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3 ème année Maths Physique - Chimie 2014 / 2015 1 Série n° 6 Série n° 6 Force d

3 ème année Maths Physique - Chimie 2014 / 2015 1 Série n° 6 Série n° 6 Force de Laplace – Acide et base de Brønsted Exercice n° 1 : Un fil rigide OA en cuivre, de masse m = 90 g et de longueur OA = 60 cm est suspendu verticalement en son extrémité O et peut tourner librement autour d’un axe passant par O. Son extrémité A plonge légèrement dans le mercure. Le fil OA traverse un champ magnétique uniforme et horizontal B qui s’étend sur une distance l = 6 cm. Soit M le milieu de la portion du fil plongée dans ce champ tel que OM = 40 cm. On fait passer dans le fil OA un courant descendant d’intensité I = 9 A. L’intensité du champ magnétique est B = 15.10-2 T (voir schéma). 1) Dans quel sens dévie le fil OA ? Justifier la réponse. 2) Calculer l’intensité de la force magnétique exercée sur le fil OA. 3) Calculer l’angle de déviation  du fil OA dans sa nouvelle position d’équilibre. On supposera que  est faible de façon que la longueur de la portion du fil plongée dans le champ reste sensiblement la même. Exercice n° 2 : On considère le dispositif de la figure 1, qui est constitué de :  Deux rails horizontaux en cuivre AD et CE.  Une tige (T) en cuivre pouvant glisser sans frottement sur les rails et dont la partie centrale, de longueur L = 10 cm, baigne dans un champ magnétique vertical B .  Un fil (f) inextensible, de masse négligeable, attaché par l’une de ses extrémités au milieu de la tige (T) et par l’autre extrémité à un ressort de masse négligeable et de raideur k = 10 N.m-1. L’autre extrémité du ressort étant fixe.  Une poulie (P) de masse négligeable pouvant tourner sans frottement autour de son axe. 3 ème année Maths Physique - Chimie 2014 / 2015 2 1) a) Représenter sur un schéma clair les forces qui s’exercent sur la tige (T). b) A quelle force est dû l’allongement du ressort ? Préciser le sens et la direction de cette force. c) Indiquer, en le justifiant, les deux pôles de l’aimant. 2) À l’aide du rhéostat on fait varier l’intensité I du courant dans le circuit et on note l’allongement x du ressort lorsque la tige (T) est en équilibre. Les résultats des mesures ont permis de tracer la courbe I = f(x) (figure 2). a) Montrer que l’équation de la courbe est de la forme : I = a.x . b) Donner la signification mathématique et la valeur de a. c) Écrire la relation qui lie B , I, k, x et L. d) En déduire la valeur du champ magnétique B qui règne entre les branches de l’aimant en U. 3) On détache la tige (T) du fil (f) et on inverse le sens du courant dans le circuit, dont l’intensité est fixée à 1 A. Pour maintenir la tige (T) en équilibre sur les rails, on incline le plan horizontal supportant le dispositif de α = 15° (figure 3). a) Représenter les forces qui s’exercent sur la tige (T). b) Montrer que la masse m de la tige (T) est donnée par la relation : sinα . g L . B . I = m . c) Calculer sa valeur. On donne : g = 9,8 N.kg-1 et sin (15°) = 0,26. Exercice n° 3 : 1) Préciser parmi les couples suivants ceux qui peuvent former un couple acide-base : (C2H5OH ; C2H5O-) ; (NO3 - ; NH4 +) ; (HBO2 ; BO2 -) ; (H2O2 ; H2O) 2) Écrire pour chaque couple acide-base l’équation formelle correspondante. 3 ème année Maths Physique - Chimie 2014 / 2015 3 Exercice n° 4 : 1) Compléter le tableau suivant : Couple acide base Forme acide Forme basique H2CO3 NH2 - HCO3 - 2) a) Donner l’équation chimique de la réaction de l’eau avec NH2 -, puis avec H2CO3. b) Déduire que l’eau est un ampholyte. Y a-t-il un autre ampholyte dans le tableau ? 3) On considère deux solutions aqueuses :  (S1) est une solution de carbonate de sodium (2Na+ + CO3 2-) de volume V1 = 30 mL et de concentration molaire C1 = 0,1 mol.L-1.  (S2) est une solution d’acide carbonique H2CO3 de volume V2 = 20 mL et de concentration molaire C2 = 1,5.10-1 mol.L-1. Lorsqu’on mélange les deux solutions (S1) et (S2) la réaction donne naissance à des ions hydrogénocarbonates de formule HCO3 -. a) Écrire l’équation bilan de la réaction qui se produit. b) Monter qu’il s’agit d’une réaction acide-base et préciser les couples mis en jeu. c) Déterminer à la fin de la réaction, supposée totale, la concentration molaire de tous les ions présents dans le mélange. uploads/s3/ serie-d-x27-exercices-n06-sciences-physiques-force-de-laplace-acide-et-base-de-bronsted-3eme-math-2013-2014-mr-adam-bouali.pdf