Enoncé Physique série A 2008
BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR
Série : A - SESSION 2008
Epreuve de : Sciences Physiques
Durée : 2 heures 15 minutes
Exercice 1 (6 points)
Une lame vibrante munie de deux pointes détermine, à partir de deux points S1 et S2 de la surface libre d’un liquide au repos, des ondes transversales sinusoïdales d’amplitude a = 3 mm et de fréquence
N = 50 Hz.
1) a) Quel phénomène physique se produit-il à la surface libre du liquide ? (1,0 ; 1,0)
b) Qu’observe-t-on à la surface libre du liquide ? (1,0 ; 1,0)
2) La distance parcourue par l’onde pendant une période est égale à 5 mm.
a) Calculer la vitesse de propagation des ondes. (2,0 ; 1,0)
b) Déterminer l’état vibratoire du point M de la surface libre du liquide tel que :
S1M = d1 = 3 cm et S2M = d2 = 2 cm. (2,0 ; 1,5)
POUR A2 SEULEMENT
3) Déterminer le nombre et les positions par rapport à S1 des points immobiles sur le segment [S1S2]. (0,0 ; 1,5)
On donne : S1S2 = d = 1,4 cm.
Exercice 2 (7 points)
On réalise une expérience d’interférences lumineuses avec un biprisme de Fresnel d’indice de réfraction n = 1,5 et d’angle au sommet  très petit.
La fente source S se trouve à la distance d1 = 60 cm du biprisme. La distance entre les images virtuelles S1 et S2 de la source S est a = S1S2 = 2 mm. L’écran d’observation (E) est placé parallèlement au plan des images virtuelles S1 et S2 à la distance d2 du biprisme.
1) Faire le schéma du dispositif interférentiel, tracer la marche des rayons lumineux et préciser le champ d’interférence. (2,0 ; 1,5)
2) Calculer, en radian, l’angle  du biprisme. (1,5 ; 1,0)
3) La longueur d’onde de la radiation utilisée est l = 0,60 µm. On constate que la distance entre la deuxième frange brillante située d’un côté de la frange centrale et la troisième frange obscure située de l’autre côté de la frange centrale est d = 2,7 mm.
a) Calculer l’interfrange. (1,5 ; 1,0)
b) Calculer la distance d2 entre le biprisme et l’écran (E). (2,0 ; 1,5)
POUR A2 SEULEMENT
4) Le biprisme est maintenant éclairé par deux radiations de longueurs d’onde respectives l = 0,60 µm et l’ = 0,48 µm.
A quelle distance de la frange centrale se trouve la première coïncidence des franges brillantes des deux radiations ? (0,0 ; 2,0)
Exercice 3 (7 points)
On dispose de trois cellules photoélectriques. Les cathodes sont respectivement recouvertes de césium, de calcium et de zinc. Le tableau suivant donne les longueurs d’onde seuil l0 de ces trois métaux :
|
Métal |
Césium |
Calcium |
Zinc |
|
l0(µm) |
0,66 |
0,45 |
0,37 |
1) Qu’appelle-t-on longueur d’onde seuil d’un métal ? (1,0 ; 1,0)
2) Les trois métaux sont éclairés successivement par une lumière monochromatique de longueur d’onde l = 0,50 µm. Calculer, en joule et en électron-volt, l’énergie d’un photon de cette radiation. (2,0 ; 1,5)
3) a) Avec lequel de ces trois métaux obtient-on l’effet photoélectrique ? Justifier la réponse. (2,0 ; 1,5)
b) Calculer, en joule, l’énergie cinétique maximale d’un électron à la sortie du métal (2,0 ; 1,5)
POUR A2 SEULEMENT
4) Calculer le potentiel d’arrêt. (0,0 ; 1,5)
On donne : constante de Planck : h = 6,62.10–34 J.s
charge de l’électron : q = – e = – 1,6.10–19 C
célérité de la lumière dans le vide : c = 3.108 m.s–1
1 µm = 10–6 m