Collège Sadiki Mardi 09 -11-2010 Devoir de contrôle n° : 1 Sciences physiques 3M Profs : Obey-Fkih et Cherchari On donnera l’expression littérale avant de passer à l’application numérique. L’utilisation de la calculatrice non programmable est autorisée. Numéroter les questions. Chimie ( 7 points ) Exercice n° 1 ( 2.5 pts ) : On considère l’équation incomplète de la réaction de l’acide oxalique H2C2O4 avec les ions permanganates MnO4- en milieu acide : H2C2O4 + MnO4- + ……… CO2(g) + Mn2+ + ……….. En utilisant les nombres d’oxydation : 1- Montrer qu’il s’agit d’une réaction d’oxydoréduction (oxydation et réduction). 2- Préciser les couples rédox mis en jeu au cours de cette réaction. 3- Écrire l’équation formelle de chaque couple rédox et déduire l’équation bilan de la réaction. B C 0.5 0.5 1.5 A A C 1 0.5 A A 1 A 1,5 0,5 B B 0.5 0.75 B A Exercice n° 2 ( 4 pts ) : On donne l’échelle de classification électrochimique de quelques métaux Ag Cu H Fe Zn Pouvoir réducteur croissant I- Décrire ce qui se passe et écrire l’équation bilan de la réaction (lorsqu’elle se produit), si on plonge : 1- Une lame de fer dans une solution aqueuse de nitrate d’argent. 2- Une lame de cuivre dans une solution aqueuse d’acide chlorhydrique. II-On introduit un mélange de masse m=5g en poudre contenant du zinc et du cuivre dans un récipient contenant un volume V d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique de concentration molaire C=0,4 mol.L-1. À la fin de la réaction, le volume de gaz dégagé est Vg=0,672 L. 1- Décrire ce qui se passe au cours de cette expérience et identifier le gaz dégagé. 2- Sachant que la réaction se produit dans les proportions stœchiométriques (les deux réactifs sont totalement consommés par la réaction) : a- Déterminer la masse du cuivre dans le mélange. On donne M(Zn)=65,4 g.mol-1 et VM=22,4 L.mol-1. b- Trouver le volume V de la solution d’acide chlorhydrique utilisé. Physique ( 13 points ) Exercice 1 (2pts): On donne la constante électrostatique K=9.109 u.s.i. Le schéma de la figure-1- représente deux pendules électrostatiques, de même longueur l=20cm, portant, respectivement, à leurs extrémités libres deux boules supposées ponctuelles A et B de même masse et de charges respectives qA = - qB =2 µC. Lorsqu’on rapproche les pendules l’un de l’autre, ils prennent la position d’équilibre indiquée sur le schéma de la figure-1- . À l’équilibre, chacun des deux pendules fait un angle très petit avec sin=0,1. La distance séparant les deux points d’attache O et O’ des deux pendules est OO’=14 cm. 1- Calculer la distance AB à l’équilibre. 2a- Représenter toutes les forces exercées sur les boules A et B. 1 b- Déterminer la valeur de la force de l’interaction électrique existant entre les boules A et B. Exercice n° 2 ( 5 pts ) : En deux points O1 et O2 , on place respectivement deux charges électriques ponctuelles q1=0,625 nC et q2= - q1. La distance O1O2 =20 cm. Soit O milieu du segment [O1O2] et M un point de la médiatrice de O1O2 situé à une distance d=OM=5cm (figure 2) 1-a- Définir le spectre électrique. b- déterminer les caractéristiques des vecteurs champs électriques ;E1 et ;E2 créés respectivement par q1 et q2 au point M. On donne K=9.109 u.s.i B C 0.75 B 0.5 A 2 B 1.5 B 1 B 1 A 1 B 1.5 A 2- On notera ;EM le vecteur champ électrique créé par les deux charges q1 et q2 au point M. a- Déterminer les caractéristiques du vecteur champ ;EM dans le repère (M, ;i) b- Au point M on place une charge ponctuelle q= - 1 µC, déterminer les caractéristiques de la force électrique exercée par les charges (q1) et (q2) sur q. Exercice n° 3 ( 6 pts ) : I-/ On se propose de déterminer la valeur du champ magnétique créé par un aimant droit en un point M sur une droite parallèle à celui-ci et passant par son centre. En utilisant une aiguille aimantée mobile autour d’un axe vertical, proposer une méthode expérimentale permettant de trouver la valeur de ce champ, connaissant , bien sur, la valeur de la composante horizontale du champ magnétique terrestre ;BH( ; BH=2.10-5 T ) II-/ Un solénoïde S de longueur L=62,5 cm, comportant N=100 spires est parcouru par un courant électrique I=0,2A. 1- Trouver les caractéristiques du champ Fig 3 magnétique ; BS créé au centre M du solénoïde.(figure-3-) 2Le solénoïde S, traversé par le même courant électrique, est placé de telle manière que son axe est orthogonal au méridien magnétique et un aimant droit est placé comme l’indique la figure-4-. M I Représenter les vecteurs champs magnétiques ; BSet ; BA créés respectivement par le solénoïde et par l’aimant droit au point M centre du solénoïde ainsi que ; BH la composante horizontale du champ magnétique terrestre. bOn place une aiguille aimantée mobile autour d’un axe vertical au point M, on remarque qu’elle prend une position d’équilibre faisant un angle =26,5° avec le méridien magnétique.( voir figure 4). Calculer la valeur du champ magnétique ; BA créé par l’aimant droit au point M. cPour qu’elle valeur de l’intensité du courant électrique traversant le solénoïde, l’aiguille s’oriente t elle selon le méridien magnétique ? a- 2 C 1.5 B 1 Nom : ……………………………………………………………..Classe :……………… Exercice 1 O’ O Fig 1 l l B A qB qA Exercice 2 x’ M i x Fig 2 d O1 O2 O q2 q1 Exercice 3 S.M Fig 4 N S M I N.M 3