Examen de Physique 1ère S1 Sénégal 2023-2024

République Du Sénégal
Un Peuple – Un But – Une Foi
Ministère
de l’Education nationale
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INSPECTION D’ACADEMIE DE THIES
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Evaluations à épreuves standardisées du second semestre 2023-2024
Discipline : Sciences Physiques Niveau : 1èreS1 Durée : 4H
EXERCICE 1: (3,5 points)
La combustion complète d'une masse m d’un composé A de formule  nécessite 
 moles de
dioxygène et produit de l'eau et 132 g de dioxyde de carbone.
Une analyse quantitative de la même masse m de A fournit le résultat suivant : .
1.1- Ecrire l'équation bilan de la combustion complète de A. (0,25 pt)
1.2- La masse molaire moléculaire de A est .
1.2.1- Montrer que la formule brute de A est . (0,25 pt)
1.2.2- Donner toutes les formules semi-développées de A sachant que sa molécule renferme un
groupe hydroxyle. Les nommer. (0,5 pt)
1.3- L'oxydation ménagée de  par une solution de dichromate de potassium 
acidifiée conduit à un composé  qui donne un précipité jaune orangé avec la DNPH mais
qui ne réagit pas avec le nitrate d'argent ammoniacal (réactif de Tollens).
1.3.1- En déduire les formules semi-développées et les noms de  et . (0,5 pt)
1.3.2- Ecrire l'équation bilan de la réaction d'oxydoréduction entre les ions dichromate et en
utilisant des formules brutes. (0,5 pt)
1.3.3- Sachant que le rendement de cette réaction est de 90%, calculer la masse de dichromate de
potassium nécessaire pour obtenir 174 g de . (0,5 pt)
On donne : 
1.4- Dans un ballon de 100 mL, on introduit une masse  de A et un volume V2 = 46,5 mL
de l’acide 2-méthylpropanoique de masse volumique ρ = 0,948 g/mL. On ajoute ensuite
quelques gouttes d’une solution concentrée d’acide sulfurique puis on chauffe à reflux le
mélange. Au bout d’une durée, on récupère un composé organique E.
1.4.1- Ecrire l’équation bilan de la réaction en utilisant les formules semi-développées. (0,25 pt)
1.4.2- Nommer cette réaction chimique puis préciser ses caractéristiques. (0,25 pt)
1.4.3- Le mélange est-il dans les proportions stœchiométriques. Justifier. (0,25 pt)
1.4.4- Déterminer la masse de E obtenue sachant que pourcentage d’alcool estérifié est de 60%.
(0,25 pt)
EXERCICE 2: (2,5 points)
1- On réalise la pile  : 
La f.é.m. normale de cette pile est égale à 
1.1- Faire un schéma avec toutes les précisions nécessaires de la pile  (0,25 pt)
1.2- Préciser le sens du courant dans le circuit extérieur et écrire l'équation de la réaction
spontanée. (0,25 pt)
1.3- Le pont salin est une solution saturée de  . Quel est son rôle. (0,25 pt)
1.4- Déterminer le potentiel normal d'oxydoréduction du couple  ? (0,25 pt)
On donne : 
2- On réalise la pile  en associant les deux couples  suivants :  à droite et
 gauche. On donne : 
2.1- Donner le symbole de la pile  (0,25 pt)
2.2- Ecrire Les équations aux électrodes quand la pile débite un courant. En déduire l'équation
bilan de la réaction associée à cette pile. (0,5 pt)

2.3- Déterminer la f.é.m. normale de la pile  (0,25 pt)
2.4- Les concentrations initiales de  et sont  . On suppose que la
solution, dans les compartiments de gauche et de droite, ont le même volume .
Déterminer les concentrations de  et après 30 min sachant que la pile débite un
courant d'intensité . (0,25 pt)
2.5- Calculer la variation de la masse de l'électrode de  sachant que la masse molaire de Pb
est (0,25 pt)
On donne : 
Exercice 3 : (05points)
Au cours d'une séance de travaux pratiques, un groupe d'élèves de Terminale S du lycée
d'excellence de DIOURBEL utilise le dispositif présenté ci-dessus pour étudier le mouvement des
ions oxygène 
  de masse  et de charge . Le dispositif comprend
deux condensateurs plans à armatures parallèles. Le premier condensateur disposé verticalement
sert à accélérer les ions et le second disposé horizontalement pour la déflection électrostatique (voir
figure ci-dessus).
3.1- En A, les particules entrent avec une vitesse négligeable par un trou  entre deux armatures
verticales où règne un champ électrique  créé par la différence de potentielle 
.
3.1.1- Déterminer le signe de la tension  pour que les ions soient accélérés entre A et B. (0,25 pt)
Exprimer la vitesse  d’un ion en  en fonction de  . (0,5 pt)
A leur sortie du champ en , les ions parcourent la distance  dans l’espace
compris entre les deux champs pendant la durée Δt = 5,7 .10-8s.Quelle est la nature du
mouvement de l’ion 
 dans cet espace compris entre les deux champs ? Justifier votre
réponse. (0,5 pt)
3.1.2- Calculer la valeur de  puis en déduire la valeur de . (0,75pt)
3.2- Les particules arrivent en O origine du repère (Ox, Oy) avec la vitesse  et pénètrent dans le
second condensateur où règne un champ électrostatique  du à la différence de potentielle
 établie entre les plaques  et  séparées d’une distance d.
3.2.1- Indique la polarité des plaques pour que les particules soient déviées vers le haut. Justifie la
réponse. (0,25 pt)
3.2.2- Représenter sur la figure le champ électrique  et la force électrique  que subit un ion en
un point de sa trajectoire. (0,5pt)
3.2.2- Les équations horaires  et  à l’intérieur de ce condensateur sont : 
3.2.2.1- Déterminer l’équation de la trajectoire d’un ion dans le champ  puis montrer qu’elle peut
se mettre sous la forme 
. (0,5 pt)
3.2.2.1- Calculer la durée de la traversée d’un ion si la largeur des plaques est . (0,25 pt)
3.2.2.2- Déterminer la tension  à établir entre  et  pour que les particules sortent au point S
d'ordonnée  sachant que les armatures sont distantes de d = 4 cm. (0,5 pt)
3.3- Après leur traversée du champ  en S les ions décrivent un mouvement rectiligne uniforme et
forment enfin un point lumineux  sur un écran E fluorescent situé à la distance   de O.
3.3.1- Vérifier que  
 (0,5 pt)
3.3.2- Donner l'expression de la déflexion  de l'ion 
  en fonction de  puis
calculer sa valeur. (0,5 pt)

N
(E1; r1)
R
M
(E2; r2)
I
A
P
B
EXERCICE 4 : (05points)
Un circuit électrique comprend en série :
 un générateur de force électromotrice E1 et de résistance interne
r1.
 Un moteur de force contre-électromotrice E2 et de résistance
interne r2.
 Un conducteur ohmique de résistance R = 10Ω.
4.1- Le moteur tourne et fait monter verticalement une charge de
masse m d’une hauteur h = 2m en 10secondes. Les
frottements sont négligés, g = 10N/kg. Le moment du couple
développé par le moteur vaut M = 12N.m pour un régime de rotation de  7,5 rad.s-1. Dans
ces conditions la puissance électrique consommée par le conducteur ohmique est P = 40W
4.1.1- Reproduire le schéma et représenter les tensions positives aux bornes du générateur UG, du
conducteur ohmique UR et du moteur UM. (0,75 pt)
4.1.2- Montrer que la puissance mécanique du moteur vaut Pm = 90W. En déduire la masse m(0,75
pt)
4.1.3- Quelle est la puissance électrique reçue par le moteur sachant que son rendement est
R = 0,9 à cause des pertes par effet Joule. En déduire sa puissance joule. (0,5 pt)
4.1.4- Calculer l’intensité du courant I qui circule dans le circuit. En déduire la tension aux bornes
du moteur ? (0,5 pt)
4.1.5- Quelles sont la force contre -électromotrice E2 et la résistance interne r2 du moteur ? (0,5 pt)
4.1.6- En appliquant la loi des mailles ou loi d’additivité des tensions, déterminer la tension aux
bornes du générateur ? (0,5 pt)
4.2- La puissance totale perdue par effet Joule dans le circuit est 90 W. Calculer la résistance
interne r1 et la force électromotrice E1 du générateur. (1 pt)
4.3- Calculer le rendement du circuit. (0,5 pt)
EXRCICE 5 : (04points)
Partie I :
La charge élémentaire e de l’électron fût déterminée pour la première fois en 1911 par le physicien
américain Robert Andrews Millikan en mesurant le champ électrostatique nécessaire pour maintenir
en équilibre, entre les plateaux horizontaux d’un condensateur plan, une gouttelette d’huile portant
une charge q négative.
5.1- Faire un schéma du dispositif et représenter les forces qui agissent sur la gouttelette. Indiquer
le signe des charges portées par chacun des plateaux. Sachant que le champ électrique est
descendant(0,25 pt)
5.2- En admettant que la gouttelette porte deux charges élémentaires, déterminer l’intensité E du
champ électrostatique si le rayon de la gouttelette est r = 1 μm, la masse volumique de l’huile ρ =
800kg/m3. g= 9,8N/kg(0,5 pt)
Partie II :
On prendra g = 10N/kg.
On considère deux plaques conductrices P1 et P2 reliées respectivement, aux pôles – et + d’un
générateur délivrant une haute tension continue. Elles créent dans ce domaine un champ
électrostatique  d’intensité E = 103V/m.

5.3- Reproduire la figure en y représentant le vecteur champ électrostatique  . (0,25 pt)
5.4- On place entre ces plaques un pendule électrostatique constitué d’une sphère ponctuelle
attachée au point O par un fil inextensible et isolant de masse négligeable dont la longueur
est  (voir figure). La sphère, de masse m = 5.10-5 kg, porte une charge électrique q.
A l’équilibre le fil s’incline alors d’un angle  = 20° par rapport à la verticale.
5.4.1- Trouver la valeur algébrique de la charge électrique q. (01 pt)
5.4.2- Quelle est la variation d’énergie potentielle électrostatique du système charge dans le champ
électrostatique ? (01 pt)
5.4.3- On superpose maintenant au champ électrostatique précédent un autre champ électrique
uniforme  ’ vertical. Quels doivent être le sens et l’intensité du champ  ’ pour que le fil
s’incline sur la verticale d’un angle ’ = 10° à l’équilibre ? (01 pt)
……………….. FIN DE L’EPREUVE .....................