Concours manipulateur électroradiologie médicale Montpellier 2008
Datation potassium argon
A voir à arranger
Sans calculatrice ;
pas de réponse :0 ; réponse juste : 0,5 ; réponse fausse : -0,25.
Texte : Un échantillon contient un seul type de noyaux radioactifs, de constante radioactive l. Soit N le nombre de noyaux radioactifs présents dans l'échantillon à l'instant t, N0 le nombre de noyaux radioactifs initialement présents dans l'échantillon à t=0. On rappelle la loi de décroissance radioactive :
N = N0 exp(-lt) ; l t½ = ln2 où t½ est la demi-vie des noyaux radioactifs considérés.
Analyse :
Montrer par une démonstration rigoureuse que N(nt½) = N0/2n.
N( nt½) = N0 exp(-lnt½) ; or lt½ = ln 2 d'où : N( nt½) = N0 exp(-nln2) =N0 exp(ln2-n) =N0 2-n
soit encore N( nt½) =N0 /2n.
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Le potassium 40, K( Z=19 ; A=40 ), est radioactif et se désintègre en donnant de l'argon 40(Z= 18 ; A=40). Certaines roches contiennent du potassium dont une partie est du potassium 40. Au moment de leur formation, elles ne contiennent pas d'argon. Pour déterminer l'âge de ses roches, on a évalué les quantités de potassium et d'argon 40 qu'elles renferment.
Sans justifier, écrire l'équation de désintégration du potassium 40. De quel type de désintégration s'agit-il ?
4019K -->4018Ar + 01e.( b+)
Sans justification, donner l'expression en fonction du temps du nombre NK de noyaux de potassium 40 et du nombre NAr de noyaux d'argon 40 formés dans un échantillon contenant initialement N0 noyaux de potassium 40.
La disparition d'un noyau de potassium 40 conduit à un noyau d'argon.
NK = N0 exp(-lt) ; NAr = N0-NK = N0(1-exp(-lt).
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Montrer que NAr(t) / NK(t) = exp(lt)-1.
NAr / NK =N0(1-exp(-lt) / (N0 exp(-lt) )
NAr / NK =1/exp(-lt) -1 ; NAr / NK = exp(+lt) -1.
Calculer 1/l, dans l'unité appropriée au cadre de cet exercice.
On donne la demi-vie du potassium 40 : t½ = 14,7 108 ans ; ln2 = 0,7; ln 3 = 1,1 ; ln 5 = 1,6
l t½ = ln2 ; 1/l = t½/ ln2 = 14,7 108 / 0,7 = 14,7 109 / 7 = 2,1 109 ans.
1/l =2,1 109 ans.
L'analyse d'un échantillon d'une roche montre que les noyaux de potassium 40 y sont 4 fois plus nombreux que les noyaux d'argon 40. Déterminer l'âge de cette roche.
NAr / NK =1/4 = exp(+lt) -1.
exp(+lt) = 1,25 = 10/8 = 5/4 = 5 / 22.
Prendre le logarithme népérien : lt = ln5 / (2ln2) = 1,6 - (2*0,7) = 0,2
t = 0,2 *1/l= 0,2*2,1 109 = 4,2 108 ans.
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Web
www.chimix.com
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Un échantillon de 1 g d'une autre roche contient V= 6 10-3 mL d'argon 40 et m = 30 mg de potassium 40.
Analyse :
Etablir l'expression du rapport nAr(t) / nK(t) en fonction de l et t , où n désigne les quantités de matière (mol).
En déduire l'âge de cette roche.
On donne VM= 24 L/mol et M(K) = 40 g/mol ; ln3 = 1,1.
NAr / NK = exp(+lt) -1.
En divisant N par le nombre d'Avogadro NA on trouve une quantité de matière en mol.
nAr(t) =NAr /NA ; nK(t) =NK /NA ; nAr(t) / nK(t) = NAr / NK = exp(+lt) -1.
nAr(t) = V/VM = 6 10-6 / 24 = 0,25 10-6 = 2,5 10-7 mol.
nK(t) = m / M(K) = 30 10-6 / 40 =7,5 10-7 mol.
nAr(t) / nK(t) =2,5/7,5 = 1/3 ; 1/3 = exp(+lt) -1 ; 4/3 = exp(+lt) ; ln4-ln3 = lt ; 1,4-1,1 =0,3 = lt ;
t = 0,3*1/l = 0,3*2,1 109 = 6,1 108 ans.
3 septembre 2010
ondes
Ondes.
(manip radio Montpellier 2008)
correction fixe
Soit une sonde située à une distance d=5,4 m d'une paroi réfléchissante.
La sonde joue à la fois le rôle d'émetteur et de récepteur : elle émet des salves d'ultrasons ;
ces ondes se réfléchissent sur la paroi et sont détectées par la sonde.
La célérité c de ces ondes ultrasonores est de 360 m/s dans les conditions de l'expérience.
Question : Déterminer, en ms, l'intervalle de temps Δt séparant l'émission d'une salve d'ultrasons et sa réception par la sonde.
--------------------------------------------------------------------------------
Un haut parleur émet une onde sonore progressive sinusoïdale de fréquence f= 1,2 kHz.
Deux microphones sont placés dans l'axe du haut parleur, en un point A et en un point B, avec AB = 45 cm. L'onde sonore se propage dans l'air à la clérité c = 360 m/s.
Question : Comment vibrent les ondes en A et en B ? Justifier.
Soit une onde lumineuse se propageant dans le vide. Sa longueur d'onde est l0=750 nm.
Question : Quelle est sa couleur ?
Cette onde se propage maintenant dans un milieu transparent d'indice n=1,5.
Question : Déterminer sa longueur d'onde l en nm dans ce milieu.
Quelle est sa couleur ? Justifier.
(manip radio Montpellier 2008)
correction fixe
Soit une sonde située à une distance d=5,4 m d'une paroi réfléchissante.
La sonde joue à la fois le rôle d'émetteur et de récepteur : elle émet des salves d'ultrasons ;
ces ondes se réfléchissent sur la paroi et sont détectées par la sonde.
La célérité c de ces ondes ultrasonores est de 360 m/s dans les conditions de l'expérience.
Question : Déterminer, en ms, l'intervalle de temps Δt séparant l'émission d'une salve d'ultrasons et sa réception par la sonde.
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Un haut parleur émet une onde sonore progressive sinusoïdale de fréquence f= 1,2 kHz.
Deux microphones sont placés dans l'axe du haut parleur, en un point A et en un point B, avec AB = 45 cm. L'onde sonore se propage dans l'air à la clérité c = 360 m/s.
Question : Comment vibrent les ondes en A et en B ? Justifier.
Soit une onde lumineuse se propageant dans le vide. Sa longueur d'onde est l0=750 nm.
Question : Quelle est sa couleur ?
Cette onde se propage maintenant dans un milieu transparent d'indice n=1,5.
Question : Déterminer sa longueur d'onde l en nm dans ce milieu.
Quelle est sa couleur ? Justifier.
13 août 2010
Chimie organique
St Michel 2010. correction fixe
Chimie organique.
A- On obtient une imine avec une cétone et une amine primaire.
B- On obtient une imine par une réaction de condensation.
C- La réaction qui conduit à une imine n'est pas totale, car une imine est hydrolysable.
D- En présence de 2,4-DNPH, les composés carbonylés donne un précipité de 2,4-dinitrophénolhydrazone.
Soient les trois équations de réaction :
(1) : 2 CH3-COOH = A + H2O
(2) : A + propan-1-ol = B + CH3-COOH
(3) : B + HO- = C+D.
A- B est l'anhydride éthanoïque.
B- B est le propanoate d'éthyle.
C- C est l'ion propanoate.
D- D est l'éthanol.
Berck 2010
Alcools saturés non cycliques de formule brute C5H12O.
Parmi les affirmations suivantes, combien y en a t-il d'exactes ?
- Il existe 8 alcools isomères correspondants à cette formule brute.
- le 2-méthylbutan-1-ol est l'un de ces isomères.
- Il y a 5 isomères qui sont des alcools secondaires.
- l'alcool tertiaire a pour nom 2,2-diméthylpropan-1-ol.
- 7 isomères peuvent subir une oxydation ménagée.
Assas 2010
Comment ôter une tache de beurre ?
L'acide butanoïque ou acide butyrique, noté A est un acide carboxylique de formule semi-développée CH3-CH2-CH2-COOH.
Questions :
-Nommer et mettre en évidence le groupe caractéristique.
L'action de l'acide butanoïque sur un réactif B conduit à la formation de C et D.
C a pour formule semi-développée CH3-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-CH3.
Questions :
-Nommer le produit C. A quelle famille appartient-il ?
-Ecrire la formule semi-développée de B et donner son nom.
-Quelle est la nature du produit D ?
La butyrine ou tributyrate de glycéryle est un corps gras présent dans le beurre.
Cette molécule résulte de l'action de l'acide butyrique sur le glycérol de formule HOCH2-CH(OH) -CH2OH.
Questions :
-Ecrire l'équation modélisant la réaction de synthèse de la butyrine.
On mélangeune masse m1 = 26,4 g d'acide butyrique et une quantité de matière n2 =0,100 mol de glycérol.
Questions :
Le mélange est-il stoechiométrique ?
Après addition de quelques grains de pierre ponce, on chauffe à reflux ce mélange réactionnel.
On obtient une masse m = 19,0 g de butyrine.
Questions :
Calculer le rendement de cette synthèse.
Assas 2009
correction fixeLes analyses physico-chimiques d'un hydrocarbure A donnent :
composition centésimale massique en carbone : 85,7 %
densité de la vapeur de A par rapport à l'air d = 2,41
question :
-Formule brute et famille de A?
-Donner les formules topologiques et les noms de tous les composés ayant la même formule brute que A.
question :
Sachant que l'hydrocarbure A présente l'isomérie Z E, identifier cet hydrocarbure.
L'hydratation de A à haute température conduit à la formation de deux produits organiques B et C.
question :
Donner la formule topologique et le nom de ces deux produits.
Chacun des produits B et C est traité par une solution d'ion permanganate, puis chauffé à 80°C quelques minutes.
Les solutions, initialement rose foncé, se décolorent.
question :
Quel(s) est (sont) le(s) nom(s) du (des) produit(s) organique(s) formé(s) lors de la réaction avec les ions permanganate ?
Après réaction, des tests sont réalisés sur les solutions résultantes B' et C' avec une solution de 2,4-DNPH d'une part et une solution de réactif de Tollens d'autre part.
question :
Qu'observe t-on dans chaque cas ? Justifier.
Chimie organique.
A- On obtient une imine avec une cétone et une amine primaire.
B- On obtient une imine par une réaction de condensation.
C- La réaction qui conduit à une imine n'est pas totale, car une imine est hydrolysable.
D- En présence de 2,4-DNPH, les composés carbonylés donne un précipité de 2,4-dinitrophénolhydrazone.
Soient les trois équations de réaction :
(1) : 2 CH3-COOH = A + H2O
(2) : A + propan-1-ol = B + CH3-COOH
(3) : B + HO- = C+D.
A- B est l'anhydride éthanoïque.
B- B est le propanoate d'éthyle.
C- C est l'ion propanoate.
D- D est l'éthanol.
Berck 2010
Alcools saturés non cycliques de formule brute C5H12O.
Parmi les affirmations suivantes, combien y en a t-il d'exactes ?
- Il existe 8 alcools isomères correspondants à cette formule brute.
- le 2-méthylbutan-1-ol est l'un de ces isomères.
- Il y a 5 isomères qui sont des alcools secondaires.
- l'alcool tertiaire a pour nom 2,2-diméthylpropan-1-ol.
- 7 isomères peuvent subir une oxydation ménagée.
Assas 2010
Comment ôter une tache de beurre ?
L'acide butanoïque ou acide butyrique, noté A est un acide carboxylique de formule semi-développée CH3-CH2-CH2-COOH.
Questions :
-Nommer et mettre en évidence le groupe caractéristique.
L'action de l'acide butanoïque sur un réactif B conduit à la formation de C et D.
C a pour formule semi-développée CH3-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-CH3.
Questions :
-Nommer le produit C. A quelle famille appartient-il ?
-Ecrire la formule semi-développée de B et donner son nom.
-Quelle est la nature du produit D ?
La butyrine ou tributyrate de glycéryle est un corps gras présent dans le beurre.
Cette molécule résulte de l'action de l'acide butyrique sur le glycérol de formule HOCH2-CH(OH) -CH2OH.
Questions :
-Ecrire l'équation modélisant la réaction de synthèse de la butyrine.
Questions :
Le mélange est-il stoechiométrique ?
Après addition de quelques grains de pierre ponce, on chauffe à reflux ce mélange réactionnel.
On obtient une masse m = 19,0 g de butyrine.
Questions :
Calculer le rendement de cette synthèse.
Assas 2009
correction fixeLes analyses physico-chimiques d'un hydrocarbure A donnent :
composition centésimale massique en carbone : 85,7 %
densité de la vapeur de A par rapport à l'air d = 2,41
question :
-Formule brute et famille de A?
-Donner les formules topologiques et les noms de tous les composés ayant la même formule brute que A.
Sachant que l'hydrocarbure A présente l'isomérie Z E, identifier cet hydrocarbure.
L'hydratation de A à haute température conduit à la formation de deux produits organiques B et C.
question :
Donner la formule topologique et le nom de ces deux produits.
Chacun des produits B et C est traité par une solution d'ion permanganate, puis chauffé à 80°C quelques minutes.
Les solutions, initialement rose foncé, se décolorent.
question :
Quel(s) est (sont) le(s) nom(s) du (des) produit(s) organique(s) formé(s) lors de la réaction avec les ions permanganate ?
Après réaction, des tests sont réalisés sur les solutions résultantes B' et C' avec une solution de 2,4-DNPH d'une part et une solution de réactif de Tollens d'autre part.
question :
Qu'observe t-on dans chaque cas ? Justifier.
4 août 2010
Electricité générateur récepteurs resistances energie puissance 1ère S au concours
NANCY 2000
Correction des exos suivants :
Deux piles Leclanché équivalentes alimentent respectivement les circuits A et B suivants:
Vrai ou faux?
1.la pile du circuit (A) a une durée de vie plus longue
2.les piles ont une durée de vie identique
3.la pile du circuit (B) a une durée de vie plus longue
Une automobile laisse fonctionner 2 phares (puissance 45 W chacun) et 4 feux de position (puissance individuelle 15 W).
Le moteur est arrêté.
La batterie de résistance interne négligeable a une capacité de 40 Ah et une fem de 12 V
Vrai ou faux?
1.Les 6 ampoules sont montées en série
2.Les 2 phares sont en série et les 4 feux de positions de même. Ces 2 associations sont branchées en dérivation l'une par rapport à l'autre.
3.Les 6 ampoules sont montées en parallèle.
Quelques unités :
Vrai ou faux?
1. L'unité de puissance est le joule
2. 2 MV signifie 2 millivolts
3. dans l'expression C=10 µF , F désigne le faraday
4. une charge électrique se mesure en coulomb
G générateur 12V et 2 ohms
G' générateur 50V et 5 ohms
R=10 ohms conducteur ohmique
E électrolyseur 2V; 3 ohms
Vrai ou faux?Le courant I vaut (A) :
°3,1
°3
°1,8
°2
Paris 2000
correction des exos suivants
Un générateur de tension continue a une f e m de 30 V et une résistance interne r= 6 ohms.
Il fournit une puissance de 31,5 W à un circuit extérieur résistif.
Vrai ou faux?L'intensité dans le circuit est :
° 2 A
° 3 A
° 3,5 A
° 1,5 A
° 1 A
St Michel 2007
Un générateur de courant continu de fem E=6,0 V et de résistance interne r=2,0 ohms est connecté à un circuit extérieur de telle sorte qu'il fournisse la puissance maximale dont il est capable.
question : Le rendement du générateur est égal ( en %) à :
40 ;
50 ;
60 ;
70 ;
90.
question : Dans les conditions précédentes, le générateur dissipe par effet joule une puissance (W) égale à :
3 ;
3,5 ;
4 ;
4,5 ;
5.
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
CEERRF 2008
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
On considère deux conducteurs ohmiques identiques ( résistance R), et un générateur de tension ( E=30 V, r1= 10 Ω).
Pour mesurer la tension à vide ( f.e.m) de ce générateur on branche un voltmètre à ses bornes.
question :
Expliquer à l'aide d'un calcul, pourquoi on mesure bien la tension à vide ( f.e.m ), la résistance du voltmètre notée RV étant très grande.
On associe les deux conducteurs ohmiques en parallèle et on les relie au générateur.
Un ampèremètre branché dans le circuit mesure une intensité I=500 mA.
question : Exprimer I en fonction des données.
question :En déduire l'expression littérale et la valeur de R.
Assas 2008 :
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)Il est demandé l'expression des valeurs littérales avant tout calcul numérique. Les notations du texte doivent être respectées.
Le circuit élctrique d'une petite grue en jouet est constitué d'un circuit série comprenant :
une pile électrique dont la caractéristique UP(I) est donnée ci-dessous,
un résistor de résistance variable R
et un moteur de f.c.e.m E' = 3,0 V et de rendement rM=0,6.
L'énegie mécanique délivrée par le moteur sert à faire monter et descendre verticalement une petite masse
m =30 g d'une hauteur h = 1,0 m à la vitesse constante v = 0,50 m/s.
On constate que la pile est épuisée lorsque la masse a effectué 50 montées et descentes. g= 10 m/s2.
Question : Déterminer la f.e.m E et la résistance interne r de la pile, la puissance chimique Pch mise en jeu, la puissance PelP qu'elle fournit au circuit.
Question : Calculer l'énergie chimique totale délivrée par la pile ainsi que l'énergie dissipée dans le résistor de résistance R.
Q.C.M. 2007
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
Question : Quelle la puissance mécanique utile ?
Puissance et énergie.
L' énergie mise en oeuvre W= 3 106 J pendant une durée Δt = 8 heures.
Question :Quelle est la puissance moyenne correspondante ?
Energie est en Joule.
Question :Quelles sont les autres unités de l'énergie ?
Moteur
Texte:
moteur bloqué I = 5A
fonctionnement normal I=2,5 A
Question : Quelle est la résistance interne du moteur?
Question : Quelle est la fcem E' du moteur ?
Question : Quelle est la puissance Pelect des forces électromagnétiques?
Moteur
E = 12 V ; r = 2 W ; E' = 9 V ; r' = 3 Ω.
Question : Quelle est l'intensité I?
Question :Quelle est la tension U aux bornes du moteur?
Question :Quelles sont les puissances mises en jeu?.
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
Ceerrf 2009
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
On considère un générateur caractérisé par sa tension à vide E1 et sa résistance interne r1.
En circuit fermé il débite un courant d'intensité I.
Question : Rappeler la loi d'Ohm pour ce générateur et faire un schéma équivalent d'un tel générateur.
Question :
Question :
En déduire l'expression deWJ , WG ,We , E1, r1, rendement h. et les calculer :
On associe ce générateur en parallèle avec un autre générateur de tension à vide E2 = E1 et de résistance interne r2 inconnue, de telle sorte que les bornes positives coïncident.
Question :
fin de réponse)
On considère que cette association est équivalente à un seul générateur de caractéristique Eéq et réq, de tension UPN et débitant un courant d'intensité I.
Question :
EFOM 2009
correction
Moteur électrique.
Un moteur électrique ( fcem E' = 1,25 V, r' = 1 ohm) est associé en série avec un générateur ( fem E = 4,5 V, r = 1,5 ohms) et un conducteur ohmique R = 4 ohms.
Intensité du courant dans le circuit?
A °0,5 A
B °1 A
C °0,05 A
D ° 0,1 A
E °1,2 A
F °autres
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie totale fournie par la pile.
A °125 J
B °250 J
C °12,5 J
D °405 J
E °35 J
F °autre
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie consommée dans le conducteur ohmique.
A °125 J
B °250 J
C °215 J
D °405 J
E °35 J
F °autre
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie utile produite par le moteur.
A °125 J
B °250 J
C °12,5 J
D °405 J
E °112,5 J
F °autre
Berck 2009
Moteur électrique.
Un moteur est branché à une pile de fem E = 6,0 V et de résistance interne r = 1,2 ohms.
Le générateur fourni une puissance électrique de 2,8 W au moteur qui en convertit 80 % en énergie mécanique.
Déterminer la résistance électrique ( ohms) du moteur :
4,2
6,7
8,2
9,8
autre
CERRFF 2010
Dipole électrique linéaire.
La caractéristique intensité tensiond'un dipole électrique linéaire passe par les deux points de fonctionnement A ( 300 mA ; 14 V) et B ( 1,5 A ; 2,0 V).
On peut affirmer que :
A- ce dipole est à classer dans la catégorie des récepteurs.
B- La loi de fonctionnement de ce dipole est de la forme I = a U + b avec a< 0 et b >0.
C- Lorsqu'il fonctionne au maximum de sa puissance ce dipole délivre une intensité de 850 mA.
D- Si U = 10 V alors I = 1,0 A.
E- Ce dipole dissipe par effet joule, une puissance du type rI2t.
EFOM 2010
A- La tension UBC vaut environ 5,0 V.
B- La résistance équivalente du circuit vaut environ 30 ohms.
C- Les tensions UBC et UCD sont identiques.
D- L'intensité vaut environ 0,50A.
F- Aucune de ces propositions n'est exacte.
Berck 2010
Associations de résistors.
Déterminer UBM en volt.
2,0 ;
4,0 ;
6,0 ;
8,0 ;
16,0 ;
aucune réponse exacte
Correction des exos suivants :
Deux piles Leclanché équivalentes alimentent respectivement les circuits A et B suivants:
1.la pile du circuit (A) a une durée de vie plus longue
2.les piles ont une durée de vie identique
3.la pile du circuit (B) a une durée de vie plus longue
Une automobile laisse fonctionner 2 phares (puissance 45 W chacun) et 4 feux de position (puissance individuelle 15 W).
Le moteur est arrêté.
La batterie de résistance interne négligeable a une capacité de 40 Ah et une fem de 12 V
Vrai ou faux?
1.Les 6 ampoules sont montées en série
2.Les 2 phares sont en série et les 4 feux de positions de même. Ces 2 associations sont branchées en dérivation l'une par rapport à l'autre.
3.Les 6 ampoules sont montées en parallèle.
Quelques unités :
Vrai ou faux?
1. L'unité de puissance est le joule
2. 2 MV signifie 2 millivolts
3. dans l'expression C=10 µF , F désigne le faraday
4. une charge électrique se mesure en coulomb
G générateur 12V et 2 ohmsG' générateur 50V et 5 ohms
R=10 ohms conducteur ohmique
E électrolyseur 2V; 3 ohms
Vrai ou faux?Le courant I vaut (A) :
°3,1
°3
°1,8
°2
Paris 2000
correction des exos suivants
Un générateur de tension continue a une f e m de 30 V et une résistance interne r= 6 ohms.
Il fournit une puissance de 31,5 W à un circuit extérieur résistif.
Vrai ou faux?L'intensité dans le circuit est :
° 2 A
° 3 A
° 3,5 A
° 1,5 A
° 1 A
EFOM 2001 correction fixe Une génératrice G de f.é.m. E = 62 V et de résistance interne r = 2 ohm,alimente un moteur électrique M, de f.c.é.m. E' = 48 V et de résistance interne r' = 20 ohm. La ligne est composée de deux fils de cuivre PA et NB. Chacun de ces fils possède une résistance R = 5 ohm.  question : Déterminer l'intensité I du courant débité par la génératrice. question : Déterminer les tensions U et U' aux bornes du générateur et du moteur. En déduire la chute de tension le long de cette ligne: U - U'. Le courant passe pendant un intervalle de temps Δt = 100 s. question : Déterminer : - l'énergie électrique Wél fournie par la génératrice au reste du circuit - l'énergie électrique W'él reçue par le moteur de la part du reste du circuit - la chaleur dégagée par la ligne, qui est en régime permanent : - le rendement h de la ligne. Le rendement dépend-il de la durée du passage du courant ? Données : 4,8/6,2 = 0,774 ; 5/6 = 0,833La génératrice est actionnée par une turbine, le moteur fait tourner l'arbre d'une machine-outil. question : Déterminer le travail fourni par la turbine à la génératrice, pendant 100 s. question : Déterminer le travail fourni par le moteur à la machine-outil, pendant 100 s. Les appareils sont en régime permanent, l'effet Joule représente pratiquement la seule source de chaleur. question : Définir et déterminer le rendement de l'installation: génératrice, ligne, moteur. Berck 2001 Le moteur d'une grue soulève une charge de 30 000 N à la vitesse de 15 m/min. La tension d'alimentation continue du moteur est U=230V et l'intensité du courant vaut i=45 A. Le rapport de la puissance mécanique fournie à la puissance électrique utile du moteur (rendement mécanique) est de 75%. question :Quelle est la résistance r du moteur (en ohm) ? (remarque : l'énergie mécanique est le produit scalaire F (vecteur).distance (vecteur) et la puissance mécanique est énergie/temps.) ° 0,96 ° 0,42 ° 0,17 ° 0,64 ° 0,23 ° 0,85 élément de réponse :  correction des exos suivants : Ascq 2002 Parmi les propositions suivantes concernant certains dipôles électriques lesquelles sont vraies ? 1)Quand on branche un voltmètre aux bornes d'une pile à vide on mesure la force électromotrice de la pile 2)Un conducteur ohmique transforme l'intégralité de l'énergie électrique qu'il reçoit en énergie calorifique. 3)La caractéristique u = f(i) d'un résistor est une fonction linéaire croissante. Le générateur (E= 5,5 V et r = 2,25 ohms) est branché aux bornes d'un conducteur ohmique de résistance R= 12 ohms. On se propose de déterminer l'énergie calorifique dégagée dans le conducteur ohmique pendant une durée de 15 min. l'énergie dégagée dans le conducteur ohmique a pour valeur ( en kJ) aide : i (A) = E / ( R+r) U= R i énergie (J) = U i t le temps est en seconde réponses possibles : 9,22 0,15 2,81 1,61 8,52 4,61 14,12 6,21 Un générateur de force électromotrice E et de résistance interne r alimente successivement deux circuits différents et fournit : - dans le circuit n°1 : une puissance P1=1,84 W quand la tension entre ses bornes vaut U1=4,6 V - dans le circuit n°2 : une puissance P2 =2,96 W quand la tension entre ses bornes vaut U2=3,7 V Question : La force électromotrice E du générateur a pour valeur ( en volt) : aide : puissance (watt) = tension (volt) fois intensité (ampère) I 1 = 1,84 / 4,6 = 0,4 A I 2 = 2,96 / 3,7 = 0,8 A puis U= E-r I, tension aux bornes de la pile 4,6 = E-0,4 rI 3,7 = E -0,8 r réponses possibles : 10,27,8 6 4,9 6,9 9,5 5,5 8,9 Un générateur de force électromotrice E et de résistance interne r alimente successivement deux circuits différents et fournit : - dans le circuit n°1 : une puissance P1=1,84 W quand la tension entre ses bornes vaut U1=4,6 V - dans le circuit n°2 : une puissance P2 =2,96 W quand la tension entre ses bornes vaut U2=3,7 V La résistance interne du générateur a pour valeur ( en ohm) : aide : puissance (watt) = tension (volt) fois intensité (ampère) I 1 = 1,84 / 4,6 = 0,4 A I 2 = 2,96 / 3,7 = 0,8 A puis U= E-r I, tension aux bornes de la pile 4,6 = E-0,4 rI 3,7 = E -0,8 r Réponses possibles : 1,253,25 4,2 2,8 4,9 4,8 3,75 2,25 Nantes 2003  R1 = 60 W ; R2 = 40 W ; R3 = 30 W ; E=9 V ; r=6 W. Calculer les intensités I, I1, I2. correction fixe ( à la suite d'un autre exo) Nantes 2004  Questions :
Rennes 2005 : association de resistors 
CEERRF 2006 On dispose du matériel suivant : une pile "9 V", cinq conducteurs ohmiques de résistances R= 20 W, deux multimètres, des fils, un jouet ( petite grue doté d'un moteur électrique), une notice du moteur de la grue sur laquelle on peut lire " puissance électrique maximale tolérée = Pmax = 3 W". Tension aux bornes du moteur électrique U= E'+ r' I avec E' : force électromotrice du motuer et r': résistance électrique du moteur Etude de la pile : on réalise un montage qui permet de tracer la caractèristique intensité-tension de la pile, c'est à dire la courbe représentant l'évolution de la tension UPN aux bornes de la pile en fonction de l'intensité I qu'elle débite. 
Berck 2007  Calculer UBC (V). Réponses possibles : 1,0 ; 2,5 ; 3,5 ; 4,5 ; 7,5; aucune réponse exacte correction fixe ( à la suite d'un autre exo) |
Un générateur de courant continu de fem E=6,0 V et de résistance interne r=2,0 ohms est connecté à un circuit extérieur de telle sorte qu'il fournisse la puissance maximale dont il est capable.
question : Le rendement du générateur est égal ( en %) à :
40 ;
50 ;
60 ;
70 ;
90.
question : Dans les conditions précédentes, le générateur dissipe par effet joule une puissance (W) égale à :
3 ;
3,5 ;
4 ;
4,5 ;
5.
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
CEERRF 2008
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
On considère deux conducteurs ohmiques identiques ( résistance R), et un générateur de tension ( E=30 V, r1= 10 Ω).
Pour mesurer la tension à vide ( f.e.m) de ce générateur on branche un voltmètre à ses bornes.
question :
Expliquer à l'aide d'un calcul, pourquoi on mesure bien la tension à vide ( f.e.m ), la résistance du voltmètre notée RV étant très grande.
Un ampèremètre branché dans le circuit mesure une intensité I=500 mA.
question : Exprimer I en fonction des données.
question :En déduire l'expression littérale et la valeur de R.
Assas 2008 :
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)Il est demandé l'expression des valeurs littérales avant tout calcul numérique. Les notations du texte doivent être respectées.
Le circuit élctrique d'une petite grue en jouet est constitué d'un circuit série comprenant :
une pile électrique dont la caractéristique UP(I) est donnée ci-dessous,
un résistor de résistance variable R
et un moteur de f.c.e.m E' = 3,0 V et de rendement rM=0,6.
L'énegie mécanique délivrée par le moteur sert à faire monter et descendre verticalement une petite masse
m =30 g d'une hauteur h = 1,0 m à la vitesse constante v = 0,50 m/s.
On constate que la pile est épuisée lorsque la masse a effectué 50 montées et descentes. g= 10 m/s2.
Question : Calculer la puissance mécanique PM délivrée par le moteur, la puissance électrique P elM qu'il consomme et l'intensité I du courant qui le traverse.
Question : Déterminer la f.e.m E et la résistance interne r de la pile, la puissance chimique Pch mise en jeu, la puissance PelP qu'elle fournit au circuit.
Q.C.M. 2007
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
Question : Quelle la puissance mécanique utile ?
Puissance et énergie.
L' énergie mise en oeuvre W= 3 106 J pendant une durée Δt = 8 heures.
Question :Quelle est la puissance moyenne correspondante ?
Energie est en Joule.
Question :Quelles sont les autres unités de l'énergie ?
Moteur
Texte:
moteur bloqué I = 5A
fonctionnement normal I=2,5 A
Question : Quelle est la résistance interne du moteur?
Question : Quelle est la fcem E' du moteur ?
Question : Quelle est la puissance Pelect des forces électromagnétiques?
Moteur
E = 12 V ; r = 2 W ; E' = 9 V ; r' = 3 Ω.
Question : Quelle est l'intensité I?
Question :Quelle est la tension U aux bornes du moteur?
Question :Quelles sont les puissances mises en jeu?.
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
Ceerrf 2009
correction fixe ( à la suite d'un autre exo)
On considère un générateur caractérisé par sa tension à vide E1 et sa résistance interne r1.
En circuit fermé il débite un courant d'intensité I.
Question :
Rappeler les expressions de la puissance totale PG échangée par ce générateur, de la puissance Pe échangée avec le circuit extérieur, de la puissance PJ dissipée par effet Joule dans le générateur.
Question :
En déduire l'expression deWJ , WG ,We , E1, r1, rendement h. et les calculer :
On associe ce générateur en parallèle avec un autre générateur de tension à vide E2 = E1 et de résistance interne r2 inconnue, de telle sorte que les bornes positives coïncident.
Question :
Schématiser l'association.
(Partie de Réponse :
On note I1 l'intensité débitée par le premier générateur et I2 l'intensité débitée par le second.(Partie de Réponse :
On considère que cette association est équivalente à un seul générateur de caractéristique Eéq et réq, de tension UPN et débitant un courant d'intensité I.
Question :
Etablir les expressions littérales de I1, I2 en fonction de r1, r2 et I.
En déduire l'expression de Eéq puis celle de réq.
Question :Donner l'expression des puissances électriques P1, P2 et Péq disponibles aux bornes de chaque générateur puis aux bornes du générateur équivalent.
Question :Calculer r2 si réq = 5,0 ohms.
EFOM 2009
correction
Moteur électrique.
Un moteur électrique ( fcem E' = 1,25 V, r' = 1 ohm) est associé en série avec un générateur ( fem E = 4,5 V, r = 1,5 ohms) et un conducteur ohmique R = 4 ohms.
Intensité du courant dans le circuit?
A °0,5 A
B °1 A
C °0,05 A
D ° 0,1 A
E °1,2 A
F °autres
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie totale fournie par la pile.
A °125 J
B °250 J
C °12,5 J
D °405 J
E °35 J
F °autre
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie consommée dans le conducteur ohmique.
A °125 J
B °250 J
C °215 J
D °405 J
E °35 J
F °autre
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie utile produite par le moteur.
A °125 J
B °250 J
C °12,5 J
D °405 J
E °112,5 J
F °autre
Berck 2009
Moteur électrique.
Un moteur est branché à une pile de fem E = 6,0 V et de résistance interne r = 1,2 ohms.
Le générateur fourni une puissance électrique de 2,8 W au moteur qui en convertit 80 % en énergie mécanique.
Déterminer la résistance électrique ( ohms) du moteur :
Réponses possibles
2,14,2
6,7
8,2
9,8
autre
CERRFF 2010
Dipole électrique linéaire.
La caractéristique intensité tensiond'un dipole électrique linéaire passe par les deux points de fonctionnement A ( 300 mA ; 14 V) et B ( 1,5 A ; 2,0 V).
On peut affirmer que :
A- ce dipole est à classer dans la catégorie des récepteurs.
B- La loi de fonctionnement de ce dipole est de la forme I = a U + b avec a< 0 et b >0.
C- Lorsqu'il fonctionne au maximum de sa puissance ce dipole délivre une intensité de 850 mA.
D- Si U = 10 V alors I = 1,0 A.
E- Ce dipole dissipe par effet joule, une puissance du type rI2t.
EFOM 2010
Associations de conducteurs ohmiques.
UAD = 15 V ; R = 16 ohms.A- La tension UBC vaut environ 5,0 V.
B- La résistance équivalente du circuit vaut environ 30 ohms.
C- Les tensions UBC et UCD sont identiques.
D- L'intensité vaut environ 0,50A.
F- Aucune de ces propositions n'est exacte.
Berck 2010
Associations de résistors.
Déterminer UBM en volt.
2,0 ;
4,0 ;
6,0 ;
8,0 ;
16,0 ;
aucune réponse exacte
30 juillet 2010
QCM virage circulaire, solénoïde, fusion nucléaire, dipôle RLC, moteur électrique ( Kiné EFOM 2009)
On peut considérer que les actions qui s'exercent sur un avion en vol sont équivalentes à 4 forces :
- le poids P ;
- la poussée F due aux réacteurs :
- la trainée représentant les frottements et la résistance de l'air à l'avancement ;
dans cet exercice cette force est considérée comme négligeable ;
- la portance R représentant l'action de l'air sur les ailes de l'avion et résultant des différences de pression entre les parties inférieure et supérieure de l'avion ; elle est toujours dans le plan de symétrie de l'avion, perpendiculaire au plan des ailes.
On donne g = 10 m s-2.
Un avion de masse 2 tonnes, partant du repos, parcourt la totalité de la plate forme horizontale d'un porte avions, supposé immobile, avant de décoller.
La longueur de la piste d'envol est de 200 m et la vitesse au bout de la piste est de 360 km/h.
Evaluer l'intensité de la force de propulsion F supposée constante.
virage circulaire.
Le même avion attaque à la vitesse constante de 720 km/h un virage circulaire horizontal de 800 m de rayon
Déterminer la norme du vecteur accélération ( m s-2) de l'avion .
inclinaison des ailes.
Déterminer l'inclinaison a des ailes, supposées planes, par rapport au plan horizontal.
solénoïde.
Un solénoïde est parcouru par un courant d'intensité I = 2 A ;
sa longueur est L = 20 cm, son rayon r = 4 cm.
Il est formé de 800 spires de fil de cuivre isolé, la résistance de l'ensemble est de 4 ohms.
µ0 = 1,25 10-6 SI.
Quelle est la valeur du champ magnétique à l'intérieur du solénoïde ?
Quelle est la fem E du générateur de résistance interne r = 1 ohm branché aux bornes du solénoïde ?
fusion nucléaire
21H + 21H = 31H + 11H.
L'énergie de liaison par nucléon est 1,11 MeV pour le deutérium et 2,83 MeV pour le tritium.
Déterminer l'énergie libérée au cours de cette réaction.
dipôle RLC.
Le condensateur de capacité C = 1 µF est préalablement chargé par le générateur de fem E =4 V ( interrupteur en position 1).
On enregistre la tension uc(t) aux ornes du condensateur en basculant l'interrupteur en position 2. L'instant du basculement est choisi comme origine des dates.
Déterminer l'énergie initialement fournie au dipôle RLC.
Au bout d'une pseudopériode, déterminer l'énergie totale stockée dans le dipôle RLC.
Calculer la puissance moyenne perdue en une pseudo-période.
Moteur électrique.
Un moteur électrique ( fcem E' = 1,25 V, r' = 1 ohm) est associé en série
avec un générateur ( fem E = 4,5 V, r = 1,5 ohms) et un conducteur ohmique R = 4 ohms.
Intensité du courant dans le circuit ?
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie totale fournie par la pile.
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie consommée dans le conducteur ohmique.
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie utile produite par le moteur.
dipôle RC
C = 20 µF ; R = 500 ohms. le GBf délivre une tension crénaux de valeurs extrème 0 et E.
Quelle doit être la valeur de la période T du signal en crénaux pour que la charge et la décharge successives ne s'effectuent qu' à 63 % ?
correction fixe
correction chimix
- le poids P ;
- la poussée F due aux réacteurs :
- la trainée représentant les frottements et la résistance de l'air à l'avancement ;
dans cet exercice cette force est considérée comme négligeable ;
- la portance R représentant l'action de l'air sur les ailes de l'avion et résultant des différences de pression entre les parties inférieure et supérieure de l'avion ; elle est toujours dans le plan de symétrie de l'avion, perpendiculaire au plan des ailes.
On donne g = 10 m s-2.
Un avion de masse 2 tonnes, partant du repos, parcourt la totalité de la plate forme horizontale d'un porte avions, supposé immobile, avant de décoller.
La longueur de la piste d'envol est de 200 m et la vitesse au bout de la piste est de 360 km/h.
Evaluer l'intensité de la force de propulsion F supposée constante.
virage circulaire.
Le même avion attaque à la vitesse constante de 720 km/h un virage circulaire horizontal de 800 m de rayon
Déterminer la norme du vecteur accélération ( m s-2) de l'avion .
inclinaison des ailes.
Déterminer l'inclinaison a des ailes, supposées planes, par rapport au plan horizontal.
solénoïde.
Un solénoïde est parcouru par un courant d'intensité I = 2 A ;
sa longueur est L = 20 cm, son rayon r = 4 cm.
Il est formé de 800 spires de fil de cuivre isolé, la résistance de l'ensemble est de 4 ohms.
µ0 = 1,25 10-6 SI.
Quelle est la valeur du champ magnétique à l'intérieur du solénoïde ?
Quelle est la fem E du générateur de résistance interne r = 1 ohm branché aux bornes du solénoïde ?
fusion nucléaire
21H + 21H = 31H + 11H.
L'énergie de liaison par nucléon est 1,11 MeV pour le deutérium et 2,83 MeV pour le tritium.
Déterminer l'énergie libérée au cours de cette réaction.
dipôle RLC.
On enregistre la tension uc(t) aux ornes du condensateur en basculant l'interrupteur en position 2. L'instant du basculement est choisi comme origine des dates.
Déterminer l'énergie initialement fournie au dipôle RLC.
Au bout d'une pseudopériode, déterminer l'énergie totale stockée dans le dipôle RLC.
Calculer la puissance moyenne perdue en une pseudo-période.
Moteur électrique.
Un moteur électrique ( fcem E' = 1,25 V, r' = 1 ohm) est associé en série
avec un générateur ( fem E = 4,5 V, r = 1,5 ohms) et un conducteur ohmique R = 4 ohms.
Intensité du courant dans le circuit ?
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie totale fournie par la pile.
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie consommée dans le conducteur ohmique.
Calculer pour 3 min de fonctionnement, l'énergie utile produite par le moteur.
dipôle RC
C = 20 µF ; R = 500 ohms. le GBf délivre une tension crénaux de valeurs extrème 0 et E.
Quelle doit être la valeur de la période T du signal en crénaux pour que la charge et la décharge successives ne s'effectuent qu' à 63 % ?
| F | |||||
correction fixe
correction chimix
QCM oxydo-réduction, pile, électrolyse ( Kiné EFOM 2009)
On dispose d'un mélange constitué de nA = 0,1 mol de propan-1-ol ( noté A)
et nB = 0,2 mol de propan-2-ol (noté B).
On procède à l'oxydation ménagée , en milieu acide, de ce mélange par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès ( couple Cr2O72-/Cr3+).
La concentration molaire de la solution de dichromate de potassium est 0,1 mol/L.
Déterminer le volume minimal de solution de dichromate de potassium qu'il faut utiliser pour l'oxydation ménagée du mélange des deux alcools A et B
pile zinc argent.
Une pile formée des couples Ag+ / Ag et Zn2+/Zn débite dans un circuit.
Ag : 110 g/mol ; Zn : 65 g/mol ; 1 F = 105 C
Déterminer l'intensité du courant sachant que la variation de masse de l'électrode d'argent est 1,10 g en 20 heures.
Déterminer la variation de mase de la lame de zinc pendant la même durée.
oxydation de l'éthanol.
L'éthanol peut être oxydé en acide éthanoïque CH3-COOH par une solution de dichromate de potassium K2Cr2O7 acidifiée.
M(éthanol) = 46 g/mol ; m(K2Cr2O7) = 294 g/mol.
Déterminer la masse de dichromate de potassium nécessaire pour oxyder 9,2 g d'éthanol ?
sel de Mohr et ion permanganate
On appelle sel de Mohr un corps cristallisé possédant la composition FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O.
Masse molaire M = 392 g/mol.
Il fournit lors d'une dissolution l'ion Fe2+.
On dissout 0,784 g de sel de Mohr dans 100 mL d'eau.
Couples redox Fe3+/Fe2+ ; MnO4- / Mn2+.
Déterminer la concentration molaire (mol/L)en ion fer (II) de la solution.
Déterminer le volume de cette solution à ajouter pour que tous les ions Fe2+ soient oxydés en Fe3+.
zingage électrolytique.
Le zingage consiste à recouvrir une pièce d'acier de zinc : on la plonge dans une solution aqueuse de sulfate de zinc ( Zn2+ aq + SO4-aq) et on fait circuler un courant entre cette pièce et une électode de graphite.
On veut recouvrir une pièce de surface S = 1,00 m2 d'une épaisseur e = 0,100 mm de zinc.
M(zinc) = 65 g/mol ; masse volumique du zinc r(Zn) =6,5 g cm-3 ; 1F = 105 C.
Calculer la quantité d'électricité ( C) .
Lors de l'électrolyse de 200 mL d'une solution aqueuse d'acide sulfurique un courant d'intensité I = 1,0 A traverse l'électrolyseur pendant 10 min.
De l'oxygène se dégage à l'anode et de l'hydrogène àla cathode. Vm = 25 L/mol.
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?A- les équations des réactions se produisant respectivement à l'anode et à la cathode sont :
B- le volume de dioxygène produit est 75 cm3.
C- le volume de dihydrogène produit est 75 cm3.
correction fixe
chimix
et nB = 0,2 mol de propan-2-ol (noté B).
On procède à l'oxydation ménagée , en milieu acide, de ce mélange par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès ( couple Cr2O72-/Cr3+).
La concentration molaire de la solution de dichromate de potassium est 0,1 mol/L.
Déterminer le volume minimal de solution de dichromate de potassium qu'il faut utiliser pour l'oxydation ménagée du mélange des deux alcools A et B
pile zinc argent.
Une pile formée des couples Ag+ / Ag et Zn2+/Zn débite dans un circuit.
Ag : 110 g/mol ; Zn : 65 g/mol ; 1 F = 105 C
Déterminer l'intensité du courant sachant que la variation de masse de l'électrode d'argent est 1,10 g en 20 heures.
Déterminer la variation de mase de la lame de zinc pendant la même durée.
oxydation de l'éthanol.
L'éthanol peut être oxydé en acide éthanoïque CH3-COOH par une solution de dichromate de potassium K2Cr2O7 acidifiée.
M(éthanol) = 46 g/mol ; m(K2Cr2O7) = 294 g/mol.
Déterminer la masse de dichromate de potassium nécessaire pour oxyder 9,2 g d'éthanol ?
sel de Mohr et ion permanganate
On appelle sel de Mohr un corps cristallisé possédant la composition FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O.
Masse molaire M = 392 g/mol.
Il fournit lors d'une dissolution l'ion Fe2+.
On dissout 0,784 g de sel de Mohr dans 100 mL d'eau.
Couples redox Fe3+/Fe2+ ; MnO4- / Mn2+.
Déterminer la concentration molaire (mol/L)en ion fer (II) de la solution.
Déterminer le volume de cette solution à ajouter pour que tous les ions Fe2+ soient oxydés en Fe3+.
zingage électrolytique.
Le zingage consiste à recouvrir une pièce d'acier de zinc : on la plonge dans une solution aqueuse de sulfate de zinc ( Zn2+ aq + SO4-aq) et on fait circuler un courant entre cette pièce et une électode de graphite.
On veut recouvrir une pièce de surface S = 1,00 m2 d'une épaisseur e = 0,100 mm de zinc.
M(zinc) = 65 g/mol ; masse volumique du zinc r(Zn) =6,5 g cm-3 ; 1F = 105 C.
Calculer la quantité d'électricité ( C) .
Lors de l'électrolyse de 200 mL d'une solution aqueuse d'acide sulfurique un courant d'intensité I = 1,0 A traverse l'électrolyseur pendant 10 min.
De l'oxygène se dégage à l'anode et de l'hydrogène àla cathode. Vm = 25 L/mol.
Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) ?A- les équations des réactions se produisant respectivement à l'anode et à la cathode sont :
B- le volume de dioxygène produit est 75 cm3.
C- le volume de dihydrogène produit est 75 cm3.
correction fixe
chimix