Examen semestriel de physique 2016

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1 Examen semestriel de physique 2016 Durée : 120 minutes. Matériel autorisé : «Formulaires et Tables» non annoté, calculatrice. Exercice 1 : La vitesse en fonction du temps d une voiture téléguidée est donnée par le graphique suivant. a) Calculer l accélération entre t = 0 et t = 3 s. b) Construire le graphique de l accélération en fonction du temps (entre t = 0 et t = 6 s). /3 Exercice 2 : On lance une boule verticalement vers le haut avec une vitesse initiale de 5 m depuis une hauteur de 1,50 m par rapport au sol. s a) Calculer le temps nécessaire pour que la boule atteigne le sommet de sa trajectoire. (Pour la suite, utiliser t = 0,75 s seulement si la partie a) n a pas été résolue.) b) Calculer la hauteur du sommet de la trajectoire par rapport au sol. /3,5 6 juin 2016 Examen semestriel de physique /5

2 Exercice 3 : Une planète sphérique a une masse de 6, kg et un diamètre de km. a) Déterminer l accélération de la pesanteur g à la surface de cette planète. (Pour la suite, utiliser g = 29,4 m seulement si la partie a) n a pas été résolue.) s 2 Sur cette planète, un robot de masse 900 kg transporte 150 kg d échantillons. Il grimpe le long d un plan incliné de 40,4 par rapport à l horizontale en activant son moteur électrique. Il monte avec une décélération constante de 0,80 m et subit une force de s 2 frottement de 750 N. b) Représenter toutes les forces agissant sur le robot ainsi que son accélération. c) Calculer la force de soutien (force normale) exercée par le plan incliné. d) Calculer la force motrice du robot. /8 Exercice 4 : Un athlète de 60 kg parcourt en courant une distance d = 1,50 km vers le haut d une colline inclinée à 15 par rapport à l horizontale. Les vitesses initiale et finale sont nulles. a) Sachant que son métabolisme consomme W et qu un sixième de cette puissance est transformée en puissance utile, calculer le temps qu il met pour parcourir la distance. Exprimer la réponse en minutes. (Pour la suite, utiliser un temps de 47 minutes seulement si la partie a) n a pas été résolue.) b) Quelle est sa consommation d énergie en kcal durant cette course? /5,5 /7,5 Exercice 5 : Un calorimètre de capacité calorifique J contient 2 litres d azote K liquide à sa température d ébullition. On y ajoute des petits morceaux d aluminium à 20 C, de sorte que le système atteint l équilibre thermique à 100 C. Quelle masse d aluminium a-t-on ajouté? 6 juin 2016 Examen semestriel de physique /5

3 Exercice 6 : Dans le circuit électrique suivant, on a mesuré le courant dans la lampe I L = 4,00 A, le courant dans la résistance 3, I R3 = 2,00 A, et les tensions aux bornes des résistances 2 et 3, U R2 = U R3 = 5,00 V : I R1 R 1 I L I R2 R 2 I R3 U R1 U R2 UR3 12 V U L L R 3 a) Calculer U R1, U L, I R2, I R1 et R 2. Noter les résultats des calculs dans le tableau cidessous. U R1 = U L = I R2 = I R1 = R 2 = (Si la partie a) n a pas été résolue, continuer avec U L = 8,50 V.) b) Calculer la puissance consommée par la lampe. /5 Exercice 7 : QCM Pour chaque question, entourer la lettre accompagnant l affirmation correcte (parmi celles proposées, une seule est correcte). 1. Albert lance un petit caillou verticalement vers le haut. Au même moment, Béatrice laisse tomber un petit caillou (sans vitesse initiale) et Caroline lance un petit caillou verticalement vers le bas. On néglige le frottement de l air. Alors, juste après le lancer, a) le caillou lancé par Albert subit la plus grande accélération ; b) le caillou lâché par Béatrice subit la plus grande accélération ; c) le caillou lancé par Caroline subit la plus grande accélération ; d) les trois cailloux subissent la même accélération. 6 juin 2016 Examen semestriel de physique /5

4 2. Si on augmente la pression, a) la température d ébullition de l eau augmente ; b) la température d ébullition de l eau diminue ; c) la température d ébullition ne change pas ; d) la température de fusion de l eau augmente. 3. Un câble est tiré entre deux murs afin de soutenir un cube comme sur le dessin ci-dessous. a) La force de réaction au poids du cube est la force de tension dans les câbles. b) La force de réaction au poids du cube est la force des murs exercée sur les câbles. c) La force de réaction au poids du cube est la force exercée sur la Terre par le cube. d) La force de réaction au poids du cube est la force de soutien. e) Il n y a pas de force de réaction au poids du cube. 4. Une pierre de masse m tombe au sol à partir d une hauteur h. Une deuxième pierre, de masse 2m, tombe de la même hauteur. Lorsque la deuxième pierre frappe le sol, quelle est son énergie cinétique? On néglige le frottement. a) Elle est deux fois plus élevée que celle de la première pierre. b) Elle est quatre fois plus élevée que celle de la première pierre. c) Elle est la même que celle de la première pierre. d) Elle est deux fois moins élevée que celle de la première pierre. e) Elle est quatre fois moins élevée que celle de la première pierre. 6 juin 2016 Examen semestriel de physique /5

5 5. Un bloc tombe du quatrième étage d un édifice à bureaux et atteint le trottoir à la vitesse v. On néglige le frottement. Pour que sa vitesse d impact soit deux fois plus élevée, le bloc doit tomber : a) du 8 e étage, b) du 12 e étage, c) du 16 e étage, d) du 20 e étage. 6. On dispose de 4 câbles en cuivre de dimensions différentes. Lequel possède la résistance la plus faible? a) b) c) d) 7. Soit le circuit suivant : B L 1 C A D L 2 Indiquer quel(s) interrupteur(s) il faut fermer pour que seule la lampe L 2 s allume. a) A b) A et C c) D d) B et D /3,5 TOTAL = /36 pts 6 juin 2016 Examen semestriel de physique /5

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