EXAMEN D`ADMISSION EN 3ème ANNÉE

COLLÈGE DE GENÈVE
Août 2015
EXAMEN D'ADMISSION EN 3ème ANNÉE
Nom :
…………………………………………………………………………………….
Prénom :
…………………………………………………………………………………….
Collège d’attribution : …………………………………………………………………………………….
Examen de :
physique (niveau OS)
Durée :
90 minutes
Documents autorisés :
- calculatrice personnelle
- formulaire CRM mis à disposition par le collège
Total des points : 94 Répartition des points : 10/14/10/10/10/9/13/18
Nombre de points obtenus :
……. points
Seuil de suffisance : 52 points
Examen
suffisant
insuffisant
Si insuffisant admissible au degré précédent : oui / non
Consigne :
Tous les raisonnements, schémas et calculs (littéraux et numériques) doivent
figurer sur cet énoncé dans les espaces prévus à cet effet.
Question 1
Gaz parfaits
/10 pts
a) Une bouteille de 100 litres contient 987 grammes de diazote (𝑁! ). La température
ambiante est de 18 °C. Déterminez la pression dans la bouteille.
/6 pts
b) Une bouteille de gaz comprimé de 150 litres contient de l'hydrogène sous une pression de
148 bar alors que La température est de 20 °C. Lorsque la température change, on constate
que le manomètre de la bouteille indique 150 bar. Calculez la nouvelle température. /4 pts
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Question 2
Calorimétrie
/14 pts
Une usine doit fondre 1,15 tonne d’aluminium pour ensuite façonner, par moulage, des pièces
pour vélos de course. La température initiale de l’aluminium est de 22 °C et l’on veut élever
sa température jusqu’à 810 °C, température à laquelle l’aluminium peut être déversé dans des
moules.
a) Calculez l’énergie nécessaire à cette opération.
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/10 pts
b) Sachant que le chauffage utilisé pour fondre cet aluminium a une puissance de 1,03 ∙ 10!
W et un rendement de 70 %, calculez :
•
Le temps nécessaire à cette opération.
/2 pts
•
L'énergie fournie par le chauffage pendant ce temps
/2 pts
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Question 3
Réfraction et réflexion totale
/10 pts
Un rayon lumineux arrive sur la face oblique d'un prisme en verre dont la base est un triangle
rectangle, comme l'indique la figure ci-dessous. Le prisme se trouve dans l'air.
a) Sur la figure ci-dessus, dessinez la trajectoire du rayon lumineux dans le prisme et à sa
sortie du prisme.
/2 pts
b) Calculer l'angle avec lequel le rayon lumineux est réfracté par la face oblique du prisme.
/4 pts
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c) Lorsque le rayon atteint la face verticale du prisme, calculer l'angle d'incidence minimal
pour lequel ce rayon est totalement réfléchi dans le prisme.
/4 pts
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Question 4
Lentilles
/10 pts
Une fleur mesurant 10 cm de hauteur est placée à 50 cm d'une lentille (mince) convergente
dont la distance focale est de 200 mm.
a) À quelle distance de la lentille une image (nette) de la fleur se forme-t-elle ?
/3 pts
b) Quel est le grandissement de l'image ? (le grandissement est le rapport entre la taille de
l'image et la taille de l'objet).
/3 pts
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c) L'image de la fleur est-elle droite ou renversée (par rapport à la fleur) ? Justifier la
réponse.
/2 pts
d) L'image est-elle réelle ou virtuelle ? Justifiez la réponse.
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/2 pts
Question 5
Cinématique
/10 pts
En mission sur la Lune, un astronaute lâche malencontreusement un marteau du haut de sa
navette spatiale située à 5,00 m du sol lunaire.
Indication : l'accélération d'un corps en chute libre est constante et vaut 1,63 m/s2 à proximité
du sol lunaire
a) Calculez le temps que met le marteau pour atteindre le sol.
/4 pts
b) Calculez la vitesse du marteau immédiatement avant de toucher le sol.
/3 pts
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c) Entre l'instant où le marteau commence à chuter et l'instant où il percute le sol lunaire,
tracez qualitativement (c'est-à-dire sans se donner d'échelle sur les axes) :
•
•
•
Le graphique de la distance parcourue par le marteau en fonction du temps
Le graphique de la vitesse du marteau en fonction du temps
Le graphique de l'accélération du marteau en fonction du temps
/1 pts
/1 pts
/1 pts
Les axes de ces graphiques et toute droite se tracent à la règle et si l'un des graphiques est une
courbe, indiquez le nom de cette courbe.
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Question 6
Dynamique
/9 pts
Igor, un astronaute de 75 kg, ne subit aucune force et répare un satellite défectueux dans
l'espace. Une fois son travail terminé, il lance sa caisse à outil en la poussant pendant 2 s avec
une force constante en direction de son collègue qui l'attend à bord de la navette spatiale. Une
fois lancée, la caisse à outil se déplace à une vitesse de 27 km/h et Igor, quant à lui, se déplace
à une vitesse de 7,2 km/h (Les vitesses sont exprimées par rapport à la navette spatiale).
a) Calculez l'accélération de l'astronaute pendant la poussée.
/2 pts
b) Calculez l'accélération de la caisse à outil pendant la poussée.
/2 pts
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c) Calculez l'intensité de la force subie par l'astronaute pendant la poussée.
/2 pts
d) Calculez la masse de la caisse à outil.
/3 pts
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Question 7
Énergie mécanique
/13pts
Une voiture de masse m = 1500 kg est à court de carburant. Son chauffeur décide d'arrêter le
moteur et de laisser continuer la voiture en roue libre. À ce moment, la vitesse du véhicule est
de 97,2 km/h et il se trouve au pied d'une colline. Au sommet de cette colline, 30 m plus haut,
se trouve une pompe à essence.
Indications : Ne pas prendre en compte les forces de frottement subies par la voiture.
Prendre pour altitude 0 m, le pied de la colline.
30 m
a) Calculez l'énergie mécanique de la voiture au pied de la colline.
/3 pts
b) Calculez l'énergie mécanique de la voiture au sommet de la colline.
/2 pts
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c) Calculez la vitesse de la voiture au moment où elle atteint le sommet de la colline.
/4 pts
d) Calculez la hauteur que devrait avoir la colline pour que la voiture s'immobilise en
atteignant le sommet de la colline.
/4 pts
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Question 8
Électrocinétique
/18 pts
Soit le circuit ci-dessous :
G
L1
•
•
•
•
•
I1 = 0,7 A
I3 = 0,2 A
UG = 12 V
U2 = 5 V
R = 10 Ω
L2
L3
R
a) Est-il possible que l’interruption du courant dans un seul des récepteurs (résistance ou
ampoule), entraîne l’interruption du courant dans tous les autres récepteurs ? Si oui, de
quel récepteur s’agit-il ? Justifiez votre réponse.
/2 pts
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b) Calculez :
•
•
𝐼! , 𝐼! et 𝐼! .
/2 pts
𝑈! , 𝑈! et 𝑈! . /10 pts SUITE DE LA QUESTION À LA PAGE SUIVANTE
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c) Laquelle des trois ampoules brille le plus fortement ? Justifiez votre réponse.
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/4 pts