R 3

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Physique 1 heure
calculette autorisée
Exercice 1.
Un cycliste de masse m=78 kg aborde avec une vitesse de 20 km/h une descente
rectiligne de longueur 800 m et inclinée d'un angle  par rapport à l'horizontale.
On modélisera les frottements par une force unique de valeur constante 40N
directement opposée au vecteur vitesse. Au bas de la pente la vitesse du cycliste est 90
km/h.
 (en degré )vaut :
A:3
B:5
C:7
D:9
E : 11
F : aucune réponse exacte
Exercice 2.
Combien d'affirmations sont exactes ?
a- Le niveau de référence pour lequel l'énergie potentielle de pesanteur est nulle est
choisi arbitrairement.
b- l'énergie potentielle de pesanteur est définie à une constante près, seules ses
variations sont déterminées.
c- L'énergie potentielle de pesanteur est une grandeur algèbrique, elle peut être
négative.
d- La variation de l'énergie potentielle de pesanteur dépend du choix du niveau de
référence.
e- Si l'énergie mécanique du solide reste constante alors la variation d'énergie
potentielle de pesanteur est égale à la variation d'énergie cinétique
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune réponse exacte
Exercice 3.
Le polonium 21084Po subit une désintégration de type . 21084Po = 20682Pb + 42He
masse des noyaux en u : 21084Po = 210,0482 ; 20682Pb =206,0385 ; 42He = 4,0015
1 u = 1,66 10-27 Kg ; c= 3 108 m/s.
temps demi vie du polonium 210 : 138 jours
Déterminer l'activité ( en Bq) d'un échantillon de polonium 210 dégageant une
puissance P= 500 m
A : 2,4. 104
B : 3,5 .104
C : 2,7 108
D : 5,1 109
E : 4,1 1010
F : aucune réponse exacte
Exercice 4.
Un solénoïde de 500 spires, de longueur L= 60 cm est parcouru par un courant I= 5A.
Parmi les affirmations suivantes, combien y-en-a-t-il d'exacte ?
1. A l'extérieur du solénoïde le spectre magnétique est très semblable à celui d'un aimant
droit.
2. La face 1 du solénoïde est une face nord.
3. A l'intérieur du solénoïde, les lignes de champ sont parallèles.
4. A l'intérieur du solénoïde, la valeur du champ magnétique est inversement
proportionnelle à la longueur L de la bobine.
5. A l'intérieur du solénoïde, la valeur du champ magnétique est environ 5 mT.
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune bonne réponse
Exercice 5.
L'indice d'un verre, pour une radiation de longueur d'onde  se calcule par la formule de
Cauchy :
où A et B sont des constantes.
Pour la lumière rouge : R= 775 nm ; indice nR= 1,617.
Pour la lumière violette : V= 427 nm ; indice nR= 1,642.
Calculer l'indice du verre pour une radiation jaune J= 579 nm.
A : 1,621
B : 1,626
C : 1,632
D : 1,635
E : 1,637
F : aucune bonne réponse
Exercice 6.
La lumière d'un laser est diffractée par une fente de largeur a. On observe la figure de
diffraction sur un écran à la distance D de la fente. La tache centrale a pour largeur L. La
longueur d'onde du faisceau laser est  = 0,6328 m. D= 2,5 m ; a= 0,2 mm.
La largeur L (cm) de la tache de diffraction vaut :
A : 0,2
B : 1,6
C : 3,2
D : 4,6
E : 16
F : aucune bonne réponse
Exercice 7.
Un satellite décrit autour de la terre une orbite circulaire de rayon r avec une période T.
G = 6,67 10-11 SI ; rayon terrestre RT= 6380 km ; T= 1 h38 min ; masse de la terre MT= 5,98
1024 kg.
Calculer la vitesse (km/h) du satellite sur son orbite :
A : 21 410
B : 22 040
C : 23 030
D : 25 420
E : 27 090
F : aucune bonne réponse
Exercice 8.
Une onde progressive sinusoïdale de fréquence f= 50 Hz, crée par une source ponctuelle S à
partir de t=0 se propage à la surface de l'eau. La figure ci-dessous représente, à une date t, une
coupe de cette surface par un plan vertical passant par S. A cette date l'élongation du point S
est nulle. La distance AB est égale à 3,0 cm.
Quelle est la valeur de t ?
A : 6 ms
B : 30 ms
C : 60 ms
D : 90 ms
E : 120 ms
F : aucune bonne réponse
Exercice 9.
Un athlète lance, d'une hauteur initiale H, un poids de masse m= 5 kg avec une vitesse initiale
v0 située dans le plan yOz, faisant un angle avec l'horizontale. Le poids est assimilé à un
point matériel soumis à la seule action de la pesanteur. La trajectoire décrite par le poids
rencontre l'axe horizontal Oy en un point D d'abscisse yD. L'équation du second degré
régissant l'abscisse yD du point d'impact sur le sol s'écrit : Ay²D+ByD+C=0.
Quelle est la réponse exacte correspondant aux expressions des paramètres A, B et C ?
1.
2.
3.
4.
5.
A= ½g/v0² ; B= -sina cosa ; C= -Hcos²a.
A= ½g/m ; B= -v0² ; C= H
A=v0² /(2g) ; B= tan ; C= Hcos.
A=v0² /(2g) ; B= H ; C= sin.
A= g/H ; B= cosa ; C= v0²
Exercice 10.
L'énergie potentielle d'interaction gravitationnelle Ep entre deux objets ponctuels de masses m
et M séparés d'une distance r augmente avec r et a la dimension du travail d'une force.
Quelle est l'expression qui convient , G étant la constante de gravitation
universelle ?
1.
2.
3.
4.
5.
GMmr
-GMm/r
GMm/r
-GMmr
aucune expression proposée ne convient
Exercice 11.
Un homme de masse m=60 kg s'apprête à sauter, accroché à un élastique depuis un pont. L'élastique
est assimilable, lorsqu'il est tendu, à un ressort de masse négligeable, à spires non jointives, de
longueur à vide L0= 20 m et de constante de raideur k= 60 N/m.
Lorsqu'il n'est pas tendu l'élastique n'exerce aucune force sur le sauteur. Les frottements sont
négligés. Le sauteur s'élance sans vitesse initiale du haut du pont.
Quelle doit être la hauteur minimale (m) du pont pour que le sauteur ne heurte
pas le sol ?
A:8
B : 40
Exercice 12.
C : 52
D : 84
E : 102
F : 118
Parmi les affirmations suivantes, combien y-en-a-t-il d'exacte ?
On dispose d'un banc d'optique de longueur L = 2,0 m, d'un jeu de lentilles
convergentes de vergence +2 , +1  et + 8 . L'objet AB éclairé est une lettre p.
L'élève ne déplace que la lentille et l'écran sur le banc. Il réalise l'image A1B1 de
l'objet AB situé à 50 cm devant la lentille.
A) Quand c'est possible l'élève observe la lettre "d" sur l'écran.
B) Si la position de l'objet est telle que
alors l'image est réelle et droite.
C) L'objet est placé 25 cm devant la lentille. Pour avoir un grandissement latéral  = -1, l'élève
doit utiliser la lentille de vergence 2 dioptries.
D) Si on fixe la position de l'objet par rapport à la lentille et si on augmente la vergence de la
lentille, il faudra reculer l'écran pour observer une image réelle.
E) Avec la lentille de 3 dioptries, si l'objet est placé dans le plan focal objet de la lentille, l'oeil
pourra observer l'image sans se fatiguer.
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune bonne réponse
Exercice 13.
Parmi les affirmations suivantes, combien y-en-a-t-il d'exacte ?
A) L'acronyme laser signifie " amplification de lumière par excitation simulée de
rayonnement".
B) Le rayon de la tache lumineuse, observée sur un écran augmente si on éloigne le laser de celui-ci.
C) La lumière laser ne se propage pas dans les fibres optiques.
D) Les lasers sont toujours des sources lumineuses de faible densité d'énergie.
E) Une mammographie par laser est sans douleur et moins dangereuse qu'avec les rayons X.
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune bonne réponse
Exercice 14.
Un laser émet une lumière de longueur d'onde = 632 nm. Ce faisceau éclaire une fente
vertiale de largeur a. Sur un écran situé à la distance D = 4,0 m de la fente, on observe un
phénomène. L'écran est perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau.
Parmi les affirmations suivantes, combien y-en-a-t-il d'exacte ?
A) La couleur du faisceau laser est verte
B) Les lasers utilisés dans les lycées ont des puissances de l'ordre du watt.
C) Sur l'écran on observe un phénomène d'interférences avec des franges horizontales.
D) Avec un laser émettant une lumière de longueur d'onde 0,193 µm le phénomène observé
sera plus étalé.
E) La fréquence de la lumière laser est de l'ordre de 4,7 1014 Hz. ..
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune bonne réponse
Exercice 15.
Quelles sont les affirmations exactes ?
1. Plus un noyau est stable, plus son énergie de liaison est élevée.
2. La perte de masse par nucléon est la plus élevée, en moyenne, pour les noyaux les plus
stables.
3. Des noyaux isotopes ont la même énergie de liaison.
4. L'activité d'une famille de noyaux radioactifs décroit au cours du temps..
5. Lors d'une réaction de fusion entre deux noyaux, il n'y a pas conservation de la charge.
A:1
B:2
C:3
D:4
E:5
F : aucune bonne réponse
Exercice 16.
On considère une corde de longueur l = 1,5 m. On créé une perturbation transversale
à une extrémité ; celle-ci atteint l'autre extrémité au bout de t = 0,5 s.
La célérité le long de la corde est ( m/s) :
A : 0,75
B : 0,33
C:3
D:6
E:2
F : aucune bonne réponse
Exercice 17.
Des ondes rectilignes périodiques sont créées à la surface de l'eau. La distance séparant
deux crêtes consécutives est égale à d =5 mm. La fréquence de la source vaut f = 50 Hz.
La célérité des ondes vaut ( m/s) :
A : 250
B : 0,5
C : 10
D : 0,25
E : 25
F : aucune bonne réponse
Exercice 18.
Des ultrasons sont émis à la fréquence f = 40 kHz. Dans l'air, la plus petite distance pour
laquelle les oscillations de l'émetteur et du récepteur sont en phase vaut air = 8,5 mm. Dans
l'eau, cette distance vaut eau = 3,7 cm.
Célérité du son dans l'air vair = 340 m/s.
La célérité des ultrasons dans l'eau vaut ( m/s) :
A : 740
B : 1480
C : 2960
D : 1540
E : 1280
F : aucune bonne réponse
Exercice 19.
Deux signaux sont envoyés simultanément à un navire ; l'un se propage dans l'eau, l'autre
dans l'air. Les deux signaux sont reçus à une seconde d'intervalle. vair = 340 m/s ; veau = 1500
m/s.
La distance d entre le navire et la cote est (m) :
A : 440
B : 4400
C : 880
D : 340
E : 1500
F : aucune bonne réponse
La célérité du son dans l'air est : v = (kT/M)½ où T est la température absolue en kelvin et M
la masse molaire du gaz ; k étant une constante.
Exercice 20.
La célérité du son dans l'air est : v = (kT/M)½ où T est la température absolue en kelvin et M
la masse molaire du gaz ; k étant une constante.
Quelles sont les affirmations exactes ?
:
A- la célérité du son augmente quand la température augmente.
B- la célérité du son varie avec la fréquence.
C- La célérité du son dans l'air est de l'ordre de 100 km/s.
D- l'air est un milieu non dispersif pour les ondes sonores.
A:1
B:2
C:3
D:4
E : aucune bonne réponse
Exercice 21.
Pour chauffer les aliments dans un four à micro-ondes, on excite, par absorption les molécules
d'eau qu'ils contiennent. L’émetteur utilisé appelé " klystron" est un oscillateur qui émet des
ondes électromagnétiques dont l'énergie est de 4,0 10-5 eV.
h = 6,6 10-34 Js ; 1 eV = 1,6 10-19 J.
Quelles sont les affirmations exactes ?
A- le phénomène mis en jeu est un phénomène de résonance.
B- la fréquence propre du " klystron" est de l'ordre de 1010 Hz.
C- le "klystron" émet dans l'infrarouge.
D- les transitions mises en jeu sont des transitions moléculaires.
A:1
B:2
C:3
D:4
E : aucune bonne réponse
Exercice 22.
L'énergie de l'atome d'hydrogène est quantifiée et ne peut prendre que les valeurs suivantes :
En = E0/n2 avec E0 = -13,6 eV et n entier positif non nul.
Quelles sont les affirmations exactes ?
A- les longueurs d'onde de la série de Paschen (désexcitations vers l'état d'énergie E3
) sont supérieures à 820 nm. Vrai.
B- les raies de la série de Balmer (désexcitations vers l'état d'énergie E2 ) appartiennent
au domaine visible. Faux.
C- un atome d'hydrogène dans son état correspondant au niveau n=3 reçoit un photon
.
D- un atome d'hydrogène dans son état correspondant au niveau n=3 reçoit un photon
d'énergie 2 eV. L'électron de l'atome est arraché et son énergie cinétique est de 0,5 eV.
A:1
B:2
C:3
D:4
E : aucune bonne réponse
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