الصفحة االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا 1 6 الدورة العادية 2020 ـ الموضوع ـ المادة الفيزياء والكيمياء الشعبة أو المسلك شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائية NS مدة اإلنجاز 3 المعامل 7 يسمح بإستعمال اآللة الحاسبة العلمية غير القابلة للبرمجة تعطى التعابير الحرفية قبل إنجاز التطبيقات العددية يتضمن موضوع اإلمتحان أربعة تمارين في الكيمياء وثالتة في الفيزياء • الكيمياء :دراسة محلول ايثانوات الصوديوم داخل المسخنة الكيميائية • الفيزياء oالتمرين : 1تحديد سرعة انتشار موجة فوق صوتية ( 7نقط ) ( 13نقط ) ( 2,5نقط ) oالتمرين : 2ثنائي القطب RLــ التذبذبات الحرة في دارة RLCمتوالية ( 5نقط ) oالتمرين : 3دراسة حركة الكرة في مجال الثقالة ) 5,5نقط ) االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا -الدورة العادية -2020الموضوع -مادة :الفيزياء والكيمياء NS 2 شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائيةالتنقيط الصفحة 6 الموضوع الكيمياء ( 7نقط ) :دراسة محلول ايثانوات الصوديوم داخل المسخنة الكيميائية عند تساقط الثلج ،تبدأ األيادي بالتجمد ،يخرج المتجول في هذه الثلوج من محفظته الظهرية جيب مملوء بسائل شفاف ثم يضغط على قرص معدني بداخله ،عندئد يتجمد السائل في الكيس تدريجيا محررا حرارة يسمى هذا الجيب بالمسخنة الكيمائية ،تتكون من غالف لين من البالستيك به محلول مائي إليثانوات الصوديوم 𝒂𝑵𝑶𝑶𝑪 𝟑𝑯𝑪 تمثل كتلته على األقل 20% "مقطع من أفكار الفيزياء – من أجل العلم "2008 من كتلة المسخنة الكيميائية. يهدف هذا التمرين إلى دراسة محلول ايثانوات الصوديوم في مرحلة أولى ثم تحديد نسبته الكتلية داخل المسخنة الكيميائية. معطيات :ـ تمت جميع القياسات عند درجة الحرارة . 25°C الجداء األيوني للماء 𝑘𝑒 = 10−14 :- -الكثلة المولية إليثانوات الصوديوم 𝑀(𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎) = 82.0𝑔. 𝑚𝑜𝑙 −1 .1دراسة المحلول المائي ليثانوات الصوديوم ايثانوات الصوديوم 𝑎𝑁𝑂𝑂𝐶 𝐶𝐻3جسم صلب أبيض اللون ينتج عن ذوبانه محلول مائي اليثانوات الصوديوم − + 𝑞𝑎𝑂𝑂𝐶 . (𝐶𝐻3 𝑞𝑎𝑎𝑁 + ) نعتبر محلوال مائيا)𝑆( اليثانوات الصوديوم حجمه 𝐿𝑚 𝑉 = 100وتركيزه .𝐶 = 1,0. 10−1 𝑚𝑜𝑙. 𝑙 −1أعطى قياس 𝐻𝑝 هذا المحلول القيمة . 𝑝𝐻 = 8,9ننمذج التحول المدروس بالمعادلة الكيميائية التالية : 0.75ن 0.75ن 1ن − − )𝑞𝑎(𝑂𝑂𝐶 𝐶𝐻3 )𝑞𝑎(𝑂𝐻 + 𝐻2 𝑂(𝑙) ⇌ 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑎𝑞) + .1.1أنشىء الجدول الوصفي لتقدم تفاعل المثيل أمين مع الماء بداللة Cو Vوالتقدم xوالتقدم xéqعند الحالة النهائية .1.2حدد نسبة التقدم النهائي لهذا التفاعل؟ ماذا تستنتج ؟ .1.3بين أن تعبير خارج التفاعل عند التوازن يكتب على الشكل التالي : 𝐾𝑒 2 𝐻𝑝= − 10 )𝑒𝐾 (𝐶. 10−𝑝𝐻 − 𝑞𝑄𝑟é حيث 𝐶 تركيز ايونات إيثانوات البدئية في المحلول )𝑆( 𝐾𝑒 ,الجداء األيوني للماء و 𝐻𝑝المحلول)𝑆( 0.25ن .1.4أحسب قيمة 𝑞 𝑄𝑟éخارج التفاعل عند التوازن 0.75ن .1.5حدد تعبير ثابتة الحمضية 𝐴𝐾 للمزدوجة 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻/𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂−بداللة 𝑒𝐾 و 𝑞 . 𝑄𝑟éاستنتج قيمة 𝐴𝐾𝑝 .2تحديد النسبة الكتلية ليثانوات الصوديوم المتواجدة في المسخنة الكيميائية تحتوي المسخنة الكيميائية على محلول) (𝑆0اليثانوات الصوديوم حجمه 𝐿𝑚 𝑉0 = 100و كتلته 𝑔 . 𝑚0 = 130يكون المحلول) (𝑆0في المسخنة جد مركز .لتحديد النسبة الكتلية اليثانوات الصوديوم نحضر محلول ) (𝑆1بتخفيف المحلول ) 100 (𝑆0 مرة .نقوم بمعايرة الحجم 𝑙𝑚 𝑉1 = 25من محلول) (𝑆1تركيزه , C1بواسطة محلول مائي ) 𝐴𝑆( لحمض الكلوريدريك + − )𝑞𝑎(𝑂 (𝐻3ذي التركيز 𝐶𝐴 = 2. 10−1 𝑚𝑜𝑙. 𝑙−1بقياس𝐻𝑝 . )𝑞𝑎(𝑙𝐶 + ) 0,5ن 0,5ن .2.1ذكر بشروط تفاعل المعايرة. .2.2أكتب المعادلة الكيميائية المنمذجة لهذه المعايرة االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا -الدورة العادية -2020الموضوع -مادة :الفيزياء والكيمياء --شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائية الصفحة NS 3 .2.3يمثل المنحنى أسفله تغيرات 𝐻𝑝 الخليط بداللة الحجم 𝐴𝑉 لمحلول حمض الكلوريدريك المضاف. dpH dVA p 0.25ن 0.75ن 0.75ن 0.75ن .1.3.1حدد 𝐸𝐴𝑉 الحجم المضاف من الحمض عند التكافؤ .1.3.2 أحسب . 𝐶1استنتج التركيز 𝐶0 .2.4أحسب الكتلة 𝑚 إليثانوات الصوديوم التي تحتوي عليها المسخنة الكيميائية. .2.5أحسب النسبة الكتلية اليثانوات الصوديوم الموجودة في المسخنة الكيميائية .هل هذه النسبة مطابقة لما هو مذكور سابقا. الفيزياء ) 13نقطة( التمرين 2,5( 1نقط) :تحديد سرعة انتشار موجة فوق صوتية في ماء البحر تعد الموجات فوق الصوتية أحد أهم الكتشافات التي أضافت للبشرية قدرا هائال من المعرفة .استعملت هذه الموجات ألول مرة سنة 1822م لتحديد سرعة انتشار الصوت في بحيرة. https://fr.wikipedia.org/wiki/Ultrason يهدف هذا التمرين الى تحديد سرعة انتشار الموجات فوق صوتية في ماء البحر يحدث باعثا Eفي الهواء و داخل أنبوب مملوء بماء البحر موجات فوق صوتية دفعات ( .)salvesنضع على نفس المسافة dمن الباعث مستقبلين 𝑅1و 𝑅2حيث يوجد 𝑅1في الهواء و 𝑅2في ماء البحر(الشكل .)-1-نصل المستقبلين 𝑅1و 𝑅2على التوالي بالمدخلين 𝑌1و 𝑌2لجهاز مرتبط بالحاسوب .و ذلك لقياس التأخر التأخر الزمني𝜏 بين استقبال الموجات فوق الصوتية من طرف المستقبلين. شكل-1- 0.25ن نرمز ب 𝑟𝑖𝑎𝑉 لسرعة االنتشار الموجات فوق صوتية في الهواء و ب 𝑢𝑎𝑒𝑉 لسرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في م اء البحر. معطيات 𝑽𝒂𝒊𝒓 = 𝟑𝟒𝟎 𝒎. 𝒔−𝟏 :و 𝒓𝒊𝒂𝑽 > 𝒖𝒂𝒆𝑽 .1عرف الموجات فوق صوتية. 6 االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا -الدورة العادية -2020الموضوع -مادة :الفيزياء والكيمياء --شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائية الصفحة NS 4 0,5ن .2نرمز لمدتي انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء و في ماء البحر على التوالي ب 𝑡1و . 𝑡2قارن هاتين المدتين .علل جوابك. .3ننجز مجموعة من التجارب حيث نغير المسافة dفي كل تجربة و نسجل قيمة التأخر الزمني 𝜏 .يمثل منحنى الشكل -2-أسفله تغيرات 𝜏 بداللة المسافة .d شكل-2- 0.75ن -3-1بين أن ) : 1ن 1 𝑢𝑎𝑒𝑣 − 1 𝑟𝑖𝑎𝑣 (𝑑 = 𝜏 -3-2حدد مبيانيا المعامل الموجه للمنحنى أعاله .استنتج قيمة 𝑢𝑎𝑒𝑣 سرعة انتشار الموجة فوق الصوتية في ماء البحر. التمرين 5.50 ( 2نقط) :ثنائي القطب RLــ التذبذبات الحرة في دارة RLCمتوالية الوشيعة ثنائي قطب ،يتكون من سلك موصل مطلي بمادة عازلة ،ملفوف حول أسطوانة عازلة .ميزتها في إقامة التيار وإزالته جعلها تستعمل في عدة دارات كهربائية وإلكترونية. يهدف هذا التمرين إلى دراسة كل من إستجابة ثنائي قطب RLإلى رتبة توتر صاعدة وتحديد معامل تحريض الوشيعة في الدارة RLCمتوالية. .1استجابة ثنائي قطب RLإلى رتبة توتر صاعدة نركب على التوالي في دارة كهربائية )شكل(1 -وشيعة مقاومتها 𝑟 ومعامل تحريضها L مولد توتر مستمر قوته الكهرمحركة E -موصل اومي مقاومته 𝑅0 = 24Ω شكل -3- -قاطع التيارK 1 نغلق قاطع التيار عند اللحظة t=0و نمثل بواسطة جهاز مالئم التوتر UBبين مربطي الوشيعة ، فنحصل على المنحنى ) شكل . )-4- - شكل -4- 1 6 االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا -الدورة العادية -2020الموضوع -مادة :الفيزياء والكيمياء -شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائية0.5ن 0,5ن 𝑖𝑑 𝐿 NS 5 .1.1 أتبت أن المعادلة التفاضلية التي يحققها شدة التيار )𝑡(𝑖 تكتب: .1.2 نقبل أن حل هذه المعادلة التفاضلية يكتب على الشكل التالي− e−τ ) : (1 r+R0 𝑡𝑑 𝑟+𝑅0 t الصفحة =𝑖+ E 6 𝐸 𝑟+𝑅0 = )i(t .1.2.1بين أن التوتر بين مربطي الوشيعة ) UB(0عند t=0يساوي . Eاستنتج مبيانيا قيمة E 0.75ن .1.3 .1.4 0.75ن عيرعن تعبير التوتر بين مربطي الوشيعة في النطام الدائم بداللة 𝑟 و 𝐸, 𝑅0 أعتمادا على المنحنى حدد قيمة التوتر بين مربطي الوشيعة UBفي النظام الدائم .وبين أن 𝑟 = 8 Ω .2تحديد معامل تحريض الوشيعة السابقة نقوم بشحن مكثف سعته 𝐹𝜇 𝐶 = 2,5كليا بواسطة مولد قوته الكهر محرك 𝑉 𝐸 = 6ة .ونركبه على التوالي في لحظة t=0مع الوشيعة السابقة و موصل أومي مقاومته .𝑅′ = 5Ωنعاين على شاشة راسم التذبذب تغيرات التوتر )𝑡( 𝐶𝑈 بين مربطي المكثف في المدخل 𝑌1و التوتر )𝑡( 𝑈𝑅′بين مربطي الموصل االومي في المدخل 𝑌2فنحصل على منحنى الشكل -5- الشكل-5- 0.5ن 0.25ن 0.25ن 0.75ن .2.1 ارسم تبيانة التركيب التجريبي المستعمل مبينا كيفية ربط راسم التذبذب لمعاينة التوترين 𝑈𝑅′و 𝐶𝑈 .2.2 حدد مبيانيا قيمة شبه الدور Tللتذبذبات. .2.3 حدد قيمة معامل التحريض الذاتي للوشيعة ,علما ان لشبه الدور Tيساوي الدور الخاص للتذبذبات. .2.4 احسب الطاقة المبددة في الدارة بين النقطتين Mو . N الشكل-5- .3صيانة التذبذبات: نركب في الدارة السابقة على التوالي مولدا Gتوتره 𝑖 𝑈𝐺 = 𝑘.حيث 𝑘 ثابتة موجبة ( الشكل )-6- 0.25ن 0.5ن 0.5ن .3.1 ماهو دور مولد الصيانة من المنظور الطاقي؟ .3.2 أثبت المعادلة التفاضلية التي يحققها التوتر 𝐶𝑈 .3.3 حدد معلال جوابك قيمة 𝑘. الشكل-6- االمتحان التجريبي الموحد للبكالوريا -الدورة العادية -2020الموضوع -مادة :الفيزياء والكيمياء --شعبة العلوم التجريبية مسلك العلوم الفيزيائية NS الصفحة 6 6 التمرين 5) 3نقط) :دراسة حركة جسم صلب على مستوى أفقي و مستوى مائل تمكن ميكانيك نيوتن من دراسة حركة األجسام المتحركة و تتبعها عبر تحديد مواضعها بدللة الزمن .يهدف في هذا التمرين الى دراسة حركة جسم صلب نرمز له ب ) (Sعلى مستوى مائل و أفقي. نرسل جسم صلب ) (Sكتلته 𝑔 𝑚 = 800من نقطة Bبسرعة بدئية 𝐵𝑣 فوق مستوى مائل بزاوية 𝛼 بالنسبة للمستوى االفقي ,يصعد الجسم الصلب فوق المستوى بدون احتكاك ليصل الى النقطة Aحيث تنعدم سرعته ,ليعود الى النقطة Bمرة أخرى .نمعلم حركة الجسم الصلب بمعلم )⃗𝑖 (𝐴,منطبق مع المحور )𝑥 (𝑥 ′حيث تمثل النقطة Aأصله و موجه عكس منحى الحركة .أنظر الشكل .-7- −2 الشكل-7- المعطيات :شدة مجال الثقالة 𝑠 𝑔 = 10𝑚. .1يمثل منحنى الشكل -8-مخطط سرعة مركز قصور الجسم أثناء صعوده و نزوله المستوى المائل بداللة الزمن. .1.1 حدد مبيانيا : 0.25ن .1.1.1السرعة البدئية 𝑥𝐵𝑣 0.25ن .1.1.2لحظة وصول الجسم للنقطة A 0.5ن .1.1.3 تحقق أن تسارع مركز قصور الجسم خالل االنتقال من النقطة Bالى النقطة .𝑎𝐺1 = 3 𝑚. 𝑠 −2 : A 0.75ن -1-1 استنتج المسافة المقطوعة .BA .2يعود الجسم الصلب من النقطة Aليصل الى النقطة B 0.75ن -2-1 الشكل -8- بتطبيق القانون الثاني لنيوتن أثناء عودة الجسم الصلب من النقطة , A أوجد تعبير 𝟐𝑮𝒂 تسارع مركز قصور الجسم الصلب بداللة 𝛼 و 𝑔 0.75ن -2-2 أحسب الزاوية 𝛼 . .3يصل الجسم مرة أخرى للنقطة Bبسرعة 𝑣𝐵 = 3 𝑚. 𝑠 −1لينتقل على المستوى األفقي باحتكاك ننمذجه بقوة ⃗𝑓 منحاها عكس منحى الحركة ,فيتوقف الجسم عند النقطة Cبعد قطعه المسافة 𝑚.𝐵𝐶 = 1.8 1ن -3-1بتطبيق القانون الثاني لنيوتن لحركة مركز قصور الجسم الصلب على المستوى األفقي .أحسب fشدة قوة االحتكاك علما أن تسارع مركز قصور الجسم هو 𝑎𝐺3 = −2.5 𝑚. 𝑠 −2 : 0.75ن -3-2أحسب لحظة وصول الجسم الصلب للنقطة . C