Sciences Physiques

PC A 2002 Obli

BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR

Série : A -  SESSION 2002 – Obligatoire

 

Epreuve de : Sciences Physiques

Durée : 2 heures  15 minutes 

 

EXERCICE  1 :                 (7 points)

 

1° –L’extrémité O d’une lame vibrante est animée d’un mouvement sinusoïdal d’amplitude a et de fréquence N = 50 Hz. Le mouvement de O débute à l’instant t = 0 s de sa position d’équilibre en allant dans le sens positif des élongations, avec une vitesse V0 = 0,628 m.s–1

a - Vérifier que l’amplitude du mouvement de O est  a = 2 mm.                                      (1,0 ; 0,5)

b - Ecrire l’équation horaire du mouvement de O.                                                            (2,0 ; 1,0)

 

2° –Le point O de la lame précédente est relié à l’une des extrémités d’une corde élastique de masse par unité de longueur µ = 20 g.m–1. La corde est tendue horizontalement par une force d’intensité F = 2 N.

On néglige la réflexion et l’amortissement des ondes dans le milieu élastique.

a - Calculer la célérité de propagation V des ondes le long de la corde.                          (1,0 ; 0,5)

b - Définir et calculer la longueur d’onde λ de la vibration.                                               (2,0 ; 2,0)

c - Soit un point M de la corde tel que OM = 60 cm.

Déterminer, entre O et M, le nombre des points de la corde vibrant en opposition de phase avec le point O.                                                                                                         (1,0 ; 1,0)                 

 

Pour A2 seulement :

3° – Représenter l’aspect de la corde à l’instant t = 5.102s .                        (0,0 ; 2,0)

   On donne :   = 3,14

 

EXERCICE  2                   (7points)

 

Dans un dispositif interférentiel du biprisme de Fresnel, d’angle au sommet  faible, la source lumineuse ponctuelle S est située à la distance d1 = 30 cm du biprisme.

L’écran d ‘observation (E) est parallèle au plan contenant les deux images virtuelles S1 et S2 de la source S, et se trouve à la distance d2 = 1,5 m du biprisme.

La distance entre S1 et  S2     est   S1S2 = a = 1,8 mm.

L’indice de réfraction du biprisme est n = 1,5 lorsque la longueur d’onde de la radiation utilisée est = 0,5µm.

1° – a – Faire le schéma du dispositif interférentiel, tracer la marche des rayons lumineux, préciser le champ d’interférence.                                                                                                        (2,0 ; 1,0)

b – Calculer, en radian, la valeur de l’angle Â.                                                                (1,0 ; 0,5)

2° -  Calculer la largeur du champ d’interférence observé sur l’écran (E).                           (1,0 ; 0,5)

3° -  a – Définir et calculer l’interfrange i.                                                                               (2,0 ; 2,0)

b – La frange centrale est d’ordre zéro.

Calculer la distance séparant la sixième frange brillante à gauche de la frange centrale et la troisième frange obscure à droite de cette frange centrale.                                      (1,0 ; 1,0)

 

Pour A2 seulement :

4° – Calculer le nombre de franges obscures observées dans le champ d’interférence.          (0,0 ; 2,0)

 

 

 

 

EXERCICE  3                        (6points)

 
La surface métallique d’une cellule photoémissive est éclairée par une radiation ultraviolette
de fréquence = 15.1014 Hz. Le travail d’éxtraction de la cellule est W0 = 7,2.10–19J.

 

1° – Calculer, en électron-volt, le travail d’extraction W0 de la cellule.                                 (1,0 ; 1,0)

2° - Calculer l’énergie W transportée par un photon incident.                                               (1,0 ; 1,0)

3° - a – Expliquer pourquoi observe-t-on le phénomène d’effet photoélectrique dans l’expérience

                      précédente ?                                                                                                              (2,0 ; 1,0)

b – Calculer, en joule, l’énergie cinétique maximale d’un électron à la sortie du métal. (1,0 ; 1,0)

c – En déduire la vitesse maximale de l’électron à la sortie du métal.                           (1,0 ; 1,0)

 

Pour A2 seulement :

4° – a –Définir le potentiel d’arrêt de la cellule photoémissive.                                  .           (0,0 ; 0,5)

b – Calculer la valeur absolue du potentiel d’arrêt de la cellule.                                     (0,0 ; 0,5)

 

 

On donne :

Charge d’un électron                                  q  = – e =  – 1,6.10–19 C

Masse d’un électron                                    m =            9.10–31 kg

Constante de Planck                                  h  =             6,62.10–34 J.s

Célérité de la lumière dans le vide c  =             3.108 m.s–1.

   1 eV =              1,6.10–19J


Last modified: Friday, 29 January 2016, 9:20 AM
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