Physique BAC C 2025 — Cameroun

Examen Blanc BAC Série C Session : 2025 Région : Ouest Épreuve : Physique Théorique Page 1 sur 4 DÉLÉGATION RÉGIONALE DES ENSEIGNEMENTS SECONDAIRES DE L’OUEST EXAMEN BLANC BACCALAURÉAT SÉRIE C SESSION 2025 ÉPREUVE PHYSIQUE THÉORIQUE Coefficient 3 DURÉE 4 h La bonne écriture (arrondissage) des résultats est obligatoire dans toute l’épreuve. PARTIE A : ÉVALUATION DES RESSOURCES / 36 points Exercice 1 : Vérifications des savoirs / 12 points 1. Définir : effet photoélectrique ; période radioactive. 3 pt 2. Donner l’expression de la longueur d’onde λ’ résultante de l’effet Compton et expliciter les différents termes 3 pt 3. Donner la condition pour qu’un point M du champ d’interférence de deux ondes mécaniques de faibles amplitudes appartient à : i) une ligne d’interférence de vibration maximale ; j) une ligne d’interférence de vibration d’amplitude nulle. 1,5 pt 4. Citer et décrire un effet de l’exposition aux rayonnements nucléaires 1,5 pt 5. Choisir la bonne réponse : 0,75pt×4 = 3 pt 5.1. Par analogie électromécanique, la tension alternative correspond en mécanique à : a. une force constante 𝐹⃗ b. une force dissipative 𝑓⃗ c. une force de pesanteur 𝑃⃗⃗ d. une force de rappel 𝑇⃗⃗ 5.2. La loi d’atténuation d’un faisceau de photons par la matière est : a. 𝑁(𝑥) = 𝑁0𝑒−𝜆𝑡 b. 𝑁(𝑥) = 𝑁0𝑒𝜆𝑥 c. 𝑁(𝑥) = 𝑁0𝑒−𝜆𝑥 d. 𝑁(𝑥) = −𝜆𝑁0𝑥 5.3. La dimension de la capacité C d’un condensateur est : a. [𝐶] = 𝑀2𝐿−3𝑇4𝐴−2 b. [𝐶] = 𝑀1𝐿2𝑇−4𝐴−2 c.[𝐶] = 𝑀−1𝐿−2𝑇4𝐴2 d.[𝐶] = 𝑀−2𝐿−3𝑇−4𝐴−2 5.4. L’impédance d’un circuit comportant en série un condensateur C et une bobine résistive (L ; r) est : a. 𝑍 = √𝑟2 + (𝐿𝜔 − 𝐶𝜔)2 b. 𝑍 = √𝑟2 + (𝐿𝜔)2 c. 𝑍 = √𝑟2 + (𝐿𝜔 + 𝐶𝜔)2 d. 𝑍 = √𝑟2 + ( 𝐶𝜔)2 Exercice 2 : Application des savoirs / 12 points 1. Effet photoélectrique / 3 points Une cellule photoémissive de longueur d’onde seuil λ0 = 0,548 μm est éclairée par une lumière monochromatique de longueur d’onde λ = 0,436 μm. 1.1. Calculer en eV, le travail d’extraction de la cathode de la cellule. 1,5 pt 1.2. Calculer l’énergie cinétique maximale des électrons extrait de la cathode. 1,5 pt On donne : 1 μm = 10-6 m ; h = 6,62×10-34 J.s ; c = 3,00×108 m.s-1 ; 1ev = 1,60×10-19 J. 2. Force de gravitation et force électrostatique / 3 points 2.1. Un astre de masse M = 2,60×106 kg passe au voisinage de la Terre à une altitude h = 25,0×106 m de la surface de la Terre. Calculer l’intensité de l’interaction gravitationnelle entre la Terre sur cet astre. 1,5 pt On donne : gh = g0 𝑅𝑇 (𝑅𝑇+ℎ)2 RT = 6,40×106 m et g0 = 9,81 N/kg. 2.2. Deux particules chargées A et B, de charge respectives QA = -2,0 μC et QB = 3,0 μC, sont distantes de d = 0,18 m l’une de l’autre. Déterminer l’intensité de l’interaction électrostatique entre elles. 1,5 pt On donne : 1 μC = 10-6 C ; k = 9,0×109 N.m2.C-2. Examen Blanc BAC Série C Session : 2025 Région : Ouest Épreuve : Physique Théorique Page 2 sur 4 3. Onde mécanique / 3 points 3.1. Une onde mécanique, de fréquence f = 20 Hz, se propage le long d’une corde de tension F = 16 N et de masse linéique μ = 1 kg.m-1. Déterminer sa longueur d’onde. 1,5 pt 3.2. Écrire l’équation horaire d’un point M accusant un retard τ = 0,75 s sur l’onde mécanique émise d’un point S d’équation horaire 𝑦𝑠(𝑡) = 0,002 sin(𝜋𝑡) 𝑒𝑛 (𝑚). 1,5 pt 4. Stroboscopie / 3 points On éclaire à l’aide d’un stroboscope, une roue possédant trois rayons équidistants animé d’une vitesse de rotation de 27 tr/s. 4.1. Qu’observe-t-on lorsque la fréquence des éclairs du stroboscope est de : a) fe = 162 Hz b) fe = 42 H 1,5 pt 4.2. Quelle serait la fréquence du mouvement apparent ralenti lorsque la fréquence des éclairs du stroboscope est de : i) fe = 150 Hz ii) fe = 70 Hz 1,5 pt Exercice 3 : Utilisation des acquis / 12 points 1. Oscillations électriques forcées d’un dipôle RLC série / 4,5 points À l’aide d’un oscilloscope bicourbe de vitesse de balayage 5 ms/div et de sensibilité verticale : voie 1 : 8 V/div et voie 2 : 2 V/div, on enregistre les tensions aux bornes de composants du circuit RLC série de la figure ci-contre. 1.1. En vous aidant de l’oscillogramme de la voie 1, établir la loi horaire en sinus de la tension u1(t) visualisée sur la voie 1 de l’oscilloscope bicourbe. (π = 3,14) 2,25 pt 1.2. Établir l’équation différentielle des oscillations électriques forcées dans le circuit RLC série. 1,5 pt 1.3. Déterminer le déphasage entre la tension et l’intensité du courant. 0,75 pt . 2. Aspect ondulatoire de la lumière / 3 points On éclaire avec une lumière monochromatique de longueur d’onde λ = 540 nm, le dispositif des fentes de Young, dans lequel les fentes secondaires F1 et F2 sont séparées d’une distance a = 1 mm et l’écran est placé à D = 1 m de l’obstacle comportant les fentes F1 et F2. 2.1. Établir l’expression de la différence de marche δ en un point M du système de franges à l’écran, sachant que d2 + d1 ≈ 2D. 1,5 pt 2.2. Déterminer la distance séparant la cinquième et la septième frange sombre de part et d’autre de la frange centrale. 1,5 pt 3. Mouvement d’un solide dans un champ de pesanteur / 4,5 points 3.1. Lors d’un service de volley-ball, un joueur frappe la balle à la hauteur de la ligne de fond de son camp au point A situé à H = 2,40 m de l’air de jeu voir figure ci-contre. Examen Blanc BAC Série C Session : 2025 Région : Ouest Épreuve : Physique Théorique Page 3 sur 4 Il communique à la balle de rayon r = 8,50 cm, une vitesse V0 = 35,0 m.s-1 faisant un angle α = 5° avec l’horizontale. Le filet est situé à une distance D = 9,00 m de la ligne de fond de chaque camp et a une hauteur h = 2,43 m. On négligera la résistance de l’air. Examine si le service du joueur est réussi. 3 pt On donne : y(x) = − 𝑔 2𝑉0 2 cos2 𝛼 𝑥2 + 𝑥 tan 𝛼 + 𝐻 ; g = 9,81 m.s-2. 3.2. Avec quelle vitesse V un véhicule doit-il aborder un virage donc la piste est surélevée d’un angle de θ = 21° et le rayon de courbure du virage est r = 75,0 m ? 1,5 pt On donne : g = 9,81 m.s-2. PARTIE B : ÉVALUATION DES COMPÉTENCES / 24 points Situation problème 1 : Sur un site archéologique, deux chercheurs, ALI et BAKANG, ont fait des découvertes : • ALI a trouvé un tibia humain et souhaite le dater grâce au carbone 14. • BAKANG a découvert un coffre contenant un minerai d’uranium 235 et veut calculer l’énergie électrique qu’il peut produire. Datation du fossile humain Données : • À la mort, un corps humain contient une proportion de carbone 14 : 𝑝0 = 1000 × 10−15 (1 atome de 𝐶6 14 pour 1012 atomes de carbone 12) • Après la mort, le carbone 14 se désintègre en azote 14 par désintégration β⁻ ; • Proportion mesurée dans le fossile : 𝑝(𝑡) = 781 × 10−15 d’atome de carbone 14. • Période radioactive (demi-vie) du carbone 14 : T( 𝐶6 14 ) = 5 600 ans. • Autres données : 𝑒−1 0 ; 𝑁7 • Âge estimé par ALI : 1997 ans. Calcul de l’énergie électrique produite par l’uranium 235 Données : • Masse de l’échantillon : mU =10 mg d’uranium 235. Masses atomiques : : 𝑚( 𝑈92 235 ) = 235,04392 𝑢 ; 𝑚( 𝑆𝑟38 94 ) = 93,91536 𝑢 ; 𝑚( 𝑋𝑒54 140 ) = 139,91879 𝑢 ; 𝑚( 𝑛0 1 ) = 1,00866 𝑢 ; 1𝑢 = 935 𝑀𝑒𝑉/𝑐2 ; 𝑀( 𝑈92 235 ) = 235 𝑔. 𝑚𝑜𝑙−1 ; NA = 6,02×1023 mol-1. Autres Informations : • Le nombre de noyaux X radioactifs contenu dans un échantillon est : 𝑁𝑋 = 𝑚𝑋 𝑀𝑋 ×NA. • L’énergie totale issue de la fission nucléaire d’un échantillon est : • ET = NX × ΔE ; 2,25 × 1019 𝑀𝑒𝑉 = 1 𝑘𝑊ℎ. À l’aide d’une démarche scientifique et des informations ci-dessus : 1. Prononce-toi sur l’âge du fossile humain trouvé. 4,5 points 2. Aide l’archéologue à estimer l’énergie électrique que peut fournir l’échantillon d’uranium 235. 7,5 points Examen Blanc BAC Série C Session : 2025 Région : Ouest Épreuve : Physique Théorique Page 4 sur 4 Situation problème 2 : Un hôpital a commandé de l’iode 123 (¹²³I) pour des scintigraphies de la thyroïde et du technétium 99 (⁹⁹Tc) pour des scintigraphies du cerveau. Cependant, certains isotopes comme l’iode 127 (¹²⁷I) ou le technétium 88 (⁸⁸Tc) ne sont pas adaptés à ces examens. Pour vérifier que les produits reçus sont conformes, le technicien et son assistant réalisent deux expériences. Dispositif expérimental : L’appareil est divisé en trois parties : 1. Compartiment (a) : On vaporise et ionise l’échantillon à analyser. 2. Compartiment (b) : Les ions (iode ou technétium) sont accélérés par une tension électrique U₀. 3. Compartiment (c) : Un champ magnétique B et un champ électrique E agissent sur les ions. Un écran détecte leur position après traversée. Expérience 1 : Vérification de l’iode • Le technicien supprime le champ électrique E et ne garde que le champ magnétique B . • Les ions d’iode accélérés arrivent sur l’écran en un point M. Expérience 2 : Vérification du technétium • Le technicien supprime le champ magnétique B , tout en maintenant le champ électrique E et ajuste U₀ pour que les ions technétium aient une vitesse V₀ = 3,0 × 10⁵ m/s. • Les ions arrivent sur l’écran en un point N. Le technicien modifie la tension en (b) à U₁ = 73 040 V et applique à la fois B et E en (c). Son assistant pense que les ions technétium auront un mouvement rectiligne uniforme. Données utiles : • Charge élémentaire : e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C • U₀ = 2 000 V, E = 2 × 10⁵ V/m, B = 0,5 T • O₂M = 28,57 cm, O₃N = 24,34 cm, D = 20 cm, L = 10 cm • Charge des ions : o I⁻ (iode) : q₁ = –e o Tc⁴⁺ (technétium) : q = +4e • Masse d’une particule X A Z de nombre de masse A : m = A / NA (où NA = 6,02 × 10²³ mol⁻¹) En exploitant les données ci-dessus et à l’aide d’une démarche scientifique, 1. Prononce-toi sur la conformité de l’iode et du technétium commandés. 6 points 2. Prononce-toi sur la prédiction de l’assistant. 6 points Critère SP 1 Tâche1 SP1 Tâche 2 SP2 Tâche 1 SP2 Tâche 2 Analyse correcte de la situation 1 pt 2 pt 1,5 pt 1,5 pt Utilisation correcte des outils de la discipline 2,5 pts 4 pts 3,5 pts 3,5 pts Cohérence de la production 1 pt 1,5 pt 1 pt 1 pt