Chute, travail et énergie, transferts thermiques. Concours Orthoptie Bordeaux 2016.

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Chute d'un colis.
Un avion A considéré comme ponctuel, vole à une altitude fixe h = 500 m avec une vitesse constante vA = 240 km /h. Il lâche un colis C de masse m supposée ponctuelle, à t =0, lorsqu'il passe à la verticale du point O, origine du repère associé au référentiel terrestre de l'étude. Le colis touche le sol en un point P tel que OP = 670 m. On négligera toutes les forces de frottement dues à l'air. On prendra g = 10 m s-2.
22. A propos de la vitesse initiale v0 du colis :
 A. v0 = 0. Faux.
Dans le référentiel terrestre v0 = 240 /3,6 ~66,7 m /s.
B. La vitesse initiale est horizontale dans le sens de déplacement de l'avion. Vrai.
C. La vitesse initiale est horizontale dans le sens opposé au déplacement de l'avion.. Faux.
D. La vitesse initiale est verticale dirigée vers le sol. Faux.
E. La vitesse initiale est dirigée vers le sol à 45° de la verticale. Faux.

23. A propos du mouvement du colis.
 A. Le mouvement est uniforme. Faux.
B. Le mouvement est uniformément accéléré. Vrai.
C. La trajectoire est linéaire. Faux.
D. La trajectoire est verticale. Faux.
E. La trajectoire est parabolique. Vrai.

24. L'équation horaire y = f(t) du mouvement du colis est de la forme :
A. y = gt2. Faux.
B. y =-gt2 +h. Faux.
C. y = -½gt2. Faux.
D.  y = -½gt2 +h. Vrai.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

25. L'équation de la trajectoire du colis est de la forme :
A. y=0. Faux.
B. y = - gx+h. Faux.
C. y = -½gx2 +x. Faux.
D.  y = -½gx2 / v02 +h. Vrai.
Accélération ( 0 ; -g) ; vitesse initiale ( v0 ; 0) ; vitesse (-gt ; v0).
Position ( y = -½gt2+h  ; x = v0t) ; trajectoire : y = -½gx2 / v02 +h.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

26. La durée de la chute du colis est de :
 A. 2 min. Faux.
t = x / v0 = 670 / 66,7 ~10 s.
B. 1 min 30 s. Faux.
C. 1 min. Faux.
D.  30 s.  Faux.
E. 10 s. Vrai.

Travail et énergie.
27. A. L'unité de travail d'une force est le watt. Faux.
B. L'unité de travail d'une force est le joule. Vrai.
C. Une force est conservative si son travail est nul. Faux.
D.  Le travail d'une force perpendiculaire à la direction du déplacement est nul. Vrai.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

28. Un objet de masse ponctuelle m est lâché d'une hauteur h sans vitesse initiale. Les frottements sont négligeables.
A. Son énergie potentielle de pesanteur diminue au cours de la chute. Vrai.
B. Son énergie mécanique diminue au cours de la chute. Faux.
En absence de frottement, l'énergie mécaniquye reste constante.
 C. La variation de l'énergie cinétique est égale au travail de son poids. Vrai.
Ecrire le théorème de l'énergie cinétique, le travail du poids est moteur en descente.
D.  Le travail de son poids est nul. Faux.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

Un électron de masse m et de charge électrique q=-e pénètre sans vitesse initiale dans un champ électrostatique uniforme E, créé entre deux plaques A et B distantes de d. On néglige le poids de l'électron et les frottements.

29. A. La valeur du champ électrostatique a pour expression E = UBA d. Faux.
B. La valeur du champ électrostatique a pour expression E = UBA /d. Vrai.
C.D. L'électron est soumis à une force électrostatique telle que :

E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

30. A. L'électron est animé d'un mouvement rectiligne uniforme. Faux.
B. La trajectoire de l'électron est parabolique. Vrai..
C. La trajectoire est perpendiculaire aux plaques. Faux.
D. E. L'électron subit une accélération constante :

31. L'électron se déplace de la plaque A vers la plaque B.
A. La force électrostatique exercée sur l'électron est une force conservative. Vrai.
B.  Le travail de cette force lors du déplacement a pour expression W = e UBA. Vrai.
C. Le travail de cette force lors du déplacement a pour expression W=eFd. Faux.
D.  Au cours de ce déplacement le travail de cette force est négatif. Faux.
L'électron étant accéléré, le travail est moteur.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.





Transferts thermiques macroscopiques.
32.  Les énergies microscopiques qui contribuent à l'énergie interne U d'un système sont :
 A. L'énergie cinétique. Vrai.
agitation des espèces constituant le système.
B. L'énergie nucléaire forte. Faux.
C. L'énergie potentielle. Vrai.
Intersation entre espèces constituant le système.
D.  L'énergie thermique. Faux
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

33. Un transfert thermique peut s'effectuer entre un système et l'extérieur par :
A. La conduction. Vrai.
B. La réflexion. Faux.
C. La convection. Vrai.
D.   Le rayonnement. Vrai.
E. Le travail. Vrai.

Dans un four à micro-ondes de puissance 750 W, on met à chauffer 700 mL d'eau dont la température initiale est de 20°C. Au bout de 2 min 30 s la température de l'eau atteint 50°C.
Capacité thermique de l'eau c = 4180 J K-1 kg-1.
34. A propos de la variation de l'énergie interne DU de l'eau pendant le chauffage :
A. DU<0. Faux.
B. DU>0. Vrai.
C. DU = mg DT. Faux.
D.   DU = mc / DT. Faux.
E. DU = mc DT.Vrai.










35. La variation de l'énergie interne de l'eau pendant ce chauffage est de :
 A. 97 J. Faux.
0,700 x4180 (50-20) ~8,8 104 J
B. 8,78 104 J. Vrai.
C. 1,46 105 J. Faux.
D. 8,86 105 J. Faux.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

36. Pour réaliser ce chauffage :
A. L'énergie consommée par le four est de 1875 J. Faux
750 (2 x60 +30) =1,125 105 J.
B.  L'énergie consommée par le four est de 112,5 kJ. Vrai.
C. Le rendement de conversion du four est proche de 78 %. Vrai.
8,78 104 / (1,125 105) =0,78 ( 78 %)
D.  Le rendement de conversion du four est proche de 5,2 %. Faux.
E. Aucune des propositions ci-dessus. Faux.

Dualité onde-corpuscule.
37. La nature corpusculaire de la lumière peut s'expliquer :
A. L'absorption de lumière par la matière. Vrai.
B. Le spectre d'émission de certains atomes. Vrai.
C. La diffraction de la lumière. Faux.
D.   L'effet photoélectrique. Vrai.
E. les interférences lumineuses. Faux.

38. Le photon est une particule caractérisée par :
A. Une masse nulle. Vrai.
B. Une masse proche de celle de l'électron. Faux.
C. Une charge électrique. Faux.
D.  Une énergie transportée. Vrai.
E. Une vitesse de propagation dans le vide égale à celle de la lumière. Vrai.

Le laser.
39. Principe de fonctionnement du laser :
A. L'inversion de population réalisée par le pompage permet d'exciter une majorité d'atomes. Vrai.
B. L'inversion de population réalisée par le pompage permet de maintenir la majorité des atomes dans leur état fondamental. Faux.
C. La production des photons est réalisée par émission spontanée. Faux.
D.  La production des photons est réalisée par émission stimulée. Vrai.
E. La lumière produite est cohérente parce que les ondes lumineuses émises sont toutes en phase. Vrai.

40. On considère les schémas 1, 2 et 3 illustrant des transitions électroniques
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A. Le schéma 1 représente une absorption. Vrai.
B. Le schéma 2 représente une émission stimulée. Faux.
Emission spontanée.
C. Le schéma 3 représente une émission stimulée. Vrai.
D.   Dans le schéma 2, l'énergie du photon émis est de 19,6 eV. Faux.
énergie du photon émis =19,6 - énergie du niveau fondamental
E. Dans le schéma 3 la transition électronique se produit si l'énergie du photon incident est supérieure à 19,6 eV. Faux



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