PARTIE I: ÉVALUATION DES RESSOURCES / 24 points

Exercice 1: Vérification des savoirs / 8 points

1. Définitions:

• Récepteur électrique : Dipôle qui transforme l’énergie électrique reçue en une autre forme d’énergie. (1 pt)
• Flux magnétique: grandeur physique qui permet d’évaluer la quantité de champ magnétique qui traverse une surface donnée. (1 pt)

2. La loi de Pouillet:
Dans un circuit à une seule maille, l’intensité du courant électrique est égale au rapport de la différence entre les forces électromotrices et les forces contre électromotrices par la résistance totale du circuit.
\(l=\frac{\Sigma E-\Sigma E^{\prime}}{\Sigma R}\) (2 pt)
3. Description du principe d’un alternateur :
Le mouvement de rotation du rotor au voisinage du stator crée une variation de flux magnétique à travers le circuit induit. Ceci donne naissance à une f.é.m induite alternative qui crée un courant induit alternatif. (2 pt)
4. Expression de la puissance intrinsèque d’un microscope:
\({P_1} = \frac{\Delta }{{{O_2}F'_1 \times {O_2}F'_2}}\)
\(\Delta \): Intervalle optique du microscope
\(O1F1\): distance focale de l’objectif
\(O_{2}F_{2}^{\prime}\): distance focale de l’oculaire (0,5pt x 4)

Exercice 2: Application des savoirs / 8 points

1. Lentille mince / 3 points

1.1 Vergence de la lentille L1:
\(C_{1}=\frac{1}{o_{1}F_{1}^{\prime}}\)
AN: \(C_{1}=4\delta\) (0,5 pt x 2)
1.2 Vergence et nature de la lentille L2:
\(\div C_{1}+C_{2}\Rightarrow C_{2}\Rightarrow C_{2}=C-\frac{1}{o_{1}F_{1}^{\prime}}\) AN: \(C_{2}=-2\delta\)
Nature: lentille divergente (0,5pt x 4)

2. Puissance et énergie / 3 points

Puissance moyenne de ce moteur \(P = kUI\)
AN: \(P=352~W\) (1pt + 0,5pt)
Énergie consommée 
\(P=\frac{w}{A}\) soit \(W=Pt\)
AN: \(W=2,53\times10^{6}J\) (1pt + 0,5pt)

3. Énergie d’un photon / 2 points

3.1 Déterminons l’énergie de cette radiation:  \(E=hf\)
AN: \(E=3,37\times10^{-19};\) (0,5 pt x 2)

3.2 Déterminons la longueur d’onde de cette radiation
\(\lambda=\frac{c}{f}\)
AN: \(\lambda=5,89\times10^{-7}m\) (0,5 pt x 2)

Exercice 3: Utilisation des savoirs / 8 points

1. Électricité / 4 pts 

1. Déterminons l’intensité du courant dans le circuit
\(U-U_{1}-R_{1}I_{1}=0\Rightarrow I_{1}=\frac{u-U_{1}}{R_{1}}\)
Dans les mailles:
\(U - {U_1} - {R_1}{I_1} = 0\) \( \Rightarrow {I_1} = \frac{{U - {U_1}}}{{{R_1}}}\) et   \({R_1}{I_1} - {R_2}{I_1} = \)  \(0 \Rightarrow {I_1} = {I_2}\) (0,5 pt x 2)
\(I_{1}=I_{2}=\frac{(y-U_{1})}{R_{1}}\)
On a:
AN: \(I_{1}=I_{2}=0,8A\) (0,5 pt x 2)
2. Résistance dynamique de la diode
Le circuit Équivalent:D’après la loi de Pouillet: \(I=\frac{E-E^{\prime}}{R_{eq}\div r_{d}}\Rightarrow r_{d}=\frac{U-U_{s}}{1}-R_{\hat{e}q}\) on a: \(r_{d}=\frac{U-U_{s}}{I}-\frac{R_{3}}{2}\)   AN rd= 2Ω

2. Mécanique / 4 points

2.1. Déterminons la vitesse angulaire de l’arbre du moteur
\(P = {M_\Delta }\omega \) Soit \(\omega=\frac{P}{M_{\Delta}}\),  AN : \(\omega = 22,08\) rad/s
2.2 Déterminons la hauteur de la charge
\(V=\omega r\) et \(V = \frac{h}{t}\) \( \Rightarrow h = \omega rt\) AN :  \(h = 66,24\) m

PARTIE II: ÉVALUATION DES COMPÉTENCES / 16 points

1 Examinons le résultat du groupe A
Il s’agit de déterminer l’intensité de la pesanteur du lieu afin de se prononcer sur la fiabilité du résultat obtenu.
Pour cela il faut :

• Faire le bilan des forces qui agissent sur le mobile;
• Utiliser le théorème de l’énergie cinétique pour déterminer l’intensité de la pesanteur;
• Comparer le résultat à celui des élèves et conclure

Bilan des forces

• Tension du fil \(\vec{r}\)
• Réaction \(\vec{R}\) du plan incliné
• Poids \(\vec{P}\) du mobile

Intensité de la pesanteur \(g^{\prime}\)

D’après le TEC: \(\Delta E_{C}=W(\vec{P})+W(\vec{R})+W(\vec{T})\)

On a:
avec \(\frac{1}{2}mV^{2}-0=P_{1}h+0+0\)
\(\frac{1}{2}mV^{2}=mg^{\prime}sin\alpha l(1-cos\theta)\)
\(h=l(1-cos~\theta)\)
\(\Rightarrow g^{\prime}\Rightarrow\frac{v^{2}}{2lsina(1-cos~\theta)}\) AN: \(g^{\prime}=9,8~N/kg\)
Comparaison: \(g\ne g^{\prime}\)
Conclusion: Le résultat obtenu par le groupe A n’est pas bon.
2. Identification de la nature de l’étoile 71 Tauri.
Il s’agit de déterminer la température de cette étoile afin d’identifier sa nature.
Pour cela il faut:

• Déterminer graphiquement la longueur d’onde correspondant à la radiation d’intensité maximale
• Exploiter la loi de Wien pour déterminer la température de l’étoile
• La comparer aux valeurs données et conclure

Graphiquement: \(\lambda_{max}=470~nm\)
Loi de Wien: \(T=\frac{\lambda}{\lambda_{max}}\) AN: \(T=6149~K\)
\(T=5876^{\circ}C\)
2.1.Comparaison: la température trouvée est de l’ordre de 5000°C
Conclusion: l’étoile 71 Tauri est une étoile froide