Physique

Physique
Nom :
C1, Novembre 2015
No :
Classe : 1ereS
Durée : 100 minutes
L’usage de la calculatrice scientifique est autorisé
Exercice 1 : (8 points)
I- Réaction de fusion (5 points)
On se propose de vérifier l'affirmation suivante: " 1 L d'eau de mer contient du deutérium permettant
d'obtenir autant d'énergie que 800 L d'essence." La réaction de fusion entre un noyau de deutérium
2
3
4
1 H et un noyau de tritium 1 H conduit à un noyau d'hélium 2 He et à un neutron.
1. Ecrire la réaction de fusion citée dans le texte.
2. Calculer l'énergie dégagée par la fusion d'un noyau de deutérium et d'un noyau de tritium.
3. Sachant que la concentration massique en deutérium de l'eau de mer est de 33 mg/L, calculer
l'énergie libérée par le deutérium contenu dans 1 L d'eau de mer.
4. Sachant que le pouvoir calorifique de l'essence vaut 3,5.107 J.L-1, commenter l'affirmation proposée.
Données: c = 299 792 458 m.s-1 ; NA = 6,02.1023 mol-1
II- Réactions nucléaires : Justifier chaque réponse (3 points)
1. 74 180 W est radioactif α. Il se désintègre en: 72 176 Hf ; 73 180 Ta ; 75 180 Re ?
2. Déterminer le nombre x de neutrons produits lors de la réaction de fission de l'uranium :
235
U + 0 1 n → 57 148 La + 35 85 Br + x 0 1 n
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3. Par quel type de désintégration se fait la transformation du carbone 14 en azote 14 ?
carbone (Z= 6) ; azote (Z=7). Ecrire la réaction correspondante.
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Exercice 2 : (8 points)
I- Champ électrique (4 points)
Deux charges ponctuelles q1 = 3μC et q2 = 6 μC sont placées respectivement en M et N à 12 cm l’une
de l’autre. On désigne par I le milieu du segment [MN].
1. a. Déterminer le champ électrique → crée par q1 en I.
b. Déterminer le champ électrique → crée par q2 en I.
c. Déterminer le champ électrique → résultant en I.
2. Une charge électrique q = -1μc est placée en I.
Déterminer les caractéristiques de la force électrique → qui agit sur q.
II- Force électrique ( 4 points)
Une boule conductrice (A) frottée avec un tissu, se charge d’électricité négative, la valeur de la charge
qu’elle porte est qA = - 3,2. 10-8 C.
1. a. Lequel des deux corps arrache des électrons à l’autre.
b. Calculer le nombre n d’électrons arrachés.
2. On approche (A) d’une boule (B) identique qui porte initialement la charge qB. Les deux boules
s’attirent, entrent en contact puis se repoussent. La charge q’A portée par la boule (A) après le
contact est de 0,8.10-8C.
a. Déduire en le justifiant la charge q’B de la boule (B) après le contact.
b. Calculer la valeur de la charge qB de la boule (B) avant le contact.
c. Determiner la valeur des forces d’interaction électrique, s’exercant entre les deux boules chargées
avant et après le contact.
On donne : k = 9,0 .109 unités S.I
e = 1,6 . 10-19 C
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Exercice 3 : (9 points)
I- Champs magnétiques (2 points)
Le schéma suivant représente quelques lignes de champ magnétique orientées issues d’un aimant droit.
Le champ magnétique → est représenté au point M. On place en ce point une petite aiguille aimantée.
1. Dessiner l’aiguille aimantée au point M en précisant clairement ses pôles Nord et Sud.
2. Au point A existe un champ magnétique → dont la valeur est 5.10-4 T.
En utilisant l’échelle de représentation suivante : 1 cm → 2.10–4 T, représenter sur le schéma
le vecteur champ magnétique → au point A.
II- Superposition de champs magnétiques (4 points)
On approche, dans un plan horizontal, des aimants identiques selon les schémas des deux cas suivants :
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On néglige la valeur du champ magnétique terrestre devant la valeur du champ créé par un aimant, pris
séparément des autres, en M et P.
Les deux aimants créent les champs magnétiques respectifs → et→ dont chacun est porté par l’axe de
l’aimant. On donne B1 = 0,2 T et B2= 0,3 T.
1. Représenter le vecteur champ magnétique créé par chaque aimant, pris séparément des autres,
en M et P.
2. Déterminer les caractéristiques du vecteur champ magnétique → résultant dans chacun des deux cas.
III- Champ magnétique terrestre (3 points)
Le champ magnétique terrestre en un lieu donné est caractérisé par un sens, une direction et une valeur
bien particulière.
1. Donner son sens et sa direction.
2. Sa valeur est de 4,7.10-5 T avec un angle d'inclinaison de 64°.
a. Représenter précisément un vecteur champ magnétique avec cette échelle : 1cm→1,0.10-5 T
b. Calculer les composantes horizontale et verticale de ce champ.
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