Concours d'accès en 1^ère année des ENSA Maroc 2016

Épreuve de Physique-Chimie

Cocher la bonne réponse: une réponse juste = 2 pts, une réponse fausse = -1 pt, pas de réponse = 0 pt.

Durée conseillée : 1 heure 30 minutes.

Exercice 1

Une salve d'ultrasons émise par un émetteur est reçue par deux récepteurs A et B distants de \( d = 50 \, \text{cm} \), reliés aux voies YA et YB d'un oscilloscope. Les signaux reçus sont décalés l'un par rapport à l'autre de \( n = 6 \, \text{div} \) et le coefficient de balayage est \( b = 0.25 \, \text{ms.div}^{-1} \).

Question 21

La vitesse des ultrasons dans l'air est proche de :

A) \( 320 \, \text{m.s}^{-1} \) B) \( 325 \, \text{m.s}^{-1} \) C) \( 335 \, \text{m.s}^{-1} \) D) \( 340 \, \text{m.s}^{-1} \)

Exercice 2

Un vibreur frappe la surface de l'eau d'une cuve à ondes à la fréquence de 5 Hz. La distance séparant les crêtes des 5 vagues consécutives est de 6 cm.

Question 22

La longueur d'onde de l'onde émise est :

A) 1.2 cm B) 1.5 cm C) 3.0 cm D) 4.5 cm

Question 23

La position des crêtes des \( k \) vagues quand le vibreur est au plus bas de sa course est donnée par :

A) \( l_k = k \cdot \lambda \) B) \( l_k = (k + 0,5) \cdot \frac{\lambda}{2} \) C) \( l_k = (2k + 1) \cdot \frac{\lambda}{2} \) D) \( l_k = k \cdot \lambda /2 \)

Exercice 3

Pour effectuer un plongeon, un plongeur saute d'un tremplin. Quand il quitte le tremplin, son centre d'inertie est en \( G_0 \) à la hauteur de \( h = 5 \, \text{m} \) au-dessus de l'eau et son vecteur vitesse \( V_0 \) tel que \( V_0 = 4.5 \, \text{m.s}^{-1} \) est incliné de 45° avec l'horizontale. En négligeant les frottements avec l'air et en considérant comme origine de l'énergie potentielle nulle en O (niveau de l'eau). On prendra \( g = 10 \, \text{m.s}^{-2} \) comme valeur de l'accélération de la pesanteur.

Question 24

La vitesse du centre de masse \( G_0 \) du plongeur dans l'eau en H vaut approximativement :

A) \( 10 \, \text{m.s}^{-1} \) B) \( 11 \, \text{m.s}^{-1} \) C) \( 12 \, \text{m.s}^{-1} \) D) \( 13 \, \text{m.s}^{-1} \)

Exercice 4

Un cascadeur souhaite réussir un saut dangereux avec sa voiture. Il s'engage alors sur un tremplin d'angle \( \alpha \) et son centre d'inertie (véhicule + cascadeur) arrive en O avec une vitesse initiale \( V_0 \) qui fait le même angle avec l'horizontale.
Il voudrait que ce centre d'inertie atteigne le point C avec une vitesse parallèle au plan (horizontal) en ce point.

On néglige les frottements avec l'air et on note les données suivantes : \( g_0 = 10 \, \text{m.s}^{-2} \), \( OA = 3 \, \text{m} \), \( AB = 20 \, \text{m} \), \( BC = 6 \, \text{m} \), \( m = 850 \, \text{Kg} \).

Question 25

Pour réussir ce saut, le tremplin doit avoir une valeur d'angle \( \alpha \) donnée par :

A) \( \tan(\alpha) = \frac{3}{5} \) B) \( \tan(\alpha) = \frac{3}{10} \) C) \( \tan(\alpha) = \frac{3}{20} \) D) \( \tan(\alpha) = \frac{3}{40} \)

Question 26

Pour réussir ce saut, la vitesse du centre de masse du véhicule en C doit avoir une valeur de :

A) \( 10 \sqrt{\frac{5}{3}} \) B) \( 10 \sqrt{\frac{3}{5}} \) C) \( 20 \sqrt{\frac{3}{5}} \) D) \( 20 \sqrt{\frac{5}{3}} \)

Exercice 5

Un satellite d'exploration a une trajectoire circulaire. Il évolue à une hauteur de \( h = 180 \, \text{Km} \) au-dessus de la Terre. On donne le rayon de la Terre \( R_T = 6370 \, \text{Km} \) et l'intensité du champ de pesanteur au niveau de la surface de la Terre \( g_0 = 9.8 \, \text{m.s}^{-2} \).

Question 27

La vitesse linéaire et la période du satellite sont exprimées par les relations suivantes :

A) \( V = R_T \sqrt{\frac{g_0}{R_T + h}} \) et \( T = 2\pi \sqrt{\frac{(R_T + h)^3}{g_0 \cdot R_T^2}} \) B) \( V = \sqrt{\frac{R_T + h}{g_0 \cdot R_T^2}} \) et \( T = 2\pi \sqrt{\frac{R_T^2}{g_0 (R_T + h)^3}} \) C) \( V = R_T \sqrt{\frac{g_0}{(R_T + h)^2}} \) et \( T = 2\pi \sqrt{\frac{(R_T + h)^3}{g_0 \cdot R_T^2}} \) D) \( V = R_T \sqrt{\frac{g_0}{R_T + h}} \) et \( T = 2\pi \sqrt{\frac{(R_T + h)^3}{g_0 \cdot R_T}} \)

Exercice 6

On considère un solide assimilé à un point matériel ; dans un repère galiléen la somme des forces appliquées à ce solide est nulle.

Question 28

Cocher la bonne réponse :

A) La vitesse est modifiée sans changement de sens et de la direction du mouvement. B) Le solide se maintient en mouvement circulaire uniforme. C) La direction du mouvement est modifiée sans changement de la vitesse. D) Le vecteur vitesse reste constant.

Exercice 7

Un pendule simple est constitué d'une masse ponctuelle accrochée à un fil inextensible de longueur \( l = 1 \, \text{m} \). La mesure de sa période propre en un lieu situé sur la Terre où l'accélération de la pesanteur \( g_0 = 9.81 \, \text{m.s}^{-2} \) vaut \( T_0 = 2 \, \text{s} \).

Question 29

La période de ce même pendule sur la Lune où \( g_L = \frac{g_0}{6} \) vaut :

A) \( \frac{\sqrt{3}}{2} \, \text{s} \) B) \( \sqrt{3} \, \text{s} \) C) \( 2\sqrt{3} \, \text{s} \) D) \( 3\sqrt{3} \, \text{s} \)

Exercice 8

L'explosion d'une bombe à hydrogène de masse 20Mt (Mt : million de tonnes) libère la même énergie que celle de 20Mt de trinitrotoluène (TNT). Sachant que la masse d'une tonne de TNT libère \( 4.18 \times 10^9 \, \text{J} \). On prendra la vitesse de la lumière dans le vide \( c = 3 \times 10^8 \, \text{m.s}^{-1} \).

Question 30

La perte de masse correspondante (masse d'une partie des constituants de la bombe qui s'est transformée en énergie cinétique communiquée à toutes les particules formées) vaut approximativement :

A) 0.55 Kg B) 0.65 Kg C) 0.85 Kg D) 0.95 Kg

Exercice 9

Le Thorium \( ^{227}_{90}\text{Th} \) est radioactif de type \(\alpha\). Sa demi-vie est égale à 18 jours. On dispose à \( t = 0 \) d'une source de Thorium de masse \( m_0 = 1 \, \mu\text{g} \).
\(ln(2)= 0,7; ln(3)=1,1; ln(5)=1,6; ln(6)=2,0; ln(10)=2,3\)

Question 31

La masse de Thorium restante à la date \( t_1 = 36 \) jours est de :

A) 0.25 µg B) 0.30 µg C) 0.40 µg D) 0.50 µg

Question 32

La date \( t_2 \) au bout de laquelle la masse de Thorium deviendra égale à \( m_2 = 1 \, \text{ng} \) est proche de :

A) 195 jours B) 190 jours C) 185 jours D) 180 jours

Exercice 10

Le sodium \( ^{24}_{11}\text{Na} \) est radioactif \(\beta^-\), de durée demi-vie égale à \( t_{1/2} = 15 \) heures. La masse \( m_0 \) nécessaire de \( ^{24}_{11}\text{Na} \) pour que le débit de l'émission initiale au cours d'une période soit équivalent à un courant électrique de \( I = 0.1 \, \text{mA} \) est donnée par l'expression suivante :
Données : \( e = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{C} \), \( N_A = 6.02 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1} \), \( M(\text{Na}) = 24 \, \text{g.mol}^{-1} \).
\(ln(2)= 0,7; ln(3)=1,1; ln(5)=1,6; ln(6)=2,0; ln(10)=2,3\)

Question 33

Cocher la bonne réponse :

A) \( m_0 = \frac{24}{7} \cdot \frac{10^{-3} \cdot N_A \cdot e}{t_{1/2}} \) B) \( m_0 = \frac{24 \times 10^{-4} \cdot t_{1/2}}{N_A \cdot e} \) C) \( m_0 = \frac{24}{7} \cdot \frac{10^{-3} \cdot t_{1/2}}{N_A \cdot e} \) D) \( m_0 = \frac{168 \times 10^{-3} \cdot N_A \cdot e}{t_{1/2}} \)

Exercice 11

Un condensateur de capacité \( C = 5 \, \text{mF} \) est chargé à l'aide d'un générateur débitant un courant d'intensité constante \( I_0 = 2 \, \text{mA} \).

Question 34

La tension aux bornes des deux armatures du condensateur et l'énergie électrique stockée dans ce dernier, au bout de 10 secondes sont données par les valeurs suivantes :

A) \( U_{AB} = 2V \) ; \( W_c = 10^{-2} \, \text{Joule} \) B) \( U_{AB} = 4V \) ; \( W_c = 4 \times 10^{-2} \, \text{Joule} \) C) \( U_{AB} = 6V \) ; \( W_c = 10^{-3} \, \text{Joule} \) D) \( U_{AB} = 2V \) ; \( W_c = 10^{-3} \, \text{Joule} \)

Exercice 12

Dans une bobine d'inductance \( L = 500 \, \text{mH} \) et de résistance interne \( r = 6 \, \Omega \), un générateur délivre une tension constante = 24V.

Question 35

On ferme le circuit (générateur ; bobine) ; l'énergie stockée dans la bobine en régime permanent est de :

A) 1 Joule B) 2 Joules C) 3 Joules D) 4 Joules

Exercice 13

Soit un volume \( V = 100 \, \text{mL} \) d'une solution aqueuse d'acide éthanoïque \( \text{CH}_3\text{COOH} \), de concentration \( c = 10^{-2} \, \text{mol.L}^{-1} \), son pH à 25°C vaut 3.4 (avec \( 10^{-3.4} = 4 \times 10^{-4} \)).
Il y a eu une réaction acido-basique entre les couples \( \text{CH}_3\text{COOH}/\text{CH}_3\text{COO}^- \) et \( \text{H}_3\text{O}^+/\text{H}_2\text{O} \). En considérant que la transformation de l'acide éthanoïque en ions n'a pas été totale lors de sa mise en solution.

Question 36

Le réactif restant en particule \( \text{CH}_3\text{COOH} \) a pour nombre de mole :

A) \( 9.6 \times 10^{-4} \, \text{mol} \) B) \( 19.2 \times 10^{-4} \, \text{mol} \) C) \( 9.6 \times 10^{-5} \, \text{mol} \) D) \( 19.2 \times 10^{-5} \, \text{mol} \)

Exercice 14

Bilan de l'électrolyse d'une solution très concentrée de chlorure de sodium :
\[ 2 \, \text{Na}^+_{(aq)} + 2 \, \text{Cl}^-_{(aq)} + 2 \, \text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightarrow \text{Cl}_{2(g)} + \text{H}_{2(g)} + 2 \, \text{HO}^-_{(aq)} + 2 \, \text{Na}^+_{(aq)} \]
Données : couples mis en jeu : \( \text{Cl}_2/\text{Cl}^- \) ; \( \text{H}_2\text{O}/\text{H}_2 \) ; volume molaire \( V_m = 30 \, \text{L.mol}^{-1} \), \( 1F = 96500 \, \text{C.mol}^{-1} \).
Cette cellule d'électrolyse industrielle qui permet de préparer des gaz, fonctionne sous une tension \( U = 3.8 \, \text{V} \) avec une intensité \( I = 4.5 \times 10^4 \, \text{A} \).

Question 37

Le volume de dichlore et le volume de dihydrogène produit en un jour sont identiques et leur valeur commune est plus proche de :

A) \( 6 \times 10^1 \, \text{m}^3 \) B) \( 6 \times 10^2 \, \text{m}^3 \) C) \( 6 \times 10^3 \, \text{m}^3 \) D) \( 6 \times 10^4 \, \text{m}^3 \)

Question 38

L'énergie consommée par \(\text{m}^3\) de dichlore préparé en un jour est proche de :

A) \( 2 \times 10^3 \, \text{J.m}^{-3} \) B) \( 2 \times 10^5 \, \text{J.m}^{-3} \) C) \( 2 \times 10^7 \, \text{J.m}^{-3} \) D) \( 2 \times 10^9 \, \text{J.m}^{-3} \)

Exercice 15

On souhaite protéger une lame de fer parallélépipédique Fe (solide) de surface \( S = 36.4 \, \text{cm}^2 \) en la recouvrant de zinc Zn (solide). Pour ce faire on pratique une électrolyse à anode soluble. Le bain est une solution concentrée de chlorure de Zinc II \( (\text{Zn}^{2+}, 2\text{Cl}^-) \).
Données : \( 1F = 96500 \, \text{C.mol}^{-1} \), \( M(\text{Zn}) = 65 \, \text{g.mol}^{-1} \) (et non 60), \( \mu_{\text{Zn}} = 7.14 \, \text{g.cm}^{-3} \).
On désire déposer une épaisseur de \( e = 50 \, \mu\text{m} \) de zinc sur l'intégralité de la surface de la lame de fer.

Question 39

La masse du zinc correspondante est plus proche de :

A) 0.3 g B) 1.3 g C) 13 g D) 130 g

Question 40

On suppose dans cette question que la masse de Zinc déposée sur l'électrode de fer est égale à la diminution de la masse de l'électrode de zinc. La durée de l'électrolyse si on applique un courant électrique d'intensité \( I = 0.5 \, \text{A} \) est proche de :

A) \( 1,8 \times 10^1 \, \text{s} \) B) \( 1,8 \times 10^2 \, \text{s} \) C) \( 1,8 \times 10^3 \, \text{s} \) D) \( 1,8 \times 10^4 \, \text{s} \)

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