Physique-Chimie BEPC 1998 Madagascar : sujet et corrigé

PHYSIQUE (Les 3 exercices sont obligatoires)

EXERCICE DE MÉCANIQUE (sur 16 points)

A – Un élève cherche à établir expérimentalement la relation entre le poids et la masse d’un solide.

1 – a) Quelle est l’unité légale du poids ? (1pt)

b) Quelle est l’unité légale de la masse ? (1pt)

2 – Quel matériel doit-il utiliser pour réaliser cette expérience ? (1pt)

3 – Les résultats de mesures sont présentés dans le tableau ci-après :

a) Tracer la courbe \(P = f(m)\) (3pts)
Échelle : 1cm pour 0,5N ; 1cm pour 50g

b) Quelle est la nature de la courbe obtenue ? (1pt)

c) Écrire la relation entre le poids P et la masse m ? (1pt)

d) Quelle grandeur physique représente g ? (1pt)

e) À partir de la courbe obtenue, déterminer la valeur de cette grandeur physique en unité légale (1pt)

B – L’élève enfonce un objet de masse volumique 0,8g/cm³ dans une cuvette contenant de l’eau et le lâche.

1 – Qu’est ce qu’il observe ? Pourquoi ? (2pts)

2 – L’objet étant en équilibre à la surface du liquide

a) Calculer son poids, s’il déplace un volume d’eau de 50cm³ à cette position (g = 10N/kg) (1pt)

b) Représenter ces forces. (1pt)
Échelle : 1cm pour 0,25N

3 – L’objet a un volume total de 75cm³. L’élève l’enfonce totalement dans l’eau.

a) Calculer la poussée d’Archimède subie par l’objet. (1pt)

b) Calculer la force qu’il doit exercer pour le maintenir en équilibre dans l’eau. (1pt)

EXERCICE D’ÉLECTRICITÉ : (sur 18 points)

A – Après sa leçon d’électricité, un élève veut vérifier et étudier l’installation électrique de sa maison.

Il a noté les appareils suivants :

– Compteur C (220V, 5A) ; c = 2,5Wh/tr
– Un disjoncteur D.
– Une lampe de (220V, 60W)
– Une lampe de ‘220V, 100W)
– Deux fusibles F₁, F₂ en série respectivement avec L₁ et L₂
– Deux prises de courant
– Deux interrupteurs K₁ et K₂ pour commander respectivement les deux lampes L₁ et L₂

1 – Donner le rôle : a) du compteur électrique (1pt)

b) du disjoncteur électrique (1pt)

2 – Sur quelle ligne sont branchés : a) Les fusibles (1pt)

b) Les interrupteurs (1pt)

3 – À quoi servent les fusibles F₁ et F₂ ? (1pt)

4 – Comment sont branchées les lampes et les prises ? (1pt)

5 – Faire le schéma de l’installation (Différencier les lignes de phrase et de neutre respectivement par les lettres P et N) (1pt)

6 – L’élève conseille ses parents d’utiliser une prise de terre pour les appareils à carcasse métallique. Pourquoi ? (1pt)

7 – Il a branché sur les prises un poste téléviseur (220V, 100W) et une veilleuse (220V, 10W)

a) Calculer la puissance totale dissipé par tous les appareils en kW. (2pts)

b) En déduire l’énergie dissipé en 1h en KWh. (2pts)

c) Calculer l’énergie totale consommée pendant 30 jours si les appareils fonctionnent 2h par jour. (2pts)

d) Sachant que le KWh coûte 800Fmg, calculer le coût total de l’énergie consommé. (2pts)

e) Combien de tours a effectué le dis que du compteur pendant 1 mois ? (2pts)

EXERCICE D’OPTIQUE (sur 6 points)

Une source lumineuse S est placée à 20cm devant un miroir plan (M)

S

1 – Qu’est ce qu’un miroir plan ? (1pt)

2 – Donner la nature et la position de l’image S’ de S donnée par le miroir (M) (2pts)

3 – Sur une même figure :

a) Placer l’image S’ de S (1pt)

b) Pour un rayon lumineux issu de S faisant un angle de 30° avec un miroir au point d’incidence I :
– Tracer le rayon incident SI. (1pt)
– Tracer le rayon réfléchi IR. (1pt)

Échelle : 1cm pour 5m.

Dans la source, la lettre S est placée seule au-dessus du dessin du miroir : la position de S sur la figure n’est pas connue, seule la distance de 20 cm est donnée.

CHIMIE (Les deux exercices sont obligatoires)

EXERCICE I (sur 10points)

Dans un tube à essaie contenant des grenailles de zinc, on verse une solution d’acide chlorhydrique. On constate que le zinc a totalement disparu.

1 – Quels sont les réactifs ? (1pt)

2 – Quels sont les produits de cette réaction ? (1pt)

3 – Comment identifie – t –on le gaz dégagé ? (1pt)

4 – Annoter le schéma suivant. (4pts)

5 – On a utilisé 0,65g de zinc lors de cette réaction.

a) Donner l’écriture bilan de cette réaction. (1pt)

b) Écrire l’équation bilan de cette réaction. (1pt)

c) Calculer le volume (en cm³) de gaz obtenu dans les conditions ou le volume molaire d’un gaz vaut 24 litre (1pt)

On donne : Zn = 65g/mol.

Exercice II : sur 10 points)

Un litre de solution de chlorure de zinc (\(\mathrm{ZnCl}_2\)) contient 6,8g de ce sel. On verse dans 20 cm³ de la solution étudiée, quelques gouttes d’une solution dilué de soude. Il se forme un précipité.

1 – Donner le schéma annoté décrivant l’expérience. (2pts)

2 – Donner les noms et formules des ions contenus dans la solution quand tout le précipité est formé ? (2pts)

3 – a) Écrire l’équation bilan de la réaction ? (1pt)

b) Quelle est la couleur de ce précipité ? (1pt)

4 – Calculer le nombre de mole de chlorure de zinc dans un litre de solution. (1pt)

5 – Calculer le nombre de mole de chlorure de zinc dans 20 cm³ de solution. (1pt)

6 – Calculer la masse du précipité obtenu (2pts)

Zn = 65g/mol ; Cl = 35,5g/mol ; O = 16g/mol ; H = 1g/mol.