Physiques -Sequence-12
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Sommaire de la séquence 12 Révisions t Séance 1 Révisions de chimie t Séance 2 Révisions d’électricité t Séance 3 Révisions d’optique Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009 séance 1 — Séquence 12 Séance 1 Révisions de chimie Cette séance de révision ne comporte que des exercices. Avant de les traiter, relis bien tout le cours de chimie (séquences 1 à 5), et notamment les paragraphes intitulés « Je retiens ». Puis fais les exercices sans regarder ton cours. N’oublie pas de répondre toujours par des phrases bien rédigées. Enfin, après avoir fait les exercices, vérifie soigneusement la correction. A Exercices portant sur la connaissance du cours Exercice 1 1-Quels sont les deux principaux gaz qui constituent l’air (noms et pourcentages) ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Des deux principaux constituants de l’air, quel est celui qui est nécessaire à la vie (nom et formule chimique) ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Avec quel appareil mesure-t-on la pression d’un gaz ? . ..................................................................................................................................... 4-Quelle est l’unité légale de pression ? . ..................................................................................................................................... 5-Pourquoi les gaz sont-ils compressibles, alors que les liquides ne le sont pas ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 6-Combien vaut la masse d’un litre d’air (dans les conditions usuelles de température et de pression) ? Compare à la valeur de la masse d’un litre d’eau. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 147 Séquence 12 — séance 1 Exercice 2 1-Qu’appelle-t-on en chimie, un « corps pur » ? L’air est-il un corps pur, pourquoi ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-On dit que l’état gazeux est « dispersé » et « désordonné ». Explique la signification de ces deux adjectifs. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Explique ce qui se passe, au niveau des molécules, lors du changement d’état gaz liquide. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4- Explique ce qui se passe, au niveau des molécules, lors du changement d’état liquide solide. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... Exercice 3 1-Explique la différence entre un atome et une molécule. . ..................................................................................................................................... 2-Quand peut-on dire qu’une transformation chimique (synonyme : réaction chimique) s’est produite ? Quelle différence y a-t-il avec une transformation physique ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... Exercice 4 1-Quand on fait brûler un combustible, un deuxième réactif est nécessaire : lequel ? . ..................................................................................................................................... 2-Quels sont les produits de la réaction qui se forment lors de la combustion du carbone pur ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Quels sont les produits de la réaction qui se forment lors de la combustion du méthane ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4-Écris au moyen des symboles et formules chimiques l’équation chimique de la combustion du carbone pur. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 148 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 1 — Séquence 12 5-Complète ces tableaux : atome symbole chimique H molécule oxygène carbone formule chimique O2 eau CO2 CH4 6-Cite deux dangers possibles des combustions. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... B Exercice de recherche d’informations dans un document Lis le texte ci-dessous et réponds ensuite aux questions posées : Au XXe siècle, les scientifiques commencent à étudier, grâce à des « fusées-sondes », les hautes couches de l’atmosphère, à plusieurs dizaines de kilomètres d’altitude, là où l’air est extrêmement raréfié. En 1930, ils découvrent dans cette haute atmosphère la présence d’un gaz nommé ozone. L’ozone, de formule chimique O3, est présent essentiellement entre 10 et 40 km d’altitude, avec une concentration maximale autour de 30 km. L’ozone est un gaz utile, car il a la propriété d’absorber certains rayons ultraviolets du Soleil dangereux pour la santé. À partir des années 1980, on s’aperçoit que l’ozone peut être détruit par certains gaz appelés CFC, produits par les activités humaines et l’on observe en effet des trous très importants dans la couche d’ozone, notamment audessus de l’Antarctique. Les pays se sont engagés à réduire les émissions de gaz polluants destructeurs de l’ozone (protocole de Montréal, 1987). Mais ces gaz sont déjà présents en une telle quantité qu’il faudra sans doute des dizaines d’années avant de retrouver une concentration en ozone semblable à celle des années 1950. Exercice 5 1-Quelle est la formule chimique de l’ozone ? . ..................................................................................................................................... 2-À quelle altitude l’ozone est-il surtout présent ? . ..................................................................................................................................... 3-Pourquoi l’ozone est-il un gaz utile ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4-Qu’est-ce qui a provoqué des trous dans la couche d’ozone ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 149 Séquence 12 — séance 1 C Exercice faisant appel à la réflexion et au calcul Pour faire cet exercice, tu auras besoin d’utiliser cette loi très importante de la chimie que tu as apprise en cours : au cours d’une transformation chimique, la masse totale se conserve, autrement dit la masse des produits de la réaction est égale à celle des réactifs. Exercice 6 On fait réagir 5,6 grammes de poudre de fer avec 4,0 grammes de poudre de soufre. À la fin de la réaction, tout le fer a disparu, et il s’est formé 9,0 grammes d’une matière nouvelle nommée sulfure de fer (c’est le seul produit de la réaction). Toute la poudre de soufre n’a pas réagi : calcule la masse de poudre de soufre restant à la fin de la réaction. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... D Exercices portant sur les activités expérimentales Exercice 7 1-Décris la suite des opérations à réaliser pour effectuer la combustion du charbon de bois dans le dioxygène pur. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Décris une façon de faire pour mettre en évidence la formation de dioxyde de carbone à la fin de la combustion du charbon de bois dans le dioxygène pur. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 150 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 2 — Séquence 12 Séance 2 Révisions d’électricité Cette séance de révision ne comporte que des exercices. Avant de les traiter, relis bien tout le cours d’électricité (séquences 6 à 8), et notamment les paragraphes intitulés « Je retiens ». Puis fais les exercices sans regarder ton cours. N’oublie pas de répondre toujours par des phrases bien rédigées. Enfin, après avoir fait les exercices, vérifie soigneusement la correction. A Exercices portant sur la connaissance du cours Exercice 8 1-Comment appelle-t-on la tension que le constructeur a inscrite sur un générateur ou sur un récepteur ? En quoi cette valeur a-t-elle de l’importance ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Avec quel appareil mesure-t-on la tension électrique ? Dessine le schéma normalisé de cet appareil. Cet appareil se branche-t-il en série ou en dérivation ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Avec quel appareil mesure-t-on l’intensité électrique ? Dessine le schéma normalisé de cet appareil. Cet appareil se branche-t-il en série ou en dérivation ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 151 Séquence 12 — séance 2 4-a) Dessine le schéma normalisé d’un montage comportant : - un générateur - une lampe et un moteur branchés en dérivation - des fils de connexion - un interrupteur permettant de commander en même temps le moteur et la lampe b) Indique sur ce schéma : - les nœuds du circuit - la branche principale du circuit - les branches dérivées Exercice 9 1-Soit un circuit comportant un générateur, deux récepteurs, et des fils de connexion. Les deux récepteurs sont branchés en série. Est-il vrai que : a) la valeur de l’intensité est partout la même dans ce circuit ? . ..................................................................................................................................... b) la valeur de l’intensité ne change pas si l’on permute l’ordre des deux récepteurs ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 152 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 2 — Séquence 12 c)la valeur de la tension aux bornes de chacun des récepteurs est identique à celle aux bornes du générateur ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Soit un circuit comportant un générateur, deux récepteurs, et des fils de connexion. Les deux récepteurs sont branchés en dérivation. Est-il vrai que : a)la valeur de l’intensité est partout la même dans ce circuit ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... b)la valeur de la tension aux bornes de chacun des récepteurs est identique à celle aux bornes du générateur ? . ..................................................................................................................................... 3-Quand dit-on qu’un récepteur est en surtension ? Quand dit-on qu’un récepteur est en sous-tension ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4-Que se passe-t-il si une intensité trop forte passe dans un fil électrique trop fin ? . ..................................................................................................................................... Exercice 10 1-Avec quel appareil électrique mesure-t-on la résistance électrique ? .................................. . ..................................................................................................................................... 2-Quelle est l’unité de résistance électrique ? ..................................................................... Quel est le symbole de cette unité ?................................................................................. 3- Dessine ci-contre le schéma du montage électrique qui permet de mesurer à la fois la tension aux bornes d’un dipôle (indique les bornes COM des appareils de mesure), et l’intensité du courant électrique qui le traverse (le dipôle sera alimenté par un générateur de tension réglable). © Cned, Physique - Chimie 4e — 153 Séquence 12 — séance 2 4-Exprime la « loi d’Ohm » pour un dipôle : a) par une phrase correcte, . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... b)par une formule mathématique (tu préciseras la signification des lettres utilisées dans cette formule, ainsi que les unités correspondantes). 5-Soit un graphique qui représente en abscisse l’intensité du courant électrique traversant un dipôle, et en ordonnée la tension aux bornes de ce dipôle. Quelle est l’allure de ce graphique, si le dipôle est un conducteur ohmique ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 6-À quoi servent les dipôles nommés « résistances » ? . ..................................................................................................................................... B Exercice de recherche d’informations dans un document Lis le texte ci-dessous et réponds ensuite aux questions posées : Le physicien anglais James Joule (1818-1889) a beaucoup étudié le dégagement de chaleur produit par le passage du courant électrique dans un fil conducteur fin. Pour mesurer avec précision la chaleur dégagée, Joule plongeait le conducteur en question dans de l’eau, et mesurait l’élévation de température de cette eau quand le courant électrique passait dans le conducteur. Joule essaya ainsi des conducteurs de différentes grosseurs et de différentes longueurs, des intensités électriques plus ou moins fortes, et des temps de passage du courant électrique plus ou moins longs. Il en arriva à la conclusion suivante : la chaleur Q dégagée par le conducteur est proportionnelle : - à sa résistance électrique R, - au carré de l’intensité I du courant qui le traverse, - et au temps de passage t du courant électrique. Mathématiquement, la loi de Joule s’écrit donc Q = R x I2 x t 154 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 2 — Séquence 12 Exercice 11 1-Comment Joule mesurait-il la chaleur dégagée par les fils électriques ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Quelles sont les trois choses qui font que la chaleur dégagée par un fil électrique est plus ou moins grande ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... C Exercices faisant appel à la réflexion et au calcul Exercice 12 Pour faire cet exercice, il faut que tu aies répondu correctement à l’exercice 9 (question 1) ci-dessus. Soit un circuit électrique comportant un générateur, une lampe et un moteur branchés en série, et des fils de connexion. Sachant que la tension aux bornes du générateur vaut 12,0 V et celle aux bornes de la lampe vaut 5,7 V , combien vaut la tension aux bornes du moteur ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... Exercice 13 Pour faire cet exercice, tu auras besoin d’utiliser la loi d’Ohm. Il est donc nécessaire que tu aies répondu correctement à l’exercice 10 (question 4) ci-dessus avant de faire l’exercice. 1-Soit un conducteur ohmique dont la résistance électrique vaut 30 Ω. Ce conducteur ohmique, étant alimenté par un générateur, a une tension électrique à ses bornes égale à 6,0 V. Quelle est la valeur de l’intensité du courant électrique parcourant ce conducteur ohmique ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-On prend le même conducteur ohmique qu’à la question a). La tension à ses bornes vaut maintenant 12,0 V. Quelle est la valeur de l’intensité du courant électrique parcourant ce conducteur ohmique ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 155 Séquence 12 — séance 2 D Exercice portant sur les activités expérimentales Exercice 14 On veut savoir si l’affirmation suivante est vraie ou fausse : « une tension électrique peut exister entre deux points d’une portion de circuit non parcourue par un courant ». Propose un montage électrique qui permettra de tester si l’affirmation est vraie ou fausse. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 156 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 3 — Séquence 12 Séance 3 Révisions d’optique Cette séance de révision ne comporte que des exercices. Avant de les traiter, relis bien tout le cours d’optique (séquences 9 à 11), et notamment les paragraphes intitulés « Je retiens ». Puis fais les exercices sans regarder ton cours. N’oublie pas de répondre toujours par des phrases bien rédigées. Enfin, après avoir fait les exercices, vérifie soigneusement la correction. A Exercices portant sur la connaissance du cours Exercice 15 1-Qu’appelle-t-on une lumière blanche ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Comment appelle-t-on l’ensemble de lumières colorées que l’on obtient par décomposition de la lumière blanche ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Dans quelles circonstances la décomposition de la lumière blanche se produit-elle ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4-Quelles sont les composantes du spectre de la lumière blanche naturelle ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... Exercice 16 1-Comment un filtre agit-il sur la lumière blanche ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-De quels facteurs la couleur d’un objet dépend-elle ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Qu’arrive-t-il à la matière qui absorbe de l’énergie lumineuse ? . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 157 Séquence 12 — séance 3 Exercice 17 1-Quels sont les deux types de lentilles (donne leur nom et dessine leur forme) ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Un faisceau de lumière, constitué de rayons parallèles entre eux, arrive perpendiculairement sur une lentille convergente. Trace le faisceau qui sort de la lentille. Mets une légende à ce dessin. 3- Qu’est-ce que le foyer d’une lentille convergente ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 4- Qu’est-ce que la distance focale d’une lentille convergente ? . ..................................................................................................................................... 158 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 3 — Séquence 12 Exercice 18 1-Pourquoi peut-on comparer la partie avant de l’œil à une lentille convergente ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Dans l’œil, où les images se forment-elles ? . ..................................................................................................................................... 3-Comment appelle-t-on la zone de l’œil où l’image doit se former pour être finement détaillée ? . ..................................................................................................................................... 4-Quelle est la cause de la myopie ? Comment peut-on corriger ce défaut ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 5-Comment s’appellent les deux sortes de récepteurs qui tapissent la rétine de l’œil ? Lesquels sont sensibles aux couleurs ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 6-Quel est le rôle du cerveau dans la vision des couleurs ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... Exercice 19 1-Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Que peut-on dire de la vitesse de la lumière dans le verre, ou dans l’eau ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 159 Séquence 12 — séance 3 B Exercice de recherche d’informations dans un document Lis le texte ci-dessous et réponds ensuite aux questions posées : Les premières longues-vues, appelées aussi lunettes, datent de la fin du XVIe siècle. Elles sont constituées d’un long tube cylindrique en métal, avec à une extrémité l’objectif (côté tourné vers l’objet à regarder) et à l’autre extrémité l’oculaire (le côté où l’on met son œil). L’objectif est une lentille convergente, tandis que l’oculaire est une lentille divergente. À l’époque, ces deux lentilles ont un petit diamètre (3 cm environ). Ces longues-vues donnent une image à l’endroit, mais pas très lumineuse (à cause de la petite taille des lentilles) et pas très nette (à cause du polissage médiocre des lentilles). Le grossissement des premières longues-vues n’est que de 4 ou 5 fois. Le premier usage des longues-vues est d’ordre militaire : elles permettent de mieux voir l’ennemi. Aussi sont-elles gardées secrètes. Le savant italien Galilée, ayant entendu parler des lunettes, décide d’en construire une pour observer les astres. Il soigne particulièrement le polissage des verres. Avec son instrument qui grossit 30 fois, il parvient en 1610 à observer des choses jusqu’alors inconnues : il y a des montagnes sur la Lune, Vénus présente des phases (croissant, quartier, etc.), Jupiter possède des satellites... C’est une véritable révolution qui s’amorce ainsi en astronomie. Exercice 20 1-Fais le schéma d’une longue-vue du XVIe siècle, d’après la description donnée par le texte. 2-Pourquoi l’image donnée par ces lunettes n’est-elle pas d’une très bonne qualité ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... C Exercice faisant appel à la réflexion et au calcul Les scientifiques ont déjà fait l’expérience suivante : ils ont envoyé un rayon laser sur la Lune, laquelle a diffusé la lumière, qui est revenue vers la Terre. Ils ont mesuré que la durée du trajet aller-retour est de 2,4 secondes. Exercice 21 Calcule la distance Terre-Lune. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 160 — © Cned, Physique - Chimie 4e séance 3 — Séquence 12 D Exercices portant sur les activités expérimentales Exercice 22 1-Décris une expérience permettant de trouver la position du foyer d’une lentille convergente. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 2-Décris une expérience permettant de savoir si une lentille est convergente ou divergente. . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... 3-Décris une expérience permettant d’obtenir, au moyen d’une lentille convergente, l’image d’un objet sur un écran. Que faut-il faire pour que l’image soit nette ? . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... . ..................................................................................................................................... © Cned, Physique - Chimie 4e — 161
