QCM :
interf�rences, �lectricit�, effet Doppler.
Concours kin� Ceerrf 2015
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( 10 points)
On
consid�re l'exp�rience des fentes d'Young distantes de "a" = 2000 �m
r�alis�es � l'aide d'un laser de longueur d'onde l. Sur un �cran situ� � la
distance D des fentes, on observe une figure d'interf�rences
caract�ris�e par l'interfrange i = 0,400 mm. On �loigne alors l'�cran
de 50,0 cm et on obtient une nouvelle valeur de l'interfrange i' =0,570
mm. On donne i = lD
/ a.
16. Calculer la
valeur de la longueur d'onde.
535 nm ; 570 nm ; 600 nm ; 680 nm ; le laser utilis� est vert ; aucune
proposition ne convient.
i = lD / a donne l = i a / D = i' a /
(D+0,50).
i / D = i' /(D+0,50) ; i(D+0,50) =i' D.
D (i'-i) =0,50 i ; D =0,50 i /(i'-i) =0,50*0,400 /0,170 =1,176 m.
l = i a / D = 4,00 10-4
* 2,00 10-3 /1,176 =6,80 10-7 m = 680 nm. ( laser rouge).
17.
On consid�re le montage
ci-dessous.
Le laser utilis� est caract�ris� par une fr�quence f = 1,50 1014
Hz. Il
est suppos� cylindrique de rayon r = 4,0 10-3 m. La fente F
a une ouverture de largeur a r�glable. L'�cran sera not� E par la suite.
c = 3,00 108 m/s et D = 1,00 m.
- Dans le cas o� a = 5,0 cm, un
�l�ve voit sur l'�cran une tache centrale de largeur 8,0 mm. Vrai.
Diam�tre du faisceau
laser, tr�s directif.
-
Dans le cas o� a = 5,0 cm, un �l�ve voit sur l'�cran une figure de
diffraction. Faux.
La largeur de la fente
est bien sup�rieure � la longueur d'onde du laser.
l =c / f =3,0 108
/(1,5 1014) = 2,0 10-6
m = 2 �m ; l/a =2,0 10-6
/0,05 =4,0 10-5.
-
Dans le cas o� a = 3,0 mm, un �l�ve voit sur l'�cran une tache centrale
de largeur 3,0 mm. Vrai.
l/a =2,0 10-6
/0,003 =6,7 10-4. Diffraction inexistante.
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Dans le cas o� a = 3,0 mm, un �l�ve voit sur l'�cran une figure de
diffraction. Faux.
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Dans le cas o� a = 400 �m, un �l�ve voit sur l'�cran une tache centrale
de largeur 1,0 cm. Faux.
q=l/a =2,0 10-6
/ (400 10-6 )=5 10-3.
Largeur de la tache
centrale de diffraction : L = 2qD =2*5 10-3 *1,00 = 5 10-3
m = 5 mm, inf�rieure au
diam�tre du faisceau laser.
- Aucune proposition ne convient. Faux.
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18. La
caract�ristique tension-intensit� d'un dip�le a pour expression ( en
unit�s SI) :
I = 3,0-0,25 U soit U = 12,0-4,0 I.
- Ce dip�le est class� dans la cat�gorie des r�cepteurs. Faux.
C'est un g�n�rateur de
fem E = 12 V et de r�sistance interne 4 ohms.
- Ce dip�le
est class� dans la cat�gorie des dip�les passifs. Faux.
- Si I = 0,5 A, ce dip�le a un rendement de 73 %. Faux.
U = 12-4*0,5 = 10 V ;
rendement U/E = 10 / 12 =0,83.
- Si I = 0,5 A, ce dip�le a un rendement
de 83 %. Vrai.
- Si I = 0,5 A, ce dip�le a un rendement
de 93 %. Faux.
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Aucune proposition ne convient. Faux.
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19. La tension
induite a pour expression Uinduite = -N DF/Dt avec N : nombre de spires
du circuit, DF
variation du flux magn�tique et Dt
intervalle de temps pendant lequel le flux varie.
En fonction des unit�s de base F s'exprime en :
kg m s A-1 ; kg m s2 A-1
; kg m2 s A-2
; kg
m2 s-2 A-1
; aucune proposition ne convient.
La variation de flux a la
dimension d'une tension fois une dur�e, soit une �nergie / intensit�. (
J A-1).
Une �nergie est une force
fois une longueur (N m )et une force est une masse fois une
acc�l�ration ( kg m s-2).
20. On consid�re
une source sonore (S) �mettant un son p�riodique de fr�quence fE
=680 Hz. S est fixe et un observateur O se rapproche de S � la vitesse
v= 72 km/h.
C�l�rit� du son dans l'air Vson = 340 m/s.
- L'onde sonore est une onde
m�canique car elle transporte de la mati�re. Faux.
- Si elle rencontre une ouverture de largeur L = 40 cm, elle n'est pas
diffract�e. Faux.
l = Vson / fE =340 /680 =0,50 m, du m�me ordre de
grandeur que L : donc diffraction.
- Pour l'observateur, le son per�u a une fr�quence plus faible que fE.
Faux.
- Pour l'observateur, le son
per�u a une fr�quence fR= 700 Hz. Faux
fR
= fE /(1-v/Vson)
avec v = 72 /3,6 = 20 m/s.
fR
=680 /(1-20/340) ~7,0 102 Hz.
- Pour l'observateur, le son
per�u a une fr�quence fR= 720 Hz. Vrai.
- Aucune proposition ne convient.
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