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Equations aux
dimensions.
Les dimensions de la constante de Planck h sont :
A) M2 L T. Faux.
h s'exprime en J s ; h a
la dimension d'une énergie fois un temps ;
une énergie est une force fois une distance ; une force est une
masse fois une accélération : d'où :
[h] =M L2 T-1.
B) M-1 L2
T. Faux.
C) M L2 T-1. Vrai.
D) M L T-1. Faux.
E) Autre réponse. Faux.
La résistance électrique s'exprime avec les
unités suivantes :
A) A V-1. Faux.
Résistance électrique =
tension / intensité ; [R] = V A-1.
Résistance électrique = puissance / intensité2 = énergie / (
intensité2 * temps).
[R]= M L2T-2 / (A2 T) = M L2T-3
A-2 ( kg m2 s-3 A-2 ).
B) kg m2 s A-2. Faux.
C) kg m2 s-1 A-2. Faux.
D) kg m2 s-3 A-2. Vrai.
E) Autre réponse.
Transfert
thermique.
Une piscine de longueur L = 10 m et de largeur 4 m contient 80 103
L d'eau est exposée au soleil de 13 h à 15 h. La puissance solaire
reçue est 0,85 kW m-2 et 70 % de cette puissance est
absorbée par l'eau.
Pour élever la température de 1°C de 1 kg d'eau, il faut fournir 4,18
kJ.
A) L'énergie reçue par l'eau de la piscine est environ 1,7 108
J. Vrai.
Puissance reçue = Surface de la piscine
fois puissance surfacique solaire fois rendement.
10*4*0,85*0,70 = 23,8 kW.
Energie (J) = puissance
(W) * durée (s) = 23,8 103 *(15-13) *3600 =1,7 108 J.
B) La température de la piscine va augmenter de 0,5 °C pendant cette
durée. Vrai.
énergie(J) = masse d'eau (kg) fois
capacité thermique massique de l'eau ( J kg-1
°C-1) fois différence de température (°C).
différence de
température = 1,7 108
/(4,18 103 *80 103) = 0,5°C.
C) Le transfert énergétique responsable de l'augmentation de la
température de l'eau est un transfert thermique par conduction. Faux.
Transfert thermique par
rayonnement.
D) Une augmentation de l'énergie interne d'un corps se traduit toujours
par une élévation de température. Faux.
Un changement d'état
physique s'effectue à température constante.
E) On aurait pu augmenter
l'énergie interne de l'eau de la piscine grâce au travail d'une force. Vrai.
La variation d'énergie
interne d'un système est égale à la chaleur et au travail qu'il échange
avec le milieu extérieur.
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Générateur
réel.
La loi d'Ohm pour un générateur réel est : ( INP >0 ).
A) UPN = E - r INP. Vrai.
B)
UPN = r INP - E. Faux.
C) UPN = E + r INP. Faux.
D) UPN augmente lorsque le générateur débite du courant. Faux.
UPN
est une fonction décroissante de l'intensité.
E) Si UPN
reste constante pour toute valeur de l'intensité alors le générateur
est un générateur de courant idéal. Faux.
Générateur de tension idéal.
Electrolyseur.
Un électrolyseur de fcem E' = 2,0 V et de résistance interne r' =
0,5 ohm est traversé par un courant d'intensité I = 2,0 A.
A) La puissance qu'il reçoit est de 4,0 W. Faux.
Tension
U =E' + r' I = 2,0 + 0,5 *2 = 3,0 V ; puissance reçue = UI = 3*2
= 6,0 W.
B) La puissance qu'il reçoit est de 6,0 W. Vrai.
C)
La puissance utile est de 2,0 W. Faux.
Puissance utile = E I = 2*2 = 4,0 W.
D) L'énergie utile est transformée en chaleur.
Faux.
L'énergie utile est transformée
en énergie chimique.
E) Le rendement est de 33 %. Faux.
E / U = 2 /3 = 0,67 ( 67 %).
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Moteur
électrique .
Un circuit est composé d'un générateur idéal de tension de fem E, d'un
conducteur ohmique de résistance R et d'un petit moteur électrique de
fcem E' et de résistance interne r'. L'axe horizontal du moteur est
relié à une poulie sur laquelle est enroulé un fil de masse
négligeable. Une masse m = 200 g est suspendue au bout du fil. Un
courant constant I = 500 mA circule dans le circuit pendant une durée Dt = 2 s. La masse monte d'une
hauteur h = 50 cm.
A) La tension aux bornes du moteur a pour expression E' = r'I. Faux.
U = E' + r' I.
B) Il manque une valeur numérique pour calculer E'. Faux.
Puissance mécanique = E' I = mgh / Dt ; E' =mgh / (Dt I) =
0,2*10*0,5 /(2*0,5) = 1,0 V.
C) E' = 1 V. Vrai.
D) L'énergie électrique
fournie par le générateur au reste du circuit a pour expression E Dt. Faux.
E I Dt représente l'énergie totale
fournie au moteur et au conducteur ohmique.
E) On peut calculer r' en faisant un bilan énergétique et en exprimant
l'énergie dissipée par effet Joule dans le moteur. Faux.
Energie fournie par le
générateur : E I Dt
Energie reçue par le moteur : (E' + r'I) I Dt ; énergie reçue par le
conducteur ohmique : RI2Dt.
Bilan : EI = E'I + (R+r')I2. E-E' = (R+r') I ; r' =(E-E') / I -R.
La connaissance de E et R
donne r'.
Solénoïde.
On considère un solénoïde de longueur L = 50 cm, de diamètre D = 5,0
cm, comportant 500 spires, traversé par un courant d'intensité I
= 200 mA.
A) La valeur du champ magnétique au centre du solénoïde est environ 2,5
10-5 T.
Faux.
B = 4 p 10-7 NI / L = 4*3,14 10-7
*500 *0,2 / 0,5 =2,5 10-4 T.
B) Une ligne de champ magnétique donne en un point M, de l'espace champ
magnétique, le sens, la direction et la valeur du champ en ce point. Faux.
La ligne de champ indique
seulement la direction du champ magnétique en M. Une petite boussole
placée en ce point donne le sens du champ .Un teslamètre placé en M
donne la valeur du champ.
C) Les pôles nord et sud du solénoïde sont inversés si on change le
sens du courant. Vrai.
D) Une aiguille magnétique soumise à deux champs magnétiques
orthogonaux de valeurs B1 et B2 s'oriente suivant
la somme des valeurs B1+B2. Faux.
L'aiguille s'oriente
suivant la direction et le sens de la somme vectorielle des vecteurs
champs magnétiques.
E) En absence de courant, le pôle nord de l'aiguille placée à proximité
du solénoïde est dirigée vers le pôle sud magnétique. Faux.
L'aiguille
s'oriente dans le champ magnétique terrestre ; son pôle nord regarde le
nord magnétique de la terre ( qui est en fait un pôle sud magnétique).
IRM.
A) IRM signifie Imagerie par Résolution Magnétique. Faux.
Imagerie par Résonance
Magnétique.
B) Cette méthode utilise des rayons X. Faux.
Cette méthode utilise des
champs magnétiques de l'ordre du tesla.
C) Elle nécessite des champs magnétiques de quelques mT. Faux.
D) Elle utilise les propriétés électriques des atomes d'hydrogène. Faux.
Elle utilise les
propriétés quantiques des atomes.
E) Le phénomène physique utilisé pour
l'IRM a pour sigle RMN. Vrai.
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