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BAC BLANC 01 TD GSEM 2013-WahabDiop-1

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GROUPE SCOLAIRE EDOUKOU MIEZAN Gd-BASSAM - GROUPE SCOLAIRE EDOUKOU MIEZAN Gd-BASSAM - GROUPE SCOLAIRE EDOUKOU
MIEZAN Gd-BASSAM
SESSION
BACCALAURE
AT
Janvier 2013
Coefficient
Durée
4
3heures
SCIENCES PHYSIQUES
S É R I E: D
Cette épreuve comporte trois (03) pages notée 1/3 , 2/3 , 3/3 et une feuille annexe à rendre avec la copie.
PHYSIQUE 1 : 5 points
Les parties sont indépendantes.
On comprime à l’aide d’un solide (S) de masse ms, un ressort de raideur k d’une longueur x0 = 5 cm et à l’instant t = 0,
on le libère sans vitesse initiale. Le solide (S) percute
une bille (B) de masse mb placée en B.
Les forces de frottement sont supposées négligeables
sur toutes les parties sauf sur BC (figure ci-dessous).
On donne: ms = 30 g ; mb = 10 g ; k = 300 N.m
g = 10 m.s
−1
;
−2
1. Première partie : mouvement sur ABC
1.1 Calculer l’énergie mécanique E0 du solide
à l’instant t = 0.
1.2 En utilisant la loi de la conservation de l’énergie mécanique, calculer la vitesse Vs du solide au point B juste
avant le choc.
1.3 Après le choc, la bille (B) aborde le plan horizontal BC de longueur L =50 cm, sur lequel s’exercent les
−1
forces de frottement d’intensité constante f avec une vitesse Vb = 7,5 m.s . Elle arrive au point C avec une
vitesse pratiquement nulle.
Déterminer l’intensité f de la force de frottement.
2. Deuxième partie : mouvement sur CD

La partie CD est un arc de cercle de centre O et de rayon r = 6 m. La bille est repérée par l’angle θ = MOD.

On donne θ0 = COD = 60°
2
2.1 Vérifier que la vitesse de la bille au point M est : VM = 2gr(sinθ0 – sinθ).
2
2.2 On montre par une loi physique que la réaction de la piste sur la bille est : R = mbgsinθ -
mbVM
E
r
Donner l’expression de R en fonction de m, g, θ et θ0.
A
AE E
2.3 Déterminer l’angle θ1au point E où la bille quitte le plan CD et vérifier que VE = 5,88 m.s
A
AE
E
A
AE
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E
A
−1
AE
→
3. Troisième partie : mouvement dans le champ g
A
E
→
À l’instant t = 0, la bille quitte le point E avec la vitesse VE de norme VE = 5,9 m.s
A
A
E EA
A
AE
E
AE
A
−1
AE
et faisant un angle θ1 =
35,3° avec l’horizontale.
→ →
3.1 Dans le repère (E, i , j ), établir les équations horaires puis l’équation cartésienne du mouvement de la
bille. Faire l’application numérique pour l’équation cartésienne.
3.2 Déterminer les coordonnées du point d’impact I de la bille sur le sol sachant que E est à une hauteur h = 5
m du sol.
3.3 Calculer la vitesse de la bille lorsqu’elle arrive au point I.
PHYSIQUE 2 : 5 points
Un solénoïde de longueur L = 50 cm et comprenant 500 spires est parcouru par un courant continu d'intensité I.
1. Représenter sur la figure 1 de la feuille annexe, le vecteur champ magnétique à l’intérieur du solénoïde et
indiquer le nom de chacune des faces du solénoïde en justifiant ta réponse.
2. Sur la figure 2, dessiner et orienter une aiguille aimantée placée en chaque point P, R et S et représenter le
spectre magnétique en traçant les lignes de champ magnétique orientées à l’intérieur du solénoïde.
3. Quelle est la particularité du champ magnétique à l'intérieur du solénoïde ?
4. Quelle sera l'intensité du courant I1 parcourant le solénoïde pour que la valeur du vecteur champ magnétique à
l’intérieure du solénoïde ait une valeur B1 = 2,51 mT ?
5. On fait passer maintenant dans le solénoïde un courant d’intensité constante I2 = 4 A.
→
Calculer la valeur B2 du vecteur champ magnétique B2 créé à l’intérieur du solénoïde.
6. Comparer B1 et B2. Que peut-on conclure ?
En déduire alors une relation entre le champ B créé à l’intérieur du solénoïde et l’intensité de courant I qui le
parcourt.
CHIMIE 1 : 5 points
Un professeur de SCIENCES PHYSIQUES de Lycée fait déterminer la concentration molaire d’une solution
d’hydroxyde de sodium par un groupe d’élèves. Pour cela, il remet au groupe d’élèves une bouteille contenant une
solution commerciale S0 d’hydroxyde de sodium. Sur cette bouteille, on peut lire : densité = 1,2, contient 20,83% en
masse d’hydroxyde de sodium, masse molaire = 40 g/mol.
1. Vérifier que la concentration de la solution commerciale S0 est C0 ≈ 6,25 mol/L.
2. Afin de préparer une solution Sb d’hydroxyde de sodium, le groupe d’élèves prélève un volume V0 = 2 mL de S0
qu’il introduit dans une fiole jaugée de 500 mL puis il complète au trait de jauge avec de l’eau distillée.
Le groupe dispose de la verrerie suivante :
•
Béchers : 50 mL, 100 mL, 250 mL ;
•
Erlenmeyers : 125 mL, 250 mL, 500 mL ;
•
Fiole jaugées : 100 mL, 250 mL, 500 mL, 1L ;
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•
Pipettes : 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL ;
•
Éprouvettes graduées : 10 mL, 25 mL, 50 mL.
2.1 Préciser la liste de matériels utilisée par le groupe pour préparer la solution Sb et donner le mode opératoire
complet de la dilution.
2.2 Calculer la concentration molaire Cb de la solution S ainsi préparée.
3. Afin de vérifier cette concentration Cb trouvée au 2.2°), le groupe procède à un dosage de la solution Sb par une
solution A d’acide nitrique de concentration Ca = 5.10
−2
mol/L. Il prélève alors un volume Vb = 20 mL de la
solution Sb qu’il met dans un bécher et à l’aide d’une burette graduée, le groupe verse progressivement la
solution A et mesure après chaque ajout, le pH du mélange. Les résultats sont consignés dans le tableau
suivant :
Va
0
2
3
4
5
5,5
6,5
7,5
8
8,5
9
9,5
10
12,4
12,3
12,2
12,1
12,0
11,9
11,8
11,7
11,6
11,4
11,2
10,9
7
10,5
11
11,5
12
12,5
14
15
18
20
3,1
2,8
2,6
2,5
2,4
2,2
2,1
2,0
1,9
(mL)
pH
Va
(mL)
pH
3.1 Faire le schéma expérimental permettant de réaliser le dosage.
3.2 Écrire l’équation bilan de la réaction.
3.3 Tracer sur une feuille de papier millimétré, le graphe pH = f(Va) et déterminer les coordonnées du point
d’équivalence E. Échelle : 1 cm ↔ 1 mL et 1 cm ↔ 1 unité de pH
3.4 Définir l’équivalence acido-basique.
3.5 En déduire la concentration Cb de la solution Sb dosée. Comparer avec le résultat de 2.2°).
CHIMIE 2 : 5 points
1. La combustion complète dans le dioxygène, d’un échantillon d’un alcool saturé (A) ne contenant pas de cycle,
donne du dioxyde de carbone de masse m1 et de la vapeur d’eau de masse m2 telle que
m1
m2
=
11
6
.
1.1 Écrire l’équation bilan de la combustion en utilisant la formule générale brute de l’alcool.
1.2 En utilisant l’équation bilan précédente, montrer que
m1
E
44n
E
=
m2
A
AE
E
18n + 18
A
E
avec n le nombre d’atomes de carbone
présents dans l’alcool. Calculer n.
1.3 Écrire les formules semi développées possibles des isomères de cet alcool.
2. On réalise l’oxydation ménagée d’un échantillon A1, isomère de A, en présence d’un excès de solution acidifiée
A
AE
E
de bichromate de potassium. Le composé B1 obtenu rougit le papier pH.
A
AE
E
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L’oxydation ménagée d’un autre isomère A 2 de A en présence d’une solution acidifiée de bichromate de
A
AE
E
potassium conduit à un composé B2 qui réagit avec la DNPH mais est sans effet sur la liqueur de Fehling.
A
AE E
2.1 Préciser les fonctions chimiques de B1 et B2 ainsi que les classes des alcools A1 et A2.
A
AE
E
A
AE
E
A
AE
E
A
AE
E
2.2 Trouver les formules semi développées des composés A1, A2, B1 et B2 .
A
AE
E
A
AE
E
A
AE
E
A
AE
E
3. On fait réagir l’éthanol avec le composé B1 pour obtenir, au bout de quelques heures, un corps C.
A
AE
E
L’action de la soude sur le corps C conduit à un corps D et de l’éthanol.
3.1 Déterminer les formules semi développées et les noms de C et D.
3.2 Nommer ces deux réactions et préciser leurs caractéristiques.
3.3 Écrire les équations bilans de ces réactions.
4. Le composé D peut aussi être obtenu à partir des réactions suivantes :
E + éthanol → C + HCl (1)
A
F + éthanol → C + CH3 - CH2 – COOH (2)
4.1 Nommer les réactions (1) et (2). Préciser leurs caractéristiques
4.2 Identifier les composés E et F.
On donne en g/mol : M(H) = 1 ; M(C ) = 12 ; M(O) = 16
FEUILLE ANNEXE Á RENDRE AVEC LA COPIE
Figure 1
4/4
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Figure 2
5/4
(C) Wahab Diop 2013
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