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Groupe Scolaire Edoukou Miezan de Gd-Bassam Année Scolaire : 2012 - 2013 SCIENC

Groupe Scolaire Edoukou Miezan de Gd-Bassam Année Scolaire : 2012 - 2013 SCIENCES PHYSIQUES Exercice 1 : champ magnétique créé par un solénoïde Faire tout schéma utile. Données: N = 240 spires; l = 0, 50 m; S = 19,625 cm2 ; µ 0 = 4π.10− 7 SI. On étudie expérimentalement a l’aide d’un tesla mètre la valeur de B du champ magnétique créé par un solénoïde, au centre de celui-ci, en fonction de l’intensité I du courant qui le parcourt. On utilise à cette fin un solénoïde de longueur l de section S et comportant N spire. On note la valeur du champ B obtenue en mT I(A) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 B(mT) 0,6 0,85 1,20 1,50 1,90 2,15 2,45 2,74 3,10 1. 1.1 Tracer le graphe B = f( I ) dans le domaine explore. 1.2 Déterminer, par analyse graphique, la relation B = f( I ). 2. 2.1 Montrer, à l’aide de la relation B = f( I ) qu’il existe une dépendance simple entre la variable n et l’intensité B du champ magnétique, n étant le nombre de spires par unité de longueur. 2.2 Établir l’expression mathématique qui donne, dans le model d’un solénoïde long, l’intensité du champ magnétique B au centre de la bobine, en fonction de I, µ 0 et des facteurs géométriques appropries. 2.3 Si ce modèle décrit la bobine précédente, quelle valeur de perméabilité magnétique obtiendrait-on ? 3. L’axe du solénoïde est perpendiculaire à la direction de la composante horizontale du champ magnétique terrestre B 0 = 2.10− 5 T. On place une aiguille aimantée au centre de la bobine ; on ajuste alors l’intensité I du courant qui la traverse en sorte que l’aiguille s’oriente dans une direction qui fait un angle α = 45° avec l’axe du solénoïde. 3.1 Déterminer la valeur de I qui permet d’obtenir cette situation d’équilibre. 3.2 Calculer pour cette valeur de I, l’énergie emmagasinée par le solénoïde. Exercice 2 Un groupe d’élèves effectue une série d’expériences : 1ère expérience : il branche l’ohmmètre aux bornes du rhéostat et ajuste la valeur de sa résistance à 12Ω. 2ème expérience : il réalise le montage de la figure 1 ci-contre avec deux lampes L 1 et L 2 identiques, une bobine d’inductance L et de résistance interne r = 12Ω et un générateur de tension. En fermant l’interrupteur K, le groupe constate que L 2 s’allume avant L 1. 1. Quel est le phénomène mis en évidence dans la 2ème expérience ? Justifier votre réponse. 2. Quelle observation doit-il faire, une fois le régime permanent établi ? 3. Une fois le régime permanent est établi : 3.1 Calculer l’intensité de courant qui traverse chaque lampe sachant que le générateur délivre une tension continue U = 18V. 3.2 En déduire l’intensité de courant I débitée par le générateur. 4. La bobine, longue de l = 30cm et ayant un rayon de 2,5cm comporte N = 103 spires. Elle est maintenant parcourue par un courant variable i dont la loi de variations au cours du temps est donnée par la courbe de la figure 2 ci-dessous. On donne µ 0 = 4π.10− 7 SI. 4.1 Établir l’expression de l’inductance L de cette bobine en fonction de N, l et r. Calculer sa valeur. 4.2 En déduire le flux à travers cette bobine pour I = 2A. 4.3 Donner l’expression de la f.é.m. d’auto-induction e ainsi que celle de la tension aux bornes de la bobine. 4.4 Calculer la valeur de la f.é.m. de la bobine dans l’intervalle [0 ; 40ms] puis dans l’intervalle [40ms ; 60ms]. 4.5 Tracer le graphe e = f(t) pour 0 ≤ t ≤ 120ms. On prendra comme échelle 1cm pour 10ms et 1cm pour 0,2 V. Révision : Sujet n°04 t(ms i(A)) 10 40 60 100 120 2 Figure 2 Figure 1 PC A DOMICILE - 779165576 WAHAB DIOP LSLL (C) Wahab Diop 2013 Ce document a été téléchargé sur http://physiquechimie.sharepoint.com Indicateur coloré Zone de virage Hélianthine 3,1 - 4,4 Rouge de méthyle 4,2 - 6,2 Bleu de bromothymol 6,0 - 7,6 Phénolphtaléine 8,2 - 10 Exercice 3 On se propose de vérifier au laboratoire les indications portées sur l’étiquette d’une bouteille de méthylamine (CH 3NH 2) : « méthylamine à 20,69 % (pourcentage en masse µ) ; densité (par rapport l’eau) d = 0,902, ainsi que de déterminer le pKa du couple ion méthylammonium / méthylamine ». Le laboratoire de vérification dispose du matériel suivant : un pH mètre, des béchers (100 mL, 250 mL, 500 mL) ; des pipettes ( 5 mL, 10 mL, 20 mL) ; des fioles jaugées (250, 500 et 1000 mL) ; des éprouvettes graduées de 25, 50 et 100 mL ; une burette de 25 mL. Pour accéder à la concentration molaire volumique C 0 de la solution contenue dans la bouteille, on prépare une solution S 1 de concentration C 1= C 100 0 . 1. Calculer le volume V 1 de la solution mère à prélever. 2. Décrire la préparation de 1 L de solution S 1 en précisant le matériel utilisé et le mode préparatoire. 3. Dosage de la solution S 1 : on prélevé un volume V 1 = 10 mL ; on utilise un pH-mètre et une solution d’acide chlorhydrique de concentration C a = 0,05 mol/ L. La mesure du pH du mélange après chaque ajout de la solution d’acide chlorhydrique nous a permis d’obtenir le tableau suivant : V a(mL) 0 0,5 1 2 3 4 5 6,5 8 9 10 10,5 11 11,5 12 12,5 pH 11,7 11,5 11,4 11,2 11 10,9 10,7 10,5 10,3 10,1 9,9 9,7 9,5 9,2 6,1 3 V a(mL) 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 18 21 25 pH 2,7 2,5 2,4 2,3 2,2 2,2 2,1 2 1,8 1,7 3.1 Faire le schéma annoté du dispositif expérimental. 3.2 Écrire l’équation de la réaction responsable de la variation du pH. 3.3 Tracer le graphe pH = (V a). Échelle : 1cm ↔ 1 mL et 1cm ↔ 1 unité de pH 3.4 Déterminer graphiquement les coordonnées du point équivalent. En déduire la concentration C 1 de S 1. 3.5 Calculer la concentration C 0 de la solution dans la bouteille. 3.6 Avec les indications portées par l’étiquette, calculer la concentration théorique C' 0 et conclure. 4. Déterminer graphiquement le pKa du couple ion méthylammonium / méthylamine. 5. En l’absence du pH-mètre, on aurait pu effectuer ce dosage en utilisant un indicateur colore. Parmi les quatre indicateurs du tableau ci-dessous, lequel choisirez-vous ? Justifier. Exercice 4 L’hydrolyse de l’éthanoate de 3-methylbutyle (E) utilisé pour aromatiser certains sirops, donne deux produits organiques A et B. A présente un caractère acide. 1. 1.1 À quelle famille de corps organiques appartient le compose E ? Écrire sa formule semi-développée. 1.2 Écrire l’équation-bilan de la réaction d’hydrolyse de E et nommer les produits A et B formés. Quelles sont les particularités de cette réaction ? 2. On fait agir le chlorure de thionyle (SOCl 2) sur A pour obtenir un produit C dérivé de A. Écrire l’équation bilan de la réaction et en déduire la formule semi-développée de C et donner son nom. 3. Une masse m C = 7,85 g de C réagit entièrement avec une amine primaire saturée D en donnant un dérivé F de A qui précipite de façon totale. La masse du précipité F obtenu est m F = 11,5 g. 3.1 Écrire l’équation-bilan de la réaction effectuée. 3.2 Déterminer la masse molaire de F et en déduire sa formule semi-développée. 3.3 Quelle est la formule semi-développée et le nom de l’amine D utilisée, sachant que sa chaine carbonée est ramifiée. 4. L’amine D est obtenue par décarboxylation d’un acide α – aminé G. 4.1 Donner la formule semi-développée et le nom de l’acide α– aminé G en nomenclature systématique. 4.2 Quel est l’atome de carbone responsable de l’isomérie dans le composé G ? 4.3 Quel(s) ion(s) G peut-il donner en solution aqueuse. On donne : C = 12 g/mol ; N = 14 g/mol ; O = 16 g/mol ; H = 1 g/mol ; PC A DOMICILE - 779165576 WAHAB DIOP LSLL (C) Wahab Diop 2013 Ce document a été téléchargé sur http://physiquechimie.sharepoint.com uploads/Finance/ sujet-04-de-revision-tled-gsem-ane-wahabdiop.pdf