Modèle de concours d'accès au cycle de préparation à l'agrégation de sciences physiques (option physique) — CRMEF Marrakech-Safi 2021 — Épreuve : Physique I (QCM avec document réponse)

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RÉ ES
| Ministère do l'Education Nationale |
de 13 Formation Professionnelle
de l'Ensoignonient Supérieur at de la Recherche Scientifique
CENTRE REGIONAL DES METIERS DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION
Marrakech-Safi
pale D'ACCES A LA PREMIERE ANNEE |
U CYCLE DE PREPARATION A L'AGRÉGATION
DE SCIENCES PHYSIQUES |
OPTION : Physique |
Session : novembre2021
Épreuve :Physique |
Durée :4 heures
Coefficient : 2
À LIRE ATTENTIVEMENT
Cetteépreuve est un QCM qui comporte 6 pages en plus de cette page de garde.
e Les calculatrices sont autorisées. L’usage des téléphones portables est strictementinterdit.
e Vous devez cochez (mettre une crois "’X"') les cases qui correspond à vos réponses dansle
document réponse(ci-joint) qui doit être rendu à la fin de l'épreuve. |
eAttention, il ne vous est délivré qu’un seul document réponse. |
Attention: toute réponse fausse entraine une pénalité dans la note.
| ‏فار‎ | j S'atinale ‏كه‎ de ‏ما‎ na M ‏ا ا‎ de l'Ensvignentent Supérieur 1
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27 7401) ‏م‎ | afregation de physique = 2021
l"* partie
Mécanique
1. Mobile sur un rail :
Un mobile P assimilé à un vo: _— | Lo
un plai tical $ Point matériel de masse m, se déplace sur un rail situé dans
et de di rtical. Le rail comporte une partie constituée d'un demi cercle de centre C
2) de di: ôtre A — te 5% 8
0 ‏ا‎ mi tre [A = 21. On néglige tout frottement et la liaison entre le mobile et le
| est unilatérale c'est-à-dire que la réaction À exercée par le rail sur le mobile ne peut
Ch: » RASE SE : : : RTE ; d
anger de sens. La position du point P lorsque sa trajectoire est à l’intérieur du demi
cercle est repérée par l'angle 8.
On désigne par g la norme de ١ ‘accélération de la pesanteur. A l'instant t — 0, le mobile
Fe A 5
‏لل‎ AR ë
est libéré en H sans vitesse initiale à la hauteur h.
1.1. Exprimer en fonction de ‏بط ا‎ get 9 , la norme ‏دن‎ de la vitesse du point P lorsqu'il
est à l'intérieur du demi cerele.
1.2. Donner l'expression de la norme de la réaction À exercée par le rail sur le point ©
1.3. De quelle hauteur minimale ‏ما‎ doit-on lâcher le mobile sans vitesse initiale en H
pour qu'il arrive jusqu’en À, point le plus haut du demi cercle ?
1.4. Donner dans ces conditions (h = ‏,لما‎ l'expression de la réaction À, en 1, point le | |
plus bas de la trajectoire. |
1.5. Exprimer la norme v4 de la vitesse du mobile lorsqu'il arrive au point A après avoir |
été lâché sans vitesse initiale depuis une hauteur À = ‏بج‎
‎1.6. On désigne par x. l’abscisse du centre du demi cercle. Calculer pour ‏يم حم‎ l’abs-
cisse 20 du point P lorsque la trajectoire du mobile coupe l’axe Ox tangent au demi
cercle en 1 après être passée par le point A. | |
» Epreuve de Physique I page 1
= = *. +. . ‏ب‎ È _ | . ‏نما‎
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> de préparation à l'agrégation de physique - 2021
ouvement d’un satellite :
On désigne par > > on ni —
di gne par RGT, 6, ‏لم م‎ un référentiel dont l'origine coïncide e centre T |
01 à 36 0 ‏دا‎ se ‏د‎ . à a 2 3
‏و‎ erre et dont les axes sont dirigés vers trois étoiles fixes de la sphère céleste. Dans |
ce référe 10 ; ses 0 1
e rélérentiel que l’on suppose galiléen, la Terre est animée d'un mouvement de rotation
uniforme de vecteur vitesse de rotation À = Nés. La Terre, de masse M, est supposée
sphérique de rayon R et parfaitement homogène. |
Un satellite de masse m, supposé ponctuel et exclusivement SOUMIS à la force de gravi-
tation de la Terre est placé sur une orbite circulaire à une altitude h.
2.1. En appliquant le théorème du moment cinétique au satellite en T dans Re, donner
la nature de sa trajectoire dans RG.
29. Calculer la vitesse vo du satellite sur sa trajectoire dans Rg en fonction de 0
altitude h. On désigne par G la constante de Gravitation Universelle.
‘ LS 1 2 . 7 . L 1 1 11
2.3. Calculer la période de révolution To du mouvement du satellite en fonction de 0
altitude h.
3 4 Calculer l'énergie mécanique En du satellite sur sa trajectoire dans ÀG.
25 Calculer l'énergie mécanique Ens du satellite lorsqu'il est immobile au sol en un
point M de la Terre situé à la latitude À.
2.6. Exprimer l'énergie Esar qu'il est nécessaire de fournir au satellite pour le placer sur
son orbite.
2e partie
Thermodynamique
3. Gaz parfait diatomique :
Un récipient à parois rigides et calorifugées est divisé en trois compartiments étanches
par deux cloisons mobiles (Pi) et (P;) pouvant se déplacer sans frottement.La cloison
(P,) est diathermane tandis que la cloison (P2) est adiabatique. Les compartiments (1),
(2) et (3) contiennent chacun une mole d'un gaz parfait diatomique.
Un générateur électrique fournit de l'énergie au gaz par 1 intermédiaire d'un résistor de
résistance A9, de capacité thermique négligeable, parcouru par un courant constant Lo
pendant une durée 7 .
Dans l'état initial, les gaz sont à la même température To et à la même pression po. 5
occupent alors chacun le même volume ‏.ما‎ On désigne par R la constante des gaz par-
faits et par 7 = 216 rapport des capacités thermiques massiques à pression constante
c et à volume constant Cv.
On fait passer un courant suffisamment faible pour que le système évolue lentement. On
arrête le chauffage lorsque la température du compartiment (3) T3 = al ES .
3.1. Calculer la pression finale ‏رم‎ en fonction de po, à et 7. |
3.2. Calculer le volume VA, du gaz dans le compartiment (3) en fonction de W, a et 7. .
wadifa-info.com io à
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1601075 d’entée au €
Ycle de pré
Paration à Passe
512586000 de physi
| ySique - 202]
L Parc.
37015 mobiles
3 Ro mn. D: ni à |
‏نا ا‎ Er | PPS ‏ل اك‎ HU ir
M) RP) ‏“وهال‎ ٠
3.3. Exprimer le volume final Vis du gaz dans le compartiment (1) en fonction de VW, a
et a
3.4. En déduire la température finale 7 du gaz dans le compartiment (1) en fonction
de To, à et 7.
3.9. Calculer le travail W, fourni par le générateur.
3.6. Calculer la variation d'entropie ‏كت‎ du système constitué par l'ensemble des gaz
dans les trois compartiments.
3.7. Calculer l'entropie totale ‏ري‎ produite dans le système constitué par l’ensemble des
gaz et de résistor.
4. Machine frigorifique :
L'unité de masse du fluide d’une machine frigorifique décrit le cycle ABCD représenté
sur le diagramme pV de la figure ci-contre. Les points À et D sont définis respective-
ment par les intersections de l’isotherme d'Andrews T es courbes d’ébullition et de
rosée. Les points B et C correspondent respectivement aux intersections de l’isotherme
d'Andrews 7 ‘es courbes adiabatiques réversibles passant par les points À et D.
On désigne respectivement par ‏و‎ et TC les titres massiques en vapeur du fluide en
B et Cet par ‏وا‎ et li les chaleurs latentes massiques de vaporisation aux températures
respectives To et Ti. | ‏ا‎
‎On considère le point ‏مك‎ sur la courbe d’ébullition où le fluide est en totalité à l’état |
liquide à la température To, et on suppose que la chaleur massique ‏ن‎ du liquide saturant |
reste constante. |
. 3 ES L
41. Calculer la variation d'entropie S4 — ‏ميري‎ lorsqu on amène le fluide de À en À le
long de la courbe d’ébullition.
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01100176 d 0666 à
Cycle de Pré .
Paration à l'agrégati ١
ation 1
06 physique - 2021
‎460 ‏ب‎
‎0-8 à
0 ‏نأ‎
‎s To
‎4.2. Calculer la variation d entropie Sy — 54, lors de l'étape de vaporisation isotherme
partielle qui amène le fluide de l'état A, à l'état ‏م‎
‎4.3. En déduire ‏ور‎
‎4.4. Calculer la variation d'entropie S4 — ‏ريت‎ lors de ‏تا‎ ape de condensation isotherme
totale qui amène le fluide de l'état D à l'état À En déduire | expression de re.
4.5. Calculer la quantité de chaleur ‏بل‎ échange le ‏بطل‎ exterieur lors de la
condensation isotherme totale qui amène lé fluide de l'état D à l'état A
4.6. Calculer la quantité de chaleur ‏ول‎ échange le ‏لصي‎ extérieur lors de la va-
porisation isotherme partielle qui améne le fluide de l'etat B à l'état C
4.7. Calculer le travail W° échangé au cours d'un evcle
4.8. Calculer l'efficacité 7 de la machine, sachant que 16 268 K'et 1, - 388 K
379 partie
Electronique
5. Fréquencemètre à "pont d'impédance" :
Un "pont d'impédance" est alimenté en régime sinusoïdal par un générateur de tension
de force électromotrice et) = E cos{ut) et d'impédance interne négligeable (figure 1)
La branche CD a une impédance négligeable. R est une résistance et n un nombre entier
5 1] Calculer la force électromotrice E,, du générateur de Thévenin équivalent au dipole
de bornes C et D, obtenu en enlevant la branche CD, en fonction de n. des impédance |
complexes 2. Z, et de l'amplitude complexe / de e(t) ١ figure 2) |
EE RE ESS fl
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Concours d’entée au cycl
YCIe de préparation à
Paratio ? 1 + ‏ا‎
‎D à l'agrégation ‏ل‎
‎. € physique - 2021
‏جم‎ Fie.1 Fie.2 |
PE 5 C 8 ٍ
‎5 9 3 + <> ‏ل‎ NA: : oo, : . .
is us limpédance interne Zn du générateur de Thévenin en fonction de Z,, ‏ب‎
‎et n.
5.3 La branche AC est constituée par un condensateur de capacité C1 en séri ine ْ
résistance À. La branche BC est constituée par un condensateur de capacité C2 en
parallèle ine résistance 2. 1
Déterminer la valeur ‏وه‎ de la pulsation w et la relation qui lie les rapports 0/712, 1
0 P q ï
Ci/C2 à n lorsque le pont (figure 1) est en équilibre (c'est-à-dire lorsque le courant
est nul dans le branche (CD).
9.4 OnaC2=2C=0,.1nF.R; = 500{etn 4. Calculer la fréquence M à l'équilibre |
du pont, exprimée en kHz. |
6. Étude d’un déphaseur :
On considère le circuit représenté sur le schéma de la figure dans lequel l'amplificateur
opérationnel idéal fonctionne en régime linéaire. Ce circuit est alimenté à l'entrée par une
source délivrant une tension sinusoïdale v.{t) = ‏ا‎ sin (ct ( de pulsation ‏.نه‎ On désigne par
V,et V, les amplitudes des tensions complexes associées respectivement aux tensions
d'entrée v.(t) et de sortie v,(4).
‏سمس‎ - |
2 F E,
lo JT
6.1 Exprimer la fonction de transfert 2 du circuit définie par le rapport : T = 2 ‏'ذ‎
‎| ti < transfert À
6.2 On donne R1 = 15 Calculer R2 pour que le module de la fonction de transf
| IT] soit indépendant de w. E
| Epreuve de Physique 1 ‏85م‎
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ةيقطينتملا‎ | Préparation à | agrégation de Physique - 202]
6.3 Que vaut sg ten
6.4 On désigne Par ‏م‎ le déphasage de la tension de Sortie par rapport à là tension d ‘entrée,
Donner. dans ces Conditions, l'expression de tan (£) :
6.5 On donne ‏نا‎ = 1Prad.s-1 Lt ‏صن 1 كان‎ Calculer r pour que ‏ي‎ = Se |
LES
6.6 Calculer, dans ces Conditions, l’impédance Complexe d'entrée ‏يك‎ = T définie par
le rapport des amplitudes Complexes de la tension ‏ملا‎ sur le courant L délivrés à
l'entrée par le générateur. |
ANNE ARS ‏ياب من مو‎ 5
‏قع وظيفة إنفو‎
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CENTRE REGIONAL DES METIERS DE L'EDUCATION ET DE LA FORMATION
Marrakech-Safl
CONCOURS D'ACCES A LA PREMIERE ANNEE
DU CYCLE DE PREPARATION A L'AGRÉGATION
DE SCIENCES PHYSIQUES
OPTION : Physique
Session : novembre2021
Épreuve Physique |
Document Réponse
Péont : ass
Numéro d'examen tou.
‏طامنا‎ cle ‏ااا‎ aa mg rt He ‏عل‎ L'énayaunent Suprésieux
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١ Concours d'entée au ‏ملعن‎ de préparation à l'agrégation de physique - 1 |
102222220200 ‏-س++.يس.......-.........,محمى,ى ...سر اا سسسسسسسسسسسسسلسسال‎ è
Document réponse-Physique 1
l"" partie
Mécanique
1. Mobile sur un rail
1.1. Ovp= /2g(h - 1)1 - cos0)) ‏و2ي = مون‎ - hcosô)
Q up = ‏ل + 4( وي - من نا )0 85 — 20 لي‎ 1 — sin 0)(
2 mt
12. DR = Th —1 + Lc0s0) ‏حبر‎ (h+1- Les)
DR = Th -1+1sin0) D = (2h 2 + Slcos/)
1.3. ‏مره‎ = 7 On ‏اعمال اح‎ On = +
14. DR; = 3mg DR; = 2mg D Rx = 6mg DR; = =
V2gl
1.5. ‏نا‎ VA = ‏يب‎ 2gl ‏ونا و‎ = Val 8 VA = LT ‏نا‎ UA = 0
1.6. ‏ولا م حة وهنا‎ 22-1 Oxo = re — 2 ‏لا‎ - ! -
2. Mouvement d’un satellite :
2.1. À est plane et contient le centre de la Terre.
D est plane et doit nécessairement contenir l'axe des pôles.
‏نا‎ est planc et parallèle au plan équatorial.
D est plane et doit nécessairement contenir le plan équatorial.
M M GM GA
2. ٠ = G ‏مح‎ ٠ = 0 — Mn = —— ‏م( نا‎ = —
2: CRE ‏ل‎ Ge Et, M 7 1 7 ‏م7‎
‎9 /(R+R}
LE Ode. ‏“ا + انير سوق‎
(R+h) MG
MG (R+h)*
= — Lo = 27) ————
nn er 072 2 D
1111/60 11/7
4. One = =— ‏سدسم روه‎
2. ‏رج م0‎ " 0 2) +(
mMG mMG
Ent = ‏به‎ À Lung = ‏اله‎
‎D Fr 2(1È+h) : 11+ 7
nMG Ds: ‘ / r 1 ‏ل‎
‎2.5. ‏حي مم7 ل‎ - NA 4 ,! gl sin? À ‏وما ليا‎ = ER + a" RQ vos À
‏مد 2 1/1 ور ا‎ MEME son ‏بن‎
‎Ce NE + jules cos? À Ce “ap ‏الل ا" ا‎ sin À
‏دتو حي‎ MG 7 241
2.0. ‏يمسا ل]‎ > ES ( | gi) + ‏شو‎ 1
MC 7 LOUE a
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Document réponse-Physique ] pape 1/84
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‎SU der ge O0‏ م ا ا ل ا ا ل
‎Ji ä ee Concours d'entée au cycle de préparation à l'agrégation de physique - 2021 Tia‏ ا
‎RE | MG R Ro |‏
‎| D Eu = m EE Lens | RE, cos? À
‘À: as R AR+h) 2
: 27" partie |
١ Thermodynamique
3. Gaz parfait diatomique :
3.1. ‏نا‎ Pf = Poa fs 1) Op; = 8 Le 7 Op; - ‏مل 7 6و2‎ - 717 |
3.2. ‏را نا‎ = Val O Vas = Va Ÿ ‏نا‎ Vas = Va”? 8 Vas = Va l= 7 |
3.3. ‏لال (تطايرل) ه01‎ - 2 )3-07( :
‏و7 ا‎ — V ‏م‎
‎| OV; = > | 7 ‏رالا‎ Eu )
1 G=1) 1 7 1 !
3.4. ‏نا‎ 17 = a 7 3-6 7-1 ) | O Ty = Ta (= 1) Ë +a (7 - 1)
= l 7 1
(= Dis = ie 3-0 7 ‏ل‎ 717 = 2e (7 + 1) Ê - 0 0 EE 7) | 1
= 5 R ‏ا‎ R
3.5. OI 9 = =D (2 1 + Li — 315) O1 7 = G-D 7 + Ts To) |
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OU, = ت١‎ )112- 7 OU, ‏إٍ )مه‎ - 1
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3.0. CAS =) | ‏أ‎ ju pp ‏]352لا كن‎ —— — —
| (- - ! 11 T, n 8 À Î = à In T, +in 2 ‏ؤ‎
‎- 7 Di Vy soplr DE: 5 Gr
OAS = 7 | (- -«" In Ts À In 2 ‏وذ نا‎ - 28 |In D + In 7 |
35. 05, ‏0ح‎ OS,= AS OS, = -AS DS, - 8 a
1. Machine frigorifique :
41. OS1- 54, = ES, ‏وتو ررق-‎
T° 7-7
‏نا‎ S4 _ ‏و5‎ = In 7 9 Sa = So = C! In FR
‎4.2. D Sp = S'äo = 8 . ‏و5‎ = Sao = (ze = 2c) =
‏مدي - و5لا‎ = (1x8 + Ic) ‏و5 لا‎ - S4 = 18 7 In 7
23 Ti-T, T
4.3. Org = a In 11-0 Oze = ‏ذو‎
‎7 To ‏م‎ To
02 ‏ود‎ Oz on
FE 7 "h %
3 Document réponse-Physique I page 2/4 4
‏نماذج المباريات من موقع وظيفة إن اج‎
wadifa-info.com FE

١ Concours d'entée au ‏ماعن‎ de préparation à l'agrégation de physique - 2021
Contour d'entée au cyele de préparation à l'agrégation de physique » 2041 0-0-8
70. 1١ UT sl 2 4 00
4h Deus à 200 ‏اا كاده اماس‎
re 1 El fi, gs T, 7 à
Oxo = = in 2 + ‏لقطف‎ Dxc = « KR 4 7
lo To ‏وا‎
‎45. DO, = he OQ = 4 DA = -4 Qi = UT.
7 : 11 - To ! To ‏ا‎ Ti QU =! (2) een ‏مدعت جود‎
‏دلق ...ات‎ (ÈS) ae )2( ‏يه .ال مده‎ (fe
4.8 On - 5 On = 13,4 On = 0,72 Un = 5,3
3" partie
Élect ronique
| 5. Fréquencemèêtre à "pont d’impédance"
: Z,—(n-1)Z, 2 - ‏م‎
‎3.1 ‏داك - لزنا‎ r ‏انك — = انا‎ E
‏ب 7 معد نا ؤ‎ En Ga DA + ‏ليق‎
‏د‎ —nZ; Ze —(n+1)Z,
D [fr QE ‏لسلست لم‎ E
Een Zi + ‏م‎ = TE Zi+Z
| 7 ”, Le 7
‏إ‎ "1/17 77 AVE
5.2 = — + ‏2ض الحا‎ = R+in 2
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Lg = + ‏ا وول جح دنا الا‎
5 ‏ب‎ ES 0 ‏ن‎ 2 a .
8.3 ‏مم" نا‎ 8 0 100
R; C5 11 1
7 — = ‏حلا‎ =
Sera R'e *
5.1 D AN= 12,74 7/5 ‏نا 120/5 = ونا‎ No = 07 O No = 6,37kH 2
6. Étude d'un déphaseur :
Rs jrRCuw R5 — jrRCw
06.1 OP = ‏ماه رن ثحت‎ _
— Ar ca 7 Ro + jrRCw
CT ‏با 1 | لنا1412)7 7 تا‎ JR RoCw
OT = ‏حر خخ‎ nr
- ‏ارارم‎ Cu ‏0و 711 + وا‎
6.2 O 22 - 9? ‏71لا 4 - :011 47 500 = لا ا‎ - 0
63 DIT ‏د‎ Or = 1 001 = V3 on = 2
6.4 ‏ل]‎ tan 5 =] -rCu Cl tan (£) = Cw — 1
‏لا‎ tan (©) = -rCw ‏لا‎ tan (£) = -RCuw
Document réponse-Physique 1 page 3/4
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"8 Concours d’en À
6.5 Dr = 20000 Or = 50009 Free 8 À
- ‏ديق وموم‎
‏عط ف‎ =1000+5)9 DZ = 50030 OZ, = 5000 — n
‏بشي ال الس اج‎ > * .. ‏لممم_____ت---__ت-ممم___م_ماس.مسسسميلس.‎
‎Document réponse-Physique 1 page Vy
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