| MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ………………. SECRETARIAT GENERAL ……………….. DIRECTION GENERALE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ………………… DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ………………… Service d’Appui au Baccalauréat | BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL SESSION 2021 |
| D | Série Option Code matière | : Littéraire : A : 011 | Epreuve de Durée Coefficient Facultatif | : Mathématiques : 02 heures 15minutes : A1= 1 ; A2=2 : Bonification |
N.B : Machine à calculer scientifique non programmable autorisée
Les trois (03) exercices sont obligatoires. (A1 ; A2)
EXERCICE 1 (6 points)
A l’extrémité d’une lame vibrante est fixée une fourche munie de deux pointes S1 et S2 qui frappent périodiquement la surface libre d’un liquide au repos.
- a) Décrire ce qu’on observe à la surface libre du liquide. (1pt ; 1pt)
- Quel phénomène physique se produit-il ? (1pt ; 1pt)
- Les deux sources S1 et S2 exécutent des mouvements vibratoires sinusoïdaux en phase, de même amplitude a = 4 mm et de période T = 0,01s. La célérité de propagation des ondes à la surface libre de l’eau est V = 0,40 m.s–1. Définir et calculer la longueur d’onde
(2pts ; 1,5 pts)
- Déterminer l’état vibratoire d’un point M de la surface libre du liquide tel que S1M = d1 = 1,5cm et S2M = d2 = 2,3cm. (2 pts ; 1 pt)
Pour A2 Seulement :
- Calculer le nombre et les positions par rapport à S1 des points d’amplitude nulle sur le segment [S1S2], sachant que S1S2 = 1,5cm. (0 ; 1,5pts)
EXERCICE 2 (7 points)
On réalise une expérience d’interférence lumineuse avec le dispositif d’dYoung en utilisant une lumière monochromatique de longueur d’onde
L’écran d’observation (E) est placé à la distance D = 2m du plan contenant les deux fentes identique F1 et F2, tel que F1F2 = a = 2mm. Ces deux fentes F1 et F2 sont éclairées par la fente source F.
- Faire le schéma du dispositif interférentiel, en indiquant la marche des rayons lumineux et le champ d’interférence. (2 pts ; 1,5pts)
- a) Décrire ce qu’on observe sur l’écran (E) (1pt ; 1pt)
- Quelle nature doit-on attribuer à la lumière pour avoir ce phénomène. (1pt ; 1pt)
- La distance entre la 3ème frange brillante à gauche de la frange centrale et la 2ème frange obscure à droite de la frange centrale est d = 2,7mm.
- Définir et calculer l’interfrange i. (2 pts ; 1,5pts)
- Calculer la longueur d’onde
Et en déduire la couleur de la lumière monochromatique utilisée. (1pt ; 1pt)
Pour A2 seulement
On éloigne l’écran (E) du plan des deux fentes d’une distance égale à 50 cm par rapport à sa position initiale.
Calculer la longueur d’onde De la radiation qu’il faut utiliser dans cette condition sachant que l’interfrange i reste inchangée. (0 ; 1 pt)
On donne : 1m = 10-6m
| Couleurs | Rouge | Orange | Jaune | Verte | Bleue | Indigo | Violette |
| Longueurs d’onde | 0,75 | 0,60 | 0,58 | 0,54 | 0,48 | 0,43 | 0,40 |
EXERCICE 3 (7 points)
Une surface métallique est éclairée par une lumière dont l’énergie d’extraction d’un électron vaut W0 = 2,88.10-19J.
- Définir :
- L’énergie d’extraction d’un électron d’un métal. (1 pt ; 0,75pt)
- L’effet photoélectrique. (1 pt ; 0,75pt)
- Calculer la fréquence seuil Vo. (1pt ; 1pt)
- On éclaire successivement cette surface métallique par deux radiations de fréquences respectives V1 = 7,5.1014 Hz et V2= 4,0.1014Hz. Laquelle de ces deux radiations provoque-t-elle l’effet photoélectrique ? Justifier. (2pts ; 2pts)
- Dans le cas où il y a effet photoélectrique, calculer l’énergie transportée parun photon incident en J et en eV (2pts ; 1,5pts)
Pour A2 seulement :
- Calculer la vitesse maximale d’un électron à la sortie de la cathode. (0 ; 1 pt)
On donne : – constante de Planck : h = 6,62.10-34 J.s
- Charge d’un électron : q = -e = – 1,6.10-19 C
- Célérité de propagation de la lumière : c = 3.108 m.s–1
- 1eV = 1,6.10-19 J
m = 10-6 m
- Masse d’un électron : m = 9,1.10-31 kg