Optique, électricité : concours kiné St Michel 2011.

Physique quantique. Le diagramme ci-dessous représente quelques niveaux d'énergie de l'atome de mercure. On donne h = 6,6 10-34 J s ; 1 eV = 1,6 10-19 J. A- le niveau E0 correspond à l'état fondamental. Vrai. B- lors de la transition  du niveau E1 vers le niveau E0, il y a émission de lumière. Vrai. L'énergie de l'atome diminue : il cède de l'énergie au milieu extérieur sous forme de photon. C- une énergie de 12 eV permet d'ioniser cet atome. Vrai. D- la longueur d'onde associée à la transition E0 vers E3 appartient au domaine visible Faux. E3-E0 =-3,73 +10,44 =6,71 eV =6,71*1,6 10-19 J l = hc / E =6,6 10-34*3 108 / (6,71*1,6 10-19 )~3 / 1,6 10-7 ~ 2 10-7 ~200 nm ( domaine UV ). Optique. On considère une lentille convergente de vergence 10 dioptries. On appelle O le centre optique et on note F et F' respectivement les foyers objet et image. A-une lentille convergente est une lentille à bords minces. Vrai. B- une lentille est d'autant plus convergente que sa vergence est grande. Vrai. C- l'image d'un objet se trouvant dans le plan focal obet se trouve dans le plan focal image. Faux. Si l'objet est dans le plan focal objet, l'image est à l'infini. D. l'image d'un objet situé à une distance de 5,0 cm du centre optique est une image virtuelle. Faux  (si objet virtuel) Vrai ( si objet réel ) . Distance focale image f ' = 1/10 = 0,10 m = 10 cm ; un objet réel se trouvant entre O et F posède une image virtuelle. A- . Faux. B- les rayons qui passent par le foyer image ressortent de la lentille parallèllement à l'axe optique. Faux. Les rayons incidents parallèles à l'axe optique principal, émergent en passant par le foyer image F'. Les rayons incidents dont le prolongement passent par F', émergent parallèlement à l'axe optique principal. C- le grandissement de la lentille dépend de la position de l'objet. Vrai. D- l'image d'un objet situé à 20 cm de la lentille est telle que . Faux. Electricité. On considère l'équation différentielle suivante : E = L di/dt +(R+r)i. E = 6,0 V ; R =190 ohms ; r = 10 ohms ; t = 3,0 ms ; Dt = 10 ms ; i(t=0) =0 A. A- ceci est l'équation différentielle de la rupture de courant dans un circuit (R, L). Faux. L'intensité i(t=0) étant nulle, il s'agit de l'établissement du courant dans le circuit (R L). B- la bobine est idéale. Faux. La bobine possède une résistance r = 10 ohms et le générateur de tension est idéal. Autre hypothèse : le générateur de tension n'est pas idéal et la bobine est idéale : dans ce cas la réponse est vrai. C- I0 = 30 mA est l'intensité en régime permanent. Vrai.. I0 = E /(R+r ) =6,0 / 200 = 3,0 / 100 =0,030A = 30 mA. D- L= 15 µF. Faux. L'inductance s'exprime en henry ou mH ou µH. t = L/(R+r) ; L = 3,0 10-3 *200 = 0,60 H. Concernant la résolution numérique de cette équation par la méthode d'Euler. A- plus le pas d'itération Dt est petit, plus il y a de calculs à effectuer. Vrai. B- plus le pas d'itération Dt est grand, plus la courbe obtenue est précise.  Faux. C-[di/dt]t=0 =E/(R+r).  Faux. [di/dt]t=0 = E/L -(R+r) /L i(t=0).  La continuité de l'énergie stockée par la bobine conduit à  i(t=0)= 0. [di/dt]t=0 = E/L. D- i(t=10 ms) = 0,20 A. Faux. i(t) ne peut pas être supérieure à I0= 30 mA. . On considère le circuit schématisé ci-dessous : R = 20 ohms ; p2~ 10.  A- E = 12 V. Faux. K fermé, K' ouvert. En régime permanent  l'intensité est nulle dans la branche contenant le condensateur et la tension aux bornes du condensateur est  u1 = E= 6,0 V. B- la figure 2 est obtenue lorsque K et K' sont fermés. Faux. régime pseudopériodique dans un circuit RLC : K ouvert et K' fermé. C- Lq" +Rq' +q/C =0 est l'équation différentielle vérifiée par le circuit lorsque K est ouvert et K' fermé. Faux. additivité des tensions : q/C =2R i +Ldi/dt  i = -dq/dt = -q' ; di/dt = -q". q/C +2R q' +Lq" = 0 D- C=2,0 µF. Faux. La figure 1 donne la constante de temps du dipole RC : t = 0,4 ms = 4,0 10-4 s. 4,0 10-4 = RC d'où C = 4,0 10-4 /20 =2,0 10-5 F = 20 µF. A- La courbe 2 de la figure 2 permet de visualiser les variations de l'intensité du circuit. Vrai. La tension u2 aux bornes du conducteur ohmique est proportionnelle à l'intensité. B- Sur la figure 2, à t=0, le condensateur est déchargé. Faux. à t=0, la tension aux bornes du condensateur ( courbe 1 figure 2 ) vaut  6 V, la charge du condensateur est maximale. C- La pseudo-période est égale à 20 ms. Faux. La pseudo-période est voisine de 40 ms = 4,0 10-2 s. D- L =2,0 mH. Faux.  T =2 p(LC)½ ; T2 =4p2 LC ;  L = T2 /(4p2 C) = 1,6 10-3 / (40*2,0 10-5) = 2,0 H.

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