Mouvement dans un champ uniforme – Exercices – Devoirs
Exercice 1 corrigé disponible
Le rugby, sport d’évitement.
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Mouvement dans un champ uniforme - Exercices – Devoirs berminale générale - Physique – Chimie Spécialités - Année scolaire 2022/2023
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ANNEXE - LE RUGBY, SPORT DE CONTACT
ET D’ÉVITEMENT
Exercice 2 corrigé disponible
Document 1 : La deuxième expérience de Thomson Le physicien anglais Joseph
John Thomson utilisa un tube à vide, dans lequel une cathode émet des électrons.
Ceux-ci sont accélérés dans un champ électrostatique créé par des anodes de
collimation. À la sortie de ces anodes, les électrons forment un faisceau très étroit.
Ce faisceau passe ensuite entre deux plaques métalliques de charges opposées.
Les électrons, soumis à un nouveau champ électrostatique, sont alors déviés de
leur trajectoire et viennent frapper un écran constitué d'une couche de peinture
phosphorescente. Tube utilisé par Thomson pour montrer la déviation de
particules chargées par un champ électrostatique :
Document 2 : Création d'un champ électrostatique Deux plaques métalliques
horizontales portant des charges opposées possèdent entre elles un champ
électrostatique uniforme
⃗
E
caractérisé par :
• sa direction : perpendiculaire aux plaques
• son sens : de la plaque chargée positivement vers la plaque chargée
négativement.
Document 3 : Force électrostatique subie par une particule chargée dans champ
électrique
⃗
E
Pour un électron : q = - e ; e étant la charge élémentaire.
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Document 4 : Interactions entre particules chargées Deux particules de charges de
même signe se repoussent ; deux particules de charges opposées s'a9irent.
Document 5 : Expérience de laboratoire ; détermination du rapport e/m pour
l'électron Le montage ci-dessous reprend le principe de la deuxième expérience de
Thomson. Il comporte un tube à vide dans lequel un faisceau d'électrons est dévié
entre deux plaques de charges opposées. On mesure la déviation verticale du
faisceau d'électrons lors de la traversée des plaques sur une longueur L, aHn de
déterminer la valeur du rapport e/m.
Données
de l'expérience : Les électrons sortent du canon à électrons avec une vitesse v0 = 2,27
× 107 m.s−1. Le faisceau d'électrons passe entre les deux plaques chargées et est dévié
d'une hauteur h quand il sort des plaques. L'intensité du champ électrostatique entre
les deux plaques est : E = 15,0 kV.m−1. La longueur des plaques est : L = 8,50 cm. On
fait l'hypothèse que le poids des électrons est négligeable par rapport à la force
électrostatique
⃗
F
.
1. Détermination du caractère négatif de la charge de l'électron par J.J. Thomson.
1.1. À l'aide du document 2, représenter sur L'ANNEXE le vecteur correspondant
au champ électrostatique
⃗
E
. On prendra l'échelle suivante : 1,0 cm pour 5,0
kV.m−1.
1.2. J.J. Thomson a observé une déviation du faisceau d'électrons vers la plaque
métallique chargée positivement (voir document 1). Expliquer comment J.J.
Thomson en a déduit que les électrons sont chargés négativement.
1.3. À l'aide du document 3, donner la relation entre la force électrostatique
⃗
F
subie par un électron, la charge élémentaire e et le champ électrostatique
⃗
E
.
Montrer que le sens de déviation du faisceau d'électrons est cohérent avec le sens
de
⃗
F
.
2. Détermination du rapport
e
m
pour l'électron.
2.1. En appliquant la deuxième loi de Newton à l'électron, montrer que les
relations donnant les coordonnées de son vecteur accélération sont : ax = 0 et
ay=eE
m
2.2.1. Démontrer que la courbe décrite par les électrons entre les plaques admet
pour équation :
y=eE
2mv0
2x2
À la sortie des plaques, en x = L, la déviation verticale du faisceau d'électrons par
rapport à l'axe (Ox) a une valeur h = 1,85 cm.
2.2.2. En déduire l'expression du rapport
e
m
en fonction de E, L, h et v0.
2.2.3. Donner la valeur du rapport
e
m
.
2.2.4. On donne ci-dessous les valeurs des grandeurs utilisées, avec les
incertitudes associées :
v0 = (2,27 ± 0,02) × 107 m.s−1
E = (15,0 ± 0,1) kV.m−1
L = (8,50 ± 0,05) cm
h = (1,85 ± 0,05) cm
L'incertitude du rapport
e
m
, notée
Δ( e
m)
s'exprime par la formule
suivante :
Δ( e
m)= e
m
√
(U(h)
h)
2
+( U(E)
E)
2
+4(U(v0)
v0
)
2
+4(U(L)
L)
2
Calculer l’incertitude
Δ( e
m)
puis exprimer le résultat de
e
m
avec ce9e
incertitude.
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Exercice 3 corrigé disponible
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1. Problème technique
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Mouvement dans un champ uniforme - Exercices – Devoirs Ferminale générale - Physique – Chimie Spécialités - Année scolaire 2022/2023
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Exercice 4 corrigé disponible
$Mouvement vertical dans un champ de pesanteur
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]'$5)*'/)4$g ?$!E$G".S#
Première étape : le tir
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Mouvement dans un champ uniforme - Exercices – Devoirs derminale générale - Physique – Chimie Spécialités - Année scolaire 2022/2023
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