énoncé

CONTROLE DE SCIENCES PHYSIQUES N°5
SUJET A
NOM :
MASSE MOLAIRE en g.mol-1 : Na 23, S 32, O 16
EXERCICE 1 : Interaction électrique et gravitationnelle.
1. Soit deux charges électriques qA = 5.10-6 C et qB = - 4.10-6 C considérées comme ponctuelles, séparées d’une distance de 90
m. L'interaction est-elle attractive ou répulsive? Faire un schéma de cette interaction électrique. Calculer l’intensité de la
force électrique. (k=9.109 SI).
2. Calculer la force de gravitation exercée par la terre de masse m=6.1024 kg sur une masse de 453 kg situé au niveau de la mer.
(RT = 6360 km, G = 7.10-11 SI) :
EXERCICE 2 : Charge inconnue
La valeur de la force électrique exercée par une particule A portant la charge qA sur une particule B portant la charge qB vaut
3,0 x 10-3 N. Les valeurs des charges sont telles que qA=qB elles sont situées à une distance d = 5,0 cm l’une de l’autre.
a. Déterminer la valeur des charges.
b. D’après le calcul, peut-on conclure sur le caractère répulsif ou attractif de l’interaction électrique?
Si non, de quelle information supplémentaire a-t-on besoin ?
c. Si on multiplie la valeur de la force par 9 et si la valeur de d reste inchangée, comment est modifiée la valeur de chaque
charge?
EXERCICE 3 : Distance entre particules chargées
L'ion lithium Li+ est constitué d'un noyau contenant trois protons et quatre neutrons autour duquel se trouvent deux électrons à
la distance r. La valeur de la force d'interaction exercée par le noyau sur l'électron est F= 1,73 N.
a. Quelle est la nature de la force s'exerçant entre le noyau et les électrons ?
b. L'interaction est-elle attractive ou répulsive ? Justifier la réponse.
c. Exprimer littéralement la distance r entre le noyau et un des électrons, en fonction de K, de F, et des charges q et q'
respectivement portées par le noyau et l'électron.
d. Calculer la distance r.
EXERCICE 4 : Calculer des concentrations molaires effectives
Une solution aqueuse de volume V = 200 mL est préparée en dissolvant 100g de sulfate de sodium Na 2SO4(s) dans de l'eau.
1. Calculer la concentration molaire de la solution en soluté apporté.
2. Écrire l'équation de dissolution dans l'eau de sulfate de sodium Na 2SO4(s).
3. En déduire les concentrations molaires effectives des ions sodium Na + (aq) et des ions sulfate SO42- (aq) dans la solution.
EXERCICE 5 : Après avoir cité les lois de conservation, compléter les équations ci-dessous. En déduire le type (réaction de
fission, réaction de fusion, désintégration , +, - ) de chacune de ces réactions nucléaires. Parmi ces réactions, quelles sont
les réactions provoquées? (5 points)
Equation de réaction
0
A
1
Z
4
A
2
Z
A
Z
Type
Provoquées?
Pd  e Ag
Po  He Pb
107
46
218
84
Bi  01e 208
82Pb
H12H  ZAHe 01n
U  01n  53AI  94ZY 301 n
A
Z
2
1
235
92
EXERCICE 6 : Sous l'impact d'un neutron, un noyau d'uranium 235 peut subir une réaction de fission. Il se forme du xénon
139 et du strontium 94 avec une émission de neutrons.
L'énergie libérée par la réaction de fission servira à produire de l'électricité.
Données : c = 299 792 458 m-s-1 ; (3 points)
Noyau ou Particule
NEUTRON
URANIUM 235
STRONTIUM 94
XENON 139
n
U
Sr
Xe
Masse (en kg)
1,67493.10 - 27
3,9021711.10-25
1,5591564.10-25
2,3063121.10-25
1.
2.
3.
Écrire l'équation de la réaction de fission.
Calculer la perte de masse de cette réaction.
Quelle est l'énergie libérée par cette réaction?
CONTROLE DE SCIENCES PHYSIQUES N°5
SUJET B
NOM :
MASSE MOLAIRE en g.mol-1 : Mg 24, N 14, O 16
EXERCICE 1 : Interaction électrique et gravitationnelle.
1. Soit deux charges électriques qA = 2.10-4 C et qB = -7.10-5 C considérées comme ponctuelles, séparées d’une distance de 60
m. L'interaction est-elle attractive ou répulsive? Faire un schéma de cette interaction électrique. Calculer l’intensité de la
force électrique. (k=9.109 SI).
2. Calculer la force de gravitation exercée par la terre de masse m=6.10 24 kg sur une masse de 772 kg situé au niveau de la mer.
(RT = 6360 km, G = 7.10-11 SI) :
EXERCICE 2 : Charge inconnue
La valeur de la force électrique exercée par une particule A portant la charge qA sur une particule B portant la charge qB vaut
3,0 x 10-3 N. Les valeurs des charges sont telles que qA=qB elles sont situées à une distance d = 5,0 cm l’une de l’autre.
d. Déterminer la valeur des charges.
e. D’après le calcul, peut-on conclure sur le caractère répulsif ou attractif de l’interaction électrique?
Si non, de quelle information supplémentaire a-t-on besoin ?
f. Si on multiplie la valeur de la force par 9 et si la valeur de d reste inchangée, comment est modifiée la valeur de chaque
charge?
EXERCICE 3 : Distance entre particules chargées
L'ion lithium Li+ est constitué d'un noyau contenant trois protons et quatre neutrons autour duquel se trouvent deux électrons à
la distance r. La valeur de la force d'interaction exercée par le noyau sur l'électron est F= 1,73 N.
e. Quelle est la nature de la force s'exerçant entre le noyau et les électrons ?
f. L'interaction est-elle attractive ou répulsive ? Justifier la réponse.
g. Exprimer littéralement la distance r entre le noyau et un des électrons, en fonction de K, de F, et des charges q et q'
respectivement portées par le noyau et l'électron.
h. Calculer la distance r.
EXERCICE 4 : Calculer des concentrations molaires effectives
Une solution aqueuse de volume V = 300 mL est préparée en dissolvant 150g de nitrate de magnésium Mg(N03)2 (s) dans de
l'eau.
1. Calculer la concentration molaire de la solution en soluté apporté.
2. Écrire l'équation de dissolution dans l'eau de nitrate de magnésium Mg(N03)2 (s).
3. En déduire les concentrations molaires effectives des ions magnésium Mg2+ (aq) et des ions nitrate NO3 - (aq) dans la
solution.
EXERCICE 5 : Après avoir citer les lois de conservation, compléter les équations ci-dessous. En déduire le type (réaction de
fission, réaction de fusion, désintégration , +, - ) de chacune de ces réactions nucléaires. Parmi ces réactions, quelles sont
les réactions provoquées? (5 points)
Equation de réaction
0
A
1
Z
A
Z
Type
Provoquées?
Pd  e Ag
107
46
Po  24He ZAPb
218
84
A
Z
2
1
Bi  10e208
82Pb
H 12H  ZAHe 01n
U  01n  53AI  94ZY 301 n
235
92
EXERCICE 6 : Sous l'impact d'un neutron, un noyau d'uranium 235 peut subir une réaction de fission. Il se forme du xénon
139 et du strontium 94 avec une émission de neutrons. L'énergie libérée par la réaction de fission servira à produire de
l'électricité. Données : c = 299 792 458 m-s-1 ; (3 points)
1. Écrire l'équation de la réaction de fission.
Noyau ou Particule
Masse (en kg)
2. Calculer la perte de masse de cette réaction.
- 27
NEUTRON
n
1,67493.10
3. Quelle est l'énergie libérée par cette réaction?
-25
URANIUM 235
U
3,9021711.10
-25
STRONTIUM 94
Sr
1,5591564.10
XENON 139
Xe
2,3063121.10-25