2014-2015 - BU Toulon - Université de Toulon

7 ,
~ UNIVERS I TÉ
_ DE TOULON
EXAMEN DE P111 Session 2 2014-2015
I
: L 1 BIO-MA THS- @ SI
COURS , TO et DOCUMENTS INTERDITS
CALCULA TRICES AUTORISEES
PORTABLES STRICTEMENT ETEINTS
DUREE 2hOO
ELEC-1 (2 , 5 points)
15 V
On étudie l'état électrique du montage c i- contre dans
deux situations :
- Situation A : l'interrupteur K est ouvert
- Situation B : l'interrupteur K est fermé
K 1) Etablir l'expression littérale de la résistance
équivalente au montage dans les deux situations et
calculer les valeurs numériques correspondantes.
2) En utilisant la division de tension , établir
l'expression littérale de la tension UAB dans les deux
situations et calculer les valeurs numériques
correspondantes .
3) En déduire l'intensité qui parcourt la résistance R3
dans les deux cas .
Données: R 1 =1.0 ; R 2 = 2.0 ; R3 = 3.0 ;
R4 = 6.0
ELEC-2 ( 4 points)
Le montage ci-dessous est alimenté par un générateur de tension continue E .
II délivre une intensité I = 15mA et les valeurs des résistances sont données:
R = 174.0 ; R 1 =300.0 ; R 2 = 180.0 ; R3 = 300.0 ; R4 = 200.0
1) Calculer la résistance équivalente à tout le montage.
2) En déduire la valeur de la f.e.m. E .
3) Calculer la tension aux bornes de R _
4) Quelle loi permet de déterminer à présent la tension UAC? Calculer sa valeur.
5) Quelle loi Qermet de déterminer l'intensité h parcourant R 2 ? Calculer sa valeur.
<, 6) Quelle loi permet d'en déduire l'intensité 11 parcourant R 1 ? Calculer sa valeur.
~ En utilisant la division de courant, calculer l'intensité b.
8) Calculer la tension UBC.
B
~----------------~C
E

7
I
, JPTIQUE-1 (2 points)
\t
1)
n l
2)
,
3)
: l
n ?
4)
5)
U n r ayon incident tombe a la surface de séparation de deu x milieu x
d ' indices n ¡ = 1 , 6 et n 2 = j .
Le ra y on va se r éfracter en s ' éloignant ou en se rapprochant de la
normale IN?
Le rayon d'incidence 0 0 es t -il dévié?
Calculer l'angle de réfraction correspondant à une incidence de
36 0 •
Calculer l'angle d'incidence correspondant à une réfract i on de 89 0
Que se passe-t-il pour un rayon d'incidence 60 0 ?
OPTIQUE-2 ( 4 points)
1) Où doit-on placer un objet pour que son image à travers une lentille convergente (de distance focale
image f ) soit virtuelle?
2) A quelle(s) distance(s) d'un objet faut- il placer une lentille divergente de distance focale f' = - 6 cm
pour obtenir une image de dimension double de celle de l'objet? Préciser la nature de l'obje t.
3 ) On associe une lentille LI de vergence -10 «5 et de centre 0 1 à une lentille L 2 de distance focale 6 ' = 5
cm et de centre O 2 . La lentille L 2 est située à 20 cm à droite de la lentille L I. Construire sur un même
schéma les rayons issus d'un objet AB situé à 5 cm à droite de la lentille LI permettant d'obtenir A l B I
(image de AB à travers LI) puis A'B' (image de AlB I à travers L 2 ) [on recommande de prendre pour
é chelle horizontale 1:2].
MECANIQUE (7,5 points)
1) Un cycliste s'est mis au défi de parcourir 120 km en moins de 4 heures, mais son circuit est très
vallonné et il réalise qu'il lui a déjà fallu une heure quarante pour faire le premier quart du parcours.
Quelle devra être sa vitesse moyenne minimum sur le restant du parcours s'il veut réaliser son défi ?
2) Un cheval de trait tire un tronc d'arbre ayant une masse de 400 kg sur une pente légèrement
descendante, inclinée de 100 . La corde qui relie le tronc au cheval forme un angle 9=20 0 par rapport à la
surface du sol. Les forces de frottement entre le tronc et le sol sont de la forme ¡ = -kv où v
représente la vitesse et k le coefficient de frottement avec k=434 N.s.m- t- (on donne l'accélération de
pesanteur g=9,81 m.s " ) .
a- Représenter sur un schéma l'ensemble des forces extérieures qui s'exercent sur le tronc d'arbre en
respectant leurs points d'application respectifs.
b- Si le cheval exerce une force de 200 N sur la corde, quelle sera l'accélération du tronc (initialement
immobile) à l'instant où le cheval commence à tirer sur la corde?
c- Le tronc atteindra-t-il ensuite une vitesse limite et si oui, calculer cette vitesse limite.
3) Deux enfants jouent dans la cour d'un immeuble. Le premier lance vers le haut une balle depuis le
jardin avec une vitesse initiale vt , le deuxième , situé au 6 e étage (20 m de haut) lâche au même moment
une autre balle sans vitesse initiale . A partir de la RFD, déterminer la vitesse avec laquelle le premier
enfant doit lancer la balle vers le haut pour que les deux balles retombent au même moment?

II
UNIVERSITÉ
DE TOULON
U . F . R . Sciences et Techn i ques
Année universitaire 2014-2015
23 Ju i n 2 015
Mathématiques-Sciences de la Vie
DE (C121) -Session2
P.Merdy , V Chevallier , F. Gui nn eton, F. Marsal
Durée de l'épreuve : 2 heures. Toute réponse no n justifiée ne sera pas prise en com p te da n s la cor r ection
L ' u sage d e la ca l c ul atr i ce est autor i sé .
Auc u n do c um e n t n 'est au t o risé.
Tableau périodique des éléments
Co n stantes d'écran individoeUes selon Slater
1s 0 , 3
2s 20
0 , 85
0 , 35
3s 3D 1
0 , 85
0 . 35
3d 1 1 1
0 . 35
4s 4p 1
1 0 , 8 5 0 , 85
0 , 35
4d 1 1 1
1 1
0 , 35
4f 1 1 1
1 1
1 0 , 35
5s 5p
1 1 1 1
0 , 85
0 , 85 0 , 85
0 , 35
5d 1 1 1 1
1 1
1 1 0 , 35
5f 1 1 1
1
1 1 1
1 1
0 , 35
6s 6p
1 1 1
1 1 1
1 0 , 85
0 , 85 0 , 85 0 , 35
1s
2s2p 3s 3p 3d
4s40 4d 4f 5s 50 5d 5f 6s 60
éle c trons faisant é cran
Données numériques
Constante de Planck: h = 6 , 626.1O - 34 J . s
Ma s se de l ' électron : m e = 9 , 1.1O- 31 k ?,
Charg e élémen t aire: e = - 1 , 6 02.10 - 9 C
Célérité de la lumière : c = 3 .10 8 m . s- 1
N omb r e d ' A v og adro: N A = 6 , 022 x 10 2 3 mol "
C on s ta n te de R y db er g : RH = 1,097 . 10 7 m - l
m asse de l ' é l e ctro n : m e = 9 , l 09 . 10 - 3 1 k g
ma s se du p r oton : mp= I , 672 xI O - 27 k g

Exercice 1 : Le modèle de Bohr, ses limites et son utilité (15min, 3 pts).
1. En quoi consiste le modèle atomique de Bohr dans sa description de l ' atome, proposé en 1913 ?
2. Quelles en sont les limites ?
3 . Quels sont , malgré les limites du modèle , les apports de la théorie de BOHR au niveau de la
compréhension du spectre d ' émission de l'atome d ' hydrogène 7
Exercice 2 : Modèle de Bohr (25min, 4 points)
1- Indiquer un ion hydrogénoïde obtenu à partir de l ' atome de béryllium Be (Z =4)7 Calculer en eV les
énergies des niveaux n = 1 et n=2 de cet ion.
2- Considérons la transition d ' un électron passant du niveau n=2 (état initial) au niveau n =l (état final) pour
cet ion hydrogénoïde du béryllium .
a. Expliquer pourquoi cet ion n' est pas dans son état stable initialement.
b. Quelle serait la longueur d'onde d ' un photon associé à cette transition 7
c. Décrire cette transition par un schéma légendé.
d. Qu'est-ce qu'une absorption et une émission énergétique 7 Dans le cas de la transition précédente , dans
quel cas se trouve-t-on (justifier) 7
e. Calculer l'énergie nécessa i re à la transition d'un électron passant du niveau n = 2 (état initial) au niveau
n = l (état final) pour l ' ion u ' .
Exercice 3 : Configuration électronique - isotopes - magnétisme (25min, 4 points)
On considère les atomes et ions suivants: 5626 F e 2 + 5 5 26 F e 5 4 26 F e 402 0 Ca 35 17 C r
1. Préciser la signification de A et Z dans l ' écriture A z X
2. Identifier les isotopes dans la liste .
3 . Donner la composition de ces atomes.
4. On considère les ions Fe 2 + et Fe 3 +
a) Indiquer leur degré d ' oxydation et la structure électronique de leur couche de valence .
b) Pourquoi l'un de ces deux ions est plus stable (comment était-ce prévisible 7)
c) Donner la répartition des électrons de valence des ions Fe 2 + et F e 3 + dans un diagramme énergétique.
d) En déduire les propriétés magnétiques prévues pour ces ions.
Exercice 4 : Structures de Lewis (35min, 5 points)
1- Ecrire (enjustifiant) la formule de LEWIS des molécules et ions suivants , pour lesquels l ' atome central a
été souligné: H 2 0 , .s_02(structure non cyclique) , C~ , N0 3- , CI0 4 - et NI14 +
2- Soit l ' anion P04 r .
a) Combien d'électrons célibataires possède le phosphore à l'état fondamental compte-tenu de la
configuration électronique de sa couche de valence 7 Montrer à l ' aide du formalisme des cases
quantiques comment il peut étendre sa valence (c ' est-à-dire le nombre d ' électrons célibataires) en
utilisant les orbitales d disponibles?
b) Proposer alors la structure de Lewis de cet anion .
c) Démontrer pour chaque atome si la règle de l'octet est respectée ou non .
d) Calculer la charge formelle portée par les différents atomes. Justifier alors la charge globale de la
molécule l ' édifice ionique.
Exercice 5: Relation énergie longueur d'onde (20min, 4 points)
1. Dans le cadre de la dualité onde-corpuscule , quelles sont les hypothèses de De Broglie pour « unifier »
les concepts d ' onde et de corpuscule 7
2. L'électron ayant une masse, il est considéré comme une particule. Cependant, décrire l'expérience par
laquelle il a été prouvé que l'électron se comporte aussi comme une onde.
3. Calculer la longueur d' onde
a) d ' un électron d'énergie cinétique égale à 54eV
b) d ' un proton accéléré sous une différence de potentiel de IMV (106V)

UNIVERsrrL suo
U.F.R. Sciences et Techniques
re ut e n-v e r
Année universitaire 2014 - 2015
Mardi 23 Juin 2015
Licence l'R année e PhYSiqUe- _<:~ Math-BiOIOgie
- METHODES ET NOM LATURE (CI22)-
Session 2
P. Merd y, v. Lenoble , F. Marsal
Durée de l ' épreuve : 2heures . Ce sujet comporte 2 pages.
L ' us age de la calculatrice est interdit. Aucun document n ' est autorisé.
PARTIE I - LES MOLECULES ORGANIQUES (12 points)
Exercice 1 (6 points)
Représentez les formules semi-développ é es des molécules suivantes et préciser la fonction
principale (pour les amine s et amides, i ndiquer la classe : I, II ou III) :
a) N- (meth y léthyl)-1-bromobut-2-ènamine
b ) cis- 3-bromo-S-methox ycyclopentanone
c) 3 -h y droxyhept-4 , 6-diènoate de chlorométh y le
d) 3-cyc1opropyl-4-iodobut-2-énal
e ) Acide 3 , 3-diphénylpropanoïque
f) I , S-diéthyl-2 , 4 , 6-triméthylcyclooctan-7-yn-l- 01
Exercice 2 (6 points)
Donner le nom des composés suivants après avoir numéroté clairement la chaîne principale et
identifié la fonction principale (en l'entourant et la nommant):
b.
a.
d.
o
H C= N
o ~
~
e.
f .