Juin

Epreuve ecrite
Examen de fin d'etudes secondaires 2008 Numero
d'ordre du candidat
Section:
B, C
Branche: Physique
I Mouvement des satellites
13 p.
Un satellite tourne autour de la Terre dans Ie plan de l'equateur.
1. Ecrire la 2e loi de Kepler. Que peut-on en deduire quant a la variation de la vitesse du satellite
sur
sa trajectoire? 3 p.
2. Dans la suite, la trajectoire est supposee circulaire. Montrer que Ie mouvement du satellite
est uniforme. Calculer
sa vitesse v en fonction de l'altitude z, de la masse de la Terre MT et
du rayon R du globe terrestre. 4 p.
3. Definir et exprimer la periode de revolution du satellite en fonction de z. 2 p.
4. Le satellite tourne dans Ie meme sens que la Terre. L'intervalle de temps entre deux passages
successifs
du satellite ala verticale d'un meme point de l'equateur est 10,4 h. Determiner la
periode du satellite et en deduire son altitude. 4 p.
II Champ electrique uniforme
12 p.
Un oscilloscope est constitue, entre autres, d'un condensateur forme par les plaques A et B et
d'un ecran. Un faisceau d'electrons entre en 0 dans Ie condensateur, parallelement a l'axe des
x. Les plaques sont distantes de 4 cm et ont une longueur de 10 cm. On observe l'impact des
electrons
sur l'ecran.
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o x
ecran
B
1. L'application d'une tension positive U entre les plaques A et B fait devier les electrons vers
les y positifs. Representer
sur une figure les vecteurs champ et force electriques ainsi que la
polarite du condensateur. 2 p.
2. Etablir les equations horaires et l'equation de la trajectoire d'un electron en fonction de U
et de
vo, valeur de sa vitesse en O. 6 p.
3. Avant d'entrer dans Ie condensateur, les electrons quasiment immobiles sont acceleres sous
une tension de 200
V. Calculer la vitesse Vo des electrons. 2 p.
4. Calculer l'ordonnee du point d'impact sur l'ecran si on applique au condensateur une tension
U
=40 V. 2 p.
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Epreuve ecrite
Examen de fin d'etudes secondaires 2008
Section: B, C
Branche: Physique
Numero d'ordre du candidat
III Ondes mecaniques 13 p.
1. Discuter qualitativement et a l'aide de figures la double periodicite du phenomene de propa-
gation d'ondes sinusoldales. 4
p.
2. Un vibreur, de frequence 50 Hz, produit en un point 0 d'une corde tendue une perturbation
transversale, sinusoldale, d'amplitude 5 mm, se propageant ala celerite constante de 8 m/s.
a) Ecrire l'equation du mouvement du vibreur sachant qu'a la date t =°il passe par sa
position d'equilibre en se depla<;ant vers Ie bas. 3 p.
b) Etablir l'equation des ondes se propageant sur la corde. 3 p.
c) Ecrire l'equation horaire du point M de la corde situe a 24 cm de O. Comparer les
mouvements de 0
et de M. Calculer l'elongation et la vitesse du point M a l'instant
t= 0,0825 s. 3 P;
IV L'effet photoelectrique
11 p.
1. Qu'est-ce qu'on entend par effet photoelectrique? Enoncer l'hypothese qui est la base du
modele corpusculaire de la lumiere. Utiliser ce modele pour donner une interpretation de
l'effet photoelectrique. 4 p.
2. Une plaque de Cffisium est eclairee par une lumiere monochromatique de longueur d'onde
540 nm. L'energie cinetique maximale de sortie des electrons est 0,34 eV.
a) Calculer
Ie travail d'extraction en eV. 2 p.
b) L'intensite de la lumiere monochromatique est augmentee. Indiquer, en justifiant la
reponse, si les grandeurs suivantes changent ou restent invariantes : travail d'extraction,
energie cinetique maximale
de sortie des electrons, nombre d'electrons sort is par unite de
temps. 3 p.
c) Est-ce qu'une lumiere de longueur d'onde 700 nm peut extraire des electrons de la plaque
de cffisium ? Justifier la reponse. 2 p.
V L'atome de Bohr 11 p.
1. Enoncer les deux postulats de Bohr. Illustrer Ie deuxieme postulat a l'aide de figures. 5 p.
2. Etablir, dans Ie cadre du modele de Rutherford, la relation entre la vitesse de l'electron d'un
atome d'hydrogene et Ie rayon de la trajectoire. Utiliser les postulats de Bohr pour exprimer
Ie rayon en fonction du nombre quantique principal. 4 p.
3. Calculer la valeur limite de la longueur d'onde d'un photon absorbe pour ioniser un atome
d'hydrogene dans son etat fondamental. S'agit-il d'une valeur maximale ou minimale? 2 p.
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