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Ondes mécaniques.
On considère une corde de longueur l = 1,5 m. On créé une perturbation
transversale à une extrémité ; celle-ci atteint l'autre extrémité au
bout de Dt = 0,5 s.
La célérité le long de la cprde
est ( m/s) :
( 0,75 ; 0,33 ; 3,0 ; 6,0 ; 2,0 ; aucune bonne réponse ).
v = L / Dt= 1,5 / 0,5 = 3
m/ s.
Des ondes rectilignes périodiques sont créées à la surface de l'eau. La
distance séparant deux crètes consécutives est égale à d =5 mm. La
fréquence de la source vaut f = 50 Hz.
La célérité des ondes vaut ( m/s) : (250 ; 0,5 ; 10 ; 0,25 ; 25 )
La distance séparant deux
crètes consécutives est la longueur d'onde l = 5 10-3
m.
l = v / f ; v = l f = 5 10-3*50
=0,25
m/s.
Des ultrasons sont émis à la fréquence f = 40 kHz. Dans l'air, la plus
petite distance pour laquelle les oscillations de l'émetteur et du
récepteur sont en phase vaut lair
= 8,5 mm. Dans l'eau, cette distance vaut leau = 3,7 cm.
Célérité du son dans l'air vair = 340 m/s.
La célérité des ultrasons dans l'eau vaut ( m/s) : (740 ; 1480 ; 2960 ;
1540 ; 1280 ).
La plus petite distance
correspond à la longueur d'onde ; la fréquence est constante, quel que
soit le milieu.
f = vair / lair= veau / leau ; veau
= vair
leau / lair=340*3,7 /
0,85 =1480 m/s.
Deux signaux sont envoyés simultanément à un navire
; l'un se propage dans l'eau, l'autre dans l'air. Les deux signaux sont
reçus à une seconde d'intervalle. vair = 340 m/s ; veau
= 1500 m/s.
La distance d entre le navire et la cote est (m) :440 ; 4400 ; 880 ;
340 ; 1500 )
d = vair t ; d = veau t' avec
t-t' = 1.
1 = d / vair - d / veau
= d(veau -vair ) / (veau*vair) ;
d = veau*vair / (veau -vair) = 340*1500
/ (1500-340) =440
m.
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Radioactivité.
Un échantillon radioactif , de demi-vie t½ = 10 s, émet 120
107 particules alpha par minute.
Sa constante radioactive l
vaut ( s-1) : ( 6,9 ; 6,9 10-2 ; 14,5 ; 2 107
; 0,69 ).
l = ln2 / t½
= 0,69 / 10 =
0,69 s.
La constante radioactive l d'un échantillon vaut 3,45 10-14
s-1. Au bout de quelle durée ( en s) l'activité initiale
est-elle divisée par 8 ?
( 2 1013 ; 4 1013
; 6 1013
; 8 1013
; 10 1013
).
t½
= ln2 / l = 0,69 / 3,45 10-14= 2 1013
s.
L'activité est divisée par 8 = 23 au bout de trois demi-vie
soit 6
1013 s.
Voici 6 affirmations. Quelle est la
combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1)
La masse d'un noyau atomique est égale à la somme des masses de ses
nucléons.
( faux ).
2) Lors d'une réaction de fission de la masse est convertie en énergie.
( vrai )
le défaut de masse est convertit en énergie.
3) Les centrales nucléaires utilisent la fusion de l'uranium 235. (
faux ).
la fission de l'uranium 235.
4) l'énergie moyenne de liaison par nucléon El/A
d'un noyau est le rapport de l'énergie de liaison du noyau par son
numéro atomique. (
faux ).
par son nombre de nucléons.
5) Un
noyau est d'autant plus stable que son énergie de liaison par nucléons
est grande. ( vrai ).
6) Le
bismuth 21283Bi est radioactif. C'est un émetteur alpha. le noyau fils
est le thallium 20881Tl. ( vrai ).
21283Bi ---> 20881Tl
+ 42He. ( Combinaison 2 5 6 ).
Electricité.
Puissance électrique d'une résistance chauffante
P = 1,8 kW ; tension d'alimentation U = 48 V.
L'intensité du courant vaut ( A) : (37,5 ; 1,28 ; 7,25 ; 3,75 ; 15 ).
I =
P/U = 1800 / 48 =37,5 A.
Une batterie ( e = 12 V ;
r = 0,085 ohm) alimente une lampe incandescente de résistance R.
L'intensité vaut I = 1,5 A.
R est égale à (ohm ) : ( 8,0 ; 7,915 ; 8,085 ; 4,085 ; 3,915 )
Tension aux bornes de la batterie : U = E -r I = 12-0,085 *1,5 =
11,8725 V ; R = U / I = 11,8725 / 1,5 =7,915 ohms .
Condensateur et bobine.
Un
condensateur de capacité C = 47 µF eest chargé à travers une résistance R = 1 MW sous une tension constante E = 200 V.
Quelle est l'énergie totale stockée par le condensateur ? ( J) 0,0047 , 9,4 ; 0,94 ; 94 ; 0,47.
½CE2 =0,5*47 10-6 *2002 =0,5*47 *4 10-2 = 0,94 J.
Un
condensateur, de capacité C, chargé sous une tension U, est relié à une
bobine d'inductance L et de résistance négligeable. Un oscilloscope est
relié aux bornes du condensateur et on visualise environ deux périodes
de l'oscillateur LC. Voici 5 affirmations. Quelle est la
combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
L = 0,1 H ; C = 10 µF ; 2 p ~6,3.
1) Si on néglige la résistance de la bobine, les oscillations sont périodiques de période T = 6,3 ms environ. ( vrai ).
T = 2p (LC)½ = 6,3 ( 0,1 *10-5)½ =6,3 ( 10-6)½ =6,3 10-3 s.
2) La période proprre est donnée par T = 2p(L/C)½. ( faux ).
3) La période proprre est donnée par T = 2p(LC)½. ( vrai ).
4) La tension aux bornes du condensateur vérifie l'équation différentielle d2u/dt2 + 1/(LC) u = 0. ( vrai ).
5) La fréquence propre est f = 2p / (LC)½. ( faux ).
f =1/ (2p (LC)½). ( Combinaison 1 3 4 ).
On considère une bobine ( L = 0,47 H, r = 10 ohms. On ferme
le circuit dans lequel elle se trouve. Elle est traversée par un
courant d'intensité i = 0,006 t2.
Quelle est la valeur de la tension u aux bornes de la bobine dix secondes après la fermeture du circuit ? ( V).
( 6,00 ; 6,56 ; 5,94 ; 6,06 ; 0,06 ).
u = Ldi/dt + ri = 0,47 *2*0,006t + 10 *0,006 t2 = 0,47*2*0,006*10 +10*0,006*100 ~6,06 V.
L'énergie électrique d'un circuit LC ( résistance négligeable ) montre que :
Voici 5 affirmations. Quelle est la
combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) L'énergie stockée dans la bobine est égale à l'énergie stockée dans le condensateur. ( faux ).
2) L'énergie totale stockée dans le dipole est constante au cours du temps. ( vrai ).
3) L'énergie totale stockée dans le dipole décroît au cours du temps. ( faux ).
4) L'énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l'énergie maximale stockée par le condensateur. ( vrai ).
5) L'énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l'énergie maximale stockée par la bobine. ( vrai ).
( Combinaison 2 4 5 ).
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Voici 5 affirmations. Quelle est la
combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) Le milieu situé entre les armatures d'un condensateur est isolant. ( vrai
).
2) En régime permanent et continu le condensateur laisse passer le courant. ( faux
).
En courant continu un condensateur chargé se comporte comme un interrupteur ouvert.
3) L'énergie
stockée par un condensateur est proportionelle à la tension entre ses bornes. ( faux ).
...au carré de la tension.
4) On appelle constante
de temps d'un dipole RC, la durée au bout de laquelle le condensateur
se déchargeant à travers une résistance a perdu 99 % de sa charge
initiale. (faux ).
63 %.
5) Un condensateur,
initialement déchargé, de capacité C = 5,0 µF est chargé sous une
tension constante E = 12 V. L'énergie maximale stockée par le
condensateur est 3,6 10-4 J. ( vrai ).
½CE2 = 0,5 * 5,0 10-6 *122 =3,6 10-4 J. ( Combinaison 1 5 ).
Voici 5 affirmations. Quelle est la
combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) La tension aux bornes d'une bobine est égale au produit de son inductance par l'intensité du courant. ( faux ).
u = Ldi/dt + ri.
2) En courant continu et en régime permanent, la tension aux bornes
d'une bobine d'uinductance L et de résistance r est proportionnelle à
l'intensité du courant. ( vrai ).
u permanent continu = r I avec I constante.
3) L'énergie stockée dans une bobine double quand l'intensité double. ( faux ).
½LI2.
4) L'énergie stockée dans une bobine d'inductance L =0,5 H traversée par un courant i = 0,20 A vaut 0,01 J. ( vrai ).
0,5 *0,5 *0,22 =0,010 J.
5) La constante de temps d'un dipole RL augmente si L augmente et si R reste constante.( vrai ).
t = L / R.
( Combinaison 2 4 5 ).
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