DEVOIR N°1 DE SCIENCES PHYSIQUES Exercice 1 : Le

Terminale S3 – M. Salane – Année scolaire: 2015/2016
DEVOIR N°1 DE SCIENCES PHYSIQUES
Exercice 1 :
Le paracétamol est un principe actif de formule semi-développée : HO-C6H5-NH-CO-CH3
1.1. Retrouver les formules semi-développées de l’acide carboxylique et du composé azoté
dont il est issu.
1.2. Pourquoi utilise-t-on de l’anhydride acétique plutôt que l’acide acétique pour synthétiser le
paracétamol ? Ecrire l’équation-bilan de la réaction correspondante en considérant que l’amine utilisée
ne réagit pas avec l’acide formé au cours de la réaction.
1.3. Le rendement de cette synthèse par rapport au para-aminophénol (HO-C6H5-NH2) est égal à
r = 79,7 %. Déterminer la masse de para-aminophénol nécessaire à la synthèse d'une masse de 3,00g de
paracétamol, masse globale de principe actif contenue dans une boite de Doliprane pour enfant.
Quel est le volume V minimal d’anhydride acétique qui est alors nécessaire ?
Données : densité de l’anhydride acétique d = 1,08 ; masse volumique de l’eau : ρeau = 1,00 g.mL-1.
Exercice 2 :
La cinétique chimique est l'étude de la vitesse des réactions chimiques.
Connaître la vitesse des réactions chimiques et être capable de la calculer est de toute première
importance dans toutes les applications de la chimie.
On étudie en fonction du temps l'évolution d'un mélange de 100 mL de solution d'acide oxalique
(H2C2O4) de concentration C1 = 0,08 mol/L et de 100 mL de dichromate de potassium de concentration
C2 = 0,02 mol/L.
Les couples d'oxydo-réduction intervenant dans cette réaction sont : Cr 2O72- / Cr3+ ; CO2 / H2C2O4.
2.1 Ecrire l'équation bilan de cette réaction.
2.2 Les réactifs sont-ils dans les proportions stœchiométriques ? Justifier la réponse.
2.3 La température étant maintenue constante, on suit la concentration des ions Cr 3+ formés au cours de
la réaction (courbe ci-dessous).
Déterminer graphiquement la vitesse de formation des ions Cr 3+ (en mol.L-1.s-1) à la date 40 s. En
déduire, à cette date, la vitesse de disparition de l’acide oxalique.
2.4 Déterminer par le calcul la valeur limite de la concentration des ions Cr 3+en mol/L.
2.5 En déduire le temps de demi-réaction.
Concours d’entrée école militaire de santé – 2013
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Exercice 3 :
Un mobile est animé d’un mouvement rectiligne sinusoïdal sur l’axe x’x. Son élongation à la date t est
donnée par x (t) = Acos(t) + Bsin(t). x est en mètres et t en secondes.
A la date t = 0 le mobile passe par l’élongation x = 4 cm à la vitesse V 0 = 6  cm.s-1 et se déplace dans
le sens positif de l’axe x’x. L’accélération du mobile à cette date t = 0 est a = -16 2 cm.s-2.
1. Calculer la valeur de A, B et .
2. Mettre l’équation horaire du mouvement sous la forme x(t) = X m cos(t+). Donner son expression
numérique.
3. Calculer l’accélération a du mobile à la date t = 1 s.
Exercice 4 :
Pour déterminer la charge massique d’une particule, on utilise un dispositif de déflexion électrique
constitué de deux
plaques conductrices A et B planes, horizontales, parallèles, de longueur ℓ , distantes de d.
Une particule de masse m et de charge q > 0 pénètre au point O équidistant des deux plaques avec une
vitesse
horizontale. Le dispositif est placé dans le vide et on ne tiendra pas compte du poids de la
particule dans tout l’exercice.
1. Exprimer, en fonction de V0, m et q, la tension U0 sous laquelle la particule a été accélérée à partir
d’une vitesse nulle pour atteindre cette vitesse V0.
2. Un champ électrique uniforme E est créé par une tension constante U AB < 0 appliquée entre les
plaques A et B. On pose IUABI=U.
2.1. Recopier la figure et représenter le vecteur champ électrique entre les plaques.
2.2. Le mouvement est rapporté au repère (OX, OY). Etablir l’équation de la trajectoire de la
particule dans le champ électrique. Quelle est la nature de cette trajectoire ?
2.3. Exprimer l’ordonnée du point de sortie S de la particule du champ électrique en fonction de m,
V0, U, ℓ ,d et q.
2.4. Quelle condition doit remplir la tension U pour que la particule puisse sortir du champ sans
heurter les plaques ?
3. A sa sortie du champ électrique, la particule arrive en un point P d’un écran placé
perpendiculairement à l’axe OX, à la distance D du milieu des plaques. Soit O', le point
d'intersection de l'axe OX avec l'écran.
3.1. Quelle est la nature du mouvement de la particule à la sortie des plaques ? Justifier.
3.2. Exprimer la déviation Y= O’P de la particule en fonction de m, q, U, d, ℓ, D et V0.
3.3. Calculer le rapport (charge massique) et identifier la particule.
Données : ℓ = 5cm ; d = 2cm ; D = 40cm ; V0 = 1,6.106 m.s-1 ; U = 400V ; Y = O’P = 1,5 cm
Particule
H+
Li+
He2+
7
-1
Charge massique (10 C.kg )
9,58
1,36
4,77
Extrait – Bac – Sénégal – Série S1 & S3 - 2014
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Exercice 5 :
Une bille de masse m = 30g se déplace sans frottement sur un trajet ABS représenté ci-dessous.
- AB est un plan incliné de longueur AB = L = 50 cm faisant un angle α = 30° avec l’horizontale.
- BC est un arc de cercle de centre O et de rayon r = 20 cm. On donne : g = N/kg.
Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes.
Partie 1: Étude du mouvement du solide sur le plan incliné
A l’instant initial t = 0 s, la bille est lâchée sans vitesse au point A.
θ β
α
β
1. Déterminer l’expression de l’accélération de la bille sur le plan incliné. En déduire la nature du
mouvement.
2. Déterminer l’équation horaire de la bille sur le plan incliné (le point A étant choisi comme origine
des espaces).
3. Déterminer la date et la vitesse de la bille lors de son passage au point B.
Partie 2: étude du mouvement de la bille dans la glissière.
c avec une vitesse VB = 2,20 m·s-1.
La bille aborde la partie circulaire BS
La bille est repérée au point M par son abscisse angulaire θ =
1. Exprimer la vitesse de la bille en M en fonction de g, r, θ, α et V B sachant que
= α.
2. Exprimer l’intensité de la réaction de la bille en fonction de m, g, r, θ, VB et α.
3. En quel point cette réaction est-elle maximale? Justifier et calculer cette valeur.
4. Déterminer la vitesse de la bille au point S sachant que β =
= 20°.
Partie 3: Mouvement de chute libre de la bille.
La bille quitte à t = 0 le plan au point S avec une vitesse VS = 2,26 m·s-1 faisant un angle β avec
l’horizontale.
1. Etablir les équations horaires du mouvement de chute libre de la bille dans le repère (
).
2. Déterminer l’équation cartésienne de la trajectoire de la bille. Quelle est la nature du mouvement?
3. Déterminer la flèche et l’abscisse du point d’impact P.
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