Sciences Physiques

PC A 2002 Fac

BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR

Série : A -  SESSION 2002 - Facultatif

 

Epreuve de : Sciences Physiques

Durée : 2 heures  15 minutes 

 

EXERCICE  1            (7points)

 

1° – Un point S décrit un mouvement sinusoïdal sur une trajectoire verticale. Cette trajectoire est un segment de droîte [AB] de longueur AB = 4 mm.

Le point S parcourt la longueur AB en 0,01 s. Calculer :

a - L’amplitude du mouvement de S.                                                                    (1,0 ; 0,5)

b - La période du mouvement de S.                                                                      (1,0 ; 0,5)

 

2° –A l’instant t = 0 s, le point S passe par le milieu O du segment [AB], pris comme origine des espaces, et se déplace dans le sens positif des élongations.

Ecrire l’équation horaire du mouvement de S.                                                      (1,0 ; 1,0)

 

3° -On attache au point S l’une des extrémités d’une corde élastique de masse m = 100 g et de longueur  l = 1m. La corde est tendue horizontalement par une force d’intensité F.

L’onde émise par le point S se propage alors sans amortissement ni réflexion, le long de la corde avec une longueur d’onde = 3 cm.

a – Calculer l’intensité F de la tension de la corde.                                               (2,0 ; 1,0)

b – Ecrire l’équation horaire du mouvement d’un point M de la corde tel que SM = d = 10,5 cm.

Comparer les mouvements de S et de M.                                                            (2,0 ; 2,0)

 

Pour A2 seulement :

4° – Représenter l’aspect de la corde à l’instant t = 0,1 s.                                         (0,0 ; 2,0)

 

EXERCICE  2                        (7points)

 

On réalise l’expérience des interférences lumineuses avec un biprisme de Fresnel, d’angle au sommet  très petit.

La source ponctuelle S est située à la distance d = 50 cm du biprisme. La distance entre les images virtuelles S1 et S2 de la source S est S1S2 = a = 2mm.

L’écran d’observation (E) est parallèle au plan contenant les images virtuelles S1 et S2, et se trouve à la distance d’ = 1,5m du biprisme. L’indice de réfraction du biprisme est n = 1,5 lorsque la fréquence de la radiation utilisée est = 6.1014 Hz.

 

1° – a – Faire le schéma du dispositif expérimental, tracer la marche des rayons lumineux,

préciser le champ d’interférence.                                                                              (2,0 ; 1,0)

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

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

b – La frange centrale est d’ordre zéro.

Calculer la distance séparant la  frange centrale et la septième frange obscure.        (2,0 ; 1,0)

 

Pour A2 seulement :

3° – A quelle distance du biprisme doit-on faire éloigner parallèlement à sa position initiale l’écran

(E) pour que l’interfrange devienne  i’ = 0,6 mm ?                                                         (0,0 ; 2,0)

 

On donne :

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

 

EXERCICE  3                                    (6points)

 

1°-Décrire une expérience mettant en évidence l’effet photoélectrique.                              (1,0 ; 0,5)

 

2° - a – Qu’appelle-t-on effet photoélectrique ?                                                                     (1,0 ; 0,5)

  b – Donner la définition de la fréquence seuil d’une cellule photoémissive.                   (1,0 ; 0,5)

 

3°-Pour extraire un électron d’un métal M constituant la cathode d’une cellule photoémissive, il faut fournir une énergie minimale WO = 5,3. 10–19J.

Calculer la fréquence seuil photoélectrique du métal M.                                                      (1,0 ; 0,5)

 

4° -On éclaire ce métal M par une radiation monochromatique de fréquence = 1015 Hz.

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

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

 

 

Pour A2 seulement :

c –Définir le potentiel d’arrêt UO et calculer    I UO I                                                       (0,0 ; 2,0)

 

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

 


Last modified: Friday, 29 January 2016, 9:26 AM
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