| MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE DIRECTION GENERALE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR Service du Baccalauréat | BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL SESSION 2022 |
| A | Série Option Code matière | : Littéraire : A1 – A2 : 011 | Epreuve de Durée Coefficient | : SCIENCES PHYSIQUES : 02 heures 15 minutes : A1 = 1, A2 = 2 |
SUJET
| NB : | Les trois (03) exercices sont obligatoires Machine à calculer scientifique non programmable autorisée (A1 ; A2) |
EXERCICE 1 (7 points)
Une lame vibrante munie d’une pointe détermine en un point S de la surface libre d’un liquide initialement au repos, une vibration sinusoïdale transversale de fréquence N = 50Hz et d’amplitude a = 3mm
1.a) Qu’appelle-t-on vibration transversale ? (1pt ; 1pt)
b) Qu’observe-t-on à la surface libre du liquide ? (1pt ; 1pt)
2. La source S a pour équation horaire :
ys (t) = 3.10-3sin (100π + π) où (t en s) et (
s en m).
La distance entre 2 crêtes consécutives est 4mm.
a) Quelle est la valeur de la longueur d’onde de vibration ? (1pt ; 0,5pt)
b) Calculer la célérité de propagation des ondes à la surface libre du liquide. (1pt ; 1pt)
2. Ecrire l’équation horaire du mouvement d’un point M de la surface libre du liquide situé à la distance x = 6 mm de la source S. Comparer les mouvements de S et de M. (3pts ; 2pts)
Pour A2 Seulement
4. Représenter l’aspect de la surface libre du liquide à l’instant t = 4.10-2s. (0pt, 2pts)
EXERCICE 2 (7points)
On réalise l’expérience d’interférence lumineuse aves les miroirs de Fresnel qui font entre eux un angle
α = 2.10-3rad (α angle petit). Une source S émettant une radiation monochromatique de longueur
d’onde, est placée à la distance d1 = 50cm de l’arête commune I de ces miroirs. Un écran d’observation
(E) se trouve à la distance d2 = 150 cm de I.
1. Faire le schéma du dispositif interférentiel en précisant la marche des rayons lumineux, les images virtuelles S1 et S2 de la source S ainsi que le champ d’interférence. (2pts ; 1,5pts)
2. Expliquer le phénomène observé sur l’écran d’observation (E). (1pts ; 0,5pt)
3. Calculer la distance a entre les 2 sources secondaires S1 et S2. (1pt ; 1pt)
4. La distance entre la 3ème frange obscure et la 6ème frange brillante situées du même côté de la frange centrale est d = 1,75mm.
Définir et calculer l’interfrange i. (3pts ; 2pts)
Pour A2 Seulement
1. Calculer la largeur du champ d’interférence ℓ. En déduire le nombre des franges brillantes observés sur l’écran (E). (0pt ; 2pts)
EXERCICE 3 (6 points)
La cathode d’une cellule photoémissive est éclairée par une radiation ultra-violette.
1. Faire le schéma du dispositif pour mettre en évidence l’effet photoélectrique (1,5pt ; 1pt)
2. Donner la définition de l’effet photoélectrique. (1,5pt ; 1pt)
La fréquence seuil du métal est Vo = 1,16.1015 Hz.. On éclaire une plaque de fer constituant cette cellule par une radiation monochromatique de longueur d’onde λ= 0,2 μm.
Justifier qu’il y a effet photoélectrique. (1,5pt ; 1pt)
. Calculer la vitesse maximale d’un électron à la sortie de la cathode cette cellule. (1,5pt, 1,5pt)
Pour A2 seulement
- Calculer la tension d’arrêt qu’il faut appliquer entre l’anode et la cathode pour annuler le courant
Photoélectrique. (0 ; 1,5pt)
On donne :
- Constante de Planck : h = 6,62.10-34J.s
- Masse d’un électron : m = 9.10-31kg
- Charge d’un électron : q = -e = -1,6.10-19 C
- Célérité de la lumière dans le vide : C = 3.108 m.s-1
1eV = 1,6.10-19j et 1μm = 10-6m