IL S'AGIT DE CREER UNE BANQUE D'EXERCICES POUR LES ELEVES DE TOUS LES NIVEAUX EN SCIENCES PHYSIQUES AU LYCEE

QUELQUES SUJETS DE DEVOIRS PROPOSES POUR LES TERMINALES SB/SE

DEVOIR N1

1. Questions de cours :

1. Physique : 1) Donner la définition, la description et le principe de fonctionnement d’un transformateur.

2) Définir un oscillateur de translation verticale et établir son équation différentielle.

II. chimie : 1) Etablir la loi de transformation d’une réaction d’ordre 2.

2) Définir la catalyse enzymatique et de indiquer les différences entre un catalyseur chimique et un enzyme.

2. Exercices :

1. Physique : Un solénoïde possède deux enroulements entrelacés de rayon r= 2,5cm et de longueur l= 41,2 cm. On utilise respectivement N₁=200spires pour le premier et N₂=200spires pour le deuxième. Le premier est parcouru par un courant variable d’intensité variable i₁ (voir figure).
   1. Donner l’expression du champ crée  dans le premier solénoïde en fonction de μ_0,  N₁, l et i_1.
   2. Exprimer le flux magnétique crée à travers le second solénoïde en fonction de μ₀, N_1, N₂, r, l et i_1.
   3. Déterminer la force électromotrice induite e₂ lorsque : 0
   4. Représenter graphiquement e₂ (t) sur le même graphe que i (t).

II Chimie : On mélange du dibrome et du dihydrogène pour donner du bromure d’hydrogène selon la réaction en chaîne dont les actes élémentaires donnés en désordre :

a) H• + Br₂ ^{_______________}> HBr + Br•

b) 2Br• + M  --------------> Br₂ + M•

c) Br• + H₂------------------> HBr + H•

d) Br₂ + M• ----------------> 2Br• + M

1) Ordonner les différents actes élémentaires  en faisant ressortir les différentes phases.

2) Cette réaction peut être initier  par la lumière en provoquant la rupture de la liaison Br^__Br.  L’énergie de liaison Br^__Br est 190Kj.mol^-1. Calculer la longueur d’onde de la radiation lumineuse nécessaire pour la rupture de cette liaison.

On donne : h=6,62.10^-34 J.s , constante d’Avogadro N= 6,02.10²³mol^-1 , C=3.10⁸m/s.

C. Problème : ( les parties I et II sont indépendantes )

 I. La décomposition du penta-oxyde de phosphore N₂O₅  dans le tétrachlorure de carbone (solvant) produit du dioxyde d’azote et du dioxygène. La réaction est du premier ordre. Pour une concentration initiale de 1,5.10^-2 mol.L^-1 ; on obtient une concentration de 1,35.10^-2mol.L^-1 lorsque t= 2225s.

a) Calculer la constante de vitesse de cette réaction.

b) Définir le temps de demi réaction et calculer le.

c) À quelle date il ne restera que 20% du réactif ?

II. Un circuit oscillant est constitué par une bobine d’auto-inductance L et de capacité C. Le condensateur, initialement chargé sous une tension U_m porte une charge Q_m.

Un oscillographe permet d’obtenir la courbe de la figure ci-dessous représentant les variations de la tension U aux bornes du condensateur en fonction du temps : le balayage horizontal fait correspondre 1ms à une division, la déviation verticale 10V à une division.

1. Etablir l’équation différentielle du circuit, en pour origine des temps l’instant où le condensateur commence à se charger.
2. Exprimer les fonctions U(t) et i(t), i étant l’intensité du courant dans le circuit.
3. Déterminer en fonction de l’oscillogramme :

I. Physique :

1) a) Définir une onde électromagnétique et donner ses propriétés.

     b) Citer trois applications des UV et des IR.

2) Définir un courant sinusoïdal, Définir l’état de la résonance.

                                                               II. Chimie :

Donner la relation liant le pH, le pKa et les concentrations des formes acide et base.

I. Physique :

 1) Calculer les longueurs d’ondes des radiations dans le vide dont les fréquences sont : f₁= 7,75.10¹⁴Hz ;   f₂=5,08.10¹⁴Hz et f₃=3,67.10¹⁴Hz.

2) A quel domaine de classification appartient chaque radiation ?

                                                     On donne : dans le vide, C=3.10⁸m/s

II. Chimie :

PCl ₅                           PCl₃ + Cl₂       (à 300°C)

Sachant qu’a cette température K_p = 11,5atm on introduit dans un récipient maintenu a 300°C une quantité de PCl₅, de pression partielle P_PCl5 =10atm avant que PCl₅n’ait commencé à se dissocier.

                                      (Les parties I et II sont indépendantes)

Le dipôle 1comprend en série :deux résistances r₁=10 Ohm et r₂= 32ohm et une bobine d’inductance L et de résistance r.

Le dipôle 2 comprend en série les deux résistances précédentes, la bibine précédente et un condensateur de capacité C. On suit sur le même oscillographe bicourbe les variations de tension U_AD (voie Y₁) et U_BD (voie Y₂) en fonction du temps. Les caractéristiques de l’oscillographe sont les suivantes :

On observe successivement sur l’écran de l’oscillographe les courbes représentées sur les figures 1 et 2.

II. On dissout 22,4mL de chlorure d’hydrogène pris dans les conditions normales de température et de pression, dans 200mL d’eau distillée. Le pH de la solution S ainsi obtenue est égal à 2 ,3.    On donne Ke = 1,1.10^-15      à 0°C.

1)a) Calculer les molarités des espèces chimiques présentes dans la solution S.

2)a)Quel volume v de chlorure d’hydrogène faut-il dissoudre dans la solution S pour obtenir une solution S pour obtenir une solution S’ de pH=1,5 ?

• La période propre des oscillations électriques et leur fréquence.
• la valeur de la capacité C, sachant que L vaut 1,2 Henry ;
• la charge initiale Q_m du condensateur et I_m l’intensité maximale dans le circuit.   

•                                                                    DEVOIR N2
• Questions de cours
  1. Définir : équilibre chimie, variance d’un système, phase d’un système.
  2. Définir : La constante d’acidité et le pKa correspondant d’un couple acide-base.
  2. Exercices :
  3. La réduction du dioxyde de carbone par le carbone solide donne du monoxyde de carbone gazeux.
  4. Ecrire le bilan de la réaction et indiquer quel est cet équilibre.
  5. Déterminer la variance de ce système
  6. Exprimer littéralement en fonction des concentrations convenables la constante d’équilibre Kc.
  2. On observe à 727°C dans un récipient de 100L l’équilibre entre le  carbone solide, 1,55mol de dioxyde de carbone et 1,90mol de monoxyde de carbone.
  3. Quelle quantité de dioxyde de carbone y avait-il au début de la réaction ?
  4. Calculer numériquement Kc à cette température.
  3. On considère la réaction suivante :
  4. Quelles sont les valeurs de P_CL2, P_PCl3, P_PCl5 lorsque l’équilibre est établit à 300°C.
  5. Une fois l’équilibre atteint, supposons que le volume réactionnel soit multiplié par 10.
  6. Quels sont les nouvelles valeurs de P_Cl5, P_PCL3, P_PCL5, après rétablissement de l’équilibre?
  7.  
  3. Problème :
  4. On alimente successivement par une tension alternative sinusoïdale U_AD les dipôles 1 et 2 représentés respectivement sur les figures 1 et 2.
  • 2,510^-3s/cm pour la base de temps qui commande le balayage horizontal ox.
  • Voie Y₁ 5V/cm pour la déviation verticale Oy.
  • Voie Y₂ : 0,5V/cm pour la déviation verticale Oy.
  1. Donner l’expression en fonction du temps de la tension U_AD, en précisant les
  2. valeurs les valeurs numériques de la tension U_m , de la pulsation ω et de la phase à l’origine φ, tension rapportée aux axes Ox et Oy des figures 1 et 2.
  3. Etudier les déphasages entre i_AD et la tension U_AD pour les dipôles 1 et 2. A quel cas correspond le dipôle 2 ?
  4. Déduire des résultats expérimentaux la résistance r de la bobine. Calculer les valeurs numériques de L et C.
  3. Montrer que la réaction entre HCl et H₂O est totale.
  2. Quel volume v_e d’eau pure faut-il ajouter à la solution S’ pour augmenter son pH de deux unité ?