Partie l: Évaluation des ressources / 24 points

Exercice 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définir : Lentilles minces, chaleur massique. 2 pts
2. Énoncer le théorème de l'énergie cinétique. 2 pts
3. Compléter le tableau suivant en donnant la nature de la lentille utilisée pour corriger chacun des défauts d'accommodations de l'œil. 1,5 pt

4. Répondre par Vrai ou Faux. 2m
4.1. L'intervalle optique d'un microscope est la distance qui sépare le centre optique de l’objectif de celui de l'oculaire.
4.2. La lumière blanche est formée d'une seule radiation lumineuse.
4.3. L'incertitude de type A est utilisée lors d'une mesure unique.
4.4. Tout corps élastique déformé possède une énergie potentielle de pesanteur.
5. Dans quelle condition un atome émet un photon d'énergie \(\Delta E\) ? 0,5 pt

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

(Les parties l et li sont indépendantes)

Partie I : Induction magnétique / 4 points

Un solénoïde \({S_1}\) comporte \({N_1} = 1000\) spires par mètre. Les bornes sont reliées à un générateur par l'intermédiaire d'un interrupteur. Lorsque ce dernier est fermé, \({S_1}\) est traversé par un courant continu d'intensité 5A.
1- Calculer l’intensité du champ magnétique au centre du solénoïde. 1pt
2- Un autre solénoïde \({S_2}\), dont les dimensions sont inférieures à celles de \({S_1}\) comporte \({N_2} = 500\) spires de section S = 3 cm2. \({S_2}\) est disposé à l'intérieur de \({S_2}\), de telle sorte que \({S_1}\) et \({S_2}\) soient coaxiaux. Les bornes de \({S_2}\) sont réunies par un fil de résistance négligeable.
2-1- Dire sans calcul, pourquoi il apparaît un courant dans \({S_2}\) à la fermeture et à l'ouverture du circuit contenant \({S_1}\). 1pt
2.2 Calculer, lors de la fermeture du circuit contenant \({S_1}\) la variation du flux \(\Delta \phi \) à travers \({S_2}\).1pt
2-3- En déduire la f.é.m. induite si la durée de la variation du flux est \(\Delta t = 0,2s\). 1pt
Donnée : perméabilité du vide : \({\mu _0} = 4\pi \times {10^{ - 7}}\) SI

Partie II : Le microscope / 4 points

Un microscope est constitué de deux lentilles de distances focales respectives \(5 \times {10^{ - 2}}\) m et \(4 \times {10^{ - 3}}\) m. La distance entre les deux centres optiques est de 0,254 m.
Calculer :
1. L'intervalle optique \(\Delta \). 1pt
1- La puissance intrinsèque sachant que \(\Delta = 0,20\) m. 2 pts
3. Le grossissement commercial de ce microscope 1 pt

Exercice 3: Utilisation des savoirs / 8 points

(Les parties I et II sont indépendantes)

Partie I : Énergie mécanique / 4poînts

Une piste est constituée par un plan incliné AB de longueur L = 2 m d'un angle \(\alpha = {30^o}\) sur l'horizontale.
Un solide ponctuel (S) de masse m = 60 g est lâché sans vitesse initiale au point A et glisse sans frottement le long de la piste.
Prendre g = 9,8 N/kg
1. Faire le schéma et représenter les forces qui s'appliquent sur le solide 1 pt
2. Calculer le travaillées forces qui s'appliquent sur le solide lors du déplacement AB. 2 pt
3. En appliquant le théorème de conservation de l'énergie mécanique, déterminer la vitesse du solide au point B. 1 pt

Partie II : Lentilles minces. /4 points

Un objet virtuel que l'on représentera par un segment AB perpendiculaire à l'axe principal se trouve à 10 cm derrière la lentille de vergence \(c = - 5,0\delta \). AB mesure 2,0 cm. A est sur l'axe principal.
1. Construire l'image A'B’ de cet objet à travers la lentille. (Échelle 1/2). 2 pt
2. Donner les caractéristiques (nature, position et grandeur) de A'B‘ 2 pt

PARTIE II : Évaluation des compétences / 16 points

Un vendeur reçoit très souvent les plaintes de ses clients sur la qualité des thermos et des piles. Il décide de vérifier la qualité de ses thermos et les caractéristiques des piles dans le magasin
(Document).
Il fait appel à son fils Maxime élève en classe de première pour l'aider à faire ce travail. Une fois au laboratoire de l'établissement l'élève réalise deux expériences.

Document : - caractéristiques des piles dans le magasin ( \({E_1} = 3V\) et \({r_1} = 1\Omega \))
-Un thermos de bonne qualité est un enceinte adiabatique (n’échangent pas la chaleur avec le milieu extérieur).
Expérience 1
Il mesure la température à l'intérieur du thermos à vide de valeur en eau \(\mu = 200\) g et trouve \({\theta _1} = {20^o}\) C.
Il verse 500 g d'eau à \({\theta _2} = {20^o}\) C et ferme hermétiquement. A l'équilibre thermique, il mesure la température de l'eau dans le calorimètre et trouve \(\theta = {24^o}\) C
Expérience 2
Il mesure la résistance interne de la pile et trouve \({r_1} = 1\Omega \)
Il réalise le montage ci-dessus et trouve une intensité de courant I=0,1A.
Données : \({E_2} = 6V\), \({r_2} = 2\Omega \) , \({R_1} = 15\Omega \), \({R_2} = 12\Omega \).
1-En exploitant l'expérience 1 et à partir d'un raisonnement logique, propose à Maxime la réponse qu'il doit donner à son père pour le thermos.
2- En exploitant l'expérience 2 et à partir d'un raisonnement logique, propose à Maxime la réponse qu'il doit donner à son père pour la pile