EXERCICES DE PHYSIQUE - Poly-Prepas

POLY-PREPAS 2009/2010Centre de Préparation aux Concours ParamédicauxPARIS – LILLE – AMIENS- Section i-prépa -Durée : 1 h ; calculatrice interditeEXERCICESDE PHYSIQUE1

Question 1 :Deux enfants jouent avec une corde à sauter dont la longueur est égale à 1,50 m. L’un deux secoueviolemment l’extrémité qu’il tient à la main. L’enfant tenant l’autre extrémité ressent la secousse 0,5 saprès.La célérité de l’onde le long de la corde est (en . ) :A : 0,75 B : 0,33 C : 3 D : 6 E : 2Question 2 :On génère des ondes progressives périodiques rectilignes à la surface de l’eau d’une cuve à ondes. Ladistance entre deux rides rectilignes consécutives est de 5 et la fréquence imposée par la sourcevaut 50 A cette fréquence la célérité (en . ) de ces ondes à la surface de l’eau est égale à :A : 250 B : 0,5 C : 10 D : 0,25 E : 25Question 3 :Les émetteurs ultrasonores fonctionnent aussi bien dans l’eau que dans l’air. La fréquence de l’ondesinusoïdale émise par ces transducteurs est de 40 . Dans l’air, la plus petite distance pour laquelleles oscillations de l’émetteur et du récepteur sont en phase est de 8,5 . Dans l’eau, cette distanceest de 3,7 .Quelle est la valeur de la célérité (en . ) de l’onde sonore dans l’eau ?(Donnée : la célérité des ondes sonores dans l’air est de 340 . )A : 740 B : 1480 C : 2960 D : 1540 E : 1280Question 4 :Une station côtière envoie simultanément deux signaux sonores vers un navire, l’un se propageantdans l’air, l’autre se propageant dans l’eau.Le navire situé à une distance d de la station, reçoit les signaux à une seconde d’intervalle.Quelle est la valeur de la distance d ?(Donnée : la célérité des ondes sonores dans l’air est de 340 . la célérité des ondes sonores dans l’eau est de 1500 . )A : 440 m B : 4,40 km C : 880 m D : 340 m E : 1500 m2

Question 5 :On considère un échantillon radioactif dont le temps de demi-vie est égal à 10 s. L’échantillon émet120. 10 particules par minute.Quelle est la valeur de la constante de désintégration radioactive du nucléide présent dansl’échantillon ?(donnée : 2 = 0,69)A : 6,9 B : 6,9. 10 C : 14,5 D : 2. 10 E : 6,9 Question 6 :La constante de désintégration radioactive d’un élément radioactif est égale à 3,45. 10 Au bout de quelle durée la quantité initiale de noyaux radioactifs a-t-elle été divisée par 8 ?(donnée : 2 = 0,69)A : 2. 10 B : 4. 10 C : 6. 10 D : 8. 10 E : 10. 10 Question 7 :Voici 6 affirmations :1. La masse d’un noyau atomique est égale à la somme des masses de ses nucléons2. Lors d’une réaction de fission nucléaire, de la masse est convertie est énergie3. Les centrales nucléaires utilisent la fusion de l’uranium 2354. L’énergie moyenne de liaison par nucléon d’un noyau est le rapport de l’énergie de liaisondu noyau par son numéro atomique5. Un noyau est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon est grande6. Le Bismuth est radioactif. C’est un émetteur . Le noyau produit correspond auThallium Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 1+2+3+4+5+6 B : 2 + 3 + 4 C : 1 + 3 + 4 + 5 D : 2 + 5 + 6 E : 2 + 3 + 5 + 6Question 8 :La puissance électrique d’une résistance chauffante destinée à maintenir un four à températureconstante de 800° est de 1,8 . Cette résistance est alimentée par un générateur délivrant unetension stabilisée de 48 Quelle est la valeur de l’intensité du courant (en A) qui traverse la résistance ?A : 37,5 B : 1,28 C : 7,5 D : 3,75 E : 153

Question 9 :Une batterie de force électromotrice = 12 et de résistance interne = 0,085 Ω est connectée àune lampe à incandescence. L’intensité du courant dans le circuit vaut 1,5 .Quelle est la valeur de la résistance ( ) du filament ?A : 8,000 B : 7,915 C : 8,085 D : 4,085 E : 3,915Question 10 :Un condensateur de capacité = 0,50 est chargé pendant une durée = 3,5 . Le générateurdélivre un courant électrique d’intensité constante = 0,60 .Quelle est la valeur de la tension ( ) aux bornes du condensateur ?A : 3,5 B : 4,2 C : 2,1 D : 2,75 E : 8,2Question 11 :Un condensateur de capacité = 47 est chargé à travers une résistance =1Ω sous unetension constante = 200 .Quelle est l’énergie ( ) emmagasinée par le condensateur quand le condensateur esttotalement chargé ?A : 0,0047 B : 9,4 C : 0,94 D : 94 E : 0,47Question 12 :Un condensateur de capacité , préalablement chargé sous une tension , est relié à une bobined’inductance , de résistance quasi-nulle. Un oscilloscope est relié aux bornes du condensateur etpermet d’observer environ deux périodes de l’oscillateur .Voici 5 affirmations :1. Si on néglige la résistance de la bobine, les oscillations électriques sont périodiques, depériode ∼ 6,3 environ.2. La période propre du circuit est donnée par l’expression =2 3. La période propre du circuit est donnée par l’expression =2√4. La tension aux bornes du condensateur vérifie l’équation différentielle :² ² + 1 =05. La fréquence propre des oscillations est donnée par l’expression = Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?( Données : = 0,1 ; = 0 Ω ; = 10 ; 2 = 6,3 )A : 1 + 2 + 4 B : 1 + 2 + 5 C : 1 + 3 + 4 D : 2 + 5 E : 3 + 4 + 54√

Question 13 :On considère une bobine de bornes et , d’inductance = 470 et de résistance = 10 Ω.A =0, on ferme le circuit dans lequel elle se trouve. Elle est alors traversée par un courantd’intensité donnée par l’expression () = 0,006² ( en ampères et en secondes)Quelle est la valeur de la tension , dix secondes après la fermeture du circuit ?A : 6,00 V B : 6,56 V C : 5,94 V D : 6,06 V E : 0,06 VQuestion 14 :Voici 5 affirmations :L’énergie électrique d’un circuit (bobine de résistance négligeable) montre que :1. L’énergie emmagasinée dans la bobine est égale à l’énergie emmagasinée dans lecondensateur à chaque instant2. L’énergie totale emmagasinée dans le circuit est constante au cours du temps3. L’énergie totale emmagasinée dans le circuit décroît au cours du temps4. L’énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l’énergie maximale emmagasinéedans le condensateur5. L’énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l’énergie maximale emmagasinéedans la bobineQuelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 2 + 4 + 5 B : 1 + 2 + 4 + 5 C : 1 + 4 + 5 D : 2 + 3 + 4 + 5 E : 2 + 3 + 4Question 15 :Voici 5 affirmations :1. Le milieu situé entre les armatures d’un condensateur est un isolant2. En régime permanent et continu, un condensateur laisse passer le courant3. L’énergie emmagasinée dans un condensateur est proportionnelle à la tension entre ses bornes4. On appelle constante de temps d’un dipôle la durée au bout de laquelle le condensateur sedéchargeant à travers une résistance a perdu 99% de sa charge initiale5. Un condensateur, initialement déchargé, de capacité = 5,0 est chargé sous une tensionconstante = 12 . L’énergie maximale stockée par le condensateur est égale à 3,6. 10 Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 1 + 2 + 3+4+5 B : 1 + 2 + 3 + 4 C : 2 + 3 + 4 D : 2 + 3 + 4 + 5 E : 1 + 55

Question 16 :Voici 5 affirmations :1. La tension aux bornes d’une bobine est égale au produit de son inductance par l’intensité ducourant qui l’alimente2. En courant continu et régime permanent, la tension aux bornes d’une bobine d’inductance etde résistance est proportionnelle à l’intensité du courant qui l’alimente3. L’énergie emmagasinée dans une bobine double quand l’intensité du courant dans la bobinedouble4. L’énergie emmagasinée dans une bobine d’inductance = 0,50 alimentée par un courantd’intensité 200 est égale à 0,01 5. La constante de temps d’un circuit augmente quand l’inductance augmente et que larésistance reste constanteQuelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 2 + 4 + 5 B : 2 + 3 + 4 C : 1 + 2 + 4 + 5 D : 1 + 3 + 5 E : 1 + 5Question 17 :Un coureur à pied parcourt 100 m avec une vitesse constante égale à 5 . puis, sans s’être arrêté, ilparcourt 160 m à la vitesse constante de 4 . Quelle est sa vitesse moyenne . pour l’ensemble du mouvement ?A : 4,5 B : 4,3 C : 4,6 D : 3,2 E : 6,2Question 18 :Une personne de 80 saute d’un muret haut de 1 m. Dès que ses pieds touchent le sol, elle plie lesjambes pour amortir la chute.A cette date , la vitesse de son centre d’inertie G est verticale, de valeur égale à 4,4 . A la date , la vitesse de G s’annule : la réception est terminée.La durée de la réception est de 0,70 .Quelle est la valeur approximative de la force exercée par le sol sur le sauteur pendant laréception ? (on la supposera constante)(é : = 10 . )A : 296 N B : 800 N C : 1100 N D : 1300 N E : 650 NQuestion 19 :Un canot à moteur descend une rivière avec une vitesse moyenne de 40 .h par rapport à l’eau.La vitesse de l’eau est de 4 . par rapport à la rive.Quelle est la vitesse du canot par rapport à la rive ?A : 7,1 . B : 15,1 . C : 44 . h D : 36 . h E :13,1 . h 6

Question 20 :On considère une boule en acier de masse m et de volume égal à 180 .Sa vitesse-limite de chute verticale dans l’eau est = 5,0 . On suppose que le frottement de l’eau sur la boule est modélisé par une force verticale de valeur égaleà ² ( é)La masse volumique de l’eau est égale à 1,0. 10 . .Quelle est la valeur de la masse (en kg) ?(é : = 10 . ; = 0,5 . . ²)A : 0,43 B : 1,25 C : 3,05 D : 3,60 E : 1,43Question 21 :On considère un objet flottant à la surface de l’eau. La masse de l’objet est = 200 . On note levolume immergé de l’objet. La masse volumique de l’eau est égale à 1,0. 10 . .On négligera la poussée d’Archimède due à l’air et on admettra que celle de l’eau est proportionnelle à .Quelle est la valeur de ?A : 0,3 B : 0,03 C : 0,02 D : 0,2 E : 2Question 22 :Une bille d’acier est suspendue à un dynamomètre par l’intermédiaire d’un fil de masse négligeable.Le dynamomètre, accroché à son support, indique 2,00 .On approche un aimant droit horizontal sur la droite de la bille. A l’équilibre, le centre d’inertie de labille est à la même altitude que l’axe de l’aimant et le fil est incliné d’un angle = 20° par rapport àla verticale. La direction moyenne du dynamomètre est celle du fil.Quelle est la valeur de la force exercée par l’aimant sur la bille ( ) ?A : 7,28 B : 0,684 C : 0,728 D : 1,88 E : 2,0Question 23 :La résultante des forces de frottement agissant sur le cycliste de masse 80kg roulant sur une pisterectiligne horizontale avec une vitesse constante de 30 .h a pour valeur constante 17 . Elle a lamême direction que le mouvement mais son sens est opposé à celui du vecteur vitesse du cycliste.Quelle est la valeur de la puissance de cette force ( ) ?A : 6666 B : - 6666 C : 142 D : - 142 E : - 5107

Question 24 :Un traîneau est poussé par un esquimau avec une force constante ⃗. Démarrant avec une vitesse nulle,il atteint la vitesse sur une distance . Le sol est horizontal et on néglige les frottements du sol surles patins du traîneau.Quelle serait la vitesse atteinte par le traîneau au bout de la même distance s’il est poussé cettefois par deux esquimaux exerçant une force totale ⃗ . ?A : B : 2 C : 4 D : √2 E : ²Question 25 :Une pierre de masse m = 120 g est lancée verticalement vers le haut depuis le parapet d’un pont avecune vitesse initiale = 25,0 . . On prend pour origine de l’axe vertical ascendant, la position delancement de la pierre.Quelle est l’altitude maximale ( ) atteinte par la pierre ?(é : = 10 . )A : 1,25 B : 62,5 C : 31,25 D : 27,5 E : 41,25Question 26 :On considère deux corps célestes identiques de masse répartie de façon sphérique. La distance entreleurs centres est égale à 200. 10 .Quelle est la valeur de la force gravitationnelle ( ) entre ces deux corps ?(é : = 2. 10 ; = 6,67. 10 . . )A : 0,67. 10 B : 0,67 C : 0,067 D : 6,7 E : 1,34Question 27 :Avant que son parachute ne s’ouvre, un sportif de masse 80 kg est animé d’un mouvement vertical dechute.Quelle est la valeur de la force de frottement ( ) due à la résistance de l’air à un instant où lavitesse du sportif est égale à . et son accélération égale à , . ?(é : = 10 . )A : 800 B : 160 C : 960 D : 640 E : 8

Question 28 :Voici 5 affirmations :1. La trajectoire d’un solide en chute libre est toujours verticale2. Dans le cas d’une chute libre avec vitesse initiale quelconque, le vecteur accélération estconstant.3. La vitesse d’un satellite en orbite circulaire est indépendante de sa masse4. La trajectoire d’un satellite de la Terre, géostationnaire, est obligatoirement dans le planéquatorial5. L’altitude de deux satellites géostationnaires de la Terre peut ne pas être la même.Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 1 + 2 + 3+4+5 B : 2 + 3 + 4 + 5 C : 1 + 2 + 5 D : 2 + 3 + 5 E : 2 + 3 + 4Question 29 :Voici 5 affirmations concernant un pendule simple, pour des oscillations de faible amplitude :1. La période des oscillations est la durée qui sépare deux passages consécutifs du pendule, dansle même sens, par la position de repos.2. La période des oscillations dépend de lamasse de la boule suspendue à l’extrémité du fil3. La période des oscillations est proportionnelle à la longueur du fil4. La période des oscillations dépend de l’intensité de la pesanteur5. La longueur d’un pendule simple qui bat la seconde est égale à 1 Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?A : 1 + 2 + 5 B : 2 + 3 + 4 C : 1 + 2 + 4 D : 1 + 4 + 5 E : 2 + 3Question 30 :Voici 5 affirmations concernant un oscillateur élastique en translation :1. La période des oscillations d’un oscillateur élastique en translation, non amorti, estproportionnelle à la masse du solide2. La période des oscillations d’un oscillateur élastique en translation, non amorti, estproportionnelle à la racine carrée de l’inverse de la raideur du ressort3. La période des oscillations d’un oscillateur élastique en translation, non amorti, dont la massedu solide est égale à 100 et la constante de raideur égale à 10 . , est égale à 0,63 4. L’énergie mécanique du système masse-ressort est constante au cours du temps en l’absenced’amortissement5. L’énergie mécanique du système masse-ressort varie au cours du temps en l’absenced’amortissementQuelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?(é ∶2= 6,3)A : 1 + 2 + 4 B : 2 + 3 + 4 C : 1 + 3 + 4 + 5 D : 1 + 2 E : 3 + 4 + 59