revision generale physique

REVISION GENERALE PHYSIQUE
EXERCICE 1 : Energie cinetique des particules- (2000)
m en u
210,0482
206,0385
4,0039
138,9550
94,9450
1u = 1u =
Le polonium est radioactif alpha au cours de sa désintégration spontanée.
1. Ecrire l’équation de la désintégration nucléaire. Rappeler les lois de conservation aux quelles elle
obéit.
2. En admettant que toute l’énergie libérée au cours de la désintégration est transmise à la particule
alpha sous forme d’énergie cinétique, calculer la valeur de la vitesse d’émission V0 des particules
alpha en admettant qu’elles ne sont pas relativistes.
3. Une source munie de diagramme émet des particules aipha ( ) de vitesses différentes.
Les particules alpha de vitesse Vo pénétrant en O dans la région d'espace, comprise entre
deux plaques planes parallèles P et P'. L'espace est muni d'un repère orthonormé (O, i ,j , k).
3.1.Entre P et P' on établit un champ magnétique uniforme orienté suivant l'axe (O,z),
d'intensité B = 0,01 T. Etudier la nature du mouvement d'une particule alpha pénétrant dans
l'espace, avec la vitesse Vo en O(voir schéma). Calculer la grandeur caractéristyique de la
trajectoire.
On donne Vo = 107m/s, charge élémentaire e = 1,6.10-19 C et 1u = 1,67.10-27kg

3.2. Dans la même région entre les plaques, où règne déjà le champ magnétique précédent, on
superpose un champ électrique uniforme orienté dans le sens de l'axe (O, y).
a.Déterminer la tension électrique U qu'il faut appliquer entre les plaques P et P', distantes de
d = 10 cm pour que les particules alpha de vitesse Vo = 10 7m/s ne soient pas déviées.
b. Décrire comment seront déviées les particules de vittesse V < Vo et celles de vitesse V> Vo
EXERCICE 2 : Fission de l'Uranium235 (2001)
On donne :
X
80 Hg
82Pb
83Bi
84Po
mX
203,9735u
205,9745u
208,9804u
209,9829u
malpha = 4,0026 ;
1 .L’uranium se désintègre avec ses « descendants » en émettant des particules alpha ou béta
-. Calculer le
nombre de désintégration alpha et béta - , sachant qu’on aboutit au 206Pb. noyaux issus de
l’uranium (lui même compris) ?
2 le plomb 206Pb peut être obtenu par désintégration alpha d’un noyau X avec une période T =
138 jours.
* Ecrire l’équation bilan de cette désintégration et identifier le noyau X.
*Calculer en MeV puis en Joule l’énergie libérée par la désintégration d’un noyau X.
3 on part d’un échantillon de 4,2 g de X.
3.1. Calculer l’activité A0 de cet échantillon. L’exprimer en Becquel puis en Curie.
3.2. Quelle est l’activité de cet échantillon au bout de 69 jours ?
3.3. Quelle masse de cet échantillon se désintègre-t-il au bout de 552 jours ?
EXERCICE 3 : Dipole RLC : analyse d' oscillogrammes (2000)
1. Un dipôle D comprend en série, une bobine d’inductance L et de résistance r, un résistor de
résistance
R = 20 ohm. On applique aux bornes de cette association une tension sinusoïdale u =
Umcoswt…………………….

Grâce à un oscillographe on observe les courbes de la figure (1). Le balayage est réglé à 2,5.10 – 3 s/cm
et
la sensibilité des voies (1) et (2) est de 1 V/cm.
1.1. A partir des courbes déterminer la période (T), la pulsation ( ) et la fréquence (N) de la
tension sinusoïdale.
1.2. Déterminer l’amplitude (Umax) de la tension aux bornes du dipôle D et l’intensité
maximale (Imax) du courant traversant l’association.
1.3 Déterminer la différence de phase entre la tension aux bornes du dipôle D et le courant qui
le.traverse.
1.4. Déterminer les valeurs de l’impédance Z, du dipôle D, de r et de L de la bobine
inductive.
2. On insère dans le circuit précédent et en série, un condensateur de capacité C = 112 µF.
On observe
sur l’écran de l’oscillographe les courbes de la figure (2). Les réglages du balayage et des
sensibilités
verticales ne sont pas modifiés.
2.1. Préciser l’état de fonctionnement du nouveau circuit. Quel est le nouveau déphasage
entre le
courant et la tension aux bornes de ce circuit ?
2.2. L’état de fonctionnement de ce circuit est-il compatible avec la valeur de l’impédance Z
trouvée à
la question 1.4.
2.3. A partir des grandeurs visualisées, dans la figure 2, retrouver la valeur de la résistance
(r) de la bobine.
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EXERCICE 4 : Niveaux d’énergies de l’atome d’hydrogéne
On s’intéresse dans ce qui suit aux niveaux d’énergie des atomes d’hydrogène et de sodium, tous
deux éléments de la première colonne du tableau de classification périodique.

1. Les niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont donnés par la relation :
=-13,6/n² où en eV et nun entier naturel non nul.
1-1. Déterminer l’énergie minimale en eV, qu’il faut fournir à l’atome d’hydrogène pour l’ioniser dans
les cas suivants :
1-1.1. L’atome d’hydrogène est initialement à son état fondamental (n = 1)
1-1.2. L’atome d’hydrogène est à l’état excité correspondant au niveau d’énergie(n = 2).
1-2. Faire le schéma du diagramme des niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène en utilisant
l’échelle :
1 cm pour 1 eV. On ne représentera que les six premiers niveaux.
2. On donne ci-après le diagramme simplifié des niveaux d’énergie de l’atome de sodium (l’échelle
n’est pas respectée).
L’état fondamental correspond au niveau d’énergie .
Les niveaux d’énergie et correspondant à des états excités.
2-1. Lorsque l’atome passe de à il émet une radiation de longueur d’onde
;
lorsqu’il passe de à , il émet une radiation de longueur d’onde
.
En expliquant le raisonnement, calculer la différence d’énergie en .
2-2. Lorsque l’atome, initialement dans son état fondamental, est éclairé par un faisceau

monochromatique de longueur d’onde convenable, il peut directement passer du niveau
d’énergie au niveau d’énergie .
Exprimer la longueur d’onde de ce faisceau en fonction des longueur d d’onde et . Faire
l’application numerique.
EXERCICE 5 : Raies d’absorption
Le niveau d’énergie de l’atome d’hydrogène est donné par la relation :
avec et avec . L’atome d’hydrogène est dans son état fondamental.
1. Déterminer l’énergie minimale pour ioniser l’atome d’hydrogène. En déduire la longueur d’onde
du seuil correspondante.
2.
2-1. Dire dans quel(s) cas la lumière de longueur d’onde est capable
d’ioniser l’atome d’hydrogène
d’exciter l’atome d’hydrogène sans l’ioniser.
2-2. Parmi les longueurs d’onde suivantes lesquelles sont susceptibles d’ioniser l’atome, en
déduire l’énergie cinétique de l’électron éjecté :
2-3. Quelles sont les longueurs d’onde absorbables par l’atome parmi les longueurs d’onde ;
et
3. La lumière émise par certaines nébuleuses contenant beaucoup d’hydrogène gazeux chauffé mais
à basse
pression, est due à la transition électronique entre les niveaux 2 et 3. Déterminer la couleur d’une
telle nébuleuse.