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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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CPE Lyon  ESA  ESA Purpan  ESCOM  ESEO  IGAL  ISA  ISAB -ISARA-Lyon  ISEN Brest  ISEN Lille  ISEN Toulon  ISEP  LOUIS DE BROGLIE
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 létiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans laxe 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, damplitude y , est créée en un point S dune corde dont la direction est initialement confondue avec laxe Sx. Lallure 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 lextrémité 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)  Lénergie cinétique est une des formes dénergie transportées par londe. b)  La célérité de londe a pour valeur 2 m -1 .s . c)  Lallure de la corde, figure 2, est photographiée à linstant t = 3 s. d)  Si on augmente la tension de la corde, la célérité de londe sera augmentée.    Exercice n°2  On émet, à laide dun haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. Londe se propage à la célérité c = 340 m.s 1 , sa fréquence est f = 425 Hz , et on note λ sa longueur donde.  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 donde λ est indépendante du milieu de propagation. c)  Deux points situés à d = 40,0 cm lun de lautre dans la direction de propagation sont en phase.  Londe se réfléchit sur un obstacle situé à d = 34,0 m de la source.  d)  Lécho de londe sonore est entendu 1,0 s après lémission du signal.  
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ENISre Byo-L– n I –ARAS – ABASIoulon – – ISEN T NiLll ets– I ES PSA E –SA E –onyL EPC– ISGAL  – IESEO M –SEOC n –ruap EILGORB 2 egap  L –EPISE  DISOU
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)  Daprès la courbe dAston, lénergie libérée par la réaction considérée est denviron 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 dAston ( A représente le nombre de nucléons, E l lénergie dun 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)  Léquation 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 dune 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)  Léchantillon 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 dAvogadro : 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 lénergie. d)  Lénergie libérée par la réaction de 239 g de 23994 Pu est E = 2 ×  10 13 J.  
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noyLI –  NESserB I –BSAIS– A-ARES O –GILA– I ASrpan – ESCOM – E ASE – nuP ASE –yo LPEC
 
5
4
6
 
t (ms) 8
7  
 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 larmature B, aux bornes dune bobine dinductance L et de résistance r non nulle. A t = 0 , on ferme linterrupteur K et on enregistre lévolution au cours du temps t de la tension u AB aux bornes du condensateur. Lenregistrement 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 –
 – ELyonCPE ap nP ruE ASAS– RA-Lyon AB– ISAerts– I  –SINEB ES–  –EOES– M CO ASISI –AGI  – LSID L UOGOIL ERBage E  p
2  
3 4
Epreuve de Physique
 
5 
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)  Linductance 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 dune source de tension E dune inductance de valeur L = 0,1 H , dun conducteur ohmique de résistance R = 100 Ω , dun condensateur de capacité C = 100 nF  et dun interrupteur K .  
i 1 2
E L
C
R   Dans un premier temps, le régime permanent est établi dans le circuit R,L  et lintensité du courant est égale à I = 100 mA .  a)  On peut considérer que le régime permanent est établi au bout dune durée voisine de 0,10 ms après la fermeture de linterrupteur en position 1. b)  En régime permanent, lénergie magnétique dans la bobine est égale à 5 μ J  Dans un deuxième temps, le condensateur étant déchargé, on bascule linterrupteur K sur la position 2. Il sétablit dans le circuit LC, que lon considèrera comme idéal, un régime sinusoïdal. c)  A t = 0+, juste après la fermeture de linterrupteur 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 linstant t = 0 , on ferme linterrupteur K et on mesure la tension u AB aux bornes du condensateur. Un logiciel a permis de tracer lévolution de la tension u AB en fonction du temps t :  Données : La résistance du conducteur ohmique est R = 1,0 × 10 4 .   u AB (V) Charge d'un condensateur
   a)  La force électromotrice du générateur est E = 6,0 V. b)  Léquation 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 linstant t = 0 , on ferme linterrupteur K . Lintensité sétablit progressivement. Lorsque le régime permanent est établi, lintensité I = 50 mA . A t= 0 - , la bobine na pas emmagasiné dénergie.  Données :  E = 5,0 V ; r = 10 ; r = 20 ; L = 0,10 H.  a)  A t = 0 + , juste après la fermeture de linterrupteur, 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 . = 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  Létude dun circuit R, L, C série est effectuée à laide dun oscilloscope numérique qui permet de suivre lévolution de la tension u c aux bornes du condensateur et lintensité i du courant dans le circuit. Linterrupteur K est dabord 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 linstant t = 0, linterrupteur est basculé vers la borne 2.et simultanément on lance lacquisition.   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 linstant t = 0 + , la tension aux bornes de la résistance est égale à u R = 3 V. c)  Linductance 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 – ISA–B  ISARA-Lyon – ISEN Brest – ISENL ille – ISEN Toulon – ISEP – LUOIS DE BROGLIE   page  9