Révision n°2 - GSEM - Physique Chimie au lycée par Wahab Diop

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Lycée Municipal Bonoua – Lycée Municipal Bonoua – Lycée Municipal Bonoua – Lycée Municipal Bonoua – Lycée Municipal Bonoua
CLASSE : Terminale C
EXERCICE 1
On négligera les frottements sauf sur la partie OB et on
prendra g = 10 m.s
.
Un ressort de masse négligeable à spires non jointive,
de coefficient de raideur k = 20 N.m
est fixé par l’une
de ses extrémités en A et on accroche à l’autre
extrémité un solide S de masse m = 0,2 kg qui peut se
déplacer le long d’une table horizontale.
(Voir figure ci-contre)
1. Le solide S est en position d’équilibre en O.
1.1 On le comprime de x
0
suivant l’axe du
ressort dans le sens opposé à, i.
Précise la forme d’énergie que possède le solide en ce moment puis écris son expression littérale.
1.2 Lâché sans vitesse initiale à partir de la position précédente, le solide passe en O avec une vitesse 
v
0
de
module v
0
= 0,8 m.s à un instant pris comme origine des dates (t = 0s).
Calcule la compression x
0
du ressort.
2. Au moment où le solide S passe par sa position d’équilibre dans le sens positif il se détache du ressort et
poursuit son mouvement suivant le trajet OB.
2.1 Indique sur un schéma les forces qui s’exercent sur le solide.
2.2 Détermine la valeur de l’accélération du solide sur le trajet OB sachant qu’il arrive en B avec une vitesse de
valeur v
B
= 0,4 m.s et que OB = d = 10 cm.
2.3 Calcule l’intensité:
2.3.1 f de la force de frottement
fqui s’exerce sur S.
2.3.2 de la réaction
Rde la table sur le solide S.
2.4 Détermine est la durée du trajet OB.
3. Le solide S quitte la table au point B et tombe en chute libre sur le sol au point I.
3.1 Établis les équations horaires du mouvement du solide S après le point B dans le repère(O,  i,  j).
3.2 Montre que l’équation cartésienne de la trajectoire du solide S est : y =– g
2v
2
B
()
x – d
2
.
3.3 Calcule :
3.3.1 l’abscisse x
I
du point de chute I dans le repère (O,  i,  j)sachant que la distance BH= h = 1,25m.
3.3.2 la vitesse du solide au point I.
EXERCICE 2
SERIE D’EXERCICES DE PHYSIQUE-CHIMIE
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On prendra, si nécessaire, dans l’exercice g = 10 m.s 
.
Une petite sphère électrisée de masse m = 2g, considérée comme ponctuelle
pénètre avec une vitesse nulle au point O, milieu de l’entrée des armatures (P
)
et (P
) d’un condensateur. La petite sphère porte une charge de valeur absolue
q= 0,4C. Les armatures ont une longueur l = 20cm et sont distantes de d =
10cm. La tension entre les armatures du condensateur est U = 1000V. Il règne
concomitamment à l’intérieur des armatures, le champ de pesanteur 
g et un
champ électrique 
E dont le sens est précisé sur la figure ci-dessous.
1. Signe des plaques et de la sphère
1.1 Indique sur le schéma, le signe des plaques (P
) et (P ).
1.2 Précise le signe de la charge portée par la sphère pour qu’elle sorte des armatures au point S.
2. Expression et norme du vecteur accélération.
2.1 Établis l’expression du vecteur-accélération 
a.
2.2 Calcule sa valeur.
3. Équation cartésienne et nature de la trajectoire entre les plaques.
3.1 Établis les équations horaires du mouvement de la sphère dans le repère indiqué sur le schéma.
3.2 Détermine dans ce même repère, l’équation cartésienne de la trajectoire de la sphère entre les armatures.
3.3 En déduis son expression numérique et sa nature.
4.
4.1 Détermine les coordonnées du point S de sortie de la sphère des armatures.
4.2 Détermine les coordonnées du vecteur-vitesse 
V
S de la sphère au point de sortie S.
4.3 Calcule la norme | |
V
S| | de ce vecteur-vitesse.
5. On crée un vide très poussé entre les plaques. Ce qui permet d’annuler complètement l’action du vecteur champ
de pesanteur 
g. Il ne règne alors, entre ces plaques, que le champ électrique uniforme  E.
La sphère part du point O avec une vitesse 
V
0 = V
j de valeur V
 = 2m/s.
Déduis des questions précédentes :
5.1 l’expression et la valeur du vecteur-accélération.
5.2 l’équation cartésienne de la trajectoire et sa nature.
5.3 les coordonnées du point de sortie S.
EXERCICE 3
On donne : e = 1,67.10 
C ; m = 9,1.10  Kg ; V =1,6.10 Km/s ; l = 8cm.
Un faisceau d’électrons est émis à partir du filament d’un canon à électrons d’un oscilloscope.
Ces électrons sont émis avec une vitesse initiale nulle et sont
accélérés par une tension U réglable établie entre le filament et
l’anode A du canon d’électrons.
1. On règle la tension U pour que les électrons atteignent la
vitesse V.
1.1 Précise le signe de la tension U.
1.2 Calcule la valeur correspondante de cette tension.
2. Le faisceau d’électrons obtenu pénètre entre les plaques
horizontales P
 et P  d’un condensateur à la vitesse V.
La longueur des plaques est l et la tension entre ces
plaques est U
. La distance entre les armatures est d.
Établis l’équation cartésienne de la trajectoire d’un électron
entre les armatures du condensateur.
3. Les électrons sortent des plaques sans les heurter sous une condition nommée « condition d’émergence».
3.1 Précise cette condition d’émergence.
l
A
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3.2 Établis alors la relation qui lie U
, V, m, e, d et l.
3.3 Un écran est disposé à une distance D du milieu du condensateur (voir figure ci-dessus).
Montre que la déviation verticale du faisceau d’électrons sur l’écran est proportionnelle à la tension U
.
3.4 La sensibilité verticale U
1
y = 10V.cm 
.
Calcule D sachant que d = 2cm.
EXERCICE 4 : Spectromètre de masse
On étudie la composition isotopique d’un échantillon radioactif avec un spectromètre de masse.
Un spectromètre de masse de type Dempster est un appareil avec lequel on peut mesurer avec une très grande
précision, la masse des particules atomiques.
Il est composé :
 d’une chambre d'ionisation,
 d’une chambre d'accélération des ions,
 d’une chambre de déviation.
1. Les ions de charge q = e et de masse m, sont introduits, avec une vitesse initiale supposée nulle, entre les
armatures P
 et P  d’un condensateur plan où l’atmosphère est suffisamment raréfiée pour négliger les
collisions.
On établit entre P
 et P  une différence de potentiel U = 10 V.
1.1 Établis l’expression de l’énergie cinétique des ions à la sortie O du condensateur.
1.2 En déduis l’expression de leur vitesse.
2. Les ions pénètrent alors dans une chambre de déviation où règne un champ magnétique 
B perpendiculaire au
plan de la figure.
2.1 Donne le sens de 
B pour que les ions décrivent une trajectoire contenue dans la partie C de l’appareil.
2.2 Établis l’expression du vecteur-accélération d’un ion dans cette chambre.
2.3 Montre que les ions décrivent des cercles de rayon R constant.
2.4 Vérifie que la masse des particules est donnée par la relation : m = eR2
B2
2U
2.5 Détermine m
 et m , ainsi que leur masse molaire atomique correspondante M  et M .
Données numériques :
Charge élémentaire : e = 1,60.10 
C.
Nombre d’Avogadro : N
A = 6,02.1023 mol  .
Valeur du champ magnétique 
B: B = 0,15 T,
Rayons des trajectoires : R
 = 0,3422m et R  = 0,3475m.
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