Prova de Residência Física/Física Médica (USP 2022) com Gabarito FÍSICA / FÍSICA MÉDICA USP 2022 - QUESTÃO 16 A tese de doutorado de Louis d...
Prova de Residência Física/Física Médica (USP 2022) com Gabarito
FÍSICA / FÍSICA MÉDICA
USP 2022 - QUESTÃO 16
A tese de doutorado de Louis de-Broglie, apresentada em 1924 à Universidade de Paris, teve sua originalidade imediatamente reconhecida, porém faltavam evidências experimentais para sua teoria. Sobre o postulado apresentado nessa tese, é correto afirmar:
(A) Estabelece que a radiação eletromagnética pode apresentar comportamento corpuscular, propagando-se em pacotes de energia denominados fótons.
(B) Propôs o comportamento ondulatório da matéria, mas ainda não há evidência experimental de tal fenômeno.
(C) Foi comprovada com experimentos de difração de elétrons em um sólido cristalino.
(D) Conseguiu explicar a difração de raios X em materiais cristalinos.
(E) Hipotetizou a dualidade onda-partícula do elétron, resultando na lei de Bragg da difração.
USP 2022 - QUESTÃO 17
Dentre os diversos processos pelos quais a radiação pode interagir com a matéria, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de pares.
O processo que possui uma energia mínima para ocorrer e é predominante para fótons de alta energia interagindo com átomos de alto número atômico, é caraterizado por:
(A) Resultar em dois fótons com mesma energia em direções diametralmente opostas.
(B) Ejetar um elétron e um pósitron com energia cinética de 511 keV.
(C) Converter energia em matéria por meio da interação de um fóton com o campo coulombiano do núcleo.
(D) Ocorrer preferencialmente com elétrons das camadas K e L.
(E) Emitir um antineutrino para conservação de energia.
USP 2022 - QUESTÃO 18
Os limites de dose anuais para indivíduos ocupacionalmente expostos e para indivíduos do público são, respectivamente, 20 mSv e 1 mSv. Para os indivíduos expostos e seus descendentes, esses limites tem como objetivo:
(A) Limitar a probabilidade de reações teciduais.
(B) Diminuir a severidade das reações teciduais.
(C) Reduzir a probabilidade de efeitos estocásticos.
(D) Diminuir a severidade de efeitos estocásticos.
(E) Eliminar a probabilidade de reações teciduais.
USP 2022 - QUESTÃO 19
Uma fonte de Cs-137 emite radiação isotropicamente a uma taxa de dose de 4 mGy/h a 20 cm da fonte. Qual é o tempo de exposição necessário para depositar uma dose de 6 mGy em um ponto a 10 cm da fonte?
(A) 6,25 minutos
(B) 16,6 minutos
(C) 22,5 minutos
(D) 45 minutos
(E) 90 minutos
USP 2022 - QUESTÃO 20
As unidades Hounsfield (UH), usadas em imagens de tomografia computadorizada, são definidas como:
onde 𝜇tecido e 𝜇água são, respectivamente, os coeficientes de atenuação linear do tecido (representado em um dado pixel da imagem) e da água. Sobre as unidades Hounsfield, é correto afirmar que
(A) a UH da água é igual a 1, dado que nesse caso 𝜇tecido é igual a 𝜇água.
(B) o valor de UH para um dado tecido depende da corrente do tubo utilizada para a formação da imagem.
(C) UH = −1 é relacionado a um tecido cujo 𝜇tecido é 0,1% menor que 𝜇água.
(D) a grandeza física UH para um dado tecido não depende da tensão do tubo utilizada para formação da imagem.
(E) tecidos com densidade menor que a da água têm valor de UH entre 0 e 1.
USP 2022 - QUESTÃO 21
A porcentagem de dose em profundidade (PDP) de um feixe de fótons de radioterapia é utilizada para o planejamento físico dos tratamentos. Acerca da variação da PDP com a distância fonte-superfície (DFS), é correto afirmar que a PDP
(A) não varia com a DFS.
(B) aumenta com o aumento da DFS para qualquer distância.
(C) diminui com o aumento da DFS para qualquer distância.
(D) aumenta com o aumento da DFS para distâncias maiores que a profundidade de máxima dose.
(E) diminui com o aumento da DFS para distâncias maiores que a profundidade de máxima dose.
USP 2022 - QUESTÃO 22
A Proteção Radiológica baseia-se nos princípios básicos de Justificação, Otimização e Limitação das doses com objetivo de proteger o homem, seus descendentes e o meio ambiente dos efeitos deletérios das radiações ionizantes, sem limitar osbenefícios de seu uso. É correto afirmar que o princípio da
(A) justificação não se aplica às exposições médicas, já que asexposições de pacientes não ficam restritas aos limites de doses individuais.
(B) otimização está relacionado ao princípio ALARA (As Low As Reasonably Achievable).
(C) limitação das doses se aplica às doses efetivas coletivas, mas não individuais.
(D) otimização não se aplica às exposições médicas, em que o princípio da justificação já fornece as bases fundamentais para a exposição dos pacientes.
(E) limitação das doses não se aplica a acompanhantes de pacientes e voluntários que eventualmente assistam pacientes em exames com radiação ionizante.
USP 2022 - QUESTÃO 23
Um tubo de raios X operando com uma tensão de 80 kVp e uma corrente de 1 mA produz um feixe com uma fluência de 10⁹ m⁻² medida a 1 m de distância da saída do tubo. Considerando uma fonte pontual, para conseguir uma fluência de 4 x 10⁹ m⁻², é necessário:
(A) Aplicar uma tensão no tubo de 160 kVp, uma corrente de 4 mA e diminuir a distância para 0,5 m.
(B) Aplicar uma tensão no tubo de 160 kVp e manter a corrente fixa em 1 mA, mantendo a distância de 1 m.
(C) Manter a tensão no tubo em 80 kVp e aplicar uma corrente de 2 mA, mantendo a distância de 1 m.
(D) Aplicar uma tensão no tubo de 160 kVp e uma corrente de 2 mA, mantendo a distância de 1 m.
(E) Manter a tensão no tubo em 80 kVp, aplicar uma corrente de 4 mA, e diminuir a distância para 0,5 m.
USP 2022 - QUESTÃO 24
A tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a tomografia por emissão de fóton único (SPECT) são duas técnicas de imagem muito utilizadas em medicina nuclear. Sobre essas técnicas, é correto afirmar:
(A) A detecção simultânea de fótons de aniquilação permite ao tomógrafo SPECT localizar a origem da emissão ao longo da linha entre dois detectores.
(B) Tomógrafos SPECT dispensam o uso de colimadores, pois detectam fótons de aniquilação.
(C) O tomógrafo PET faz a detecção simultânea de dois fótons de aniquilação, enquanto o tomógrafo SPECT detecta apenas um fóton de aniquilação.
(D) A resolução espacial do tomógrafo PET é prejudicada pelo fato de que fótons de aniquilação nem sempre são emitidos com direções exatamente opostas.
(E) A distância que o pósitron viaja antes da aniquilação causa borramento das imagens obtidas em tomógrafos SPECT.
USP 2022 - QUESTÃO 25
Núcleos com grande número de massa podem emitir partículas alfa para alcançar a estabilidade. No decaimento alfa, o espectro de partículas emitido é
(A) composto por uma parte contínua e por linhas discretas, dada a característica probabilística da emissão.
(B) contínuo, com partículas sendo emitidas em energias desde um valor mínimo até a máxima energia carregada pela partícula alfa.
(C) discreto, com energias correspondendo às diferentes transições alfa possíveis para o nuclídeo.
(D) caracterizado por uma única linha discreta, relacionada à energia determinística da partícula alfa emitida.
(E) desconhecido, sendo possível apenas determinar o espectro dos fótons emitidos na interação das partículas alfa com o meio.
USP 2022 - QUESTÃO 26
A teoria de Schroedinger da mecânica quântica especifica as leis do movimento ondulatório a que partículas de sistemas microscópicos obedecem. Sobre essa teoria, é correto afirmar:
(A) É válida para sistemas físicos relativísticos e não relativísticos.
(B) Uma combinação linear arbitrária de todas as funções de onda que satisfazem a equação de Schroedinger também é solução dessa equação.
(C) Soluções aceitáveis para a equação de Schroedinger são aquelas onde a função de onda e sua derivada são finitas, unívocas e descontínuas.
(D) Prevê a quantização da energia total de uma partícula livre.
(E) É válida apenas nos casos em que o potencial é independente do tempo.
USP 2022 - QUESTÃO 27
Detectores a gás são fundamentais para diversas aplicações que envolvem radiações ionizantes e, portanto, são muito utilizados em física médica. Dentre os diversos usos desses detectores na área médica, destaca(m)-se:
(A) Medições de dose com detectores Geiger-Müller.
(B) Identificação de radionuclídeos com câmaras de ionização.
(C) Uso de contadores proporcionais para dosimetria pessoal.
(D) Determinação da dose de entrada na pele com câmaras de ionização padrão.
(E) Medições de kerma no ar com câmaras de ionização de placas paralelas.
USP 2022 - QUESTÃO 28
A camada semirredutora (CSR) de um feixe de raios X diagnóstico foi determinada experimentalmente utilizando atenuadores de alumínio. O valor encontrado foi CSR = 2,1 mmAl. O valor do coeficiente de atenuação linear efetivo para esse feixe é:
(A) 0,33 mm⁻¹
(B) 1,54 cm⁻¹
(C) 0,46 mm⁻¹
(D) 2,14 cm⁻¹
(E) 2,4 mm⁻¹
USP 2022 - QUESTÃO 29
Um acelerador linear utilizado em radioterapia produz um feixe de fótons a 10 MV e 300 U.M./min. Esse feixe foi calibrado para depositar 1 Gy/U.M. na profundidade de máxima dose de um objeto simulador de água quando é utilizado um campo de 10 x 10 cm² e uma distância fontesuperfície de 100 cm.
Qual é a taxa de dose na profundidade de máxima dose para essa geometria de irradiação?
(A) 300 Gy/U.M.
(B) 10 Gy/U.M.
(C) 1 Gy/min
(D) 180 Gy/s
(E) 300 Gy/min
USP 2022 - QUESTÃO 30
O coeficiente de probabilidade de risco nominal considerado atualmente para descrever a ocorrência de todos os tipos de câncer e de efeitos hereditários é de 5% por sievert. O risco desses efeitos é descrito como uma função
(A) da dose absorvida.
(B) da dose efetiva.
(C) da dose equivalente.
(D) do tempo de exposição.
(E) do kerma.
USP 2022 - QUESTÃO 31
A degenerescência da energia total dos estados ligados em um átomo de um único elétron ocorre
(A) devido à existência de órbitas de formas diferentes associadas aos mesmos números quânticos principal (n), azimutal (l), magnético(ml) e de spin (ms).
(B) porque a energia total de um elétron ligado depende do número quântico principal (n), mas independe dos números quânticos azimutal (l) e magnético (ml).
(C) quando autovalores diferentes estão associados à mesma autofunção.
(D) durante a ação de um campo magnético externo.
(E) apenas para elétrons no orbital K (n = 1) do átomo de hidrogênio.
USP 2022 - QUESTÃO 32
Em imagens diagnósticas, o contraste é importante para permitir o diagnóstico de alterações por meio da boa visualização das estruturas anatômicas na imagem, podendo ser definido através dos sinais máximo (fmax) e mínimo (fmin) da imagem ou dos sinais do objeto (f o) e do fundo (ff) da imagem.
O contraste, C, da imagem pode ser quantificado pela equação:
USP 2022 - QUESTÃO 33
Radiação ionizante é um termo muito amplo utilizado para definir qualquer radiação capaz de produzir ionizações em um meio, removendo elétrons de átomos ou moléculas.
Assinale a alternativa que descreve corretamente uma das subclassificações para melhor especificar os diversos tipos de radiação ionizante:
(A) Partículas com transferência direta de energia, como raios X e gama.
(B) Radiações indiretamente ionizantes, como partículas alfa e beta.
(C) Partículas carregadas leves, como prótons e elétrons.
(D) Partículas carregadas pesadas, como os raios delta.
(E) Partículas com transferência indireta de energia, como fótons e nêutrons.
USP 2022 - QUESTÃO 34
A primeira descrição do espalhamento de raios gama por elétrons foi feita por Thomson. Porém, sua teoria resultou em valores de seção de choque muito grandes para fótons com energias maiores que 0,01 MeV.
Em 1929, Klein e Nishina desenvolveram uma teoria capaz de descrever com sucesso os resultados experimentais de espalhamento. Sobre a teoria desenvolvida por esses cientistas, pode-se afirmar:
(A) A seção de choque de Klein-Nishina reduz-se à seção-dechoque Thomson para fótons de alta energia.
(B) Thomson descreve a interação de fótons com elétrons ligados e estacionários.
(C) Os valores de seção de choque de Klein-Nishina dispensam correções adicionais para fótons de baixa energia.
(D) A seção de choque de Klein-Nishina descreve a probabilidade de ocorrência do efeito Compton.
(E) No efeito Thomson, o fóton espalhado tem energia menor que o fóton incidente.
USP 2022 - QUESTÃO 35
A figura mostra espectros típicos de raios X produzidos por um tubo com alvo de tungstênio.
Sobre os espectros mostrados na figura, pode-se afirmar:
(A) os dois espectros possuem a mesma fluência de energia.
(B) os picos identificados pelos números 1, 2 e 3 são relacionados aos raios X característicos Kγ, Kβ e Kα,respectivamente.
(C) o espectro identificado pela letra b foi produzido com corrente do tubo menor que o espectro identificado pela letra a.
(D) a filtração do espectro identificado pela letra a tem número atômico maior que a filtração do espectro identificado pela letra b.
(E) os picos identificados pelos números 1, 2 e 3 são relacionados aos raios X característicos das transições Lα,β,γ, Kα e Kβ, respectivamente.
USP 2022 - QUESTÃO 36
As grandezas radiométricas são usadas para descrever quantitativamente campos de radiação. Assinale a alternativa correta a respeito dessas grandezas:
(A) A fluência expressa o número dN de partículas que incidem em uma esfera com área transversal da.
(B) O kerma descreve a energia transferida dE do feixe de radiação para as partículas carregadas do meio em um volume V de massa dm.
(C) A exposição é definida como o valor absoluto da carga (dQ) de íons de mesmo sinal, produzidos em um dado volume de ar de massa dm, quando todos os elétrons liberados por fótons são completamente freados.
(D) A dose absorvida descreve a energia cedida à matéria por todos os tipos de radiação.
(E) A taxa de fluência é o quociente do número dN de partículas por intervalo de tempo dt.
USP 2022 - QUESTÃO 37
Quando um fóton ou partícula carregada ejeta um elétron de uma camada atômica interna, uma vacância é produzida. Em seguida, em um processo de desexcitação atômica, um elétron de uma camada mais externa preenche essa vacância, resultando na emissão:
(A) Isotrópica de raios X de freamento, com maior rendimento de emissão para átomos de alto número atômico.
(B) Anisotrópica de raios X característico, com máximo rendimento de emissão para átomos de baixo número atômico (Z<10).
(C) Isotrópica de fluorescência de raios X, com maior probabilidade de ocorrência em átomos de alto número atômico (Z>30).
(D) Anisotrópica de elétrons Compton de baixa energia, emitido preferencialmente na direção da partícula incidente.
(E) Isotrópica de elétrons Auger, cujo rendimento de emissão cresce com o número atômico.
USP 2022 - QUESTÃO 38
Em radioterapia, um campo de radiação irregular pode ser aproximado por um campo quadrado-equivalente.
A tabela mostra exemplos das áreas dos campos quadrados equivalentes em função dos comprimentos dos lados de campos retangulares, que nesse caso apresentam a mesma razão área/perímetro.
Assim, por exemplo, um campo de lados 6 cm e 4 cm (campo 6 x 4 cm²) será equivalente ao campo quadrado 4,8 x 4,8 cm². O campo quadrado-equivalente a um campo 6,2 x 8,3 cm² é:
(A) 6,5 x 6,5 cm²
(B) 7,1 x 7,1 cm²
(C) 7,5 x 7,5 cm²
(D) 7,8 x 7,8 cm²
(E) 8 x 8 cm²
USP 2022 - QUESTÃO 39
Além do vazamento de radiações ionizantes oriundas de fontes radioativas, uma explosão nuclear resulta também na emissão de radiação térmica. Durante uma explosão termonuclear, detectou-se a presença de fótons com energia de 10 keV, correspondentes à radiação com máxima radiância no momento da explosão.
Qual foi a temperatura atingida durante essa explosão? Considere a velocidade da luz c = 3 x 10⁸ m.s⁻¹, a constante de Planck h ≅ 4,1 x 10⁻¹⁵ eV.s e a constante de Wien w ≅ 2,9 x 10⁻³ m.°K.
(A) 3,0 x 10¹⁰ °K
(B) 2,3 x 10⁷ °K
(C) 9,1 x 10⁹ °K
(D) 2,9 x10⁻³ °K
(E) 1,0 x 10⁻⁶ °K
USP 2022 - QUESTÃO 40
A lei de atenuação exponencial permite quantificar a transmissão de fótons por uma barreira, sendo dada por 
onde I é a intensidade transmitida, Io é a intensidade incidente, μ é o coeficiente de atenuação linear e x é a espessura da barreira. Na lei de atenuação exponencial,
onde I é a intensidade transmitida, Io é a intensidade incidente, μ é o coeficiente de atenuação linear e x é a espessura da barreira. Na lei de atenuação exponencial,(A) 
representa a probabilidade dos fótons serem transmitidos sem interagir.
representa a probabilidade dos fótons serem transmitidos sem interagir.(B) μ expressa a quantidade de energia absorvida pela barreira por unidade de espessura da mesma.
(C) μ independe da densidade do material da barreira.
(D) o produto μ.x representa a probabilidade de interação dos fótons na barreira por unidade de massa da mesma.
(E) μ é a fração dos fótons que interagem na barreira.
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