Prova de Física/Física Médica (Residência USP 2023) com Gabarito OBS: As questões de 01 à 15 são comuns a todas as demais provas desse Resi...
Prova de Física/Física Médica (Residência USP 2023) com Gabarito
OBS: As questões de 01 à 15 são comuns a todas as demais provas desse Residência da USP, com isso você as encontra NESTA PÁGINA!
FÍSICA MÉDICA
USP 2023 - QUESTÃO 16
O efeito fotoelétrico, que se refere ao processo de interação de fótons com a matéria pelo qual o fóton é completamente absorvido pelo átomo, é o tipo de interação predominante de
(A) raios gama de uma fonte de ¹³⁷Cs com a água.
(B) fótons de luz visível com elétrons da camada K de átomos metálicos.
(C) raios gama de uma fonte de ⁶⁰Co com atenuadores de chumbo.
(D) fótons emitidos pelo ⁹⁹ᵐTc com detectores cintiladores de NaI:Tl.
(E) fótons produzidos por aceleradores lineares com tecidos moles.
USP 2023 - QUESTÃO 17
Um feixe de fótons monoenergéticos incide em um material absorvedor homogêneo com coeficiente de atenuação linear igual a 0,35 cm⁻¹. Qual é o valor aproximado da segunda camada semirredutora desse feixe considerando o mesmo material absorvedor?
(A) 4,0 cm
(B) 5,7 cm
(C) 0,7 cm
(D) 1,4 cm
(E) 2,0 cm
USP 2023 - QUESTÃO 18
Tubos fotomultiplicadores são dispositivos versáteis e amplamente utilizados em diversos equipamentos eletrônicos. Associados a cristais cintiladores, eles são essenciais para a formação de imagens de tomografia de fóton único, pois
(A) amplificam a carga produzida no fotocátodo para produzir sinal elétrico adequado.
(B) aumentam sinais elétricos por processos sucessivos de fotoemissão nos dinodos.
(C) conseguem diferenciar as coincidências verdadeiras das randômicas.
(D) diminuem o rendimento quântico da cintilação pelo processo de fotomultiplicação.
(E) convertem radiação ionizante em luz visível no fotocátodo.
USP 2023 - QUESTÃO 19
Câmaras de ionização são detectores de radiação a gás que devem ser utilizados na região de saturação de corrente, de modo que pequenas variações na tensão aplicada entre os eletrodos não produzam variação na corrente detectada.
A figura a seguir apresenta a curva de saturação de resposta de câmaras de ionização, mostrando que a corrente coletada aumenta com a tensão aplicada entre os eletrodos da câmara até atingir uma corrente de saturação.
O aumento inicial da corrente detectada pela câmara de ionização em função da tensão é devido à
(A) polaridade da tensão aplicada entre os eletrodos.
(B) multiplicação de íons por avalanche.
(C) ausência de equilíbrio eletrônico no volume sensível.
(D) redução da recombinação iônica no volume sensível.
(E) conversão de fótons em íons na parede do detector.
USP 2023 - QUESTÃO 20
A radioterapia tem grande importância no tratamento de câncer devido ao poder de penetração dos fótons de alta energia, que são atualmente produzidos por aceleradores lineares.
Esses fótons interagem com o corpo do paciente depositando energia predominantemente por
(A) efeito fotoelétrico no tumor.
(B) aniquilação de pares nos tecidos duros.
(C) espalhamento coerente na entrada da pele.
(D) efeito Compton nos tecidos moles.
(E) produção de pares na saída da pele.
USP 2023 - QUESTÃO 21
O efeito biológico produzido pela interação da radiação ionizante é função da dose absorvida. Entretanto, diferentes efeitos biológicos podem ser produzidos por uma mesma dose depositada por diferentes tipos de radiação ou em diferentes tecidos. Qual é a grandeza de proteção que pondera os efeitos biológicos pelo tipo de radiação e resposta tecidual?
(A) Exposição.
(B) Dose efetiva.
(C) Dose absorvida.
(D) Dose equivalente.
(E) Kerma.
USP 2023 - QUESTÃO 22
Raios X são produzidos quando partículas carregadas aceleradas são bruscamente freadas em interações coulombinas com átomos pesados. A intensidade do feixe de raios X depende do número atômico do alvo bem como da massa e da carga da partícula carregada, de forma que
(A) partículas pesadas produzem feixes mais intensos comparadas a partículas leves.
(B) a intensidade do feixe diminui com o aumento da carga da partícula.
(C) a intensidade de raios X de freamento diminui com o aumento do número atômico do alvo.
(D) a intensidade do feixe é diretamente proporcional à massa da partícula.
(E) partículas leves produzem feixes de raios X mais intensos quando comparadas com partículas pesadas.
USP 2023 - QUESTÃO 23
O efeito anódico, ou Efeito Heel, refere-se à intensidade não uniforme do feixe de fótons produzido por um tubo de raios X ao longo do campo de radiação na direção cátodo-ânodo. Esse efeito ocorre devido à
(A) atenuação do feixe de raios X pelo ânodo.
(B) atenuação do feixe de raios X pelo cabeçote.
(C) emissão de elétrons pelo cátodo.
(D) atenuação do feixe de raios X pelo ar.
(E) colimação do campo de raios X na saída do tubo.
USP 2023 - QUESTÃO 24
As câmaras de ionização são dosímetros versáteis em termos de geometria e intervalo de dose, o que permite sua utilização desde a dosimetria ambiental até aplicações em radioterapia, pois
(A) o efeito avalanche permite a detecção de doses muito baixas.
(B) o intervalo de tensões utilizado dispensa correções para coletas não-efetivas das cargas.
(C) podem ser produzidas com volumes sensíveis de mm³ até milhares de cm³.
(D)suas cavidades podem ser preenchidas com líquidos para diminuir efeitos de recombinação de íons.
(E) sua resposta independe do volume de gás em sua cavidade.
USP 2023 - QUESTÃO 25
O coeficiente de atenuação mássico do alumínio, para um feixe de 100 keV, é igual a 0,17 cm²/g. Qual é o coeficiente de atenuação atômico desse feixe para esse material, em cm²/átomo?
Dados:
Número atômico do alumínio = 13
Densidade do alumínio ≈ 2,7 g/cm³
Massa atômica do alumínio ≈ 27 u
Número de Avogadro ≈ 6 × 10²³mol⁻¹
(A) 5,9 × 10⁻²³
(B) 3,6 × 102⁴
(C) 3,6 × 10⁻²⁵
(D) 7,6 × 10⁻²⁴
(E) 4,7 × 10²⁵
USP 2023 - QUESTÃO 26
Segundo a norma CNEN NN-3.01, Diretrizes Básicas da Proteção Radiológica:
“Para mulheres grávidas ocupacionalmente expostas, suas tarefas devem ser controladas de maneira que seja improvável que, a partir da notificação da gravidez, o feto receba dose efetiva superior a 1 mSv durante o resto do período de gestação.”
Os princípios de radioproteção envolvidos nessa diretriz são:
(A) Tempo e limitação da dose.
(B) Justificação e otimização.
(C) Limitação de dose e justificação.
(D) Blindagem e justificação.
(E) Limitação de dose e otimização.
USP 2023 - QUESTÃO 27
A porcentagem de dose em profundidade (PDP) relaciona as doses depositadas por um feixe de radiação em duas profundidades diferentes no meio.
A figura a seguir apresenta as curvas de PDP para diferentes qualidades de feixes de fótons.
KHAN, F. M.; GIBBONS, J. P. The Physics of Radiation Therapy. 5th ed.
Lippincott Williams & Wilkins, 2014. 624 p. Adaptado.
Para os feixes de fótons representados na figura, a profundidade em que a PDP é máxima aumenta com a qualidade do feixe pois, para feixes de altas energias,
(A) a interação dos fótons ocorre predominantemente em camadas mais superficiais do meio.
(B) há um aumento no alcance de partículas carregadas secundárias liberadas pelos fótons.
(C) a fluência energética do feixe aumenta com a profundidade.
(D) o equilíbrio transiente de partículas carregadas ocorre em menor profundidade.
(E) predominam efeitos de interação com espalhamento lateral de energia pelo meio.
USP 2023 - QUESTÃO 28
O poder de freamento pode ser definido como a perda média de energia por unidade de caminho de uma partícula carregada atravessando um determinado meio. É correto afirmar que, para partículas pesadas, o poder de freamento por
(A) colisão aumenta com o número atômico do meio.
(B) radiação diminui com o aumento da velocidade da partícula.
(C) colisão aumenta com a energia cinética da partícula.
(D) radiação diminui com o aumento do número atômico.
(E) colisão aumenta conforme a velocidade da partícula diminui.
USP 2023 - QUESTÃO 29
Uma fonte de partículas carregadas, posicionada no centro de um detector semiesférico, emite isotropicamente 10⁹ partículas por minuto. Durante uma medição com duração de 10 min, o detector contou um total de 4 x 10⁸partículas.
Quais são, respectivamente, as eficiências intrínseca e absoluta do detector?
(A) 0,08 e 0,04.
(B) 0,04 e 0,08.
(C) 0,008 e 0,04.
(D) 0,004 e 0,008.
(E) 0,08 e 0,004.
USP 2023 - QUESTÃO 30
A produção de pares ocorre quando um fóton fica sujeito ao campo coulombiano do núcleo atômico, desaparecendo e dando origem a um par elétron-pósitron. Para ocorrer, esse processo requer uma energia mínima do fóton incidente de 1,022 MeV. De forma similar, a produção de tripletos ocorre quando
(A) dois fótons com energia mínima de 1,022 MeV se aproximam do campo nuclear, resultando em três pares elétron-pósitron.
(B) um fóton com energia mínima de 1,022 MeV sofre interação coulombiana com um elétron atômico, resultando em um elétron e um par elétron-pósitron.
(C) um fóton com energia mínima de 2,044 MeV sofre interação coulombiana com o núcleo atômico, originando um pósitron e um par elétron-pósitron.
(D) um fóton com energia mínima de 2,044 MeV interage com um elétron atômico, resultando em um elétron e um par elétron-pósitron.
(E) dois fótons com energia mínima de 1,022 MeV interagem com a eletrosfera, originando um elétron e um par elétron-pósitron.
USP 2023 - QUESTÃO 31
Detectores Geiger-Müller são largamente utilizados em instalações radiativas e nucleares. Sobre os detectores Geiger-Müller, é correto afirmar:
(A) São indicados para quantificação de baixas doses, como as utilizadas no radiodiagnóstico.
(B) Apresentam perda de contagens para fontes de altas taxas de emissão.
(C) Utilizam o mesmo gás que preenche a cavidade de uma câmara de ionização.
(D) Identificam a energia da radiação quando acoplados a um analisador de altura de pulso.
(E) Requerem correções de leitura para temperatura e pressão.
USP 2023 - QUESTÃO 32
Introduzida no Segundo Congresso Internacional de Radiologia, em 1928, a exposição é uma grandeza dosimétrica cuja unidade no sistema internacional de unidades é o coulomb/kilograma (C.kg⁻¹). Sobre essa grandeza, é correto afirmar:
(A) É definida para fótons de raios X e γ em interações com ar.
(B) Quantifica o número de íons produzidos por unidade de volume.
(C) Considera as ionizações resultantes da absorção de radiação de Bremsstrahlung emitida.
(D) Expressa a energia depositada no ar por fótons e partículas carregadas.
(E) É definida para fótons com energia máxima de 10 MeV.
USP 2023 - QUESTÃO 33
A Síndrome da Irradiação Aguda (SIA) ocorre para exposições de corpo inteiro com doses acima de 2 Gy, sendo caracterizada pela ocorrência de síndromes sucessivas dependentes da dose.
A fase prodrômica da SIA é caracterizada por
(A) diminuição da função medular, que ocorre em até algumas semanas após a irradiação.
(B) ausência de sintomas por dias após a irradiação.
(C) falta de ar e hemorragia, que ocorrem após dias da irradiação.
(D) náusea e vômito, que ocorrem num período de horas após a irradiação.
(E) convulsões e coma, que precedem a morte em até semanas após a irradiação.
USP 2023 - QUESTÃO 34
A figura mostra os coeficientes de atenuação (𝜇/𝜌) e de absorção (𝜇en/𝜌) mássicos da radiação em função da energia de fótons interagindo com a água.
O principal responsável pelas maiores diferenças entre os coeficientes 𝜇 /𝜌 e 𝜇en/𝜌 para energias acima de 0,02 MeV é:
(A) Perda colisional de energia.
(B) Produção de Bremsstrahlung.
(C) Espalhamento coerente.
(D) Espalhamento Compton.
(E) Efeito fotoelétrico.
USP 2023 - QUESTÃO 35
Núcleos instáveis podem sofrer decaimento por diferentes processos. O decaimento 𝛽⁻ de um núcleo radioativo pode ser especificado por:
USP 2023 - QUESTÃO 36
A captura eletrônica ocorre quando o núcleo pai tem excesso de prótons em relação ao número de nêutrons, comparado com o número dessas partículas em um núcleo estável. Assim, em vez de emitir uma partícula 𝛽⁺, o núcleo captura um elétron orbital, que interage com um próton e transforma-se em um nêutron. Após esse processo,
(A) a menor parte da energia é carregada pelo neutrino.
(B) raios gama são emitidos devido ao rearranjo eletrônico do átomo excitado.
(C) a emissão de elétron Auger compete com a emissão de raios X característicos.
(D) o núcleo pai retorna ao estado fundamental emitindo raios X característicos.
(E) elétrons Auger são predominantemente emitidos por átomos de alto número atômico.
USP 2023 - QUESTÃO 37
A norma CNEN NN-3.01, Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica, estabelece limites anuais de doses efetivas e equivalentes para indivíduos ocupacionalmente expostos e para indivíduos do público. Os limites anuais de dose efetiva aplicam-se à soma das
(A) doses efetivas causadas por exposições externas e das doses efetivas comprometidas causadas por incorporações ocorridas no mesmo ano.
(B) doses efetivas comprometidas causadas por exposições externas e das doses efetivas causadas por incorporações ocorridas no mesmo ano.
(C) doses efetivas causadas por exposições externas e das doses efetivas comprometidas causadas por incorporações ocorridas em 5 anos.
(D) doses efetivas comprometidas causadas por exposições externas e por incorporações ocorridas no mesmo ano.
(E) doses efetivas comprometidas causadas por exposições externas e por incorporações ocorridas em 5 anos.
USP 2023 - QUESTÃO 38
Em um núcleo atômico, os nucleons estão sujeitos, além da força coulombiana repulsiva, à força nuclear forte, que é caraterizada por:
(A) Ser mais intensa e de maior alcance que a força coulombiana repulsiva.
(B) Ser dependente da carga e da massa do nucleon, levando à instabilidade nuclear.
(C) Ser mais intensa e de menor alcance que as forças gravitacional e coulombiana.
(D) Causar repulsão entre os nucleons, levando ao decaimento radioativo.
(E) Causar repulsão apenas entre os nucleons de mesma carga, levando à instabilidade nuclear.
USP 2023 - QUESTÃO 39
Um dosímetro termoluminescente registrou uma dose de 2 mGy quando irradiado por 1 h em um ponto a 20 cm de uma fonte isotrópica de ¹³⁷Cs. Qual é a dose integrada no dosímetro quando este for posicionado a 1 m da fonte e irradiado por 6,25 h?
(A) 625 mGy
(B) 12,5 mGy
(C) 3,1 mGy
(D) 0,5 mGy
(E) 0,08 mGy
USP 2023 - QUESTÃO 40
A figura a seguir mostra um esquema representando os diferentes danos que a radiação pode produzir no DNA. Na figura estão representadas as fitas de açúcar-fosfato e as bases do DNA, bem como sítios em que ocorreram lesões pela radiação (representados por “x”).
Figura adaptada de Dang H. Particle induced strand breakage in plasmid
DNA. Tese. Universidade de Groningen, 2010.
Os danos representados esquematicamente em a, b e c correspondem, respectivamente, a
(A) lesão do tipo tandem, quebra simples do DNA e aglomerado de lesões em bases.
(B) dano em base, quebra dupla do DNA e aglomerado de lesões em bases.
(C) aglomerado de lesões em base, quebra dupla do DNA e lesão do tipo tandem.
(D) Dano em base, quebra simples do DNA e lesão do tipo tandem.
(E) quebra simples do DNA, aglomerado de lesões em bases e quebra dupla do DNA.
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