LYCEE DE MBALLA II SEQUENCE IV DUREE 2H
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LYCEE DE MBALLA II Département de PCT SEQUENCE IV PHYSIQUE / 1èreD DUREE 2H Coef : 2 L’épreuve porte sur l’optique et la mécanique : les deux parties sont obligatoires A/ Optique 13pts Exercice 1. Lentilles 6,5pts 1. Définir : lentille sphérique, quand dit-on qu’une lentille sphérique est mince ? 0,5pt 2. Une lentille mince L1 , biconvexe, de vergence C, a deux faces de même rayon de courbure R 0, 2m .L’indice du verre étant n 1, 5 . Calculer C 0,5pt 3. Un objet fixe AB, est fixé à une distance D 5m d’un écran également fixe. a) Quelles sont les deux positions que peut occuper la lentille L1 de vergence c1 5 par rapport à l’objet pour former sur l’écran une image nette de l’objet ? 1,75pt b) Pour chaque valeur trouvée, calculer le grandissement. 1pt 4. On associe à L1 une autre lentille L2 . Le système ainsi obtenu a pour vergence 15 . Quelle est la distance focale de L2 ? 0,75pt 5. A 40cm en avant de la lentille L1 (de centre optique O1 ) et perpendiculairement à son axe principal, on place un objet AB. a) Etablir une relation entre la distance focale de L1 et la position O1 A de l’objet. 0,5pt b) Quelle est la position et la nature de l’image de AB à travers L1 ? 0,5pt c) A quelle distance de L1 faut-il placer L2 pour que le système ( L1 , L2 ) donne de AB une image A’B’ de même sens et deux fois plus grande ? 1pt Exercice 2 L’œil réduit 3,5pts 1. Faire le schéma annoté de l’œil réduit 0,75pt 2. Définir : punctum remotum, punctum proximum, accommodation 1,5pt 3. Un a pour punctum remotum 100cm et pour punctum proximum 40cm . a) Quelle anomalie présente cet œil ? 0,25pt b) Quelle est la nature des verres correcteurs lui permettant de voir nettement à l’infini sans accommoder ? Quelle est sa vergence ? 0,5pt c) Quel est le nouveau punctum proximum de l’œil ainsi corrigé ? 0,5pt Exercice 3. Les instruments optiques 3pts 1. Une lunette astronomique est constituée d’un objectif de distance focale 200cm et d’un oculaire de distance focale 4cm . La lunette étant afocale ; a) Définir lunette afocale 0,5pt b) Déterminer la distance entre les centres optiques de l’oculaire et de l’objectif. 0,5pt c) Déterminer le grossissement de la lunette 0,5pt 2. Un œil normal est placé au foyer principal image d’une loupe de vergence 25 . a)Définir latitude de mise au point. 0,75pt b) Déterminer la latitude de mise au point sachant que le punctum proximum de cet œil est de 20cm 0,75pt B/ Mécanique 7pts 1. Définir : travail d’une force, énergie cinétique, énergie mécanique, énergie potentielle de pesanteur.1pt 2. Sur un plan incliné d’angle 30 , un mobile de masse m 100 g se déplace de la position M o (point le plus haut du plan ) à la position M 7 (point le plus bas du plan) Après chaque 80ms ,à laide d’un dispositif approprié, on enregistre la position et la vitesse du mobile. On obtient les résultats suivants : position x (m) V(m/s) Mo 0 0 M1 0,050 0,78 M2 0,125 1,06 M3 0,220 1,28 M4 0,330 1,47 M5 0,455 1,75 M6 0,610 1,97 M7 0,770 2,25 2.1. Déterminer la durée totale de son déplacement 0,5pt 2.2. Déterminer le travail effectué par le poids entre M o et M 7 0,5pt 2.3. Calculer la variation de l’énergie cinétique entre le point de départ et le point d’arrivée 0,5pt 2.4. En comparant les réponses de 2.3 et 2.2 , le théorème de l’énergie cinétique est –il vérifié ? Justifier. 0,5pt 2.5. Tracer sur papier millimétré la courbe V 2 f ( x) : échelle 8cm 0,8m et 1cm 1unité (sur la verticale). 2pts 2.6. Exprimer V 2 en fonction de m,g, x , et f (force de frottement) 1pt 2.7. Déduire de la courbe l’intensité de la force de frottement 1pt « Es tu toujours le paresseux de ta classe ? Si oui change car l’avenir appartient aux compétents et travailleurs » Nouemo s. LYCEE DE MBALLA II Département de PCT SEQUENCE IV PHYSIQUE / TleD DUREE 2H Coef : 2 L’épreuve porte sur trois thèmes A/ Mouvement dans un champ de force. On prendra g 10m.s 2 1. Deux particules de charges respectives q A 2, 7.10 19 C et qB 2qA sont distants de 6cm . a) Représenter très simplement les forces que les deux particules exercent entre elles. 0,5pt b) Calculer l’intensité de ces forces. 0,5pt 2. Un mobile dévale un plan incliné d’angle 30 sur l’horizontal. Il passe en un point A à la vitesse 4m / s . Après une durée de 4s , il atteint un point B. Les frottements sont négligés. a) Exprimer en fonction de g, t, et V0 (vitesse au passage par A) la vitesse au point B. faire l’application numérique. 0,75pt b) Déterminer la distance AB. 0,5pt 3. Un faisceau d’électrons homocinétiques est émis en O à l’entrée d’un condensateur plan, avec une vitesse V0 2.107 m / s . Il sort du condensateur au point S de coordonnées xS 5cm et yS 0,8cm et frappe en un point M d’un écran fluorescent situé à 40cm du milieu I des plaques horizontales distantes de 2cm . La différence de potentiel entre les plaques (armatures du condensateur) est U 290V . Déterminer : a) L’ordonnée du point M. 1,25pt y Ecran 5cm b) La charge massique de l’électron1,5pt M O S x D 40cm 4.a) Définir satellite géostationnaire 0,5pt b) Quelle est la période d’un tel satellite ?0,25pt c) Un tel satellite est à l’altitude h au dessus de la terre de rayon RT 6400km . Calculer h. On prendra g 0 9,8m.s 2 0,75pt B/ Les systèmes oscillants 1. Définir : phénomène périodique, période 1pt 2. a) Donner la représentation graphique sur papier millimétré, sur deux période et demi des intensités de courant alternatif suivantes : i1 (t ) 10 cos(100 t ) et i2 (t ) 15cos(100 t ) échelle : 2 1cm pour 10V et 4cm pour une période 1,5pt c) Déterminer à l’aide de la construction de Fresnel, l’intensité du courant alternatif résultant i(t ) i1 (t ) i2 (t ) 2pts d) Déterminer la valeur de i pour t 25.104 s 1pt 3. Une roue porte 28 rayons identiques régulièrement espacés. Elle tourne à raison de 6trs / s . On l’ éclaire à l’aide d’un stroboscope a) Quelle est la plus petite période des éclairs du stroboscope pour laquelle on observe l’immobilité apparente ? 0,5pt b) Pour une fréquence de 84Hz , le disque a effectué combien de tours ? 0 ,5pt 4. Le pendule simple a) De quoi est constitué un pendule simple 0,5pt b) Représenter un pendule simple faisant un angle (avec 90 ) dans le sens trigonométrique et y faire l’inventaire des forces. 0,75pt c) En utilisant le fait que l’énergie mécanique du pendule se conserve, établir l’équation différentielle du pendule au cours des oscillations.0.75pt d) Ecrire l’équation horaire du mouvement sachant qu’à t 0 , il passe par sa position d’équilibre et évolue dans le sens trigonométrique pris comme sens des élongations positives et que son amplitude maximale vaut m rad. 0,5pt 3 5. Les ondes mécaniques. Un vibreur est muni d’une pointe fine. L’extrémité, animée d’un mouvement vertical sinusoïdal de fréquence f 25 Hz et d’amplitude 2,2mm, frappe en un point O, la surface d’un liquide au repos. On négligera l’amortissement du mouvement au cours de la propagation. A l’aide d’un stroboscope, on provoque l’immobilité apparente du phénomène. a) Quelle est la plus grande fréquence des éclairs pour laquelle il y’a immobilité apparente ? 0,5pt b) Décrire l’aspect de la surface du liquide. 0,5pt c) Six crêtes consécutives sont distantes de d 10cm . Définir longueur d’onde 0,5pt Calculer la longueur d’onde et la célérité des ondes à la surface d’un liquide 0,5pt d) Ecrire l’équation du point O sachant qu’à t 0s , il passe par sa position d’équilibre et évolue dans le sens des élongations négatives. 0,75pt e) On enlève la pointe et on fixe à l’extrémité du vibreur une corde élastique qui passe par la gorge d’une poulie et est tendu par tension F 2,5 N .Il n’y a pas réflexion des ondes. Calculer la vitesse des ondes qui se propagent le long de la corde sachant que sa masse vaut m 33,57 g et sa longueur 250cm .0,75pt Au bout de 0, 04s , toute la corde vibre-elle ? 0,5pt « Es tu toujours le paresseux de ta classe ? Si oui change car l’avenir appartient aux compétents et travailleurs » Nouemo LYCEE DE MBALLA II Département de PCT SEQUENCE IV CHIMIE / Tle C&D DUREE 2H Coef : 2 A. Chimie organique. 8pts Dans toute l’épreuve : C :12g/mol ;O :16g/mol ;N :14g/mol ;H :1g/mol ;S :32g/mol Exercice 1. 4,5pts 1. Le composé suivant : C6 H 5 NH CO CH 3 appelé acétanilide est un principe actif qui a été utilisé pour lutter contre les douleurs et la fièvre sous le nom d’antifébrine. Il a été abandonné au profit du paracétamol. a)Retrouver les formules semi-développées de l’acide carboxylique et du composé azoté dont il est issu. 0,5pt b) Proposer deux méthodes rapides pour synthétiser de l’acétanilide. Ecrire pour chaque méthode, l’équation bilan correspondante. 0,5+0,5=1pt 2. Le paracétamol est un principe actif de formule HO C6 H 4 NH CO CH 3 a)Retrouver les formules semi-développées de l’acide carboxylique et du composé azoté dont il est issu. Les nommer. On les désignera par A et B (B possédant le noyau aromatique) 0,5+0,5 = 1pt b) Le paracétamol est également obtenu à partir de l’anhydride acétique et de l’un des composés de la question 2.a). Ecrire l’équation bilan de la réaction. 0,75pt c) Le rendement de la réaction par rapport à B est égal à 79,7%. Déterminer la quantité de B nécessaire à la synthèse de mP 3, 00 g de paracétamol, masse globale de principe actif contenue dans une boîte de Doliprane pour enfant. Quelle est la masse minimale d’anhydride acétique nécessaire ? 1pt d) Quelle réaction supplémentaire pourrait-on prévoir entre B et l’anhydride acétique ? En réalité, dans les conditions expérimentales utilisées, cette réaction n’a pas lieu. 0,25pt Exercice 2. 3,5pts Un hydrocarbure C possède une composition massique de 85, 7% de carbone et 14,3% d’hydrogène. Sa densité de vapeur est de 2,41. 1. Déterminer sa formule brute et écrire les formules semi développées possibles de cet hydrocarbure 1,5pt 2. Ce composé ne possède pas de chaîne alkyle ramifiée et son hydratation conduit a un composé D . a) Ecrire la formule semi développée de D possédant un carbone asymétrique. 0,5pt b) quel est le nom de D ? 0,25pt c) Faire la représentation spatiale des deux énantiomères de D. 0,5pt 3. Au cours de l’hydratation de C, il peut se former un autre composé D’. Déduire de cette information et de la question1, la formule de C et celles de ses deux stéréoisomères. 0,75pt B. Cinétique chimique 12pts Exercice 3. 7pts On étudie la cinétique de la réaction lente des ions iodure sur les ions peroxodisulfate : S2O82 2 I 2SO42 I 2 A l’instant t 0 , on prépare une solution aqueuse S en mélangeant 100mL d’une solution à 0,80mol.L-1 d’iodure de potassium KI avec 100mL d’une solution à 0,20 mol.L-1de peroxodisulfate d’ammonium (NH4)2S2O8. La température étant maintenue constante, on effectue des prélèvements dans cette solution S et l’on détermine la concentration en diiode formé. On recommence la même expérience en ajoutant quelques gouttes d’une solution de sulfate de fer(II) dans la solution initiale. Les résultats obtenus sont les suivants : t(min) I 2 (mmol.L-1) 0 2,5 5 10 15 20 30 sans Fe2 0 9,5 17,2 29,6 38,7 45,7 55,8 avec Fe2 0 15,0 27,0 46,5 61,0 72,7 91,2 I 2 (mmol.L-1) 1.a) Ecrire l’équation bilan de la réaction de dosage. 0,75pt b) Ecrire la réaction caractérisant l’équivalence. 0,5pt 2. Après chaque prélèvement, on réalise la trempe. Pourquoi ? 0,5pt 3. Représenter sur papier millimétré et dans un même système d’axes, les variations de I 2 en fonction du temps dans les deux expériences. Echelle : 1cm pour 2min ; 1cm pour 5mmol.L-1 . 2pts. 4. Calculer les concentrations initiales en ions iodures et en ions peroxodisulfate dans la solution S. 1pt 5. Définir, puis déterminer graphiquement le temps de demi-réaction dans les deux expériences. Conclure quant au rôle des ions Fe2 0,75pt 6. Déterminer la vitesse volumique instantanée de formation du diiode à la date t 20min . 1,5pt Exercice 4. 5pts L’étude du mélanges équimolaires d’acide formique ou acide méthanoïque et de pentan-1-ol, placés sous reflux dans un bain marie maintenu à ébullition, a permis de déterminer la quantité n A d’acide restant en fonction du temps : t(h) 0 10 20 30 40 50 80 120 150 0,48 0,39 0,33 0,28 0,26 0,22 0,21 0,20 n A (mol) 0,60 1. Ecrire l’équation bilan de la réaction étudiée 0,5pt 2. Quel est le nom du produit principal B obtenu ? 0,25pt 3. Tracer sur papier millimétré et dans un même système d’axes, les courbes nA (t ) et nB (t ) . 1,5pt a) Déduire à quelle date ces quantités sont égales. 0,5pt b) Déterminer le rendement de la réaction. 0,75pt Prendre pour échelle : 1cm pour 0,1mol et 2,5cm pour 50heures. 4. a) Comment peut-on faire pour atteindre plus rapidement l’équilibre ? Le rendement à l’équilibre est –il modifié ? Donner très simplement dans le même système d’axes cidessus l’allure des graphes correspondants à une atteinte rapide de l’état d’équilibre. 0,25+0,25+1=1,5pt « Es tu toujours le paresseux de ta classe ? Si oui change car l’avenir appartient aux compétents et travailleurs » Nouemo S.
