Sujet du BAC SM Physique

A - Théorie
1°) Définir les termes suivants: famille radioactive, satellite géostationnaire.
2°) Définir l'effet photoélectrique et donner la condition de sa réalisation.

B-Pratique
 I - Une bobine de longueur \(l\) constituée de \(N\) spires de section \(S\) a une inductance \(L\). Elle est parcourue par un courant dont l'intensité est donnée par \(I = kt\) (k constante).
1°) Donner les caractéristiques du champ magnétique au centre de la bobine (considéré comme un solenoide infiniment long)
2°) Etablir l'expression du flux propre d'induction à travers la bobine.
3°) En déduire l'expression de l'inductance en fonction des caractéristiques de la bobine.
La calculer numériquement. : \(l= 50 cm\), \(S = 20 cm^2\), \(N = 2000\), \(k = 5,0 A/s\).
4°) Quelle est la f.e.m. auto-induite dans la bobine ?
5°) La bobine ayant une résistance négligeable, quelle est la différence de potentiel à ses bornes ?
6°) Calculer l'énergie emmagasinée dans la bobine à l'instant \(t = 1,0 s\).

II - Les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène sont donner par: $$E_n= \frac{13,6}{n^2}, \,(eV\, et\, n\, un\, entier\, non, nul).$$
1°) Représenter les quatre premiers niveaux sur un diagramme (\(1 cm\) pour \(1 eV\)).
2°) Calculer la longueur d'onde d'un photon capable de provoquer la transition de l'atome d'hydrogène de son niveau fondamental au niveau \(n = 3\). Représenter cette transition sur diagramme précédent.
3°) L'atome, de nouveau dans son état fondamental, absorbe un photon de longueur d'onde \(8,5.10^{-8}m\) . Montrer que l'électron est arraché. Calculer son énergie cinétique (en eV) en négligeant celle du noyau. On donne: \(h = 6,62.10^{-34} J.s\); \(C = 3.10^8 m/s\).

III - Une route reliant deux localités \(A\) et \(B\) présente des parties horizontales, des montés et des descentes. La distance \(AB = 78 km\), et quand on marche dans le sens \(AB\) la longueur des descentes vaut les \( \frac{7}{10}\)de la longueur des montés. Un cycliste, qui a une vitesse de \(25 km/h\) en terrain horizontal, de \(15 km/h\) en monté et de \(30 km/h\) en descente, va de \(A\) à \(B\) et revient de \(B\) à \(A\). Sachant que la différence du temps qu'il a mis pour faire ces deux trajets est de \(24 minutes\), on demande :
1°) les longueurs des parties horizontales, des montés et des descentes en allant de \(A\) à \(B\):
2°) les temps employés pour aller de \(A\)à \(B\) et de \(B\) à \(A\).