La densidad de las líneas de campo en un alambre recto que lleva una corriente, disminuye con la distancia al alambre.

44) La fuerza magnética por unidad de longitud entre dos alambres paralelos que llevan corrientes eléctricas y separados por una distancia, es atractiva si las corrientes eléctricas tienen direcciones opuestas.

47)Un imán que se introduce en una bobina de alambre induce voltaje en ella. ¿Qué efecto se produce cuando un imán se introduce en una bobina que tiene más espiras, si el flujo a través de cada espira es el mismo?.

48) En un generador eléctrico simple, se induce voltaje continuo en la espira en rotación del generador.

49) En un generador eléctrico simple, el flujo magnético a través de la espira se mantiene constante todo el tiempo.

50)¿Cuánto tiempo tarda la luz en viajar del Sol a la Tierra? La distancia desde la Tierra al Sol es igual a una unidad astronómica = 1 AU = 149597900 Km.

51) La rapidez de las ondas electromagnéticas de alta frecuencia es mayor que la de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia.

52)¿Cuál es la expresión matemática que proporciona la energía incidente normal en un área A en el tiempo Δt de una onda electromagnética? S representa la intensidad de la onda electromagnética y ΔU la energía incidente normalmente.

53)Una estación de radio transmite una señal de 10 KW a una frecuencia de 100 MHz. Emite como una fuente puntual. A una distancia de 1 km de la antena la intensidad tiene un valor de 8X10-4 W/m2. ¿Cuál es la energía incidente normal en una placa cuadrada de 10 cm de lado en 5 minutos?.

→Fin de las preguntas

53)Una estación de radio transmite una señal de 10 KW a una frecuencia de 100 MHz. Emite como una fuente puntual. A una distancia de 1 km de la antena la intensidad tiene un valor de 8X10^-4 W/m². ¿Cuál es la energía incidente normal en una placa cuadrada de 10 cm de lado en 5 minutos?.