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 \({L_3}\) ; \(40\delta \).