e2 14-15_cor

E2- Physique- Chimie
Nom :
No :
Mercredi 23 juin 2015
Classe : 4eme
Durée : 90 minutes
L’usage de la calculatrice scientifique est autorisé
Exercice 1 : Lentilles minces (6 points)
On dispose d'une lentille convergente (L) de distance focale f et d'un objet lumineux (AB) de
grandeur AB. (AB) est placé perpendiculairement en A à l'axe optique de (L) et à une distance P de
(L). (A'B') est l'image de (AB) donnée par (L). Elle est située à une distance P' de (L) et a pour
grandeur A'B'
1.Tracer, sur l’annexe-1-, la marche d'un rayon lumineux :
a.issu de B et parallèle à l'axe optique de (L) ;
Le rayon émerge en passant par F’. (1 pt)
b.issu de B et passant par F.
Le rayon émerge parallèlement à l’axe optique de (L). (1 pt)
2.Construire alors (A'B').
B’ est le point de rencontre des deux rayons émergents. De B’ on mène la perpendiculaire a l’axe
qui le coupe en A’. (1 pt)
3.Déterminer la valeur de P' et celle de A'B'.
P’= 6 x 5= 30 cm/ A’B’ = 2 x 5 = 10 cm (1 pt)
4.L’image (A'B') est réelle. Pourquoi ?
A’B’ est réelle puisqu’elle n’est pas du même coté que l’objet. (1 pt)
5.L’image (A'B') est renversée. Pourquoi ?
AB est au-dessus de l’axe alors que l’image A’B’ est en dessous. (1 pt)
(L)
5 cm
x
x'
5
Sens de
p
ro
p
a
g
ation de la
O
F
’
F
A
B

Exercice 2: Miroir plan (4 points)
Travail à effectuer sur la feuille annexe -2-
1.Construire soigneusement les rayons réfléchis IR et JR’ provenant des rayons incidents BI et
BJ.
Pour chacun des deux rayons :On trace la normale au point d’incidence et on mesure l’angle
d’incidence. On trace le rayon réfléchi tel que l’angle de réflexion soit égal a l’angle d’incidence et
telque les deux rayons incidents et réfléchis soient sur un même plan et de part et d’autre de la
normale. (2 pts)
2.En déduire laposition de l’image B’ de Bdonnée par le miroir plan.
B’ est le symétrique de B par rapport au plan du miroir.(1 pt)
3.Construire l’image A’B’ de l’objet étendu AB donné par le miroir plan.
A’ est le symétrique de A par rapport au plan du miroir. (1 pt)
Exercice 3 : Circuit électrique (6 points)
Le montage représenté par le schéma ci-dessous comporte :
- Un générateur de 12 V ;
- deux lampes L1 (12 V, 100 mA) et L2 (9V, 50 mA) ;
- un moteur M
- desappareils de mesure notés : 1, 2, 3 et 4.
1. a.Placer A ou V pour chaque appareil de mesure suivant qu’il s’agit d’un ampèremètre ou
d’un voltmètre.
2 et 3 sont des ampèremètres alors que 1 et 4 sont des voltmètres. (1 pt)

b. Préciser la borne COM sur tous les appareils de mesures.
La borne COM est branchée du coté de la borne négative du générateur. (1/2 pt)
c. Lequel de ces appareils mesure l’intensité I qui traverse le générateur ?
2 est un ampèremètre qui mesure l’intensité débitée par le générateur. (1/2 pt)
2.Sachant que les lampes fonctionnent normalement,
a. Déterminer la valeur de la tension entre les bornes du moteur M.
UG =U L1 = UL2 + UM UM = 12 – 9 = 3 V(1 pts)
b. Quelle est la valeur de l’intensité traversant le moteur ? Justifier.
IM = I L2 = 50 mA L2 est traversée par un courant d’intensité égale à son intensité nominale
puisqu’elle est adaptée. (1 pt)
c. Quelle est la valeur de l’intensité débitée par le générateur ? Justifier.
IG = IL1 + IL2 = 100+ 50 = 150 mA d’après la loi d’additivité des intensités. (1 pts)
3. On enlève le moteur du montage. Les lampes L1 et L2 continueront-elles à fonctionner
normalement ? Justifier.
L1 continue a fonctionner normalement mais L2 sera en surtension puisque la tension entre ses
bornes égale a celle du générateur sera supérieure a sa tension nominale. (1 pt)
Exercice 4 : Forces mécaniques (4 points)
1ere situation :
2eme situation :
1-1ere situation :
Représenter sur l’annexe -4- la force de 10 N, que la main dupeintre exerce sur le pot de
peinture.
On donne : 1 cm → 5 N
La force est dirigée verticalement vers le haut à partir du point qui se trouve entre la main et le
pot.sa longueur est de 2 cm (1 pt)
2- 2eme situation :
Préciser pour chacune des forces suivantes :
- La force exercée par la Terre sur l’ensemble lampe/douille.(1 ½ pts)

- La force exercée par le fil sur l’ensemble lampe/douille.(1 ½ pts)
a. La notationFT/L et Ff/L
b. la droite d’action.FT/L : verticale / Ff/L : verticale
c. le sens.FT/L : vers le bas / Ff/L ; vers le haut
d. Le point d’application. FT/L : G / Ff/L : A
e. L’intensité. FT/L = Ff/L = 2 N
Exercice 5: Poids et masse (5 points)
Voici les valeurs de l’intensité de la pesanteur pour différentes planètes de notre système
solaire.
1- À quoi correspond le poids d’un objet sur une planète ?
C’est la force exercée par la planète sur cet objet. (1 pt)
2- Écrire la relation entre le poids P et la masse m d’un objet ; Préciser les unités.
P= m x g (½ pt)
3- Un objet a une masse de 50 kg. Calculer son poids : (1 ½ pts)
a.sur Terre. P= 50 x 9,8 = 490 N
b.sur Mars.P= 50 x 3,7 = 185 N
c.sur Jupiter.P= 50 x 24,8 = 1240 N
4- Un objet a un poids de 500 newtons sur Saturne, calculer alors, sa masse.
m = P/ g = 500/10,4 = 48 kg (1 pt)
5- Dans le tableau, il manque la valeur de g pour la planète Vénus.
Calculer sa valeur sachant qu’un objet sur la planète Venus a unemasse de 10 kg et un poids
de 88 N.
g = P/ m = 88 / 10 = 8,8 N/kg. (1 pt)
Exercice 5 : Atome et ion (8 points)

Les engrais chimiques riches en trois éléments, azote, potassium et phosphore sont des substances
ajoutées au sol pour fournir un ou plusieurs nutriments essentiels à la croissance des plantes.
1. Les représentations des atomes des trois éléments: azote, phosphore et potassium sont
respectivement :
a. Donner le nombre de neutrons, dans le noyau de chacun des trois atomes précédents. Justifier.
A = Z + N donc N = A – Z ( ¾ pts + ½ pts)
N P K
14-7= 7 neutrons 31-15= 16 neutrons 39-19= 20 neutrons
b. Donner le nombre d’électrons, de chacun des trois atomes précédents. Justifier.
Z est le numéro atomique et qui représente le nombre de protons or l’atome est électriquement
neutre donc il a autant de protons que d’électrons. (¾ pts + ½ pts)
N P K
7 électrons 15 électrons 19 électrons
c. Quelle est la charge :
i. du noyau de l’azote ?
Le noyau renferme 7 protons et 7 neutrons or les neutrons sont des particules non chargées donc
la charge est celle des protons et égale a 7 x(+1) = +7 .(1/2 pts)
ii. de l’atome de phosphore ?L’atome est éclectiquement nul donc sa charge est 0. (1/2 pts)
iii. du nuage électronique du potassium ?Le nuage électronique renferme les électrons donc sa
charge est égale a 19 x (- 1) = - 19.(1/2 pts)
2. Le phosphore est présent dans lesengraissous forme de composés phosphatés.
a. Écrire la configuration électronique de l’atome de phosphore.
K2 L8M 5.(1 pt)
b. Préciser la position(groupe et période) de l’élément phosphore dans le tableau périodique.
Il a 3 niveaux d’énergie donc il appartient a la 3eme période. (1 pt)
Il a 5 électrons sur le dernier niveau donc il appartient au groupe V. (1 pt)
3. La configuration électronique de l’atome d’azote est: K2L5.
Expliquer la formation de son ion correspondant et donner son symbole.
Pour être saturé, l’atome d’azote doit gagner 3 électrons et acquérir la stabilité du gaz rare le plus
proche. Il devient alors l’ion N3-. (1 pt)
Exercice 6 : Combustion complète (7 points)
I- Le butane est un hydrocarbure gazeux de formule C4H10.
1. Indiquer les noms et le nombre de chaque atome se trouvant dans une molécule de butane.(1 pt)
C : carbone H : hydrogène
4 atomes 10 atomes
2. Le butane et le dioxygène réagissent pour donner, lors d’une combustion complète, du dioxyde