Partie I : Évaluation des ressources / 24 points

Exercice 1 :vérification des savoirs/ 8 points

Définir interférence lumineuse, activité radioactive. 1,5 pt
Énoncer la deuxième loi de Newton. 1 pt
Citer un exemple d'une force électromagnétique. 0,5 pt
Répondre par vrai ou faux. 0,5x2 pt
a) La constante radioactive est le nombre des noyaux initial présent dans un échantillon d’un nucléide.
b) La période d'un oscillateur est la durée d'une oscillation.
Choisir la bonne réponse. Une thermistance est : 0,5 pt
a) Un capteur d'onde commandé électriquement.
b) Un dipôle commandé manuellement.
c) Capteur de température commandé électriquement.
Compléter le tableau ci-dessous :

Dipôle	Transistor	…..	Photorésistance
Symbole

7 Quelle est la relation qui lie la tension \(u\) aux bornes d'une bobine idéale d'inductance \(L\) et l'intensité \(i\) du courant en régime transitoire?
8. Que représente \(\overrightarrow g (p)\) dans relation \(\overrightarrow g (p) = - G\frac{M}{{{r^2}}}\overrightarrow u \). Donner l'unité de \(\overrightarrow g (p)\).

2 : Application des savoirs / 8 points

Un satellite gravite autour de la terre à une altitude \(z\) de la surface de la terre.
1.1 Tracer la courbe \(g(z) =\) constante de la trajectoire du satellite et représenter quelques lignes de champ 1 pt
1.2 Calculer le champ \(g(0)\) au niveau de la mer. On donne : \({R_T} = 6400km\) et \({M_T} = 5,90 \times {10^{24}}\), \(G = 6,67 \times {10^{ - 11}}USI\) 1pt
2. On observe une interférence lumineuse sur un écran, situé à 0,5m du milieu de deux fentes \({F_1}\) et \({F_2}\) éclairées par un laser hélium-néon de longueur d'onde \(\lambda = 630 \times {10^{ - 9}}m\). \({F_1}\) et \({F_2}\) sont distantes de 0,001m.
Calculer l'interfrange \(i\). 1pt
3. Déterminer les caractéristiques d'un oscillateur élastique dont la loi horaire s'écrit :
\(x = 0,002\sin \left( {100\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)\) m. (3x0,5) pt
La valeur de la tension \(u\) aux bornes d un condensateur d un circuit RC à un instant \(t\) de sa charge est \(u(t) = 3(1 - {e^{ - 0,01t}})\) en volt.
Calculer l'énergie \(E\) du condensateur lorsque \(C = {10^{ - 6}}F\). 0,5 pt
L’énergie en électron volts de l'atome d'hydrogène lorsque l'électron se trouve sur un niveau \(n\) est donnée parla relation \({E_n} = - \frac{{13,6}}{{{n^2}}}\)
5-1 Quelle est l'énergie en électronvolts correspondant au niveau fondamental de l'atome d'hydrogène? 0,5 pt
5.2 Lorsque l'atome d'hydrogène est dans son état fondamental, quelle est la plus grande longueur d'onde des radiations qu'il peut émettre ? 1 pt
5.3 À quel domaine spectral appartient cette longueur d onde ? 0,5 pt
Données \(h = 6,62 \times {10^{ - 34}}J.s\), \(C = 3 \times {10^8}m/s\), \(1eV = 1,6 \times {10^{ - 19}}J\)
5. une charge électrique \(q = 1,2 \times {10^{ - 6}}C\) placée en un point O crée un champ électrostatique \(\overrightarrow {{E_{O/M}}} \) en un point M situé à 0,5 m de \(O\). Déterminer l'intensité de \(\overrightarrow {{E_{O/M}}} \)
On donne : \(k = 9 \times {10^9}SI\). 1 pt

Exercice 3 : Utilisation des savoirs/ 8 points

1. Effet photoélectrique / 2 pts

Une cellule photoélectrique est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d’onde dans le vide \(\lambda = 410nm\)
La caractéristique tension-courant de cette cellule est la figure ci-dessous.
1.1.Quelle est l’interprétation de \({U_{AC}} = 0V\)? 0,5 pt
1.2.Calculer en se servant de la caractéristique, la vitesse maximale des électrons émis par la cathode lorsqu’ils arrivent à l’anode avec une vitesse nulle. 1,5 pt
\({m_e} = 9,11 \times {10^{ - 31}}kg\), \(e = - 1,6 \times {10^{ - 19}}C\)

2. Champ de pesanteur/ 1,5 pt

A partir d'un point O situé à une hauteur de 20 cm, on lance verticalement vers le haut un projectile .avec une vitesse de 15km/H.
Déterminer la hauteur maximale atteinte par le projectile.
Prendre \(g = 9,81m/s\) 1,5 pt

3. Mouvement d'une particule dans un champ électrique / 2 pts

Un ion de masse \(m = 1,3 \times {10^{ - 25}}kg\), initialement au repos est accéléré par un champ électrique uniforme créé par une tension \({U_{PQ}} = 4 \times {10^3}V\) appliquée entredeux plaques verticales P et O, P est la plaque supérieur. A la sortie de la plaque O, l'ion pénètre dans une zone où .règne un champ magnétique, B de valeur 0,05T.
a) Quelle est la nature de l'ion ?justifier 0.5pt
b) Donner la nature du mouvement de l'ion dans la zone où règne le champ et établir l'expression de la caractéristique de sa trajectoire. 1,5pt

4. Onde progressive / 1 pt

Une pointe d'une lame vibrante de fréquence \(N = 24 Hz\), trempe légèrement en un pont O de la surface de l'eau au repos contenue dans une cuve à ondes. Les ondes se propagent avec une célérité de 30 cm/s. On éclaire a I aide d une Source de lumière intermittente, de fréquence réglable la surface de l'eau.
4.1 Quelle est la fréquence des éclairs lorsqu'on observe une immobilité apparente des ondes. 0,5 pt
4.2 Calculer la distance d qui sépare la 11ème et 17ème ride. 0,5 pt
Données \({m_e} = 9,11 \times {10^{ - 31}}kg\), \(C = 3 \times {10^8}m/s\) et \(h = 6,62 \times {10^{ - 34}}J.s\)

5. Circuit RLC / 1,5pts

On établit une tension alternative \(u = 30\sqrt 2 \sin \left( {2\pi f.t} \right)\) de fréquence variable, entre les extrémités d'une portion de circuit comprenant :
• un conducteur ohmique de résistance \(R = 60\Omega \).
• une bobine d'inductance \(L = 0,1 H\) et de résistance négligeable '
• un condensateur de capacité \(C = 25\mu F\).
5.1 Calculer l'intensité I du circuit et le déphasage \(\varphi \) du courant sur la tension u pour une fréquence de 500 Hz. 1 pt
5.2 Déterminer la valeur \({f_0}\) de la fréquence pour laquelle l'intensité \(i\) est en phase avec la tension \(u\). 0,5 pt

Partie II : Évaluation des compétences / 16 points

Situation problème 1 : 8 points
Pour écouter une station radio, on doit accorder la fréquence propre du circuit RLC du circuit d'accord avec la fréquence de l'émetteur désiré, en faisant varier la capacité du condensateur variable (opération effectuée en agissant sur le bouton de recherche des stations). WANDALA, essaie en vain de capter une fréquence comprise entre 14,4MHz et 15,9MHz, qu'il a l'habitude de suivre chaque soir. Après diagnostique, le technicien lui fait savoir que c'est le condensateur qui s'est détérioré et que sur le marché de la place on trouve deux condensateurs variables l'un de capacité maximale \(2 \times {10^{ - 6}}nF\) et l'autre \(25 \times {10^{ - 6}}nF\). Les caractéristiques du circuit RLC série du poste radio sont sur la notice, mais celle du condensateur est absente.
A l'aide d’une démarche scientifique, Prononce-toi sur le remplacement du condensateur. 

Situation problème 2 : 8 points
Deux armées A₁ et A₂ sont en conflits sur un y territoire. Une montagne dont le sommet S est à une altitude de coordonnées \(\left( {{x_S} = 440m;{y_S} = 375m} \right)\) sépare les deux armées ennemis. Un soldat de l'armée A1, (voir figure) décide d'effectuer un tir pour atteindre l'ennemi (un char) qui va bientôt.se trouver à une distance \(d\) d'environ l272,53 m, afin d'économiser l'énergie et le temps lors de la poursuite. Le canon de ce char peut atteindre une vitesse de tir de 120 m/s.
En négligeant la résistance de l'air et à l'aide de vos connaissances propose un conseil au soldat pour atteindre l'objectif. .8 pts
On prendra g = 9,8 m/s²