Problème 1 Soient ABCD un rectangle indirecte (AB=5cm et BC

Problème 1
Soient ABCD un rectangle indirecte (AB=5cm et BC=4cm) . on place une charge 𝑞1 = −5𝜇𝐶 en A, une
charge 𝑞2 = 16𝜇𝐶 en C et une charge 𝑞 = 2𝜇𝐶 en D. trouver la norme, la direction et le sens de la force
éléctrique résultante sur q. (7pts)
Problème 2
A quelle distance la force éléctrique entre un proton et un éléctron serait-elle égale à 1N ? (3pts)
Problème 3
Un corps A est formé de 0.01 mole de fer dont 0.5% sont ionisés (𝐹𝑒 2+) et un corps B est formé de 0.01
mole de fer dont 1.5% sont ionisés (𝐹𝑒 2+).
1- calculer la charge éléctrique de A et B et déduire la force entre eux si leurs distance est 40cm. (3pts)
2- on met A et B en contact pendant un temps suffisant pour avoir l’équilibre, puis on les sépare d’une
distance de 40cm.
a- calculer les nouvelles charges de A et B (2pts)
b-dire quel corps a gagné des éléctrons et combien ? (2pts)
c- calculer la force éléctrique entre A et B. comparer avec la question (1). (2pts)
données : 1 mole d’un corps pur simple contient 6. 1023 atomes de ce corps.
Problème 4
2 boules se trouvent à 4cm l’une de l’autre et se répoussent avec une force éléctrique de 0.2N.
trouver les valeurs des 2 charges sachant que l’une des boules a une charge qui correspond au double de
l’autre. (5pts)
Problème 6
2 charges ponctuelles 𝑞1 = −9𝜇𝐶 et 𝑞2 = 4𝜇𝐶 sont distant de 1cm. Où doit on placer une charge q
pour que la force éléctrique totale sur q soit nulle ? (5pts)
Problème 7
a- est-ce qu’on peut mesurer une intensité de 0.2 A avec un ampèremètre mis sur le calibre de 400 mA ?
Justifier
b- un fil cylindrique filiforme en aluminium de rayon 3 mm, a une longueur de 40 m. Calculer sa résistance R
On donne : résistivité de l’aluminium 𝜌𝐴𝑙 = 2.7 . 10−8 𝛺. 𝑚
Problème 8
a- quels sont les appareils qui permettent de mesurer une tension électrique ? Comment sont-ils
branchés ?
b- quels sont les appareils qui permettent de mesurer l’intensité d’un courant électrique ? Comment
sont-ils branchés ?
Problème 9
Deux sphères métallique A et B, fixes, de charges respectives 𝑞𝐴 = 2. 10−6 𝐶 𝑒𝑡 𝑞𝐵 = 4. 10−6 𝐶,
interagissent avec une force de norme F. la distance séparant A et B est d=3 cm.
On donne : 𝑘 = 9. 109 𝑢𝑆𝐼
a- Enoncer la loi de Coulomb
b- Calculer la norme de la force F, et indiquer si celle-ci est attractive ou répulsive, en le justifiant.
c- Une sphère C non chargée , et identique aux 2 sphères A et B, est mise en contact avec B. calculer les
charges 𝑞𝐶′ 𝑒𝑡 𝑞𝐵′ des deux sphères B et C juste après le contact.
d- Le sphère C est maintenant placée sur le segment joignant A et B. soit x la distance séparant les
sphères A et C. donner l’expression de la norme de la force d’interaction 𝐹𝐴/𝐶 exercée par A sur C, ainsi
que la norme de la force 𝐹𝐵/𝐶 exercée par B sur C, en fonction de x.
e- Donner la condition nécessaire pour que C soit en équilibre. Déduire la position d’équilibre.
Problème 10
On donne : 𝐼1 = 100 𝑚𝐴 ; 𝐼2 = 400 𝑚𝐴 ; 𝐼3 = 200 𝑚𝐴
a- En appliquant la loi des nœuds aux points A,B et C trouvez 𝐼4 , 𝐼5 𝑒𝑡 𝐼6
b- Déterminer la quantité d’électricité Q, qui traverse la portion AB en 10 minutes.
c- Un ampèremètre, utilisé sur le calibre 200 mA, est placé entre A et B avec sa borne COM reliée à B,
qu’affiche-t-il (intensité positive ou négative) ? justifier
Problème 11
A- Un fil en ferronickel, de longueur 100 m, a une résistance de 16 Ω. Calculer son diamètre.
On donne : résistivité du ferronickel 𝜌 = 8. 10−7 Ω. m
B- Un fil de cuivre de resistance 100 Ω a été coupé en deux morceaux de resistances respectives
x et y (en Ω)
a) Expliquer pourquoi x+y=100 Ω
b) Lorsque les 2 morceaux sont montés en derivation, la resistance equivalente est 24 Ω.
1
1
1
Expliquer pourquoi 𝑥 + 𝑦 = 24
c) Calculer x et y
Problème 12
Dans le circuit de la figure ci-dessous, la tension aux bornes de la pile est UPN=10 V et les quatre
résistances D1,D2,D3 et D4, placées entre C et D sont identiques et aient pour résistances 𝑅1 =
𝑅2 = 𝑅3 = 𝑅4 = 100𝛺
a) Trouvez la tension aux bornes de chaque résistance.Expliquez
b) En apliquant la loi d’additivité des tensions trouver la tension UAB ?
On relie A et B par un fil de connexion,la tension aux bornes de chaque dipole change-t-elle ?
justifiez
Problème 13
Un diapason vibre à la fréquence f=216 Hz (correspondant à la note do3). La longueur d’onde des
vibrations émises étant λ=1,6 m , calculer la célérité.
Problème 14
Les ondes sismiques se propagent à une vitesse moyenne v=4 km.s-1. Un séisme a lieu en Iran à
7h15min (heure de Beyrouth). Son épicentre est à 2400 km de Beyrouth. A quelle heure sera enregistré
ce séisme sur les sismographes placés à Beyrouth ?
Problème 15
La célérité v le long d’une corde tendue est donnée par la relation : 𝑣 = √
𝑇𝑙
𝑚
T est la tension de la corde (exprimée en newtons)
m est la masse de la corde (exprimée en kilogrammes)
l est la longueur de la corde (exprimée en mètres)
une corde en acier de diamètre D=1 mm est soumise à une tension T=62,8 N. la masse volumique de
l’acier étant ρ=7800 kg/m3, calculer la célérité de propagation d’un ébranlement transversal le long de
cette corde.
On donne : volume d’un cylindre de rayon R et de longueur l : V=πR2l
Problème 16
Bétélgeuse est une étoile situé à 4,07 . 1015km de la terre. Si cette étoile explose en 2010, après
combien d’années on verra cette explosion sur la terre et après combien d’années l’onde sonore due à
l’explosion nous parviendra ?
On donne :
Célérité de la lumière dans le vide : 3.105 km/s
Célérité du son dans l’air : 340 m/s
Problème 17
Une onde longitudinale se déplace dans un milieu élastique ; elle parcourt 15 m en 1,25 s.
Sachant que la fréquence de cette onde est 50 Hz, calculer sa longueur d’onde dans ce milieu.
Problème 18
Un très long tuyau en acier, servant au transport du pétrole liquide, reçoit un choc à une distance d
d’une sonde. Celle-ci détecte deux ébranlements séparés par un intervalle de temps Δt=1,1 s. calculer d.
On donne :
Célérité du son dans l’acier : v1=5200 m/s
Célérité du son dans le pétrole liquide : v2=1700 m/s
Problème 19
I-
Détermination de la distance focale d’une lentille
Au cours d’une séance de TP, deux lentilles notées L1 et L2 sont mises à la disposition de chaque
groupe d’élèves.
1- Comment reconnaitre rapidement et simplement, que la lentille L1 est convergente et la lentille
L2 est divergente ?
2- La bague de la lentille L1 porte l’inscription +8
Quelle est la signification de cette inscription ? En déduire la valeur de la distance focale de L1,
d’après le constructeur.
3- Les rideaux de la salle étant tirés « pour faire l’obscurité », un élève écarte un coin du rideau et
applique la lentille L1 contre la vitre pour obtenir l’image d’un bâtiment situé à environ 200
mètres. A quelle distance approximative de la lentille un autre élève doit-il placer une feuille de
papier pour obtenir l’image cherchée ? l’image est-elle droite ou renversée ?
4- Pour une détermination plus précise de la distance focale de la lentille L1, chaque groupe
d’élèves dispose d’un banc optique avec un écran mobile et support de lentille mobile, et d’un
objet lumineux que l’on désignera par AB, plan, perpendiculaire à l’axe principal, A étant sur
l’axe.
La distance entre l’objet et l’écran étant de 1,10 m , on obtient une image nette de l’objet sur
l’écran pour une distance objet-lentille de 14,5 cm. Calculer la valeur de la distance focale f1 de
la lentille L1. Comparer avec la donnée du constructeur.
IIAssociation de lentilles
1- La lentille L1(+8) est placée à 1,00 m de l’objet AB de hauteur 1,0 cm. Déterminer par le calcul la
position et la taille de l’image A1B1 de AB.
2- On place une lentille L2 marquée -10, à 8 cm de L1, comme indiqué sur le schéma ci-après.
Déterminer par le calcul la position de l’image définitive A’B’ par rapport au centre optique O2
de L2, ainsi que la nature et la taille de cette image.
3- Sur une feuille de papier millimétré, construire l’image définitive A’B’ à partir de l’image
intermédiaire A1B1.
Echelles :
-pour les hauteurs des images : 1 cm est représenté par 10 cm.
-pour les distances aux lentilles : 1 cm est représenté par 0,5 cm.
Problème 20
Un observateur regarde, à travers une loupe de 5cm de distance focale, un objet AB de 0,5 mm de grandeur.
L’œil de l’observateur se trouve au foyer image.
a) Calculer le diamètre apparent α’ sous lequel il voit l’image.
b) Sous quel angle verra-t-il l’objet à l’œil nu s’il était à 25 cm de l’œil ?
c) Le P.P de l’observateur est situé à 25 cm. Déterminer, dans ces conditions, le grossissement de la
loupe.
Problème 21
un objet est placé à 50 cm devant une lentille convergente (f=25 cm). un miroir plan est placé derriere la
lentille, à une distance de 1m.
a) déterminer la position et la nature de l’image donnée par le système.
b) calculer le grandissement linéaire du système.
Problème 22
Les indices absolus du vide, de l’eau et du verre valent respectivement : 1,00 ; 1,33 et 1,52
Calculer l’angle limite de chacun des systèmes suivants :
a) (vide ; verre)
b) (vide ; eau)
c) (eau ; verre)
Problème 23
Une lame à face parallèles en verre, d’indice n=1,5 et d’épaisseur e=0,5 cm, baigne dans l’air. Un rayon
incident CD la frappe normalement au point D, il continu son chemin sans déviation, jusqu’à rencontrer un
écran (E) au point H.
Un autre rayon AB ne traverse pas le verre et rencontre l’écran en B. sachant que AB=CH et que les 2 rayons
AB et CD sont émises au même instant, calculer la durée qui sépare l’arrivée des 2 rayons AB et CH à l’écran
(E).
Problème 24
Le P.R d’un œil myope se trouve à 31 cm alors que son P.P est situé à 11 cm.
a) Déterminer la distance focale des verres correcteurs qu’il doit employer sachant qu’il les place à 1 cm de ses yeux.
Problème 25
Le grand-père de Samar peut lire, sans effort, son journal en le tenant à une distance de 60 cm de ses yeux. Il est, aussi,
capable de voir nettement les objets éloignés.
a) Quel est son défaut de vision ?
b) Quel genre de verres correcteurs doit-il porter ?
Problème 26
Un observateur regarde, à travers une loupe de 5 cm de distance focale, un objet AB de 0,5 mm de grandeur. L’œil de
l’observateur se trouve au foyer image.
a) Calculer le diamètre apparent α’ sous lequel il voit l’image.
b) Sous quel angle verra-t-il l’objet à l’œil nu s’il était à 25 cm de l’œil ?
c) Le P.P de l’observateur est situé à 25 cm. Déterminer, dans ces conditions, le grossissement de la loupe.
Problème 27
Un œil a son P.R à 25 cm et son P.P à 11 cm.
a) Quel est le défaut de cet œil ?
b) Déterminer la nature et la distance focale de la lentille qu’il doit accoler à son œil pour voir nettement à l’infini sans
accommoder.
Problème 28
Choisir la bonne réponse.
1) L’œil myope :
a) a son P.R à l’infini
b) peut être corriger avec une lentille convergente
c) a son P.P plus proche de l’œil que celui d’un œil normal.
2) L’œil presbyte :
a) Peut être corriger avec une lentille divergente
b) a son P.P plus éloigné de l’œil que celui d’un œil normal
c) a son P.P plus proche de l’œil que celui d’un œil normal
3) une loupe permet :
a) de voir les objets éloignés
b) est une lentille divergente
c) permet de voir de petits objets sous un angle plus grand
Problème 29
Le pouvoir séparateur de l’œil est égale à un angle de 3x10-4 rad. Déterminer la distance minimale entre deux points qu’un
œil normal peut séparer.
On admet que l’objet est situé à 25 cm de l’œil.