QCM : interférences, électricité, effet Doppler. Concours kiné Ceerrf 2015

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( 10 points)
On considère l'expérience des fentes d'Young distantes de "a" = 2000 µm réalisées à l'aide d'un laser de longueur d'onde l. Sur un écran situé à la distance D des fentes, on observe une figure d'interférences caractérisée par l'interfrange i = 0,400 mm. On éloigne alors l'écran de 50,0 cm et on obtient une nouvelle valeur de l'interfrange i' =0,570 mm. On donne i = lD / a.
16. Calculer la valeur de la longueur d'onde.
535 nm ; 570 nm ; 600 nm ; 680 nm ; le laser utilisé est vert ; aucune proposition ne convient.
i = lD / a donne l = i a / D = i' a / (D+0,50).
i / D = i' /(D+0,50) ; i(D+0,50) =i' D.
D (i'-i) =0,50 i ; D =0,50 i /(i'-i) =0,50*0,400 /0,170 =1,176 m.
l = i a / D = 4,00 10-4 * 2,00 10-3 /1,176 =6,80 10-7 m = 680 nm. ( laser rouge).

17. On considère le montage ci-dessous.

Le laser utilisé est caractérisé par une fréquence f = 1,50 1014 Hz.
Il est supposé cylindrique de rayon r = 4,0 10-3 m. La fente F a une ouverture de largeur a réglable. L'écran sera noté E par la suite.
c = 3,00 108 m/s et D = 1,00 m.
- Dans le cas où a = 5,0 cm, un élève voit sur l'écran une tache centrale de largeur 8,0 mm. Vrai.
Diamètre du faisceau laser, très directif.
- Dans le cas où a = 5,0 cm, un élève voit sur l'écran une figure de diffraction. Faux.
La largeur de la fente est bien supérieure à la longueur d'onde du laser.
l =c / f =3,0 108 /(1,5 1014) = 2,0 10-6 m = 2 µm ; l/a =
2,0 10-6 /0,05 =4,0 10-5.
- Dans le cas où a = 3,0 mm, un élève voit sur l'écran une tache centrale de largeur 3,0 mm. Vrai.
l/a =2,0 10-6 /0,003 =6,7 10-4. Diffraction inexistante.
- Dans le cas où a = 3,0 mm, un élève voit sur l'écran une figure de diffraction. Faux.
- Dans le cas où a = 400 µm, un élève voit sur l'écran une tache centrale de largeur 1,0 cm. Faux.
q=l/a =2,0 10-6 / (400 10-6 )=5 10-3.
Largeur de la tache centrale de diffraction : L = 2qD =2*5 10-3 *1,00 = 5 10-3 m = 5 mm, inférieure au diamètre du faisceau laser.
- Aucune proposition ne convient. Faux.






18. La caractéristique tension-intensité d'un dipôle a pour expression ( en unités SI) :
I = 3,0-0,25 U soit U = 12,0-4,0 I.
- Ce dipôle est classé dans la catégorie des récepteurs. Faux.
C'est un générateur de fem E = 12 V et de résistance interne 4 ohms.
- Ce dipôle est classé dans la catégorie des dipôles passifs. Faux.
- Si I = 0,5 A, ce dipôle a un rendement de 73 %. Faux.
U = 12-4*0,5 = 10 V ; rendement U/E = 10 / 12 =0,83.
- Si I = 0,5 A, ce dipôle a un rendement de 83 %. Vrai.
- Si I = 0,5 A, ce dipôle a un rendement de 93 %. Faux.
- Aucune proposition ne convient. Faux.
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19. La tension induite a pour expression Uinduite = -N DF/Dt avec N : nombre de spires du circuit, DF variation du flux magnétique et Dt intervalle de temps pendant lequel le flux varie.

En fonction des unités de base F s'exprime en :
kg m s A-1 ;
kg m s2 A-1 ; kg m2 s A-2 ; kg m2 s-2 A-1 ; aucune proposition ne convient.
La variation de flux a la dimension d'une tension fois une durée, soit une énergie / intensité. ( J A-1).
Une énergie est une force fois une longueur (N m )et une force est une masse fois une accélération ( kg m s-2).


20. On considère une source sonore (S) émettant un son périodique de fréquence fE =680 Hz. S est fixe et un observateur O se rapproche de S à la vitesse v= 72 km/h.
Célérité du son dans l'air Vson = 340 m/s.
- L'onde sonore est une onde mécanique car elle transporte de la matière. Faux.
- Si elle rencontre une ouverture de largeur L = 40 cm, elle n'est pas diffractée. Faux.
l = Vson / fE =340 /680 =0,50 m, du même ordre de grandeur que L : donc diffraction.
- Pour l'observateur, le son perçu a une fréquence plus faible que fE. Faux.
- Pour l'observateur, le son perçu a une fréquence  fR= 700 Hz. Faux
fR = fE /(1-v/Vson) avec v = 72 /3,6 = 20 m/s.
fR =680 /(1-20/340) ~7,0 102 Hz.
 
- Pour l'observateur, le son perçu a une fréquence  fR= 720 Hz. Vrai.
- Aucune proposition ne convient.



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