Partie A : Évaluation des ressources / 24 points
Exercice: Vérification des savoirs / 8 points
1. Définir :énergie potentielle, générateur électrique. (2 pt)
2. Énoncer la loi de Lenz. (2 pt)
3. Donner la condition d'absorption d'un photon par un atome. (2 pts)
4. Donner la formule traduisant la loi de Wien et expliciter ses termes. ( 2 pts)
Exercice : Application des savoirs / 8 points
1. Circuit électrique / 3 points
Un circuit électrique est constitué d'un générateur \((E = 15 V)\), d'un moteur \((E', r')\) et d'un résistor de résistance \(R = 18,2\Omega \) tous montés en série. Un voltmètre placé aux homes du résistor indique \(4,55 V\).
1.1. Déterminer l'intensité du courant dans la circuit. (1 pt)
1.2. Déterminer la puissance engendrée par le générateur lorsque l'intensité du courant est I = 0,25 A. ( 2 pts)
2. Effet Joule / 2 points
On considère un conducteur ohmique de résistance \(12\Omega \) parcouru par un courant d'intensité 2 A pendant 40 secondes.
Déterminer l'énergie dégagée par effet Joule par ce conducteur. (2 pts )
3. Le photon / 3 points
On considère un photon de fréquence \(N = 2,645 \times {10^{15}}Hz\).
3.1. Déterminer sa longueur d'onde. (1,5pt)
3.2. Déterminer l'énergie de ce photon. (1,5pt)
Constante de Planck : \(h = 6,62 \times {10^{ - 34}}J.s\); célérité de la lumière dans le vide : \(h = 3 \times {10^8}m/s\).
Exercice 3 : Utilisation des savoirs / 8 points
Partie 1 : Travail et puissance d'une force / 5 points
Sous l'action d'une force motrice constante \(\overrightarrow F \) un mobile (S) se déplace à vitesse constante V = 120 km/h sur un trajet rectiligne [AB] de longueur L = 320 m. La puissance développée par le moteur est P = 30 kw. La force \(\overrightarrow F \) est parallèle au trajet [AB].
1.1. Déterminer l'intensité F de la force. ( 2 pts)
1.2. Déterminer le travail effectué par cette force. (3 pts)
Partie 2 : Calorimétrie / 3 points
Un calorimètre de capacité thermique k contient une masse \({m_1} = 250\)g d'eau à la température \({\theta _1} = 18{}^oC\) . On ajoute une masse \({m_2} = 300\)g d'eau à la température \({\theta _2} = 80{}^oC\). La température d'équilibre est \({\theta _e} = 50{}^oC\)
2.1. Déterminer la quantité de chaleur perdue par la masse \({m_2}\) (1pt)
2.2. Déterminer la capacité thermique k du calorimètre. (2pts)
Chaleur massique de l'eau : \(Ce = 4190J.k{g^{ - 1}}{K^{ - 1}}\)
PARTIE B: Évaluation des compétences / 16 points
Situation-Problème : / 16 points
MOUTAMAL le responsable d'un laboratoire de physique a retrouvé trois lentilles dans un carton abandonné. Sur le bordereau accompagnant ces lentilles, on peut lire : \( - 25\delta \), \( 25\delta \), \( 40\delta \).
Pour identifier expérimentalement ces lentilles. MOUTAMAL a collé sur celles-ci les index respectifs suivants : \({L_1}\), \({L_2}\) et \({L_3}\). Il a ensuite réparti ses élèves en deux groupes.
Le groupe 1 dispose de la lentille \({L_1}\) et d'un banc d'optique.
Expérience réalisée.
Un objet lumineux AB est placé à 6 cm devant la lentille \({L_1}\), une image nette A’B' est obtenue sur l'écran situé à 18 cm de l'objet A.
Le groupe 2 dispose de la lentille \({L_3}\)
Expérience réalisée.
La lentille \({L_3}\) est utilisée comme loupe. Un élève dont l'œil est placé au foyer image de cette lentille observe l'image A'B’ d'un objet AB situé à 3 cm du centre optique de la loupe. La mesure de l'angle \(\alpha '\) sous lequel A'B’ est vu donne \(\alpha ' = 0,04\) rad.
Après ces trois expériences, les élèves n'arrivent pas étiqueter ces lentilles.
Donnée : AB = 1 mm.
1. En exploitant les résultats obtenus par les élèves du premier groupe et à l’aide d'une démarche scientifique identifie la lentille \({L_1}\) (8pt).
2. En exploitant les résultats obtenus par les élèves du deuxième groupe et à l'aide d'une démarche scientifique, étiquette les trois lentilles. (8 pt)
