Physique-Chimie : Session 2011

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Physique-Chimie : Session 2011

EXERCICE DE CHIMIE (7 POINTS)Les parties A et B sont indépendantes et obligatoiresA – une barre de fer est exposée à l’air dans un endroit humide pendant quelques jours.1 – Qu’observe t – on sur la barre ? (0,5pt)2 – Quel est le nom de cette transformation chimique ? (1pt) 3 – Citez deux manières de protéger cette barre de fer contra cette réaction chimique. (1pt)B – Sahondra prépare une solution de soude. Elle dissout 0,1mol de soude dans 100mL d’eau pure.1 – Calculez la concentration molaire de la solution préparée. (1pt)2 – Sahondra utilise cette solution pour réaliser une réaction chimique. Elle verse quelques gouttes de cette solution préparée dans un tube à essai contenant une solution de sulfate de cuivre II. Il se forme un précipité bleu de masse 0,49g.a) Écrivez l’équation bilan de la réaction (1,5pts)b) Calculez le nombre de moles d’ions OH- qui ont réagi. (2pts)EXERCICE DE MÉCANIQUE (6POINTS)I – On fait tomber un objet S de masse m = 0,07kg d’une hauteur h = 10m1 – Le travail W effectué par le poids de l’objet S est – il moteur ou résistant ? Justifier votre réponse. (1pt)2 – Calculez le travail effectué par le poids de l’objet S. (0,5pt)II – On réalise les expériences représentées par les figures suivantes :1 – Que représente la valeur indiquée par le dynamomètre ? (1pt)2 – a) Calculez le volume de l’objet S.b) Déduisez en l’intensité de la poussée d’Archimède subie par l’objet. (1pt)3 – On veut déterminer la masse volumique de l’alcool. Pour cela, on immerge l’objet accroché au dynamomètre dans l’alcool (voir fig.4 ci-dessous). Le dynamomètre indique 0,4N.Calculez la masse volumique de l’alcool. (1,5pts)Fig. 4On donne : intensité de la pesanteur g = 10N/kgMasse volumique de l’eau p_e = 1g/cm³EXERCICE D’ÉLECTRICITÉ (5 POINTS)L’installation électrique de la maison de Mme RASOA comporte :– un compteur C (220V, 10A) avec un disjoncteur D.– une lampe électrique (220V, 75W)– un fer à repasser (220V ; 1000W)1 – Que signifie les indications inscrites sur le fer à repasser ? (1pt)2 – a) Comment sont branchés la lampe et le fer à repasser ? (0,5pt)b) Déterminer les intensités respectives qui passent dans la lampe électrique et le fer à repasser lorsqu’ils fonctionnent normalement. (1pt)3 – Chaque jour, elle allume cette lampe pendant 10h et utilise le fer à repasse pendant 15mn.a) Quelle est en kWh l’énergie électrique totale W_tconsommée par la lampe électrique et le fer à repasser pendant un jour. (1pt)b) Si le kWh coûte 515Ar, calculez le coût de la consommation de Mme Rasoa en un mois de 30 jours.EXERCICE D’OPTIQUE (2 POINTS)Un rayon lumineux SI frappe un miroir (M) en un point I. son angle d’incidence est de 30°1 – Quel est l’angle de réflexion ? (0,5pt)2 – Tracez le rayon incident SI et le réfléchi IR correspondant (1pt)3 – Quelle est la nature de l’image S’ de S donnée par le miroir ? (0,5pt)

Corrigés

EXERCICE DE CHIMIEA-1- On observe du fer rouillé sur la barre2- Le nom de cette transformation chimique est : la combustion lente du fer.3- Deux manières de protéger le fer contre cette réaction chimique sont : – recouvrir la barre de fer par de l’antirouille– recouvrir la barre de fer par de la peinture à l’huileB-1- Calcul de la concentration molaire de la solution préparée :N.B : Soude = NaOHOn sait que le nombre de mole de NaOH = 0,1 g et le volume d’eau pure = 100 ml = 0,1 l

EXERCICE DE MÉCANIQUEI-1- Le travail effectué par le poids de l’objet S est moteur parce que le poids et l’objet S ont le même sens de déplacement.2- Calcul du travail effectué par le poids de l’objet S :On sait que masse de S= 0,07 kg ; g = 10 N/kg ; hauteur = 10 mOr Poids = masse x g donc Poids = 0,07 x 10 = 0,7 N– Forme littérale :Travail de Poids = Poids x hauteur– Application numérique :Travail de Poids = 0,7 x 10 = 7 JII-1- La valeur 0,7 N indiquée par le dynamomètre représente le poids de l’objet.2-a) Le volume de l’objet est :N.B : Quand l’objet est complètement dans un liquide, le volume de l’objet est égal au volume de liquide déplacée. Ici, le liquide est l’eau.On sait que : volume initial = 120 cm³ ; volume final = 160 cm³– Forme littérale :Volume objet = volume eau déplacée = volume final – volume initial– Application numérique :Volume objet = 160 – 120 = 40 cm³b) L’intensité de la poussée d’Archimède subie par l’objet est :N.B : Quand l’objet est complètement dans un liquide en équilibre, la poussée d’Archimède est égale au poids du liquide déplacé. Ici, le liquide est l’eau.On sait que : Volume eau déplacée = 40 cm³= 0.00004 m³; masse volumique eau = 1g/cm³ = 1000 kg/m³ ; g = 10 N/kg– Forme littérale :P_A = Poids eau déplacée = Masse eau déplacée x gOr Masse eau déplacée = masse volumique eau x volume eau déplacéeP_A = masse volumique eau x volume eau déplacée x g– Application numérique : P_A = 1000 x 0.00004 x 10 = 0,4 N2) La masse volumique de l’alcool est :On sait que : Poids objet = 0,7 N ; Poids Objet dans l’alcool = 0,4 N ; Volume objet = 40 cm³= 0.04 dm³

EXERCICE ÉLECTRICITÉ1- Les indications inscrites sur le fer à repasser signifient :– 220 V : elle représente la tension nominale.– 1000 W : elle indique la puissance nominale.2-a) La lampe et le fer à repasser sont branchés en dérivationb) Les intensités respectives qui passent dans la lampe électrique et le fer à repasser sont :L’intensité dans la lampe est : On sait que Puissance lampe = 75 W et Tension lampe = 220 V

L’intensité dans le fer à repasser est : On sait que Puissance fer = 1000 W et Tension fer = 220 V

3-a) L’énergie totale consommée est :On sait que : Puissance fer = 1000 W = 1 KW ; Temps fer = 15mn = 0,25 h ; Puissance lampe = 75 W = 0,075 kW ; Temps lampe = 10 h– Forme littérale :Energie totale = Energie fer + Energie lampeOr Energie fer = Puissance fer x Temps fer et Energie lampe = Puissance lampe x Temps lampe– Application numérique :Energie totale = (1 x 0,25) + (0,075 x 10) = 0,25 + 0,75 = 1 KWhb) Le coût de la consommation d’énergie par mois :– Dans un jour, la lampe consomme 1 KWhDonc, dans un mois de 30 jours, il consomme : 30 jours x 1 KWh = 30 KWh– On sait que 1KWh coûte 515 ArDonc, 30 KWh coûte : 515 Ar x 30 KWh = 15 450 ArEXERCICE D’OPTIQUE1- L’ ’angle de réflexion est : 30°2- Schéma du rayon incident SI et du rayon réfléchi IR correspondant

3- La Nature de l’image S’ de S donnée par le miroir est virtuelle

Corrigé disponible

Correction

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(1pt)

(O,5pt)

(0,5pt)

(O,5pt)

(4 points)

(O,Spt)

(1pt)

(O,5pt)

(1pt)

(3 points)

(D,Spt)

(3 points)

. ':'"

avec Ox un angle égal à 45° .

On donne:

– vitesse du proton en 0: V() = 2.1 OS m.s' . – intensité du champ magnétique: R =4.10 ?T .

– masse du proton : m =1,7.10-27 kg . – charge électrique d'un proton: e =1.6.10-19C.

v; forme

o –

A- Un proton, animé de la vitesse Vo ' parallèle à l'axe ox, pénètre

en 0 dans une région

où règne un champ magnétique

uniforme Ë ,

parallèle à l'axe Oy.

1) Dessiner la trajectoire du proton, pour x > O. On justifiera la forme et la position de celle-ci. 2) Calculer le rayon de cette trajectoire. 3) Calculer l'abscisse

XI de la position Mi de la particule, à laquelle le vecteur vitesse z

Une solution aqueuse d'acide benzoïque, de concentration

molaire 0,1 molJ1 a un pH

égal à 2,61 à 25°C.

1) Montrer que l'acide benzoïque est un acide faible. 2)

a- Déterminer les concentrations molaires de toutes les espèces chimiques (autres que l'eau) présentes dans la solution. b- En déduire le pkA du couple CSH5COOH / CeH5COO – .

3) On verse, dans 50 ml de cette solution acide, une solution d'hydroxyde de sodium

de concentration

molaire 0,125 mol.tt.

a- Ecrire l'équation de la réaction qui se produit. b- Calculer le volume de la solution d'hydroxyde de sodium nécessaire

pour obtenir

l'équivalence.

ELECTROMAGNETISME

CHIMIE ORGANIQUE

1°) On considère la molécule de pentan-2-o1. a-Donner la représentation

en perspective des deux énantiomères de cette molécule.

b-Compléter

la représentation

de Newman de la molécule,

*OH

donnée ci-contre.

(0,5pt)

2°) Un ester E a pour masse molaire moléculaire M = 130g.mol·'.

" est obtenu à partir d'une réaction entre une solution d'acide C1HS

propanoïque

et un alcool A non oxydable par oxydation ménagée,

a-Donner les formules semi-développées et les noms de l'alcool A et de l'ester E. b-Ecrire l'équation-bilan

de'la réaction entre l'alcool A et l'acide propanoïque. CHIMIE GENERALE

NB : • Les CINQ (05) exercices et Jeproblème sont obligatoires,

~Machine à celcuJer scientifique NON programmable autorisée Epreuv~ de :

SCIENCES PHYSIQUES'

Durée:

03 heures 15 minutes

Coefficient :

SES

S ION

2 oi l

:I:,i:,.,'

IICClLURUT

DI l'USElfiMEJfEHT GENERAl

IVIlNISTliIUi OH L·tiNShlGNEMENT SUPERIEUR

lIT DE LA RI:.CHERCBE SCIEII."TIFIQUË SECRETARIAT

GENERAL

DIRECTION

OHNJ:iRAl.h DE L'ENSEIGNEMENT

SUPER lEUR

DIRECTION DE L'ENSEIGNEMENT

SUPERIEUR

1"1

Serviced'Appui au Baccalauréat .

D'.._.Série:

•

Code matière:

011

Page 2

DOC 213

mp = 1,007276 u

mn = 1,008605 u

ID ( 226 R )\= 225 9771 u

!!ij

lu = 931.5 MeV.C·2

1} Les noyaux de radium 2~~Ra se désintègrent en donnant un rayonnement ex et un noyau fils Y. a- Ecrire l'équation de désintégration du radium, en utilisant le tableau ci-dessous. (0,5 pt)

b- Calculer, en MeV, l'énergie de liaison par nucléon d'un noyau de radium 226. (1 pt)

2) Le nucléide radon 222 est radioactif. Sa période de désintégration est T = 3,825j. Calculer la constante radioactive. (0,5 pt)

On donne:

(2 points)

PHYSIQUE NUCLEAIRE

(0,75 pt)

2) Une autre lentille mince L3, de centre optique 0, donne d'un objet AB, une image A'B' droite et 3 fois plus grande Que l'objet .

L'objet AB se trouve dans un plan de front, le point A étant sur l'axe principal. Déterminer, par calculs:

a·la position de l'objet AB,

(0,5 pt)

b- la distance 1oca1ef \ de cette lentille G. (0,5 pt)

On donne: 0/\' =-12r.m.

3) On considère une quatrième lentille ~, de distance focale f' 4 – -15cm .

Construire l'image C'D' d'un objet CD de hauteur 1,5cm se trouvant à 20 cm devant la lentille L4 (C étant sur l'axe principal et 0 au-dessus de C ) – Prendre la hauteur de l'objet en grandeur réelle. • Utiliser une échelle de .!.sur l'axe principal.

(2 points)

OPTIQUE

Les trois questions sont indépendantes.

1) On accole une lentille mince L1, de distance focale J;'= 4cm, à une lentille mince L2, de vergence – 20 cS (dioptries).

Quelle est la vergence du système optique {[" ' L2 } obtenu?

(0,25 pt)

(1 pt)

O,5pt)

(0,5 pt)

B· Une prise maintient antre ses bornes une tension u(t) == 1oo..fïsin (lOOK t) (V). 1) On branche entre les bornes de la prise un conducteur ohmique de résistance R. L'intensité efficace du courant qui traverse R est alors 5 A. Calculer R. 2)

On branche maintenant an série entre les bornes de la prise un condensateur de capacité C réglable, une bobine d'inductance L = 0,1 H et de résistance r = 20 O. a- On donne à la capacité C la valeur C1 = 270W:. Calculer l'impédance du circuit. b- Pour quelle valeur C 2 de la capacité C, le circuit est-il en résonance d'intensité?

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DOC 3/3

(1,5 pt)

(0,5 pt)

(0,75 pt)

(1,5 pt)

(1 pt)

(6points)

~.================~=====

Figure 2

Figure 1

•,

1" l

,.r" :

\., "-

",,"

e-,

B – On considère un cylindre de centre 0, de rayon r = 4cm, de masse ml = 1009 pouvant tourner autour d'un axe (Ll) fixe, horizontal. Une 1igehomogène AB, de longueur 1=50crn , de masse m2 = 60g , de milieu 0 , est fixée sur un diamètre. Unfil inextensible et de masse négligeable est enroulé sur lecylindre. L'autre extrémité du fil supporte un corps C de masse M = 160/: (voir figure 2).

1) Calculer:

a- le moment d'inertie J1 du cylindre par rapport à son axe de révolution. b- Le moment d'inertie J;de la tige par rapport à l'axe (~). 2) A l'instant t = 0, on abandonne le corps C sans vitesse initiale. a- Exprirnsr l'accélération de C en fonction de sa masse M, 9, Jl, ·h et r . Faire l'application

numérique.

b- En déduire l'accélération angulaire du cylindre. On donne r= 32 cm.

En un point M quelconque.sa position est repérée par l'angle e =(10 , IM) 1 – Exprimer en fonction de VOl r et esa vitesse en M. 2 – Déterminer la réaction R exercée par la sphère sur la bille et en déduire la valeur minimale de VOl pour que la bille quitte la piste au sommet S de la demi-sphère.

PROBLEME DE PHYSIQUE

On prendra g= 10 m.s -2

A – Une bille de masse m, supposée ponctuelle, est en mouvement à l'intérieur d'une demi-sphère de centre I et de rayon r. Ellepart du point 0 avec une vitesse Vo et sa trajectoire est située dans un plan vertical. On néglige les frottements (voir figure 1).