Probatoire
Physique
D & TI
2021
Enoncés
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Partie l: Évaluation des ressources / 24 points

Exercice : 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définir : Point de fonctionnement d'un circuit ; énergie cinétique. 2 pts
2. Donner les unités Si des grandeurs physiques suivantes : quantité de chaleur ; flux magnétique. 1 pt
3. Énoncer la Loi de Lenz. 1 pt
4. Répondre par vrai ou Faux. 2 pts
4.1. Le flux magnétique est une grandeur algébrique.
4.2. La lumière blanche est formée d'une seule radiation lumineuse.
5. Expliquer sommairement le fonctionnement d'un alternateur. 2 pts

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

(Les parties I et Il sont indépendantes)

Partie : Quantité de chaleur / 4 points

On veut faire fondre totalement un morceau de plomb de masse m = 200 g. pris à la température \({\theta _1} = {25^o}C\) .
1.1. Déterminer la quantité de chaleur qu'il faut fournir au morceau de plomb pour que sa température atteigne \({327^o}C\). 2 pts
1.2 Déterminer la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre totalement un morceau de plomb à la température de \({327^o}C\). 1 pt
1.3 Calculer la quantité totale de chaleur fourni à ce morceau de plomb. 1 pt
On donne :
• Température de fusion du plomb : \({\theta _f} = {327^o}C\);
• Chaleur latente de fusion du plomb : \({L_f} = 26,2 \times {10^3}\) J/kg
• Chaleur massique du plomb à l'état solide : \(Cs = 129\) J/kg.oC

Partie II : Lunette astronomique / 4 points

Deux lentilles de distance focales respectives \(\overline {{O_1}F{'_1}} = 180\) cm et \(\overline {{O_2}F{'_2}} = 2,0\) cm sont utilisées pour construire une lunette astronomique.
2.1. Déterminer la distance \({O_1}{O_2}\) entre les centres optiques pour que la lunette soit afocale. 2 pts
2.2. Calculer le grossissement de la lunette si celle-ci est afocale. 2 pts

EXERCICE 3 : Utilisation des savoirs / 8 points

( Les parties I et Il sont indépendantes)

Partie I : Énergie et puissance électrique / 4 points 

On branche aux bornes d'une pile de f.é.m. E = 4,5 V et de résistance interne r = 1,0 \(\Omega \), un électrolyseur de f.c.é.m. E’ = 1,5 V et de résistance interne r’ = 24 \(\Omega \).
1.1 Déterminer en appliquant la loi de Pouillet, l'intensité l du courant qui circule dans le circuit fermé. 1 pt
1.2 sachant que l = 0,12 A, calculer la puissance électrique :
1.2.1 Dissipée par effet joule dans l’électrolyseur. 1 pt
1.2.2 Transformée en puissance chimique dans l’électrolyseur. A 1pt
1.3 Calculer le rendement de l’électrolyseur. 1 pt

Partie Il : Spectre lumineux / 4 points

Un corps porté à la température T= 4830 K, émet ainsi de l'énergie sous forme de lumière.
2.1 Déterminer la longueur d'onde maximale et déduire la couleur de la lumière émise. 2 pts
2.2 En supposant que la longueur d'onde \(\lambda = 5,98 \times {10^{ - 7}}\) m, déterminer la fréquence et l'énergie en eV de la lumière émise par ce feu d'artifice. 2 pts
On donne: \(C = 3 \times {10^8}\) m/sm , \(h = 6,63 \times {10^{ - 34}}\) J.s, \(1eV = 1,6 \times {10^{ - 19}}\) J.
On rappelle la loi de Wien : \(\lambda .T = 2,898\) \( \times {10^{ - 3}}\) m.K

Couleur  Violet  Bleu  Vert  Jaune Orange Rouge
Domaine de longueur d'onde (nm) 380 - 446 446 - 520  520 - 565 565 - 590 590 - 625 625 - 780

Partie Il : Évaluation des compétences / 16 points

Dans une salle de jeu pour enfants, on trouve le dispositif présenté sur le document 1. Le principe de jeu consiste à placer le charriot (S) de masse m sur la piste rectiligne AC inclinée d'un angle a par rapport au plan horizontal et, de suivre son mouvement. Un enfant lâche le charriot au point A ( point le plus haut du plan incliné] sans vitesse initiale. Arrivé au point C avec une vitesse \(Vc\), le charriot suit une trajectoire circulaire de rayon r et de centre 0. Malgré plusieurs essais, les enfants constatent que le charriot n'atteint pas le point D. La partie CD est en verre et supposée parfaitement lisse.
Un capteur est positionné au point C qui indique la valeur \(Vc\) vitesse du chariot.
Alain et Patrice élèves en classe de première D sont en désaccord sur la présence ou non des frottements sur la portion AC.
On supposera que le solide est ponctuel.
dispositif plan incline1. En exploitant les informations ci-dessus, et en utilisant un raisonnement scientifique, départage Alain et Patrice. 8 pt
2. En examinant le mouvement de S sur la portion CD et en utilisant correctement les informations données, prononce-roi sur la possibilité de S d’attendre le point D. 8 pts
Données
\(\alpha = {30^o}\), AC = 0,80 m ; r=30,0 cm, \(Vc = 2,83\) m/s ; \(g = 10,0\) et m = 50,0 g


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