Physique chimie 2007 Concours ENI GEIPI
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Concours du Supérieur Concours ENI GEIPI. Sujet de Physique chimie 2007. Retrouvez le corrigé Physique chimie 2007 sur Bankexam.fr.
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Epreuves communesGEIPI - ENI SERIE S MERCREDI9MAI2007 14 - 17H H
MATHEMATIQUES ET PHYSIQUE-CHIMIE DUREE: 3HEURES Les épreuves sont constituées’ de2 sujets indépendants. Nous vous conseillons de répartir équitablement les 3 heures d épreuves entre ces 2 sujets. 3 documents vous sont distribués : - ce document contenant les énoncés du QCM de physique-chimie (sujet 1), - une feuille réponse aux QCM, - un fascicule contenant 3 exercices de mathématiques (sujet 2).
Sujet Nature coTensmepilsl é Barème 1 points h 30 20 18 questions 1Physique-chimie QCM -2 points 20 h 30Mathématiques 1 Aucun document n’est autorisé. L’usage de la calculatrice et du téléphone est strictement interdit. Information sur le sujet 1. Les réponses du sujet 1 doivent être portées sur la feuille réponse QCM. Pour chaque question,5 réponsessont présentées.Une réponse et une seule est correcte. Pour remplir les cases du QCM, vous devez respecter les consignes de marquage données sur la feuille réponse QCM. L’usage du stylo-bille ou du stylo encre est déconseillé. Vous devez cocher aucrayonde papier la case qui correspond à la réponse de votre choix, et utiliser une gomme en cas d’erreur. Information sur le sujet 2. Les réponses du sujet 2 doivent être portées directement sur les documents remis aux candidats, dans les cases prévues à cet effet.
SUJET 1 - QCM DE PHYSIQUE CHIMIE
QUESTION 1 Une bille coule verticalement dans l’eau (de masse volumiqueρ). Cette bille de volumeVest freinée par la viscosité de l’eau. → → → La norme de cette force de frottement vaut :f=kvavecvla norme de la vitesse de la bille. Quelle est l’équation de son mouvement, en prenant l’axe(Oz)vertical et ascendant ? → && A :mz=mg+ρgV−kv → B :m&z&= −mg−ρgV+kv → C :m&z&= −mg+ρgV+kv → D :m&z&= −mg+ρgV−kv → &&mρgV kv mz=g− +
E :
QUESTION 2 On désire étudier l’activité d’une source ponctuelle de strontium3089Sr. Cet élément radioactif produit des noyaux d’yttrium9039Y. La durée de demi vie du strontium est de29ans. Quelle est la nature de la radioactivité ? A :α B :β- C :β+ D :γ E : fission
QUESTION 3(suite de la question 2) En 2007, on utilise un capteur Geiger dont la fenêtre d’entrée a une surface de50mm2. On place cette fenêtre du capteur à10cm d’une source de strontiumen face9038Sr Ce capteur ne mesure qu’une fraction de l’activité de la source. Il indique100 Bq. On retrouve dans une armoire un ancien compte rendu d’expérience effectuée avec la même source. Le capteur de l’époque possédait une fenêtre d’entrée de surface100mm2. Lorsque la source était placée à10cm indiquaitdu capteur, celui-ci400 Bq. En quelle année ce compte rendu a-t-il été écrit ? E : 1891 2006 BA : : 1920 1949 D C : : 1978
QUESTION 4 Un condensateur, de charge initialeQ0, est travers une résistance déchargé àR. La constante de temps caractéristique de charge et décharge de ce condensateur, associé à la résistance R, est notéeτ. On rappelle que la tension aux bornes du condensateur durant la décharge est de la forme: uC=α+βexp(-t/γ) Au bout de combien de temps la charge du condensateur a-t-elle été divisée par 2 ? A:τ B:τln :2 Cτ/e : Dτ :/2 Eln2 /τ
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0,80
0,60
0,40
Temps (secondes)
Réponse C
1,40
Temps (secondes)
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
-10
0 0,00 -5
5
Réponse A
10
10
-10
0,20
0 0,00 -5
5
1,20
1,40
10
-10
0 0,00 -5
5
1,00
0,20
0 0,00 -5
1,40
10
-10
0,80
1,00
1,20
0,20
Temps (secondes)
0,40
0,60
QUESTION 6(suite de la question 5)Donner l’amplitudeImax de l’intensité du couranti(t)circulant dans le condensateur et l’inductance. On rappelle que pourt> 0 :i(t)=Imaxcos( 2∏tT+θ) A : 0,1 A B: 0,5 A C : 1 A D : 5 A E : 10 A
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Temps (secondes)
Réponse E
u(t)
5
5
InitialementKétait en 0 depuis un temps très long. At =0, on bascule l’interrupteurKde 0 vers 1. E=10 V Indiquer l’allure de la tensionu(t).
QUESTION 5
+
C=1000 µF
L=10 H
K
1
0
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Temps (secondes)
Réponse B
-
Réponse D
3/8
1,20
1,40
0,80
1,00
0,40
0,60
0 0,00 -3
0,20
-5
3
QUESTION 7 Un système d’acquisition de données mesure les tensionuAM(courbe 1) etuBM(courbe 2). A l’instantt= 0, on ferme l’interrupteur K. A
E
K
+
-
Dipôle 1
B
Dipôle 2
M
uBM
Système
d'acquisition
de données
U (en V) 14
12
10
8
6
4
2
0 0
1
2
Donner l’association de dipôles correspondant à ces courbes :
3
4
5
6
7
8
Courbe 1
Courbe 2
9
10 11 tenms
A: dipôle 1 : inductanceL = 300mH 2 : résistance dipôle 100R =Ω B: dipôle 1 : capacitéC = 200 nF dipôle 2 : résistance 10R =kΩ C: dipôle 1 : résistance 100R =Ω dipôle 2 : inductanceL = 300mH D: 1 : résistance dipôleR = 10kΩ 2 : capacité dipôleC = 100 nF E: dipôle 1 : capacitéC = 200 nF dipôle 2 : résistance 20R =kΩ
Enoncé des questions 8 9 10 - 11 On réalise le montage suivant :
On sait par ailleurs que : ¾ Lorsqu’une lame de zinc est plongée dans une solution de sulfate de cuivre, elle se recouvre d’un solide rougeâtre. ¾ Aucune observation n’est à mentionner lorsqu’on plonge une lame de cuivre dans le chlorure de zinc.
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Cocher les énoncés corrects (une seule réponse exacte par question).
QUESTION 8Electrodes A: A est le pôle + ; B est l’anode ; le zinc subit l’oxydation. B y a oxydation : Ildu cuivre à l’anode ; les ions Zn2+subissent une réduction ; B est le pôle . - C est le pôle - ; l’électrode du compartiment 2 est l’anode ; le cuivre subit une: A réduction. D y a oxydation du zinc à la cathode : Il; B est le pôle - ; les ions Cu2+sont réduits. Eest la cathode ; B est le pôle +.: Le zinc subit l’oxydation ; A
QUESTION 9Evolution du système A du courant diminue dans le temps ; la concentration en Zn: L’intensité2+reste constante ; la masse de Cu augmente. B concentration en Cu: La2+diminue avec le temps ; la masse de Cu reste constante ; la masse de Zn diminue. C: La concentration des ions Zn2+temps ; la masse de Cu augmente ; leaugmente avec le 2+ compartiment 2 se concentre en ions Cu . D: Les deux concentrations en Cu2+et Zn2+tendent à s’égaler ; la masse de Cu diminue ; la masse totale du système reste constante. E; la concentration en ions Cu tend à s’annuler ; la masse de Zn diminue : L’intensité2+ diminue.
QUESTION 10Charges A électrons circulent dans le pont salin du compartiment 1 vers le compartiment 2 ;: Des on mesure I < 0 ; l’intensité décroît dans le temps B mesure I > 0 ; un courant électrique circule : Ondans le pont salin du compartiment 2 vers le compartiment 1 ; les ions NO3-circulent en sens inverse du courant. C: Les ions K+suivent le sens du courant ; l’intensité décroît avec le temps ; des électrons circulent dans le pont salin du compartiment 2 vers le compartiment 1. D: L’intensité du courant dans le pont salin est égale à celle du courant mesuré par l’ampèremètre ; les ions NO3-suivent le sens du courant ; des électrons circulent dans le segment AB de B vers A. E: L’intensité augmente si la concentration en CuCl2 ; des électrons circulent augmente dans le segment AB de A vers B ; on mesure I < 0.
QUESTION 11Lorsquon ouvre linterrupteur K: Asalin devient le siège d’une électrolyse ; la tension U: Le pont AB ; l’intensité dans = 0 le segment AB est nulle. B réaction électrochimique n’est observée: Aucune ; la tension UAB 0 ; > l’intensité mesurée est nulle. Cles deux électrodes adoptent le même potentiel ; la mesurée I = 0 ; : L'intensité composition chimique des deux demi-piles reste constante. D système électrochimique retrouve l’état d’équilibre: Le la tension U ;AB ; 0 aucun < courant ne parcourt le pont salin. E: Les concentrations en ions restent constantes dans les deux compartiments ; la tension UABs’annule ; le système est à l’équilibre.
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QUESTION 12 Un mobile de massem= 400g,libre de se déplacer en lign un ressort de constante de raideurk= 40 N-1. Les frott .mem On a enregistré la position du centre du mobile au cours du t position initiale
x
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
0 L’énergie mécaniqueEmdu système masse ressort est : A : 0,05 J B: 0,1 J C : 2 J D : 200 J E : 500 J QUESTION 13(suite de la question 12) SoitT, la période du mouvement,Amax, son amplitude etg, l’accélération de pesanteur. Donner l’expression de la vitesse maximaleVmaxdu mobile. Amax A : B: 4 Amax C E :m : D2Em E : EmT Tm gmm g
QUESTION 14 Une fronde est une lanière qui permet de faire tournoyer un projectile afin de lui communiquer une grande vitesse initiale. On s’intéresse à la phase du mouvement où le projectile est animé d’un mouvement circulaire uniforme dans le plan horizontal. Le mouvement est caractérisé par : - un projectile tournant à4 tours par seconde, - une lanière de longueur50cm, - une masse de projectile de250g. La vitesse du projectile est : A : 2m.s-1 B: 4m.s-1 : 2 CΠm.s-1 D : 8m.s-1 : 4 EΠm.s-1 ∏ QUESTION 15(suite de la question 14)La force exercée par la lanière sur le projectile est : A : 16 N B: 20 N C : 40 N D : 80 N E : 160 N
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t
QUESTION 16 Un télémètre ultrasonore est constitué : - d’un émetteur produisant des ultrasons par salves ; la célérité des ultrasons dans l’air est proche de 340-1 m.s, - disposé à coté de l’émetteur, permettant d’enregistrer les ultrasonsd’un récepteur, réfléchis par l’objet dont on veut déterminer l’éloignement. L’émetteur et le récepteur sont reliés aux deux voies d’un oscilloscope, ce qui permet de visualiser simultanément le signal émis et le signal reçu. Le dispositif est schématisé ci-dessous :
Emetteur
Récepteur
voie 1
voie 2
D
On observe à l’oscilloscope les signaux reproduits ci-dessous. Sensibilité horizontale :
A : 25 µs
B: 40 Hz
C : 100 µs
La fréquence des ultrasons est : QUESTION 17(suite de la question 16) L’éloignementDde l’objet est : A : 8,5mm 17 B:mm C : 8,5cm
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D : 25kHz
D : 34cm
E : 40kHz
E : 340m
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QUESTION 18
Un laser émet des impulsions lumineuses, de longueur d’ondeλ= 632nm, qui sont transportées par une fibre optique de longueurL = 400mà l’entrée de la fibre, et un autre à. Un récepteur est disposé sa sortie. Ils permettent de détecter le passage des impulsions lumineuses et de les visualiser grâce à un oscilloscope. On rappelle que la célérité de la lumière dans le vide estc= 3,00 108m.s-1.
Le dispositif est schématisé ci-dessous.Laser Récepteur 1
voie 1
On observe à l’oscilloscope les signaux ci-contre.
Sensibilité horizontale : 0,5µs/div.
fibre optique
L’indice de réfraction du matériau de la fibre vaut : A : 0,66 B: 1,0 C : 1,33 D : 1,5
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Récepteur 2
E : 2,0
voie 2
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