III) Champ magnétique terrestre [ /1,5] - Physique

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Contrôle de sciences physiques
I) Sulfate de potassium
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Le sulfate de potassium de formule K2SO4 est un solide ionique principalement utilisé comme engrais.
On souhaite préparer une solution aqueuse de sulfate de potassium de volume V = 400,0 mL. Pour cela, on dissout une
masse m = 22,0 g de sulfate de potassium solide dans de l'eau distillée.
1. Écrire l'équation de dissolution de ce solide ionique sachant que l'on forme notamment des ions sulfate SO42-.
(/1)
2. Calculer C, la concentration molaire en soluté apporté : K2SO4. (/2)
3. Calculer les concentrations effectives en ions potassium et en ions sulfate de la solution. (/1)
Données : M(K2SO4) = 174,3 g.mol-1
II) Déviation d'un électron dans un oscilloscope
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Dans un oscilloscope analogique, le signal lumineux que l'on voit à l'écran est créé grâce à un faisceau d'électrons
qui bombardent un écran enduit d'une substance fluorescente.
Ces électrons sont déviés verticalement en fonction de la tension appliquée en entrée de l'oscilloscope.
Cette déviation des électrons est opérée grâce à un condensateur plan. Un condensateur plan est constitué par deux
armatures métalliques. Lorsque ces armatures sont chargées, il existe entre ces armatures un champ électrique
uniforme (si l'on néglige les "effets de bords", à la périphérie des armatures, ce qui est le cas ici).
1. À quelle(s) condition(s) sur le champ électrique peut-on dire que celui-ci est uniforme dans une région de
l'espace ? (/1)
2. Dessiner sur votre copie les lignes de champ du champ électrique autour d'une charge positive ainsi que
celles du champ électrique autour d'une charge négative. (/1)
L'intensité du champ électrique régnant entre les armatures du condensateur est de E = 62,5 V.m-1.
3. Sachant que le champ électrique est uniforme entre les armatures du condensateur et en vous appuyant sur
vos réponses à la question 3, dessiner sur la copie le champ électrique au point M et le champ électrique au
point N. (Les pointillés indiquent que les armatures se prolongent et que l'on a dessiné seulement une partie
du condensateur). (/1)
Vous prendrez comme échelle pour représenter le champ électrique : 1,0 cm = 45 V.m-1.
4. Pour un électron situé en M, quelles sont les forces auxquelles il est soumis, sachant que l'oscilloscope est
placé dans le champ de pesanteur ? (/1)
5. Expliciter l'intensité, le sens et la direction de ces forces. (/3)
6. Commenter votre réponse à la question 5. (/1)
Données : mélectron = 9,1 × 10-31 kg ; g = 9,8 N.kg-1 ; e = 1,6 × 10-19 C
III) Champ magnétique terrestre
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/ 2]
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/4,5]
Pour modéliser la source de champ magnétique terrestre, on peut en
première approximation considérer qu'il est créé par un aimant situé au
centre de la Terre.
1. Outre les aimants, quelles sources de champs magnétiques
connaissez-vous ? (/0,5)
2. Le schéma ci-contre représente les lignes du champ magnétique
terrestre. Indiquer sur le schéma le pôle nord et le pôle sud de
l'aimant. (/0,5)
3. Représenter sans souci d'échelle le champ magnétique aux points A
et B. ( /0,5)
IV) Conversions
1. Convertir 50 mL en m3
2. Convertir 42 cg.L-1 en mg.mL-1
V) Champ gravitationnel
Le satellite Parasol du CNES qui servait à étudier les nuages va être mis hors service sous peu. Il orbitait à une altitude h
de 705 km, étant ainsi situé à une distance de 7,08 × 103 km du centre de la Terre.
1. Calculer l'intensité de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur Parasol. (/2)
2. On assimile, en première approximation le champ de pesanteur au champ gravitationnel. Exprimer littéralement
g(h) l'intensité du champ de pesanteur auquel est soumis Parasol, situé à une altitude h. (/1) Effectuer ensuite
l'application numérique. (/1)
3. Votre résultat est-il cohérent, sachant qu'à la surface de la Terre, g ≈ 9,8 N.kg-1 ? (/0,5)
Données : G = 6,67 × 10-11 N.m2.kg-2 ; masse de la Terre : M = 5,98 × 1024 kg ; masse de Parasol : m = 1,2 × 102 kg