PHYSIQUE 20I

PHYSIQUE NYB-05
H-10
EXAMEN 1
ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME
GROUPE : 0001-0002
DIRECTIVES:
22 février 2010
- Lisez attentivement chaque question avant d’y répondre.
- Ne passez pas trop de temps sur une question.
- Remettez le questionnaire et toutes les autres feuilles.
- À part votre calculatrice, aucune autre aide n’est permise.
- Si nécessaire, utiliser une valeur réaliste pour poursuivre
votre démarche au lieu de bloquer sur une question
- Constantes et relations utiles à la fin.
CRITÈRES DE CORRECTION :
-
Solution complète accompagnée d’un schéma détaillé;
Identification des variables et des équations;
Illustration et justification de la démarche;
Arrondir vos chiffres seulement à la fin et donner la réponse finale
avec trois chiffres significatifs.
30 pts
1. a) Soit une charge ponctuelle 64 Q située à x = 0 et une seconde charge 8 Q en x =
9,0 m. Quelle est la grandeur ainsi que le signe d’une troisième charge q que l’on
doit placer à un endroit donné pour que la force résultante sur chacune des trois
charges soit nulle? (25 pts)
b) Vrai ou faux. Justifiez votre réponse. Avec sa balance à torsion, Coulomb montra
que la force électrique était inversement proportionnelle avec le carré de la
distance qui séparait les deux petites sphères en les éloignant l’une de l’autre avec
le bouton supérieur de sa balance. (5 pts)
30 pts
2.
a) On lance un proton entre deux plaques horizontales avec une vitesse de 7,5 x
105 m/s. Il est projeté selon un angle de 370 par rapport à l’horizontal à partir
du point situé à l’extrémité gauche des plaques et à mi-chemin entre deux plaques
horizontales de 4,0 cm de longueur et distantes de 3,0 cm. S’il règne un champ
électrique uniforme de 1,5 x 105 N/C dirigé vers le bas dans la région située entre
les plaques, le proton réussit-il à traverser les plaques? Si oui, quelles sont sa
position et sa vitesse à la sortie des plaques. Si non, à quel endroit et à quelle
vitesse frappe-t-il une des plaques? (24 pts)
b)
Expliquez brièvement comment l’introduction de la notion de champ électrique
dans l’explication des phénomènes électriques a permis de résoudre certains
problèmes. (6 pts)
Physique NYB-05
1
Examen 1
40 pts
3.
On fixe une tige de 25 g et de densité linéaire de charge égale à 10,0 C/m
et dont la longueur L = 15,0 cm. Celle-ci attire une petite balle de liège
suspendue au bout d’un corde comme l’indique la figure ci-dessous.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
L
d
La balle de liège ayant une masse de 5,0 g est chargée négativement et elle est en
équilibre en un point situé à une distance d = 7,0 cm de l’extrémité droite de la
tige. La corde forme un angle de 37o avec la verticale.
a)
Montrez que la grandeur du champ électrique à une distance « d » de son extrémité
droite est donnée par l’expression suivante : E = kL / d( d + L ) N/C
(20 pts)
b)
Déterminez le nombre excédentaire d’électrons sur la balle de liège pour que celleci soit en équilibre comme l’indique la figure ci-dessus. (15 pts )
c)
Vrai ou faux. Justifiez votre réponse. Pour que le champ électrique soit nul à
l’intérieur d’un conducteur chargé à l’équilibre, il faut que le conducteur soit de
forme symétrique. ( 5 pts)
-------- Constantes et relations utiles --------
k = 9,00 x 10 9 Nm2/C2
mproton = 1,67 x 10 -27 kg
g  9,81 m/s 2
F  ma
v 2  vo2  2ax
K
x n1
n
 x dx  n  1
x  xo  v xo t 
1 2
mv
2
dx

v  vo  at
  rF sin 
K  U  Eméc
1
 x dx  ln x

 cosd  sin 
x
xdx
(a 2  x 2 )
xdx
 ( x 2  a 2 )3 / 2  a 2 ( x 2  a 2 )1 / 2
Physique NYB-05
1 2
at
2
 
W  F  ds
sauf pour n  - 1
 sin d   cos
qproton = 1,6 x 10-19 C
  (a 2  x 2 )
1
 ( x 2  a 2 )3 / 2   ( x 2  a 2 )
2
Examen 1