Physique Cahier de l'élève

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1 Nom : Groupe : Date : Physique ahier de l'élève Un enfant observe l image d une bougie d anniversaire placée à 0 cm d un miroir plan telle qu illustré ci-dessous. objet image Si on éloigne le miroir plan de la bougie d une distance de cm, de combien de centimètres l image se déplace-t-elle par rapport à sa position initiale? A) cm ) 4 cm ) cm D) 4 cm Un pinceau lumineux issu d'une boîte à rayons frappe une surface réfléchissante. Lequel des schémas suivants représente le mieux une réflexion dont l'angle d'incidence est de 50? A) ) ) D) 3 Un pinceau lumineux, issu d une boîte à rayons, rencontre une surface lisse réfléchissante. Le schéma ci-dessous illustre la situation. 00º Quelle est la valeur de l angle d incidence de ce pinceau lumineux? A) 40 ) 50 ) 80 D) 00

2 4 Sachant que la vitesse de la lumière est de 3,0 x 0 8 m/s dans le vide, quelle sera sa vitesse dans le zircon (n=,9)? A),6 x 0 8 m/s ), x 0 8 m/s ) 4,9 x 0 8 m/s D) 5,7 x 0 8 m/s 5 Un pinceau de lumière frappe la surface d'un miroir plan tel que cela est illustré sur le schéma ci-dessous. Normale 3 4 Miroir Quel est l'angle de réflexion? A) ) ) 3 D) 4 6 ombien de temps met la lumière pour franchir,00 cm dans le vide? A) 3,00 x 0 8 s ) 3,33 x 0 - s ) 3,00 x 0 0 s D) 3,33 x 0-8 s 7 Vous êtes immobile à 50 cm d'un miroir plan placé dans un chalet. Une souris avance derrière vous selon une trajectoire parallèle au plan du miroir et à un mètre de celui-ci. Jusqu'où la souris peut-elle avancer avant que vous puissiez la voir? 50 cm m 50 cm le miroir m Vous D A 8 Un objet est placé à une certaine distance d'un miroir plan. Lequel des énoncés ci-dessous caractérise correctement l'image de l'objet donnée par ce miroir? A) L'image est réelle, droite, plus petite que l'objet et située devant le miroir. ) L'image est virtuelle, renversée, plus grande que l'objet et située derrière le miroir. ) L'image est réelle, renversée, d'égale grandeur que l'objet et située devant le miroir. D) L'image est virtuelle, droite, d'égale grandeur que l'objet et située derrière le miroir. 9 ombien de temps met la lumière pour franchir,0 cm dans le zircon (n=,9)? A) 6,3 x 0-9 s ) 8,3 x 0 7 s ) 6,3 x 0 - s D) 3,0 x 0 8 s

3 Un objet O est placé devant un miroir sphérique concave. Quatre rayons lumineux issus de l extrémité supérieure de l objet rencontrent le miroir, comme le schéma ci-dessous l illustre. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est VRAIE? A) Le rayon est réfléchi vers le foyer principal du miroir. ) Le rayon est réfléchi sur lui-même. ) Le rayon 3 est réfléchi vers le centre de courbure du miroir. D) Le rayon 4 est réfléchi parallèlement à l axe principal du miroir. O Un pinceau de lumière subit une réflexion sur un miroir sphérique concave. La mesure de l angle formé par le pinceau de lumière incident et la tangente au miroir est de 40. Quelle est la mesure de l angle de réflexion? A) 40 ) ) 50 D) 00 Tangente au miroir 5 La figure ci-dessous montre un faisceau lumineux réfléchi par un miroir concave sphérique. Parmi les figures suivantes, laquelle représente le mieux le parcours du rayon incident vers le miroir? A) ) ) D)

4 6 Dans le schéma ci-dessous, un objet dont la hauteur est de cm est placé devant un miroir concave dont la longueur focale est de 30 cm. L'objet est situé à 70 cm du sommet du miroir. Objet Quelle sera la hauteur de l'image réfléchie par le miroir? A) 5, cm ) 9,0 cm ) 6 cm D) 8 cm 7 L'une des affirmations ci-dessous convient seulement aux miroirs concaves. Quelle est cette affirmation? A) L'image peut être réelle ou virtuelle; elle est toujours droite; elle est toujours située derrière le miroir. ) L'image est toujours virtuelle; elle peut être droite ou renversée; elle peut être située devant ou derrière le miroir. ) L'image peut être réelle ou virtuelle; elle peut être droite ou renversée; elle peut être située devant ou derrière le miroir. D) L'image est toujours réelle; elle peut être droite ou renversée; elle est toujours située devant le miroir. 8 Le schéma suivant montre un miroir concave. Où placerez-vous un objet éclairé pour obtenir une image droite? A oyer D A) En A ) En ) En D) En D Un objet de,0 cm de hauteur est placé à 5,0 cm devant un miroir convexe dont la distance focale est de 4,0 cm. onstruisez l image de cet objet et indiquez la nature et le sens de cette image. 7 Un faisceau lumineux pénètre dans un corps transparent sous un angle d'incidence de 40. Sachant que l'angle du faisceau réfracté est de 8 par rapport à la normale, quel est l'indice de réfraction de ce corps transparent? 40 Air A) 0,699 ) 0,730 orps transparent ),37 8 D),43 9 Sur le schéma suivant, une substance transparente non identifiée repose à la surface d une épaisse couche de quartz fondu. L indice de réfraction absolu du quartz fondu est de,46.

5 Au moment de sortir de la substance non identifiée pour entrer dans le quartz, un rayon lumineux subit une réflexion totale interne. Substance non identifiée quartz fondu (n =,46) En s aidant du tableau ci-dessous, rançois émet quatre hypothèses quant à la nature de la substance non identifiée. milieu glace à 8 eau verre (crown) zircon indice de réfraction absolu,3,33,5,90 Quelle hypothèse est la meilleure? A) Il se peut que cette substance soit aussi du quartz fondu. ) Il se peut que cette substance soit du zircon. ) Il se peut que cette substance soit de la glace à 8. D) Il se peut que cette substance soit n importe laquelle des quatre substances du tableau. 30 Un rayon se propageant dans l'air pénètre dans une substance inconnue sous un angle d'incidence de 40,0 et dévie avec un angle de réfraction de 5,4. Déterminez la valeur de l'angle critique dans cette substance inconnue. 3 Un bloc transparent constitué de trois substances solides (A, et ) collées parallèlement l'une à l'autre est plongé dans un liquide. On fait passer un rayon lumineux à travers le bloc et on obtient le tracé qui suit. Rayon lumineux On voit que les indices de réfraction des trois substances sont différents. Laquelle des affirmations suivantes est correcte? A) n > n > n 3 ) n < n > n 3 ) n > n < n 3 D) n < n < n 3 3 Une personne plonge dans la mer et envoie un faisceau de lumière en direction de la surface de l'eau comme l'illustre le schéma ci-dessous. air r = 35 º Quel est l'indice de réfraction de l'eau de mer? mer plongeur i = 5 º

6 35 Quel doit être l'angle minimal avec lequel on envoie un rayon lumineux dans une fibre optique, dont l'indice de réfraction est de,6, pour que le rayon de lumière y reste emprisonné? 36 Au laboratoire, on observe un pinceau lumineux qui traverse deux liquides superposés dans un becher. L'angle de réfraction dans l'eau est de 5. A air : n =,0 huile minérale : n =,46 eau : n =,33 5 Quelle est la mesure de l'angle d'incidence A? 38 Sur un banc d'optique, vous placez une lentille biconvexe symétrique mince. Parmi les énoncés suivants, lequel est AUX? A) Si l'objet est placé à une distance l f de la lentille, l'image a la même grandeur que l'objet. ) L'image est toujours réelle si l'objet est plus éloigné de la lentille que le foyer ne l'est. ) Si l'objet est placé entre le foyer et la lentille, l'image est réelle. D) Quand l'image est formée par la rencontre de rayons lumineux réfractés par la lentille, elle peut être recueillie sur un écran. 40 Un objet O est placé devant une lentille biconcave. Quatre rayons issus de l'extrémité supérieure de l'objet frappent la lentille comme l'illustre le schéma ci-dessous. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est vraie? A) Le rayon se réfracte en passant par le foyer-objet. ) Le rayon se réfracte parallèlement à l'axe principal. 3 O l f i 4 o l f ) Le rayon 3 se réfracte sur l'axe principal. D) Le rayon 4 ne se réfracte pas. 4 Laquelle des affirmations suivantes est VRAIE? A) L image formée par une lentille divergente peut être réelle, renversée et plus petite que l objet. ) L image formée par une lentille divergente est toujours virtuelle, renversée et plus grande que l objet. ) L image formée par une lentille convergente est toujours réelle, renversée et plus grande que l objet. D) L image formée par une lentille convergente peut être réelle, renversée et plus petite que l objet. 4 On place une bougie entre un miroir concave et le foyer de ce miroir. Laquelle des propositions suivantes décrit correctement l'image de la bougie? A) L'image est devant le miroir, droite, réelle et plus petite que la bougie. ) L'image est derrière le miroir, droite, virtuelle et plus grande que la bougie. ) L'image est derrière le miroir, droite, virtuelle et plus petite que la bougie. oyer entre

7 D) L'image est devant le miroir, renversée, réelle et plus petite que la bougie. 44 Le schéma ci-dessous représente un objet et une lentille convergente. onnaissant la position du foyer de cette lentille, nommez deux caractéristiques de l'image de l'objet obtenue par ce système. o 45 En réalisant le tracé des rayons pertinents, localisez l'image formée dans les situations suivantes. 47 Un objet de 7,0 cm de hauteur est placé à 5 cm d'une lentille convergente dont la distance focale est de 0 cm. Lentille Objet a) omplète le schéma de ta feuille de réponses en traçant les rayons caractéristiques et l'image de cet objet. b) Quel est le grandissement de cette image?

8 5 On place un objet devant un miroir convexe. Objet Sur le schéma de votre cahier de réponses, tracez les rayons appropriés, et indiquez le sens de propagation de la lumière, pour trouver : A) la position de l'image; ) la hauteur de l'image et le grandissement.

9 A D A Exemple de solution appropriée image objet Réponse : Nature de l image : virtuelle Sens : droite Valeur de l'indice de réfraction de la substance n sinθ = n sinθ sin 40,0 = n sin 5,4 L'indice de réfraction de la substance est,5.. Valeur de l'angle critique θ i = θ c et θ r = 90 n sinθ = n sinθ,5 sinθ c = sin 90 θ c = 4,8

10 3 3 L'indice de réfraction de l'eau de mer est de, Démarche : angle minimal = angle critique n sin θ c = n sin 90 sin θ c = n sin 90 = n,6 => θ c = 38,7 36. Mesure de l'angle d'incidence dans l'huile minérale par rapport à l'eau n sinθ = n sinθ,46 sinθ =,33sin 5 A air : n =,0 huile minérale : n =,46 m θ,6 5 eau : n =,33. Mesure de l'angle d'incidence dans l'air par rapport à l'huile minérale n sinθ = n sinθ (La mesure de l'angle d'incidence dans l'huile par rapport à l'eau est égale à la mesure de l'angle de réfraction dans l'huile par rapport à l'air.),0 sin A =,46 sin,6 m A = D L'image est réelle, renversée, plus petite que l'objet, au-delà du i. 45 O image

11 image image 47 Lentille Objet Image b) Le grandissement de cette image est de. 5 Objet Image Réponse : A) L'image est à,5 cm du miroir et sa hauteur est de 0,77 cm. ) La hauteur de l'objet est de,0 cm, alors le grandissement est de 0,77/,0 = 0,4