Physique-chimie : 2010

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EXERCICE DE CHIMIE (7 POINTS)

Les deux parties sont indépendantes et obligatoires

A – On brûle complètement 4,48l du gaz méthane de formule CH4 avec le dioxygène. On obtient du dioxyde de carbone et de l’eau.
1 – Écrivez la formule générale des alcanes (0,5pt)
2 – Comment identifier le dioxyde de carbone ? (0,5pt)
3 – Écrivez l’équation bilan de la combustion complète du méthane (1pt)
4 – Calculez la masse de l’eau obtenue (1pt)
On donne : M(C) = 12g/mol ; M(H) = 1g/mol ; M(O) = 16g/mol ; Volume molaire d’un gaz : V = 22,4 l
B – On dissout 4 g de cristaux d’hydroxyde de sodium NaOH dans de l’eau distillée. On obtient une solution aqueuse de volume 100ml. On ajoute 3 gouttes de BBT dans la solution.
1 – Donnez la teinte prise par la solution. (0,5pt)
2 – Précisez le pH de la solution (0,5pt)
3 – Écrivez l’équation de dissolution totale. (1pt)
4 – Calculez la masse molaire de l’hydroxyde de sodium. (0,5pt)
5 – Calculez le nombre de mole de l’hydroxyde de sodium dissout. (0,5pt)
6 – Calculez la concentration molaire de la solution (1pt)
On donne : M(Na) = 23g/mol ; M(O) = 16g/mol ; M(O) = 1g/mol.

EXERCICE DE MÉCANIQUE (6 POINTS)
Une boule de masse 200g de volume 250 cm3 et de centre de gravité G est suspendu à un support par un fil (voir figure ci-contre) 


  1 – Calculez la masse volumique de la boule. (0,5pt)
  2 – Calculez le poids de la boule (1pt)
  3 – Quelles sont les deux forces qui s’exercent sur la boule ? (1pt)
  4 – Représentez ces 2 forces à l’échelle 1cm pour 1N. (1pt)
  5 – On coupe le fil, la boule tombe d’une hauteur 0,5m dans un récipient contenant de l’eau.
  a) Calculez le travail effectué par le poids (1pt)
  b) La boule flotte. Pourquoi ? (0,5pt)
  c) Calculez le volume de l’eau déplacée.
  On donne : g = 10N/kg (1pt) Masse volumique de l’eau  = 1g/cm3

EXERCICE ÉLECTRICITÉ (5 POINTS)
On considère le montage d’un circuit électrique ci-dessous.


    1 – Comment sont branchés la lampe et le résistor ? (0,5pt)
    2 – Reproduisez le schéma et placez-y deux ampèremètres A et A1 qui mesurent respectivement l’intensité du courant principal et l’intensité du courant qui passe dans la lampe. (1pt)
    3 – L’ampèremètre A indique 500mA et l’ampèremètre A1 indique 300mA. Calculez l’intensité du courant qui passe dans le résistor. (0,5pt)
    4 – On donne UAB = 6V
        a) Calculez la résistance de la lampe (1pt)
        b) Sachant que R = 30Ω. Calculer la résistance équivalente de la lampe et du résistor. (1pt)
        c) Calculez la puissance électrique consommée par le résistor. (1pt)

EXERCICE D’OPTIQUE (2 POINTS)
1 – Énoncez la 2ème loi de la réflexion de la lumière (0,5pt)
2 – Un rayon lumineux frappe sur une surface libre de l’eau. Quel est le phénomène physique qui se produit ? (0,5pt)
3 – Énoncez les 7 couleurs de la lumière blanche (1pt)

Corrigés

EXERCICE DE CHIMIE

A-
1- La formule générale de l’alcane est CnH2n+2

2- On identifie le dioxyde de carbone par le trouble de l’eau de chaux

3- L’équation bilan de la réaction est : CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

4- La masse d’eau obtenue est :
On sait que : masse H = 1 ; masse O = 16 ; volume molaire gaz = 22,4 l
La masse d’eau d’après l’équation bilan est : masse 2H2O = 2 [(1×2) + 16] = 2 [2 + 16] = 2 (18) = 36 g
La masse d’eau obtenue est :

B-
1- La teinte prise par la solution est : bleue

2- Le pH de la solution est : pH > 7

3- L’équation de dissolution dans l’eau est : NaOH → Na+ + OH–

4- La masse molaire de l’hydroxyde de sodium est :
On sait que : masse molaire Na = 23 g/mol 
– Forme littérale :
Donc masse molaire NaOH = masse molaire Na + masse molaire O + masse molaire H
– Application numérique :
masse molaire NaOH = 23 + 16 + 18 = 40 g/mol

5- Le nombre de mole d’hydroxyde de sodium dissout est :
On sait que : masse NaOH = 4 g ; masse molaire NaOH = 40g/mo

6- La concentration molaire d’hydroxyde de sodium est :

EXERCICE DE MÉCANIQUE

1- La masse volumique de la boule est :

2-Le poids de la boule est :
P = m x g = 0,5 x 10 = 5 N

3- Les deux forces sur la boule sont :

4- Schéma :
On va prendre comme échelle : 1 cm → 1 N

5-
a) Le travail effectué par le poids est :
Travail poids =  poids x hauteur = 2 x 0,5 = 1 J
b) La boule flotte parce que sa masse volumique est inférieure à la masse volumique de l’eau
c) Le volume d’eau déplacée est :
N.B : Parce que la boule flotte, la poussée d’Archimède est égale au poids de la boule
On sait que : masse volumique eau = 1 kg/dm3

EXERCICE ÉLECTRICITÉ

1- La lampe et le résistor sont branchés en dérivation

2- Schéma :

3- L’intensité du courant qui passe dans le résistor est :
On sait que : Intensité circuit = 500mA ; intensité lampe = 300 mA
N.B Le branchement est en dérivation, donc :
– Forme littérale :
Intensité circuit = intensité lampe + intensité résistor
intensité résistor = Intensité circuit – intensité lampe
– Application numérique :
intensité résistor = 500 – 300 = 200 mA

4-
a) La résistance de la lampe est :
On sait que : tension lampe = tension circuit = 6 V ; intensité lampe = 300 mA = 0,3 A

b) Calcul de la résistance équivalente de la lampe et du résistor :
N.B Le branchement est en dérivation, donc :

c) Calcul de la puissance électrique consommée par le résistor :
N.B On sait que : tension résistor = tension circuit = 6 V ; intensité résistor = 200 mA = 0,2 A
– Forme littérale :
Puissance résistor = tension résistor x intensité résistor
– Application numérique :
Puissance résistor = 6 x 0,2 = 1,2 W

EXERCICE D’OPTIQUE
1- La 2eme loi de la réflexion de la lumière est : l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion.
2- Le phénomène physique qui se produit est : la réfraction de la lumière.
3- Les 7 couleurs de la lumière blanche sont : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.