2018 – Prova modelo – Prova Escrita de FQ A

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GRUPO I

Uma bola, de massa 200g, é atirada verticalmente para cima por uma criança, de uma altura acima do nível do solo. A altura máxima atingida pela bola foi 5,6m em relação ao solo.

Considere desprezável a resistência do ar.

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)

1. Selecione o gráfico que melhor traduz a relação entre o módulo da velocidade, v, e o tempo, t, a partir do instante em que a bola é atirada pela criança até embater o solo.

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)

2. A velocidade com que a bola chega ao solo

(A) depende da massa da bola.

(B) não depende da energia potencial gravítica da bola no ponto de altura máxima.

(C) não depende das distâncias entre a bola e o centro da Terra.

(D) depende do referencial de posição adotado.

• 10ºano – Física – subdomínio 1 (Energia e movimentos)
• 10ºano – Física – A.l. – 1.2 – Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola

3. Após chegar à altura de 5,6m, a bola começou um movimento de queda até chegar ao solo. No embate com o solo, a bola perdeu cerca de 24% da energia mecânica que tinha antes da colisão. Depois dessa colisão, a bola ressaltou.

Determine o módulo da velocidade com que a bola saiu do solo após o embate.

Apresente todas as etapas de resolução.

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 2 (Interações e os seus efeitos)

4. A criança decide colocar a bola no chão e chutá-la, fazendo com esta percorra uma trajetória retilínea no solo. No entanto, reparou que a sua velocidade permanecia constante.

Conclua o valor da intensidade da resultante das forças de atrito a atuar na bola.

Apresente num texto a justificação da conclusão solicitada.

GRUPO II

• 10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 1 (Massa e tamanho dos átomos)

1. O urânio, U, é um elemento químico muito radioativo, usado em usinas nucleares para produção de energia e também no fabrico de bombas atómicas.

1.1. O urânio possui inúmeros isótopos presentes na natureza, sendo o isótopo ²³⁸₉₂U o mais abundante.

Quantos neutrões possui esse isótopo do urânio?

• 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Gases e dispersões)

1.2. A água que bebemos diariamente possui pequenas quantidades de Urânio (A = 238,03).

Numa garrafa de água cheia de 33 cL, com uma concentração mássica em urânio de 13 μg/L, existem, aproximadamente,

(A) 1,8×10^-6 mol de átomos de urânio.

(B) 4,3×10^-8 mol de átomos de urânio

(C) 1,8×10^-8 mol de átomos de urânio.

(D) 4,3×10^-6 mol de átomos de urânio

• 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 1 (Aspetos quantitativos das reações químicas)

1.3. O hexafluoreto de urânio, UF₆ (M = 353,03 gmol-1), é criado usando tetrafluoreto de urânio, UF₄ (M = 314,03 gmol^-1), que por sua vez é preparado por hidrofluoração de dióxido de urânio, UO₂ (M = 270,03 gmol^-1).

Todo este processo pode ser traduzido pelas seguintes reações químicas:

UO₂ (s) + 4HF (g) → UF₄ (s) + 2H₂O (g) (1)

UF₄ (s) + F₂ (g) → UF₆ (g) (2)

Foram adicionadas determinadas quantidades de dióxido de urânio, ácido fluorídico e flúor a um reator, fazendo com que a reação decorra normalmente.

Sabendo que o rendimento de reação da produção de hexafluoreto de urânio usando tetrafluoreto de urânio é de 68%, determine o volume de vapor de água, em condições PTN, que é libertado na produção de 17,6g de hexafluoreto de urânio, UF₆.

Apresente todas as etapas de resolução.

2. O flúor e o oxigénio são dois elementos pertencentes ao mesmo período da Tabela Periódica.

O difluoreto de oxigénio, OF₂ é um composto químico formado por estes dois elementos que possui uma geometria muito semelhante à da molécula de água, H₂O.

• 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)

2.1. A geometria da molécula de água é ____, e o seu ângulo de ligação tem um valor de, aproximadamente, _____.

(A) angular … 107º

(B) tetraédrica … 104,5º

(C) tetraédrica … 107º

(D) angular … 104,5º

• 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)

2.2. Tendo em conta a sua geometria molecular, quantos eletrões desemparelhados devem estar representados na fórmula de estrutura da molécula de difluoreto de oxigénio, OF₂?

• 10ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 3 (Tabela periódica)

2.3. Qual desses dois elementos (flúor e oxigénio) apresentará maior energia de ionização, tendo em conta que respeitam a tendência geral de variação dessa energia ao longo da Tabela Periódica?

GRUPO III

A formação de óxido nítrico, NO, pode ser traduzida pela seguinte equação química:

N₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 NO (g),  𝛥𝐻>0

• 10ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Ligação química)

1. Qual é o tipo de ligação que se estabelece na molécula de N₂?

(A) Ligação iónica.

(B) Ligação covalente tripla.

(C) Ligação covalente dupla.

(D) Ligação covalente simples.

• 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)

2. A reação de síntese do óxido nítrico diz-se

(A) irreversível, pois a reação acaba quando cessa um dos reagentes.

(B) reversível, e associada a ela está uma constante de equilíbrio, que pode variar com as quantidades iniciais dos reagentes.

(C) irreversível, pois não é possível formar mais óxido nítrico no mesmo reator.

(D) reversível, e pode ser possível alterar as concentrações dos produtos da reação alterando a temperatura.

• 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)

3. Foram adicionadas determinadas quantidades de nitrogénio e oxigénio a um reator, com o intuito de sintetizar óxido nítrico.

A tabela seguinte mostra dados relevantes para o cálculo da quantidade de óxido nítrico no equilíbrio.

(a designa um número maior que 0)

O volume final da solução foi 1,0 dm³.

Com base nestas informações, determine a concentração de óxido nítrico no equilíbrio.

Apresente todas as etapas de resolução.

• 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)

4. Considere que, a uma determinada temperatura, a velocidade da reação, 𝑣, era 0,2 mol de NO por minuto (ou seja, eram produzidas 0,2 mol de NO por minuto) e que o rendimento da reação, ղ, era 35%.

Decide-se colocar a reação sob a ação de um catalisador, nas mesmas condições de temperatura e pressão. Quais podem ser os valores da velocidade e do rendimento da reação após a adição do catalisador?

(A) v = 0,4 mol de NO por minuto e ղ = 40%

(B) v = 0,2 mol de NO por minuto e ղ = 35%

(C) v = 0,2 mol de NO por minuto e ղ = 40%

(D) v = 0,4 mol de NO por minuto e ղ = 35%

• 11ºano – Química – Domínio 1 – subdomínio 2 (Equilíbrio químico)

5. Preveja, de acordo com o princípio de Le Châtelier, o que acontecerá à concentração de óxido nítrico caso haja um aumento da temperatura do meio onde a reação é realizada.

Apresente num texto a fundamentação da conclusão solicitada.

GRUPO IV

Uma solução de ácido fosfórico, H₃PO₄ (Ka = 7,5×10^-3), foi dissolvida em água, a 25 ºC. Este ácido pode ionizar-se três vezes com a água, sendo a equação química da primeira reação:

H₃PO₄ (aq) + H₂O (l) ⇌ H₂PO₄^– (aq) + H₃O⁺ (aq)

• 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Reações ácido-base)

1. Escreva a equação da reação de ionização do fosfato de di-hidrogénio, H₂PO₄^–, com a água.

• 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Reações ácido-base)

2. O ácido fosfórico, H₃PO₄, pode ser considerado um ácido semi-fraco.

Indique uma característica dos ácidos fracos.

• 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 2 (Reações de oxidação redução)

3. Na molécula de fosfato de di-hidrogénio, H₂PO₄^–, o número de oxidação do fósforo, P, é:

(A) +5

(B) +2

(C) -11

(D) -6

• 11ºano – Química – Domínio 2 – subdomínio 1 (Reações ácido-base)

4. Uma solução aquosa de ácido fosfórico, H₃PO₄, foi diluída. O fator de diluição que se considerou na preparação desta solução diluída foi 4,0.

Após a diluição, a reação de ionização do ácido fosfórico com a água ocorreu; esta deu origem a uma solução com 1,52 × 10²¹ moléculas de H₃PO₄ e com um pH de valor 1,47.

Sabendo que durante a reação o volume da solução permaneceu constante, determine o valor do volume da solução concentrada inicial de H₃PO₄.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO V

Numa atividade laboratorial, os alunos tinham como objetivo determinar se é mais eficaz arrefecer água com água a 0 ºC ou com gelo a 0 ºC.

Para tal, os alunos realizaram dois ensaios:

Ensaio A – Acrescentaram 5 mL de água (5 g) a 0 ºC a um copo com 50 mL (50 g) de água a 15 ºC.

Ensaio B – Acrescentaram 5 g de gelo a 0 ºC a um copo com 50 mL (50 g) de água a 15 ºC.

O ponto de fusão da água é 0 ºC.

• 10ºano – Física – subdomínio 3 (Energia, fenómenos térmicos e radiação)
• 10ºano – Física – A.l. – 3.2 – Capacidade térmica mássica

1. Preveja em qual dos ensaios (A ou B) a temperatura final da água será menor.

Na sua resposta, apresente apenas o nome do ensaio solicitado.

• 10ºano – Física – subdomínio 3 (Energia, fenómenos térmicos e radiação)
• 10ºano – Física – A.l. – 3.3 – Balanço energético num sistema termodinâmico

2. No ensaio A, a porção de água mais quente libera energia sob a forma de calor, sendo alguma fornecida à porção de água mais fria e o resto libertado para a vizinhança do ensaio.

A energia é liberada pela porção de água mais quente com uma potência de 75 W.

Durante um intervalo de tempo de 12s, foram fornecidas, à porção de água fria, 675 J de energia sob a forma de calor.

Neste intervalo de tempo, qual foi a percentagem de energia libertada para a vizinhança do ensaio?

(A) 33,3%

(B) 25,0%

(C) 11,1%

(D) 75,0%

• 10ºano – Física – subdomínio 3 (Energia, fenómenos térmicos e radiação)
• 10ºano – Física – A.l. – 3.2 – Capacidade térmica mássica

3. Para medir a massa do cubo de gelo, foi utilizada uma balança digital que mede em gramas e cuja menor divisão da escala é o miligrama.

Qual é a incerteza associada à medição na balança?

(A) ± 0,001 g

(B) ± 0,005 g

(C) ± 0,01 g

(D) ± 0,0005 g

• 10ºano – Física – subdomínio 3 (Energia, fenómenos térmicos e radiação)

4. Considere que se realiza um ensaio C onde se acrescenta um cubo de gelo de 5 g, a 0 ºC, a um copo com 40 g de água, a 15 ºC. A energia necessária à fusão de 1 kg de gelo é 3,34 × 10⁵ J.

Admita que durante o processo de arrefecimento da água do copo não houve trocas de energia com o exterior.

Determine a temperatura final da água do copo neste ensaio.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO VI

1. O estudo dos movimentos circulares não só é útil para compreender fenómenos da nossa Terra como também para compreender fenómenos do universo inteiro, nomeadamente o movimento de corpos celestes.

 

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)

1.1. Um berlinde descreve, com um módulo de velocidade constante de 0,21 m s^-1, uma circunferência de raio 8 cm.

Para descrever uma circunferência completa, o berlinde demora, aproximadamente,

(A) 4,2 s.

(B) 0,24 s.

(C) 2,4 s.

(D) 0,42 s.

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 3 (Forças e movimentos)

1.2. O planeta Vénus, pertencente ao Sistema Solar, efetua uma órbita aproximadamente circular em torno do Sol, demorando cerca de 224 dias a percorrer a órbita completamente.

Selecione a expressão que traduz corretamente a relação entre a aceleração centrípeta do planeta Vénus, ac, e o comprimento da órbita (perímetro), C.

• 11ºano – Física  – Domínio 1 – subdomínio 2 (Interações e os seus efeitos)

2. Dois blocos (I e II) com a mesma massa foram colocados numa superfície horizontal de maneira a que os seus centros de massa distassem 15 m.

Ambos foram submetidos a uma força. A força exercida no bloco I, F1 , e a força exercida no bloco II, F2, tinham a mesma intensidade. No bloco II, a força fazia um ângulo de 30º com a superfície. Esta situação está representada na figura abaixo. Os corpos partiram do repouso.

Neste movimento, o atrito foi desprezável.

Passados 2,6 s, os blocos colidiram.

Considerando desprezáveis o atrito entre a superfície e os blocos e a distância entre os centros de massa dos blocos no instante da colisão, determine o módulo da velocidade máxima atingida pelo bloco II antes de embater o bloco I.

Apresente todas as etapas de resolução.

GRUPO VII

• 11ºano – Física  – Domínio 2 – subdomínio 1 (Sinais e ondas)

1. Foi colocado um corpo num ponto fixo do mar, oscilando conforme a intensidade da maré.

Em dias de mar agitado, a distância, em metros, da base do corpo ao nível médio das águas do mar relaciona-se por uma expressão sinusoidal com o tempo, em segundos, a partir do instante em que começou a agitação.

Essa expressão é dada por

d(t) = 8 sin (0,5πt) (SI)

Através dela, podemos concluir que

(A) a distância entre o ponto máximo e o ponto mínimo da oscilação é 8 metros.

(B) o corpo realiza 0,25 oscilações por segundo.

(C) o período de oscilação é de 2 segundos.

(D) a frequência angular da oscilação tem um valor de 0,5 rads^-1

• 11ºano – Física  – Domínio 2 – subdomínio 1 (Sinais e ondas)

2. Relativamente à onda sonora, podemos afirmar que

(A) a sua direção de propagação é perpendicular à direção de vibração das partículas.

(B) ela é complexa quando é descrita por funções harmónicas.

(C) ela se propaga mais rapidamente nos líquidos do que nos gases.

(D) quanto maior for a amplitude, maior é a altura do som.

• 11ºano – Física  – Domínio 2 – subdomínio 2 (Eletromagnetismo)

3. Uma espira, de área 3,5×10^-2 m², encontra-se num espaço onde há um campo magnético com uma intensidade constante de 6,3T, durante um certo período de tempo.

Conhecendo a força eletromotriz induzida pela espira nesse intervalo, conseguimos determinar o fluxo magnético no instante final através da seguinte expressão:

ф_f = 4,6 ε_i + 0,185 (SI)

Sabendo que o fluxo magnético aumentou nesse período de tempo, determine o ângulo que o plano da espira fazia com o campo magnético no instante inicial.

Apresente todas as etapas de resolução.

FIM