Samedi 22 mai 2010 de 8h. à 10h.30

(1)

SELECTION FESIC

ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2010

EPREUVE DE PHYSIQUE

Samedi 22 mai 2010 de 8h. à 10h.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.

(2)

1. Collez l Cette étiqu bien ces in Exemple :

2. Noirciss

Pour modi réponse pa zone tramé première ré

Attention annuler vo feuille pou

l’étiquette c uette, outre nformations.

sez les case

ifier une ré ar un double ée (zone de éponse est a

: vous ne otre réponse urra vous êtr

code-barres le code-bar .

es correspon

Faire éponse, il n e marquage droite). La annulée. Le V

disposez q e comme in re fournie p

qui vous se rres, porte v

ndant à vos r

e

ne faut ni r (cocher F e réponse fig s réponses p

F

que d'une s ndiqué ci-de

ar le surveil

era fournie ( vos nom, p

réponses :

raturer, ni g et V) puis re gurant dans

possibles so V

seule feuille essus. Toute

llant.

(le code doi rénom, num

Ne pas f gommer, ni eporter la no

la zone tram ont :

F

vrai faux abste abste vrai faux abste e de répons efois, en ca

it être dans l méro de tab

faire

i utiliser un ouvelle répo mée n'est pri

ention ention

ention ses. En cas as de force

l’axe vertic ble et matièr

n effaceur.

onse éventu ise en comp

s d'erreur, v majeure, u

al indiqué).

re. Vérifiez

Annuler la uelle dans la pte que si la

vous devez une seconde . z

a a a

z

e

(3)

So

a) b) c) d)

Ex Un de l’a a) b) c) d)

oit une onde

En l’absen Plus la ma Plus la ten La perturb

xercice n°

n haut-parle fréquence air avec une

L’air peut La longue Si la fréqu reçu par le Si on choi le haut-pa

e de célérité

nce d’amort asse linéiqu nsion de la c bation en M

°2

eur émet une étudié et c e célérité de

t être consid eur d’onde n uence chois e micropho isit une fréq arleur et reç

v qui se pro ampl

S

tissement, to ue de la cord corde est gr M à la date t

e onde sono compte tenu 340 m.s

^-1

. U déré comme ne change p sie est égal ne sont en p quence égale çu par le mi

opage le lon litude

0 out point de de est grand rande, plus est celle qu

ore sinusoïd u des condi Un microph e un milieu n pas avec la f

e à 1700 H phase.

e à un multi crophone so

ng d’une co

M' M

e la corde re de, plus la c

la célérité d u’avait le po

dale dont on itions expér hone est pla non dispers fréquence.

Hz, les signa iple entier d ont toujours

orde. La pert

M

eproduit la célérité de l

de l’onde es oint M’ à la

n peut faire v rimentales c acé à une dis sif lors de ce aux respect de 1700 Hz s en phase.

turbation es

x

perturbatio

’onde est gr st grande.

a date t  ^M

varier la fré cette onde s stance d = 2 ette expérien tivement ém

les signaux

st créée au p

on créée en rande.

' M M

v .

équence. Da se propage 20 cm du ha

nce.

mis par le h x respective

point S.

S. ans le doma toujours da aut-parleur.

haut-parleur ement émis p

aine ans

r et

par

(4)

Sé

CPE

Ex Le né Do

a) b) c) d)

Ex Da est Do

a) b) c) d)

lection FES

E Lyon – EI Purpan –

xercice n°

e noyau

⁵²₂₃

V périen de l’

onnée : ln 2 ln

0 1 2 3 4 5

Le vanadiu Le noyau f La demi-v La demi-v

xercice n°

ans certaine t une hypoth onnées : c =

Parti Energie de nucléon Lors d’une Le noyau f Cette réac L’énergie

SIC 2010

EPMI – ESA – ESCO

°3

V du vanadi activité d‘u 2 ≈ 0,7.

n( ) A

0 1

um 52 émet fils obtenu, vie est la dur vie du vanad

°4

es étoiles, la hèse permet

= 3,00.10

⁸

m cule

liaison par n (MeV)

e réaction n formé lors d ction s’acco

libérée lors

OM – ESEO – HEI –

ium est un un échantillo

2 t un noyau d

le vanadium rée au bout dium 52 est p

a fusion de ttant d’expl m.s

^-1

; 1 u =

4

2

H

7,0

nucléaire qu de cette fusi ompagne d’u

s de la réac

ISA – ISARA-Lyon –

émetteur  on de cet iso

3 d’hélium en m 52, possè de laquelle proche de 3

trois noyau liquer l’abon

931,5 MeV He

08 uelconque, i ion est le ca une perte de

tion a pour

– ISEN Brest – ISEN



^-

. Le graph otope penda

4 5

n se désintég ède 24 proto e l’activité d 3,8 minutes

ux d’hélium ndance de n V/c

²

12 6

C 7,68

il y a conser arbone 14.

e masse.

r valeur 7,2

Lille – ISEN Toulon –

he ci-dessou ant 8 minute

5 6

grant.

ons.

de l’échanti .

m 4, ne faisa noyaux de c

rvation du n

MeV

– ISEP – LASALLE B

us montre l es.

7 llon est divi

ant interven carbone.

13 6

C 7,47

nombre de p

Epreuve

Beauvais

l’évolution

8 t(m

isée par 2.

nir aucune a

14 6

7,

protons.

e de Physiq

pag du logarith

min)

autre particu

4 6

C ,52

que.

ge 2 hme

ule,

(5)

Un Un da dif

a) b) c) d)

Ex

Da E = co Lo co La dé a) b) c) Le d)

n faisceau la n ensemble ans le graph

ffraction.

(m

0 0 5 10 15 20 25

La figure faisceau, e La longue La lumière Si on aug angulaire

xercice n°

ans un flas

= 150 V, à ndensateur ors de la pr urte durée  a charge du

chargé.

Le flash es La tension Le flash es e flash est dé La puissan

aser éclaire de mesure e ci dessous rad)

de diffract est constitué eur d’onde d e émise par gmente la de la tache

°6

sh électroni travers un atteint 90 % roduction de

t = 0,25 m u condensa

st utilisable n aux bornes

st utilisable éclenché alo nce moyenn

un fil vertic es, réalisées

s, où  (exp

5 tion, observ ée de cercle de la lumièr r le laser est longueur d e centrale di

ique, Un co ne résistanc

% de sa vale e l’éclair, le ms.

ateur démar

e dès que la s du conden e au bout de

ors que la c ne dissipée l

cal de diam avec des f primé en mi

vée sur un es concentri re émise par

t bleue.

d’onde de l iminue.

ondensateur ce R = 10 eur maxima

e condensat rre à l’insta

tension aux nsateur pen e 1,2 second harge est m lors de la dé

mètre a.

fils de diffé illiradians)

10 écran plac iques.

r le laser es la lumière

r de capac kLe fla ale.

teur se déc ant t = t

0

,

x bornes du dant la cha des de charg maximale.

écharge du

érents diam est le diamè

15 cé à l’arrièr st environ 

émise par

ité C = 12 ash peut êtr harge dans le condens

condensate arge a pour

ge.

condensate

mètres, a don ètre angulai

re du fil et

 = 700 nm.

r la source

20 F est c re déclench

le tube à é sateur étant

eur est supé expression

eur a pour e

nné les résu ire de la tac

1 (m a 20 t perpendic

e lumineuse

chargé sou hé dès que éclat du fla

t initialeme

érieure à 13

C

. 1- u  E  

expression P

ultats résum che centrale

1

) mm

^

ulairement

e, le diamè

us une tens la charge sh en une t ent totalem

35 V.

0

- exp( )

. t t R C

 

1 . 2 .

moy

P E

 C

 més e de

au

ètre

ion du très ment

E

2

 t

(6)

Sé

CPE

Ex

Un tra a)

A b) c) d)

Ex

Le Do a) b) c) d)

Ex

Po Le l’in Do

a) b) c) d)

lection FES

xercice n°

ne bobine, d aversée, en r En régime égale à 10 l’instant t = A t = 0

⁺

, j A t = 0

⁺

, j A un insta

xercice n°

e circuit étan onnées : R

La tension La constan Au bout de L’équation

xercice n°

our t < 0, l’in e condensa

nterrupteur onnées :

la tension l’intensité lorsque to toute l’éne L’énergie

SIC 2010

°7

de résistanc régime perm e permanen 0 V.

= 0, la bobin juste après l juste après l ant t > 0, on

°8

nt ouvert, on

= 100  ; r n aux bornes

nte de temp e 15 ms le r n différentie

°9

nterrupteur ateur étant

en position R = 900  C = 4,0 F aux bornes est maxima oute l’énergi ergie soit st

électromag

e r = 10  manent, par nt, la tensio

ne est mise e le court-circ le court-circ n peut écrir

n ferme l’in r = 10  ; L s de la bobi ps du circuit régime perm

elle vérifiée

K est en po t complète n 2 à la date

 ; L = 25 F ; E = 10 s du conden ale à la date

ie est stocké tockée dans gnétique tota

et d’inducta un courant on aux bor

en court-cir cuit, l’inten cuit, la tens e . di 0

L dt  ,

nterrupteur K

= 220 mH ine est : u

_BC

t vaut 2,00 m manent est a e par l’inten

osition 1.

ement char t = 0.

50 mH 0 V

sateur est n e t = 0.

ée dans le c la bobine.

ale du circu

ance L = 10 d’intensité rnes de la b

rcuit, par la nsité dans la sion aux bor , i étant le c

K à la date t

; E = 6,6 V

C

L di ri

 dt  ms.

atteint et l’in nsité i est : E

rgé, on b

nulle à la da condensateu uit L,C se co

00 mH, est I = 1 A.

bobine est

fermeture d a bobine est

rnes de la b courant circ

t = 0.

V i

ntensité vau E L di R

 dt 

ascule

ate t = 3,14 ur, il faut att

onserve.

de l’interrup nulle.

obine est nu culant à cet

ut alors 60 m Ri

4 ms

tendre un te E A

D

A

E

Epreuve

Beauvais

pteur K.

ulle.

instant t da

mA.

emps de 1,5 (L,r)

R C

K

R E

A

D

K

R

1 2

u

R

u

_C

C

e de Physiq

pag ans la bobin

57 ms pour q K

i

B

C u

_BC

(L,r) R

i

B

C

C L

que.

ge 4 ne.

que u

_BC

u

L

(7)

On La cap fer co

0 1 2 3 4 5

0 a) b) c) d)

Ex

Un

 = L’

de Do

a) b) c) d)

n réalise le m a pile a po

pacité C = 5 rme l’interr ndensateur

u

_C

(V)

0 La constan La force é Le résistor Au cours d

xercice n°

n enfant ass

= 30° par ra enfant attei plus grand onnées : g

Le vecteur forces exté L’accéléra La norme Le système

montage rep our résistan

50 µF. A l’

rupteur K.

permet d’ob

1 nte de temp électromotri r a une rési de la charge

°11

sis sur une apport à l’h int une vites

e pente de l g ≈ 10 m.s

^-2

r accélérati érieures app ation moyen

du vecteur e subit des f

présenté par ce interne

’instant t = La mesure btenir la co

2 ps du circuit ice de la pil istance vois e, le conden

luge part, s horizontale.

sse v = 10 m la piste, une

2

sin

ion du systè pliquées au nne pendant

accélératio forces de fr

r la figure c r = 10 .

0, le conden e de la ten urbe de la f

3 t RC vaut  le est E = 5,

ine de R = 2 nsateur emm

sans vitesse Le système m.s

^-1

, au bo e distance de

30° = 0,5 ème enfant-

système.

t les 20 prem on a pour va

ottement.

ci contre.

. Le conde nsateur est nsion u

C

a figure ci des

4 = 1,0 ms.

,0 V.

20  . magasine de

e initiale, du e enfant-lug out d’une du

e 20 m. On

-luge a mêm miers mètre aleur littéra

ensateur a u déchargé et aux bornes

ssous.

5 e l’énergie é

u sommet d ge, supposé urée de 5 s, note g l’acc

me direction es a pour va ale g.sin  .

une t on du

6 électrostatiq

d’une piste p indéformab après avoi célération d

n et même s aleur 2 m.s

^-2

C u

_C

7 que.

plane inclin ble, a une m ir parcouru, de la pesante

sens que la

2

. C

V

8 t(m

née d’un an masse de 40 selon la lig eur.

résultante d K

R E,r

ms)

ngle kg.

gne

des

K

(8)

Sé

CPE

Ex

La co

a) b) c) d)

Ex

Da ter sym Do

a) b) c) d)

lection FES

xercice n°

a vitesse du urbe V(t) pe

0 2 4 6 8 10

L’accéléra Au bout de Dans les u La valeur

xercice n°

ans le référe rre à une alt métrie sphé onnées : m

r c

Le mouvem L’accéléra L’expressi La vitesse

SIC 2010

°12

u centre d’in eut être mod

0 0 2 4 6 8 0

V(m.s )

^-1

ation initial e 3 seconde unités du sys

de la consta

°13

entiel géoce titude const érique.

masse de la rayon de la constante de

6 2, 4  ment du sat ation du sat ion de la vit du satellite

nertie d’un délisée de m

1 le est égale es, la distanc

stème intern ante B est 1

entrique, on tante h = 27

a Terre : Terre : e gravitatio

; tellite est un tellite est in

tesse du sat e est v = 2,4

grêlon de manière sati . d m d

2 à environ 1 ce parcouru national, A 10

²

kg.m.s

^-2

étudie un s 70 km. La te

M

T

= 6,0.1 R

T

= 6,4.10 n : G = 60 7,7  niforme.

versement p tellite et v  4 km.s

^-1

.

masse m = sfaisante à p

.

2

dV AV

dt  

10 m.s

^-2

. ue est égale

- 100 A  B

satellite artif erre est cons

10

²⁴

kg.

0

³

km.

= 6,67.10

^-11

75 proportionn GM

T

 h .

= 10 g a été partir de l’é

 B .

3 e à 30 m.

ficiel de ma sidérée com

S.I.

nelle à sa m

é enregistré équation dif

4 asse m = 2,5 mme ayant u

asse.

Epreuve

Beauvais

ée (figure c fférentielle s

5 t

5 t qui gravi une répartiti

e de Physiq

pag i-dessous).

suivante :

t(s)

ite autour de ion de mass

que.

ge 6 La

e la

se à

(9)

Un été La Do

a) b) c) d)

n mobile S q é lâché du p a partie AB e

onnée : on

L’énergie Pour un a Si on pren pour valeu La vitesse

quasi ponct point A sans est un quart n prendra po

10 20

mécanique ngle  , l’én nd comme ur 1,0 J.

du mobile a

tuel, de mas vitesse init t de cercle d our l’accélé

z(cm)

du mobile nergie cinéti origine de au point B e

sse m = 500 tiale.

de rayon R = ération de la

10 A

M

est constan ique du mob

l’énergie p est de 2,0 m

0 g, glisse su

= 20 cm. Le a pesanteur g

20 M

te entre A e bile a pour potentielle l m.s

^-1

.

ur une piste es frottemen g = 10m.s

^-2

30 B O



et B.

expression l’altitude z

e AB située d nts sont négl

.

4 B

O

: 1

2 (

c

E  m d

= 0, l’éner

dans un pla ligeables.

40 x(cm)

)

2

d dt

 .

rgie potenti

an vertical. I

ielle initiale Il a

e a

(10)

Sé

CPE

Ex

On k = ma pro L’

(po Do On a) b) c) L’

On pro d)

lection FES

xercice n°

n étudie un

= 100 N.m

^–

asse m, qu oportionnel

origine O d oint d’équil onnée : 2  n déplace le L’abscisse

En l’absen En présen enregistrem

0 -1 -2 -3 -4 1 2 3 4 x(

n rappelle q opre T

0

.

La masse

SIC 2010

°15 oscillateur

–1

, fixé à un ui se dépla lle à la vites

du repère e libre).

 = 6 ; 

²

e solide par

e x du solide

nce d’amort ce d’amorti ment des val

(cm)

que, lorsque

du solide es

mécanique ne de ses ex ace sur un sse, d’expre est prise au

= 10.

rapport à la e vérifie l’éq

tissement, la issement, la leurs de l’ab

1 e l’amortisse

st m = 10 kg

, constitué d xtrémités A .

n axe hori ssion : f   point où s

a position d’

quation diff

a période p a pseudo-pé bscisse x au

ement est fa

g.

d’un ressor . A l’autre e izontal Ox .

 v

 

se situe le s

’équilibre, e fférentielle :

ropre de l’o ériode T a u

cours du te

2 aible, la pse

rt à spires n extrémité B . L’ensemb solide lorsq

et on laisse

2 2

m d x dt   oscillateur a

ne valeur p emps donne

eudo-périod

on jointives B , est placé

ble subit u que l’allong

évoluer le s dx 0

dt  kx 

a pour expr lus élevée q

la courbe s

3 de T est qua

Epreuve

Beauvais

s, de consta un solide p une force gement du r

système.

ression : T

₀

que la pério suivante :

asiment éga

e de Physiq

pag

ante de raid ponctuel M , de frottem ressort est

2 k

 m

 .

de propre T

4 t(s)

le à la pério que.

ge 8

eur de ment

nul

T

0

.

ode

(11)

On Do

a) b)

Lo c) d)

n donne ci-c onnées :

Le quantu d’onde da Dans son quantum d orsqu’il est s Absorber u excité Emettre u état fonda

contre le dia constante célérité de 1 eV = 1,6 um d’énergi ans le vide 6 état fonda d’énergie de