Dipôle RC, conversion d'énergie, radioactivité, lentilles.  concours kiné St Michel 2008.

Dipôle RC. Texte : Soit un dipôle RC :  A. la durée caractéristique t du dipôle est la même pour la charge et la décharge du dipôle. B. le condensateur est totalement chargé au bout d'une durée égale à t C. la tension UAB aux bornes du condensateur est toujours nulle lorsque le régime permanent est atteint D. l'énergie emmagasinée par le condensateur est proportionnelle à la tension aux bornes du condensateur E. la charge électrique portée par l'armature B du condensateur est égale à la charge électrique portée par l'armature A Analyse : Dans la mesure où la résistance du circuit de charge est égale à la résistance du circuit de décharge A est vrai. La durée de la charge est de l'ordre de 5t. La tension UAB aux bornes d'un condensateur chargé est égal à la f.e.m du générateur de tension. L'énergie stockée par le condensateur est ½CU2AB. Conversion d'énergie.   A. la force électromagnétique qui s'exerce sur un conducteur de longueur L=10 cm traversé par un courant I= 5 A faisant un angle de 30° avec la direction du champ magnétique B=200mT est de 5mN. B. la puissance développée par la force de Laplace qui déplace une tige de L=10 cm parcourue par un courant d'intensité I=5 A dans un champ magnétique perpendiculaire à la tige B=200 mT d'une distance d=10 cm en Dt = 2 s est de 5 mW. C. dans un haut-parleur il y a conversion d'énergie mécanique en électrique. D. dans un alternateur le mouvement d'un conducteur dans un champ magnétique permet de créer de l'énergie électrique. E. dans un moteur les forces de Laplace permettent de convertir de l'énergie mécanique en électrique. Analyse : Force de Laplace : F= B I L sin a =0,2*5*0,1 *sin 30 = 0,05 N = 50 mN. Puissance de la force de Laplace : B I L v avec v = d/Dt =0,1/2 = 0,05 m/s. Puissance = 0,2*5 *0,1*0,05 = 0,005 W = 5 mW. ( B est vrai ).  Le haut parleur convertit de l'énergie électrique en énergie mécanique. L'alternateur convertit de l'énergie mécanique en énergie électrique. ( D est vrai ). Un moteur convertit de l'énergie électrique en énergie mécanique.   Panneaux solaires. Texte : L'aire de la surface active des panneaux solaires d'une station orbitale internationale est de 4000 m2. Dans l'espace au voisinage de la Terre, le rayonnement solaire est de 1,5 kW m-2.  A. la puissance du rayonnement est de 6 kW B. la puissance du rayonnement est de 6 MW C. le rendement de la conversion d'énergie électrique rayonnante en énergie électrique est de 20% donc la puissance fournie par les panneaux est de 1,2 MW D. le rendement de la conversion d'énergie électrique rayonnante en énergie électrique est de 20% donc la puissance fournie par les panneaux est de 1,2 kW E. en 24 h les panneaux sont actifs pendant 10 h. L'énergie électrique produite en un an est de 15,8.109 kWh.  Analyse : Puissance du rayonnement : Prayon =1,5 103*4 000 =6 106 W = 6 MW. ( B est vrai ). Pélec = 0,2 Prayon =0,2*6 = 1,2 MW. ( C est vrai ). Energie produite en 1 an soit Dt = 10 *365 heures. Pélec Dt = 1,2 106*10 *365 =1,2*3,65 109 W. Texte : Lors de la synthèse d'un noyau d'hélium 4 à partir d'un noyau de deutérium et d'un noyau de tritium,un autre de type de particule est produit : A. formation en plus d'un nucléon chargé B. formation en plus d'un nucléon non chargé C. formation en plus d'un neutrino D. formation d'une particule b+. E. formation en plus d'une particule b-. Analyse : 21H + 31H --> 42He + 10n. Formation d'un neutron ( B est vrai ).    Texte : l'énergie libérée lors de la réaction précédente est :  A. 3,2 MeV B. 12,8 MeV C. 17,8 MeV D. 24,5 MeV E. elle ne dégage pas d'énergie car c'est une réaction endoénergétique  Données : les énergies de liaison par nucléon en MeV du deutérium, du tritium et de l'hélium sont respectivement: 1,1 MeV ; 2,8 MeV ; 7,1 MeV. Analyse : El(He) - El(tritium) -El(deutérium)= 4*7,1 - 3*2,8-2*1,1=17,8 MeV. Radioactivité. A. de 2 isotopes l'un est forcément instable. B. les noyaux radioactifs b- ont un excédent en neutrons ( vrai ) 10n --> 11H + 0-1e. C. l 'activité d'un échantillon est proportionnelle au nombre de noyaux radioactifs de cet échantillon. ( vrai ) A= l N. D. la constante radioactive est homogène à un temps. " à l'inverse d'un temps". E. dans un échantillon de radon 200 de demi-vie 60 s, l'activité aura été divisée par 10 au bout de 10 min.  A chaque minute, l'activité est divisée par deux. Au bout de 10 demi vie, l'activité initiale sera divisée par 210.  Lentilles. Texte : un système optique est constitué de 2 lentilles minces convergentes, de telle sorte que l'image intermédiaire (A'B') d'un objet (AB) à travers la 1ère lentille utilisée soit située au foyer principal image de la 2ème lentille. A. le système obtenu est une lunette afocale B. l'image finale est droite par rapport à l'image (A'B'). ( vrai ) C. l'image finale est virtuelle D. l'image finale est réelle. ( vrai ) A"B" est à droite de la lentille. E. l'image finale est renvoyée à l'infini Analyse : Lunette. Texte : à l'aide d'une lunette astronomique afocale, nous observons un nid d'oiseau situé à 100 m de nous. La lunette est réalisée avec 2 lentilles L et L' convergentes de distances focales respectives f=2 cm et f'=1 m.  A. la lentille L est utilisée comme objectif B. la lentille L' est utilisée comme oculaire C. l'image définitive est réelle et renversée D. l'image définitive est agrandie et renversée E. l'image définitive est réelle et droite Analyse : L'objectif est constitué de la lentille ayant la plus grande distance focale soit L'. L'image définitive est virtuelle, renversée par rapport à l'objet, plus grande que l'objet.( D est vrai ) Le nid est vu à l'oeil nu sous un angle a = 2 mrad.   A. le nid est vu à travers la lunette sous un angle de 10 mrad B. le nid est vu à travers la lunette sous un angle de 100 mrad C. l'image définitive est 2 fois plus grande que l'image intermédiaire D. le grossissement de la lunette est 5 E. le grossissement de la lunette est 50 Analyse : La lunette est caractérisée par son grossissement G= a'/ a = f'1/f'2= 100/2 = 50. ( E est vrai ) a' = 50 a = 50*2 = 100 mrad. ( B est vrai ) En fonction des unités fondamentale m(mètre), kg, s(seconde), A(ampère)   A. la puissance dissipée par effet joule dans un dipôle s'exprime en kg.m2.s-3. B. la résistance d'un dipôle s'exprime en .m2.kg .s-2.A-2 C. l'énergie emmagasinée par une bobine s'exprime en kg..m2 s-2. D. l'inductance L d'une bobine s'exprime en m2.kg.s4.A-2 E. la capacité d'un condensateur s'exprime en m-2.kg-1.s4.A2 Analyse :  Puissance = travail / temps = force * distance/temps = masse * accélération *distance / temps. accélération = longueur / temps2. [Puissance]= M L2T-3. ( A est vrai ) Puissance dissipée par effet joule= RI2 soit R = puissance / intensité2. [R]= kg.m2.s-3A-2.  Energie = puissance * temps ; [énergie]= M L2T-2. ( C est vrai )  Inductance = énergie / intensité 2. [inductance]= M L2T-2A-2. capacité = charge2 / énergie ; charge = intensité * temps. [capacité ]= L-2.M-1.T4.A2. ( E est vrai )

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