Les questions faisant a - e

PARTIEL D’ÉLECTROMAGNÉTISME CHEMIST1 2017-03-17
Cet examen est un QCM (Question à Choix Multiples). Les questions faisant apparaître le symbole
••
•
peuvent présenter zéro, une ou plusieurs bonnes réponses. Les autres ont une unique bonne
réponse.
Àchaquequestion,ondonneuntempsindicatif[entrecrochets]correspondantautempsqu’ilest
raisonnable d’y consacrer.
Vous indiquerez vos réponses sur la feuille réponse que vous rendrez en fin d’épreuve.
DURÉE : 1 H 20 mn
Quelques données
— Champ de pesanteur terrestre g=9,8m.s2;
— Constante électrique 1
4⇡✏0
=9.109(SI);
— Charge élémentaire e=1,6.1019 C;
—Masse de l’électron me=9,1.1031 kg ;
— Champ créé par un dipôle électrique dans l’approximation dipolaire :
!E=1
4⇡✏0r3[(3!p·!
ur)! ur!p]

Question 1 [5 mn]
On modélise un atome d’hydrogène par un proton de charge e autour duquel gravite un électron sur
une orbite circulaire de rayon a .Leprotonestconsidéréfixedansleréférentield’étudeconsidéré
galiléen. L’énergie mécanique de l’électron vaut :
Ae2
4⇡✏0aBe2 16⇡✏0aCe2 8⇡✏0aDe2 2⇡✏0a
Question 2 [4 mn]
Dans une région de l’espace, règne un champ électrique dont l’expression cartésienne s’écrit
!E=E0(x!
ux+y! uy+z! uz)
ALes lignes de champ sont des cercles de centre O.
BIl s’agit d’un champ uniforme.
CCe champ dérive du potentiel électrique V(x, y, z)=E0(x2+y2+z2).
DIl s’agit d’un champ radial
Question 3 [3 mn]
Trois particules chargées sont disposées aux sommets d’un
triangle équilatéral de côté a . Ces particules portent les
charges q,qet -2q.
Donner l’expression de l’énergie électrostatique de ce sys-
tème de charges.
•-2q
•
q
•
q
A3q2
4⇡✏0aB3 2
q2
4⇡✏0aC2q2p3 4⇡✏0a2D4q 4⇡✏0a
Question 4 ••
•[4 mn]
On donne quelques propriétés du potentiel électrique. Indiquez celles qui sont justes.
ADeux équipotentielles différentes peuvent se couper.
B
Un plan de symétrie d’une distribution de charges est nécessairement une surface équipoten-
tielle.
CLe long d’une équipotentielle, la valeur du potentiel électrique reste constante.
DLes lignes de champ électriques coupent les surfaces équipotentielles à angle droit.
EAucune de ces réponses n’est correcte.
Question 5 [10 mn]
Un pendule électrostatique est constitué de deux sphères
identiques chacune relié à un point fixe O par un fil sans
masse de longueur ` = 10 cm .Lorsquel’onchargelessphères,
les deux fils s’écartent d’un angle ↵ = 60 ˚ .Sachantque
chaque sphère présente une masse m = 15 g et une même
charge q,calculerq.
↵
•
O
!g
Aq=6,2nC Bq=0,18 µCCq= 12,7C Dq=0,31 µC

Question 6 ••
•[15 mn]
Un faisceau d’électrons pénètre dans une région où règne un
champ électrique uniforme. Il arrive en A avec une vitesse
v0 = 10 000 km.s1 et sort en B avec une vitesse
!v
.Ona
représenté quelques équipotentielles tous les centimètres.
0V
50 V
100 V
150 V
•
A!
v0
•
B
!v
↵
1cm
ALe champ électrique est dirigé vers le bas.
BLa vitesse vvaut 11,6 103km.s1.
CLe champ électrique vaut 5kV.m1.
DLe vecteur vitesse !vfait un angle ↵'30˚avec l’horizontale.
EAucune de ces réponses n’est correcte.
Question 7 ••
•[4 mn]
On donne quelques propriétés du champ électrique. Indiquez celles qui sont justes.
A
Une ligne de champ électrique est une courbe qui, en tout point, a une tangente dans la
direction du champ électrique en ce point.
B
Si deux lignes de champ électriques se croisent en un point, alors le champ électrique est nul
en ce point.
C
Les lignes de champ d’un champ électrique uniforme, sont des droites parallèles entre elles.
DLe long d’une ligne de champ électrique, la valeur du champ électrique reste constante.
EAucune de ces réponses n’est correcte.
Question 8 [10 mn]
Calculer l’énergie potentielle d’interaction entre deux molécules d’eau distantes de 300 pm et
présentant des moments dipolaires antiparallèles (opposés) de valeur 6,2.1030 C.m.
A-1,4 eV B-80 meV C-267 MeV D1,5 eV
Question 9 [5 mn]
On place une charge électrique q1 =2 nC en A et une charge q2 = 4 nC en B. Ces deux points
étant distants de d=6cm,quevautlechampélectriquequirègneaumilieudusegment[AB] ?
A60 kV.m1B0V.m1C40 kV.m1D20 V.m1
Question 10 ••
•[20 mn]
On considère un fil semi-infini [AB) uniformément chargé avec une densité linéique .Onseplace
en un point M situé au dessus de A à la distance a .Quepeut-ondireduchampélectriquecréépar
le fil en M ?
x
y
A
...
•M
P
!
dE
✓
a
ASon intensité vaut E=
4⇡✏0a
BSa composante suivant yvaut Ey=
4⇡✏0a
CSon intensité vaut E=
4⇡✏0a2
DSa composante suivant xvaut Ex=
4⇡✏0a
EAucune de ces réponses n’est correcte.

y+1/5/56+ y
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
codez votre numéro d’étudiant
ci-contre, et inscrivez votre nom et prénom
ci-dessous.
Nom – prénom : ................................................................................
Feuille Réponses
Noircissez (ne vous contentez pas de cocher avec une croix) les cases qui correspondent au réponses
justes.
Question 1 : A B C D
Question 2 : A B C D
Question 3 : A B C D
Question 4 : A B C D E
Question 5 : A B C D
Question 6 : A B C D E
Question 7 : A B C D E
Question 8 : A B C D
Question 9 : A B C D
Question 10 : A B C D E
y y