PARTIE I : ÉVALUATION DES RESSOURCES / 24 points

Exercice 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définitions :
• Énergie potentielle : énergie que possède un système à cause de la position relative de ses parties. 1 pt
• Générateur électrique : Dipôle qui transforme une forme quelconque d'énergie en énergie électrique. 1 pt
2. la loi de Lens: 2 pt
« Le sens du courant induit est tel que par ses effets électromagnétiques, il s'oppose à la cause qui lui donne naissance ».
3. Conditions d'absorption d'un photon:
Un photon est absorbé par un atome si l'énergie qu'il transporte permet à cet atome de passer d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau d'énergie supérieur.
4. Formule traduisant la loi de Wien et signification des termes : 0,5x4 = 2 pt
${\lambda _{\max }}T = 2,898 \times {10^{ - 3}}$
• ${\lambda _{\max }}$ : longueur d'onde correspondant à l'intensité maximale du rayonnement émis;
• T : température du corps
• $2,898 \times {10^{ - 3}}$ : constante de Wien

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

I. Circuit électrique / 3 points

I.1 Déterminons l'intensité du courant dans le circuit. 0,5X5 = 1 pt
$I = \frac{U}{R} =$ $\frac{{4,55}}{{18,2}} = 0,25A$
l.2 Déterminons la puissance engendrée par le générateur : 1X2 = 2 pts
$P = EI =$ $15 \times 0,25 = 3,75W$

2. Effet Joule / 2 points

Déterminons l’énergie dégagée par effet Joule par le conducteur. 1x2 = 2 pts
$W = R{I^2}t =$ $12 \times {2^2} \times 40 = 1920J$

3. Le photon / 3 points

3.l- Déterminons la longueur d’onde de ce photon
$\lambda = \frac{C}{N} =$ $\frac{{3 \times {{10}^8}}}{{2,465 \times {{10}^{15}}}} =$ $1,22 \times {10^{ - 7}}$ m
3.2 Déterminons l’énergie de ce photon
$E = hN = 6,62$ $\times {10^{ - 34}} \times 2,465 \times {10^{15}}$ $= 1,632 \times {10^{ - 16}}J$

Exercice 3 : Utilisation des savoirs / 8 points

Partie 1. Travail et puissance d’une force 5 points

1.l- Déterminons l’intensité de la force $\overrightarrow F$ 2 pts
$P = \overrightarrow F .\overrightarrow V =$ $F.V\cos \left( {\widehat {\overrightarrow F ;\overrightarrow V }} \right)$ or $\overrightarrow F$ et $\overrightarrow V$ ayant même direction et même sens, $\cos \left( {\widehat {\overrightarrow F ;\overrightarrow V }} \right) = 1$
$F = \frac{P}{V} = \frac{{30 \times {{10}^3}}}{{120}}$ $\times 3,6 = 900N$
1.2- Travail effectué par la force
$W = Pt =$ $\frac{{30 \times {{10}^3} \times 320 \times 3,6}}{{120}}$ $= 2,88 \times {10^5}J$

Partie 2. Calorimètre / 3 points

2.1. Déterminons la quantité de chaleur perdue par la masse ${m_2}$
${Q_2} = {m_2}Ce\left( {{\theta _f} - {\theta _2}} \right)$
${Q_2} = - 37710J$
2.2. Déterminons la capacité thermique $k$ du calorimètre
$\left( {{m_1}{C_e} + k} \right)\left( {{\theta _e} - {\theta _1}} \right)$ $+ {m_2}{C_e}\left( {{\theta _e} - {\theta _2}} \right)$ $= 0 \Rightarrow k = {C_e}$ $\frac{{me\left( {{\theta _e} - {\theta _2}} \right)}}{{\left( {{\theta _1} - {\theta _e}} \right)}} - {m_1}$
$k = 130,93J/K$

Partie II : Evaluation des compétences / 16 points

Situation Problème
1. Identification de la lentille ${L_1}$
Il s'agit de trouver la vergence de la lentille ${L_1}$ afin de l'identifier.
Pour cela il faut :
• Utiliser la formule de conjugaison ;
• Déterminer la distance focale de la lentille et déduire sa vergence ;
• Comparer la vergence obtenue à celles du bordereau et conclure.
$\frac{1}{{\overline {OF'} }} = \frac{1}{{\overline {OA'} }} - \frac{1}{{\overline {OA} }}$ or $\overline {OA'} = \overline {AA'} + \overline {OA}$ et $C = \frac{1}{{\overline {OF'} }}$
$C = \frac{1}{{\overline {AA'} + \overline {OA} }}$ $- \frac{1}{{\overline {OA} }} = 25\delta$
Comparaison :
${C_1} = C = 25\delta$
Conclusion : La lentille ${L_1}$ a pour vergence $25\delta$

2. Étiquetons les trois lentilles.
Il s'agit de trouver la vergence de la lentille ${L_3}$ et exploiter les résultats précédents pour étiqueter ces lentilles.
Pour cela il faut :
Exprimer la puissance d'un instrument optique
Utiliser la notion de puissance intrinsèque d'une loupe pour calculer la vergence de la lentille ${L_3}$
La comparer aux vergences du bordereau et conclure
Expression de la puissance d'un instrument optique
$P = \frac{{\alpha '}}{{AB}}$
Pour un œil situé au foyer principal image $P = \frac{1}{{\overline {OF'} }} = C$
Ainsi on a: $C = \frac{{\alpha '}}{{AB}} =$ $\frac{{0,04}}{{1 \times {{10}^{ - 3}}}} = 40\delta$
$C = 40\delta$
2. Comparaison :
${C_3} = C = 40\delta$
Conclusion : Il ressort que la lentille ${L_1}$ a une vergence de $25\delta$ la lentille ${L_2}$; $- 25\delta$ et la lentille ${L_3}$ ; $40\delta$.