VERSION2 annales sciences techniques S-SI et STI

Annales Sciences et Techniques Séries S-SI et STI
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Concours Alpha
Annales de Sciences et Techniques – Séries S-SI et STI
Les exercices ci-dessous sont issus des épreuves du Concours Alpha de 2012.
Ce sujet d’entraînement comporte 60 questions. Vous devez répondre à 50 questions dans un temps
limité de 1 heure 30. Aucun document ou calculatrice n’est autorisé pour l’épreuve. Les réponses
sont à renseigner sur la grille de réponse distribuée en début d’épreuve et dont vous pouvez
télécharger un exemplaire sur le site Internet du Concours Alpha.
Les réponses à ces questions sont disponibles sur simple demande à l’adresse epreuves@concours-
alpha.fr ou téléchargeables sur l’espace candidat du site Internet www.concours-alpha.fr .
Toute bonne réponse vaut +1 point, toute mauvaise réponse vaut -1 point et toute non réponse vaut
0 point.
Question 1.
La bobine d’un électroaimant est équivalente à une bobine parfaite d’inductance L en série
avec une résistance interne r.
Elle est alimentée par une tension sinusoïdale alternative de valeur efficace Ueff = 230 V et
de fréquence f = 50 Hz. La bobine consomme 50 watts et un courant efficace Ieff = 0,5 A.
Calculer sa résistance interne r.
Veuillez choisir une réponse :
a. 200 Ω b. 100 Ω c. 0 Ω d. 300 Ω
Question 2.
Dans un hacheur, quel est le rôle de la diode de roue libre ?
Veuillez choisir une réponse :
a. Ecouler l'énergie de l'inductance quand H est ouvert.
b. Elle est inutile.
c. Eviter un court-circuit de la source quand H conduit.
d. Maintenir la tension nulle aux bornes de la charge.
Question 3.
Un enfant de masse m = 40 kg est assis au sommet d'une butte de glace hémisphérique. Il se
laisse glisser (sans frottement) sur la butte. L'horizontale est prise comme origine des angles.
L'enfant glissant sur la butte cesse de la toucher lorsque l'angle vaut environ (en degrés) :
Veuillez choisir une réponse :
a. 42 b. 0 c. 90 d. 60

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Question 4.
Le principe de l’inertie ou première loi de Newton permet d’affirmer que :
Veuillez choisir une réponse :
a. Toute accélération d’un corps exige l’action d’une force.
b. Si la force exercée sur un corps devient et reste nulle, le corps s’arrête.
c. Si l’énergie cinétique d’un corps est constante, aucune force ne s’exerce sur lui.
d. Un corps peut se déplacer sans qu’une force agisse sur lui.
Question 5.
L'unité de la capacité d'un condensateur est le :
Veuillez choisir une réponse :
a. Ohm b. Henry c. Farad d. Volt
Question 6.
À la surface d’un lac flottent 2 corps A et B distants de 1m. Des rides se propagent à la
surface de l’eau et atteignent le corps A. Le temps au bout duquel B est atteint est de 2s.
Veuillez choisir une réponse :
a. L’onde transporte de l’énergie mécanique.
b. L’onde qui se propage à la surface de l’eau est longitudinale.
c. Le corps A va se rapprocher du corps B.
d. La célérité de l’onde est de 2m/s.
Question 7.
Un transformateur de distribution possède les caractéristiques nominales suivantes :
S
2N
= 25 kVA, P
Joule N
= 700 W et P
fer
= 115 W.
Calculer le rendement nominal pour une charge inductive de facteur de puissance 0,8.
Veuillez choisir une réponse :
a. 98,1% b. 94,1% c. 96,1% d. 99,1%

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Question 8.
Deux résistances R1 et R2 sont branchées en série aux bornes d'un générateur de tension
continue E = 5 V. On connaît la valeur de la résistance R2 = 1 kΩ et on mesure une tension U
= 3 V aux bornes de R1. On peut alors en déduire que :
Veuillez choisir une réponse :
a. Le courant traversant le circuit est sinusoïdal
b. Les courants traversant R1 et R2 sont différents
c. La valeur de la résistance R1 est 1,5 kΩ
Question 9.
Lors de la propagation d’une onde sonore :
Veuillez choisir une réponse :
a. Il y a transfert d’énergie et transport de matière.
b. Il n’y a pas transport de matière mais un transfert d’énergie.
c. Il n’y a ni transport de matière, ni transfert d’énergie.
Question 10.
Deux billes de même masse m et de vitesses initiales respectives V et -V (égales mais
opposées) subissent un choc frontal élastique. Après le choc:
Veuillez choisir une réponse :
a. Les billes repartent ensemble dans la même direction avec la vitesse 2V.
b. Les billes ont une vitesse nulle car toute l'énergie cinétique initiale est dissipée en
chaleur.
c. Les billes repartent en sens inverse avec une vitesse Vf telle que Vf < V, car une partie
de l'énergie cinétique initiale est dégradée en chaleur.
d. Les billes repartent ensemble dans la même direction avec une vitesse Vf telle que Vf
< 2V, une partie de l'énergie cinétique initiale étant dégradée en chaleur
e. Les billes repartent en sens inverse avec une vitesse de même intensité V
Question 11.
On dispose de trois résistances R1>R2>R3 qui sont associées en une résistance en tête en
série avec les deux autres en parallèle. L’on désire que la résistance équivalente de l’ensemble
soit la plus élevée possible.
Veuillez choisir une réponse :
a. C’est la résistance R1 qui est en tête.
b. C’est la résistance R2 qui est en tête.
c. C’est la résistance R3 qui est en tête.

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Question 12.
Quel est l'intérêt de l'énergie électrique en triphasé par rapport au monophasé ?
Veuillez choisir une réponse :
a. A puissance égale une machine tournante triphasée sera plus petite et donc moins
coûteuse qu'une machine monophasée.
b. Il n'y a aucun avantage ni aucun inconvénient.
c. L'énergie électrique est transportée en monophasé
Question 13.
On considère un satellite terrestre de masse m circulant sur une orbite circulaire.
Veuillez choisir une réponse :
a. Si le satellite est géostationnaire, sa période de révolution est identique à celle de la
terre.
b. Le satellite passe au dessus des Etats-Unis toutes les 24 heures.
c. La vitesse du satellite dépend de sa masse.
Question 14.
Un circuit est constitué d'un condensateur relié à une inductance pure. Si le condensateur est
initialement chargé, quelle sera l'allure, en fonction du temps, de la tension aux bornes de la
bobine ?
Veuillez choisir une réponse :
a. Oscillations sinusoïdales
b. Croissance exponentielle
c. Décroissance exponentielle
d. Oscillations sinusoïdales dont l'amplitude décroît avec le temps
Question 15.
La plaque signalétique d’un moteur asynchrone indique les résultats suivants : 230V/400V ;
50Hz, 1440tr/min, 2200W, cosφ = 0,8. La résistance d’un enroulement du stator est 2Ω. Les
pertes par effet Joule dans le stator sont de :
Veuillez choisir une réponse :
a. 150 W b. 50 W c. 75 W d. 25 W
Question 16.
Quelle est la tension simple d'un réseau triphasé de 660V ?

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Veuillez choisir une réponse :
a. 380 V b. 1140 V c. 468 V d. 660 V
Question 17.
La loi qui relie, en convention récepteur, le courant I et la tension U aux bornes d'un
condensateur indique que :
Veuillez choisir une réponse :
a. I et U sont proportionnels b. dI/dt et U sont proportionnels
c. U varie en fonction du carré de I d. I et dU/dt sont proportionnels
Question 18.
Le transformateur est considéré comme parfait, il alimente une charge soit résistive soit
inductive suivant les questions proposées, sa plaque signalétique est la suivante :
S = 500 VA
220 V / 48 V ; f = 50 Hz
La relation de Boucherot a pour expression :
Veuillez choisir une réponse :
a. U
2
=4,44B̂N
1
sf b. U
1
=4,44B̂N
1
sf
c. U
1
=4,44B̂N
2
sf
Question 19.
La lumière visible peut être diffractée :
Veuillez choisir une réponse :
a. Le phénomène de diffraction de la lumière visible par une fente est plus marquée pour
une fente de largeur 0,5 µm que pour une fente de 5 µm.
b. Pour une lumière monochromatique, l’écart angulaire du faisceau diffracté par une
fente est proportionnel à la largeur de la fente.
c. L’écart angulaire du faisceau diffracté par une fente de largeur donnée est plus petit
pour une radiation rouge que pour une radiation bleue.
Question 20.
La plaque signalétique d’un moteur asynchrone indique les résultats suivants : 230V/400V ;
50Hz, 1440tr/min, 2200W, cosφ = 0,8. L’intensité du courant absorbé lors du fonctionnement
nominal est de : 5A. La puissance absorbée est alors :