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1 / 4 EVALUATIONS STANDARDISEES DE SCIENCES PHYSIQUES COMPOSITION DU SECOND SEM

1 / 4 EVALUATIONS STANDARDISEES DE SCIENCES PHYSIQUES COMPOSITION DU SECOND SEMESTRE 2022 NIVEAU : TERMINALE S2 DUREE : 4H CHIMIE EXERCICE 1 (04 points) On considère les molécules de formule semi-développées suivantes : 1.1. Identifier le groupe fonctionnel de chaque molécule et préciser le nom de la famille chimique à laquelle elle appartient. (1 pt) 1.2. Donner le nom de chaque molécule. (1 pt) 1.3. Un composé A appartenant à la liste ci-dessus est préparé selon deux voies de synthèse à partir de deux réactifs présents également dans la même liste. Dans les deux synthèses le mélange des réactifs est équimolaire et la température est la même. 1.3.1. La première voie de synthèse conduit à un rendement de 63 % et il faut attendre plusieurs jours pour que le système chimique n’évolue plus. a) Identifier les réactifs. Ecrire l’équation de cette réaction. (0,50 pt) b) Calculer la masse de produit organique A obtenue à partir de 100 mL d’alcool. (0,50 pt) 1.3.2. La seconde voie de synthèse, beaucoup plus rapide, réalisée encore à partir de partir de 100 mL d’alcool, conduit à une masse 2 A m g = de produit A. a) Identifier les réactifs. Ecrire l’équation de cette réaction. (0,50 pt) b) Calculer le rendement de cette synthèse. (0,50 pt) On donne la densité de l’éthanol 0,9 d = . EXERCICE 2 (04 points) On dose 3 10 cm d’une solution d’acide benzoïque C6H5COOH par une solution de soude de concentration égale à 1 1 10 b C mol L − − = ⋅ . Les variations du pH en fonction du volume b V de soude versé sont donnée par le graphe suivant : 2.1. Déterminer graphiquement les coordonnées bE V et E pH du point d’équivalence. En déduire la 2 / 4 concentration en 1 mol L− ⋅ de l’acide. (1,50 pt) 2.2. En justifiant la réponse, déterminer la valeur de la constante a pK du couple acide-base C6H5COOH/C6H5COO-. En déduire la constante d’acidité a K du couple. (0,50 pt) 2.3. Pour un volume de soude 3 3 b V cm = versé, calculer les concentrations des espèces chimiques présentes dans le milieu. Retrouver la valeur du a pK . (1 pt) 2.4. On dispose de deux indicateurs colorés. L’hélianthine (zone de virage : 3,2 - 4,4) et la phénolphtaleine (zone de virage 8-10). 2.4.1. Définir un indicateur coloré. (0,25 pt) 2.4.2. Lequel de ces deux indicateurs faut-il utiliser pour effectuer le dosage ? Justifier. (0,50 pt) PHYSIQUE N.B. : L’élève traitera au choix l’exercice 5 ou l’exercice 6. EXERCICE 3 (04,50 points) On suppose que la terre est sphérique, homogène, de masse M et de rayon R . On désigne par K la constante gravitationnelle. 5.1. Faire un schéma claire. Donner les caractéristiques de la force de gravitation F exercée par la terre sur l’objet de masse m situé à la distance r de son centre O. (0,75 pt) 5.2. En déduire les caractéristiques du champ de gravitation G en ce point. Retrouver la valeur 0 G de sa norme G au niveau du sol. (0,75 pt) A.N. : 11 6,67 10 . . K S I − = ⋅ ; 24 6 10 M kg = ⋅ ; 6400 R km = . 5.3. Le référentiel géocentrique est considéré comme galiléen. Un repère lié à ce référentiel a pour origine le centre d’inertie de la Terre et ses axes dirigés vers trois étoiles supposés fixes. 5.3.1. On considère un satellite de masse m ayant, par rapport au référentiel géocentrique, un mouvement circulaire de rayon r . Montrer que ce mouvement est uniforme. (0,50 pt) 5.3.2. Etablir la relation donnant la période de révolution T du satellite. Montrer que le rapport 2 3 T r est constant. Calculer la période T lorsque le satellite gravite à l’altitude 300 z km = . (0,75 pt) 5.4. L’énergie potentielle du satellite dans le champ de gravitation est donnée par p mM E K r = − . 5.4.1. Où a-t-on choisi la référence de l’énergie potentielle ? Justifier. (0,25 pt) 5.4.2. Donner l’expression de l’énergie mécanique totale du satellite dans le champ de gravitation. ……. (0,25 pt) 5.5.1. A cause des frottements exercés par la haute atmosphère, l’énergie mécanique totale du système varie. Augmente-t-elle ou diminue-elle ? Justifier. (0,25 pt) 5.5.2. L’énergie mécanique passe de la valeur 1 E à 2 E , le rayon de l’orbite passe de la valeur 1 r à 2 r et la vitesse de 1 v à 2 v . Comparer 1 r et 2 r et 1 v à 2 v . (0,50 pt) AN : Calculer 1 v lorsque le satellite est à l’altitude 300 z km = . (0,50 pt) EXERCICE 4 (04 points) La figure ci-dessous représente une coupe horizontale, vue de dessus, d’un spectrographe de masse. 4.1. Des ions de masse m et de charge 0 q < sont produits dans la chambre, d’ionisation (I) avec une vitesse pratiquement nulle. Ils entrent dans l’enceinte (A) sous vide, en E, où ils sont accélérés et ressortent en S. On note 0 E S U V V = − , la ddp accélératrice. Les orifices E et S sont pratiquement ponctuels. 4.1.1. Quel est le signe de 0 U ? Justifier. (0,25 pt) 4.1.2. Etablir, en fonction de m , q et 0 U , l’expression littérale de la vitesse de sortie S v des ions en S. (0,50 pt) 4.2. À la sortie S, les ions pénètrent dans une deuxième enceinte sous vide (D) dans laquelle règne un champ magnétique uniforme vertical B . 4.2.1. Quel doit être le sens du vecteur champ magnétique pour que les ions puissent atteindre les points O1 et O2 ? Justifier la réponse. (0,50 pt) 3 / 4 4.2.2. En S, le vecteur vitesse des ions est perpendiculaire à la droite passant par les points S, O1 et O2. Montrer que dans le domaine (D), un ion décrit une trajectoire circulaire ont on exprimera le rayon R en fonction de m , S v , q et B . (0,50 pt) 4.2.3. En déduire l’expression du rayon R en fonction de m ,q , 0 U et B . (0,25 pt) 4.3. Le jet d’ions sortant de la chambre d’ionisation est un mélange d’ions 79Br −de masse 25 1 1,31 10 m kg − = ⋅ et d’ions 81Br − de masse 25 2 1,34 10 m kg − = ⋅ . 4.3.1. Dans quel collecteur sont reçus les ions de masse 1 m ? Justifier. (0,5 pt) 4.3.2. Calculer la distance entre les entrées O1 et O2 des deux collecteurs C1 et C2 chargés de récupérer les deux types d’ions. (0,75 pt) 4.3.4. En une minute, les quantités d’électricité reçues respectivement par C1 et C2 sont : 8 1 6,60 10 Q C − = ⋅ et 8 2 1,95 10 Q C − = ⋅ . Déterminer la composition massique du mélange isotopique. (0,75 pt) On donne : 3 0 4 10 U V = ⋅ ; 1 10 B T − = . EXERCICE 5 (04 points) On étudie la charge et la décharge d'un condensateur à travers un conducteur ohmique. Pour cela, on réalise le montage suivant : Données : 2,2 R k = Ω ; 4,7 C F µ = ; 10 R k ′ = Ω. 5.1. Le condensateur est initialement déchargé, et à la date 0 t = , on bascule l'interrupteur en position1. 5.1.1. Établir l'équation différentielle vérifiée par la tension ( ) C u t aux bornes du condensateur pendant la phase de charge. (0,50 pt) 5.1.2. Vérifier que la fonction ( ) ( ) 1 t C u t A e α − = − est solution de l'équation différentielle. On exprimera les constantes A et α en fonction de E , R et C . Préciser les unités de A et α . (1 pt) 5.2. La représentation graphique de la fonction ( ) C u t est donnée par la figure ci-contre. 5.2.1. À partir de la courbe, déterminer la valeur E . ……. (0,50 pt) 5.2.2. Définir la constante de temps du circuit. Déterminer sa valeur à partir du graphe par une méthode que l'on explicitera. (0,50 pt) 5.3. On bascule alors l'interrupteur en position 2. 5.3.1. Établir l'équation différentielle vérifiée par la tension ( ) C u t aux bornes du condensateur pendant la phase de décharge. (0,5 pt) 5.3.2. En justifiant, répondre par vrai ou faux aux affirmations suivantes : a) La durée de la décharge du condensateur est supérieure à celle de la charge. (0,50 pt) b) La constante de temps du circuit lors de la décharge est égale à ( ) R R C τ ′ = + ⋅ . (0,50 pt) EXERCICE 6 (04 points) On réalise des interférences lumineuses à l’aide des fentes de Young correspondant au schéma ci- après. Deux fentes (F1) et (F2) distantes de a et placées dans un plan opaque (P) sont éclairées par uploads/Geographie/ epreuve-comp-ts2-sem2-2022.pdf