Physique 2006 Concours FESIC
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Concours du Supérieur Concours FESIC. Sujet de Physique 2006. Retrouvez le corrigé Physique 2006 sur Bankexam.fr.
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SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2006
EPREUVE DE PHYSIQUE
Samedi 13 mai 2006 de 14h. à 16h.30
INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire. L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés. Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F). Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse). Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point. L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point. Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes). L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis. INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes : Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur . Ne pas plier ou froisser la feuille.
1. Collez létiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans laxe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations. Exemple :
2. Noircissez les cases correspondant à vos réponses : Faire Ne pas faire Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont : V F V F vrai faux abstention abstention vrai faux abstention Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°1 Une perturbation transversale, damplitude y , est créée en un point S dune corde dont la direction est initialement confondue avec laxe Sx. Lallure simplifiée de la perturbation au point S donné en fonction du temps est représentée figure 1. A la date t = 0 , le front de la perturbation quitte lextrémité S de la corde. y (cm)
0 1,5 t s A la date t , on prend une photographie instantanée de la corde :
y (cm)
Figure 1
Figure 2
S 3 6 x (m) a) Lénergie cinétique est une des formes dénergie transportées par londe. b) La célérité de londe a pour valeur 2 m -1 .s . c) Lallure de la corde, figure 2, est photographiée à linstant t = 3 s. d) Si on augmente la tension de la corde, la célérité de londe sera augmentée. Exercice n°2 On émet, à laide dun haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. Londe se propage à la célérité c = 340 m.s 1 , sa fréquence est f = 425 Hz , et on note λ sa longueur donde. 5 Données : 432405 = 0,80 ; 344205 = 1,25 ; 340 × 425 = 1,45 × 10 . a) λ , f et c sont liés par la relation : λ = . c b) La longueur donde λ est indépendante du milieu de propagation. c) Deux points situés à d = 40,0 cm lun de lautre dans la direction de propagation sont en phase. Londe se réfléchit sur un obstacle situé à d = 34,0 m de la source. d) Lécho de londe sonore est entendu 1,0 s après lémission du signal.
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32 He
4 2 He 2566 Fe Noyau 11 H 12 H 13 H 24 He Nom correspondant hydrogène deutérium tritium hélium a) La réaction considérée est une réaction de fusion thermonucléaire. b) Le A X est un noyau de deutérium noyau Z c) La masse du noyau après la réaction est inférieure à la somme des masses des noyaux avant la réaction. d) Daprès la courbe dAston, lénergie libérée par la réaction considérée est denviron 4,4 MeV.
18744 W
29325 U
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°3 On considère la réaction suivante : ZA X + 11 H → 23 He Données : Courbe dAston ( A représente le nombre de nucléons, E l lénergie dun noyau)
11 H 21 H
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°4 Le thorium 23900 Th subit une série de désintégrations α et β conduisant à la formation du plomb 28026 Pb stable. La constante de cette désintégration radioactive est λ = 8,7 × 10 6 n 1 a . = Données : ln 2 0,7 ; 1 − = 11,5 × 10 4 ; 8,70 × ,170 -6 = 8,0 × 10 4 ; 8,7ln × 140 -6 = 16 × 10 4 8, 7 × 10 6 a) Léquation globale de la désintégration subie par le thorium est : 23900 Th → 28026 Pb + 6 + 2 β − b) La demi-vie du thorium 23900 Th est t 1/2 = 11,5 × 10 4 ans. c) La quantité de thorium 29300 Th désintégré au cours dune durée t est proportionnelle à cette durée t. Un échantillon contient 0,25 mmol de 23900 Th et 0,75 mmol de 20862 Pb . d) Léchantillon est âgé de 2,4.10 5 ans. Exercice n°5 Le nucléide 23994 Pu du plutonium peut réagir avec un neutron selon la réaction : 239 1 135 102 1 94 Pu + 0 n → 52 Te + 42 Mo + 3 0 n Données : Masse des nucléides (MeV/ c ²) : 29349 Pu : 222,655.10 3 ; 01 n : 932 ; 13552 Te : 125,662.10 3 ; 14022 Mo : 94,920.10 3 Masse atomique molaire de 29349 Pu : M = 239 g.mol 1 . Nombre dAvogadro : N A = 6 × 10 23 mol 1 . 6 209 = 130. 1 MeV/ c ² = 1,6 × 10 13 J ; 209 × 1, = 330 ; 1,6 a) Cette réaction est une réaction de fusion nucléaire. b) La perte de masse dans la réaction est Δ m = 209 MeV/c². c) Cette réaction libère de lénergie. d) Lénergie libérée par la réaction de 239 g de 23994 Pu est E = 2 × 10 13 J.
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4
6
t (ms) 8
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Courbe A
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°6 On branche un condensateur de capacité C , chargé initialement avec une charge Q B = 1 × 10 6 C , sur B larmature B, aux bornes dune bobine dinductance L et de résistance r non nulle. A t = 0 , on ferme linterrupteur K et on enregistre lévolution au cours du temps t de la tension u AB aux bornes du condensateur. Lenregistrement est une des courbes ci-dessous. u A
Données : π ² = 10. u B (V) 3 2 1 0 -1 -2
B
2
1
3
L
4gepa IEGLROB ED SIUOL PES IulonN To ISEel L liSINE t 
2
3 4
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 u B (V) 2 1 0 1 1 -2 -
lliL NESNESI en loou T EPIS
6
1
u B (V) 3 2 1 0 1 --2 -3 a) La courbe représentant u AB = f (t) est la courbe A. b) Le régime transitoire est apériodique. c) La capacité du condensateur est C = 5.10 7 F. d) Linductance de la bobine est L = 0,2 H.
7
2 3
Courbe B
5
t (ms)
5
4
t (ms) 8
Courbe C
Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°7 Le circuit ci-dessous est constitué dune source de tension E dune inductance de valeur L = 0,1 H , dun conducteur ohmique de résistance R = 100 Ω , dun condensateur de capacité C = 100 nF et dun interrupteur K .
i 1 2
E L
C
R Dans un premier temps, le régime permanent est établi dans le circuit R,L et lintensité du courant est égale à I = 100 mA . a) On peut considérer que le régime permanent est établi au bout dune durée voisine de 0,10 ms après la fermeture de linterrupteur en position 1. b) En régime permanent, lénergie magnétique dans la bobine est égale à 5 μ J Dans un deuxième temps, le condensateur étant déchargé, on bascule linterrupteur K sur la position 2. Il sétablit dans le circuit LC, que lon considèrera comme idéal, un régime sinusoïdal. c) A t = 0+, juste après la fermeture de linterrupteur K, La tension aux bornes du condensateur est nulle. d) La valeur maximale de la tension aux bornes du condensateur est égale à 10 V.
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Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°8 On réalise le montage suivant, en plaçant en série un générateur de tension de force électromotrice E constante, un condensateur de capacité C, un conducteur ohmique de résistance R et un interrupteur K . R B
A A linstant t = 0 , on ferme linterrupteur K et on mesure la tension u AB aux bornes du condensateur. Un logiciel a permis de tracer lévolution de la tension u AB en fonction du temps t : Données : La résistance du conducteur ohmique est R = 1,0 × 10 4 Ω . u AB (V) Charge d'un condensateur
a) La force électromotrice du générateur est E = 6,0 V. b) Léquation différentielle vérifiée par u AB est : u AB + RC ddut AB = 0. c) La constante de temps de ce circuit RC est τ voisine de 1 ms. d) La capacité du condensateur est C voisine de 1,0 µF.
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Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°9 On réalise le circuit suivant comprenant un générateur (f.e.m. E , résistance interne r ), une bobine (inductance L , résistance r ), un conducteur ohmique (résistance R ) et un interrupteur K . A i B
E
L r
D RC A linstant t = 0 , on ferme linterrupteur K . Lintensité sétablit progressivement. Lorsque le régime permanent est établi, lintensité I = 50 mA . A t= 0 - , la bobine na pas emmagasiné dénergie. Données : E = 5,0 V ; r = 10 Ω ; r = 20 Ω ; L = 0,10 H. a) A t = 0 + , juste après la fermeture de linterrupteur, i = 0. b) A t = 0 + , la tension u BC aux bornes de la bobine est égale à 0 V. c) Le conducteur ohmique a une résistance R 70 Ω . = d) La constante de temps du circuit est égale à τ = 1 ms.
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Epreuve de Physique
Sélection FESIC 2006 Exercice n°10 Létude dun circuit R, L, C série est effectuée à laide dun oscilloscope numérique qui permet de suivre lévolution de la tension u c aux bornes du condensateur et lintensité i du courant dans le circuit. Linterrupteur K est dabord placé en position 1 : le condensateur, de capacité C = 10 -8 F, se charge grâce à la source de tension de force électromotrice E = 3 V. A linstant t = 0, linterrupteur est basculé vers la borne 2.et simultanément on lance lacquisition. π Donnée : 2 ≈ 10 E + -
0
U AM (V)
1
C 1 K A 2 Voie 1 L, r B Voie 2
2
3
R
4
M
U BM (V)
t (ms)
a) On observe des oscillations électriques libres amorties. b) A linstant t = 0 + , la tension aux bornes de la résistance est égale à u R = 3 V. c) Linductance de la bobine a une valeur proche de L = 2,5 H. d) Au bout de 2 pseudo-périodes, le circuit a dissipé 98 de son énergie électrique initiale. CPE Lyon ESA ESA Purpan ECSOM ESEO IGAL ISA ISAB ISARA-Lyon ISEN Brest ISENL ille ISEN Toulon ISEP LUOIS DE BROGLIE page 9
