| MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ………………. SECRETARIAT GENERAL ……………….. DIRECTION GENERALE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ………………… DIRECTION DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ………………… Service d’Appui au Baccalauréat | BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL SESSION 2021 |
| D | Série Option Code matière | : Scientifique : D : 011 | Epreuve de Durée Coefficient | : SCIENCES PHYSIQUES : 4 heures : 5 |
NB : Machine à calculer non programmable autorisée.
Les cinq exercices et le problème sont obligatoires.
CHIMIE ORGANIQUE (3 points)
La combustion complète d’un alcool A de masse m1 donne du dioxyde de carbone de masse m2 et de l’eau
Déterminer la formule brute de A sachant que le rapport m_1/m_2 = 0,4. (1 pt)
A est un alcool primaire chirale. Représenter en perspective les deux énantiomères de A. (1 pt)
L’oxydation ménagée de A par une solution acidifiée de dichromate de potassium (2K^+;〖Cr〗_2 O_7^(2–)) Donne un corps B qui réagit avec le 2,4-DNPH et la liqueur de Fehling.
Ecrire l’équation bilan de l’oxydoréduction correspondante. (0,5 pt)
Déterminer la masse de A qui a réagi pour obtenir 4,3g de B. (0,5pt)
On donne : M (C) = 12g.mol–1
M (H) = 1g.mol–1
M (O) = 16g.mol–1
CHIMIE GENERALE (3 points)
L’acide ascorbique est un acide de formule brute C6H8O6
On dissout un comprimé d’acide ascorbique dans un volume V = 200mL d’eau distillée. On obtient une solution S1.
On prélève un volume V1= 10 mL de S1 que l’on dose avec une solution de S2 de soude de concentration molaire CB = 1,5×10–2 mol.L–1, en présence d’indicateur coloré convenable. Le virage de l’indicateur est obtenu quand le volume de soude versé est VBE = 11 mL.
Qu’indique le virage de l’indicateur, et écrire l’équation de la réaction correspondante. (0,75 pt)
Déterminer la concentration molaire CA de S1 (0,5 pt)
En déduire la masse m d’acide ascorbique pur dans un comprimé. (0,5 pt)
On mesure le pH de la solution S1 précédente et on trouve pH = 2,7
Déterminer la valeur du pkA du couple (C_6 H_8 O_6/C_6 H_7 O_6^-) ( 1pt)
Le pkA du couple CH3COOH/CH3COO– Est égale à 4,8. Lequel de ces deux acides, éthanoïque pi ascorbique est le plus fort ? Justifier la réponse. (0,25 pt)
OPTIQUE GEOMETRIQUE (2 points)
Une lentille mince L1, de centre optique O1 a une distance focale f’1. Un objet AB est placé perpendiculairement à l’axe optique. A est sur l’axe optique tel que : ¯(O_1 A)/〖f’〗_1 (k est une constante non nulle)
On note par γ Le grandissement de la lentille L1.
1/4
Montrer que γ= 1/(1–k) (0,5 pt)
On prend k = 3. On place un objet AB à 30 cm devant L1. (0,5 pt)
Calculer la distance focale de L1 et en déduire sa nature.
Une autre lentille L2 de distance focale f’2 = –20 cm est accolée à L1. Un objet AB de hauteur 2cm est toujours placé à 30 cl devant le système accolé. Construire l’image finale A’B’ de AB et donner ses caractéristiques. (1 pt)
Echelle : 1/10 sur l’axe optique et en vraie grandeur pour l’objet.
PHYSIQUE NUCLEAIRE (2 points)
A la suite d’un choc entre une particule ∝ et un noyau de Béryllium (_4^9)Be , il se produit un noyau X avec émission d’un neutron. Ecrire l’équation de cette réaction nucléaire en précisant les lois utilisées.
Identifier le noyau X. (1 pt)
Lorsqu’un neutron frappe un noyau d’Uranium 235, il se produit une réaction de fission nucléaire dont l’équation s’écrit : (_92^235)U+ (_0^1)n →(_38^94)Sr+ (_54^140)Xe+2((_0^1)n)
Calculer en MeV, l’énergie libérée par cette réaction nucléaire. (0,5 pt)
Les produits de la fission sont radioactifs. Parmi ces déchets radioactifs, on trouve le Strontium 94Sr sa période radioactive est de 25 ans. Un échantillon contient 10 mg de Strontium 94.
Déterminer la masse de Strontium désintégrée 100ans plus-tard. (0,5 pt)
On donne :
Un extrait du tableau périodique des éléments :
La masse de chaque noyau :
m (U) = 235,0439 u ; m (Sr) = 93,9150 u ; m (Xe) = 139,9252 u
Masses des particules :
mp = 1,0072 u ; mn = 1,0086 u
lu = 931,5MeV.c–2
ELECTROMAGNETISME (4 points)
Les deux parties A et B sont indépendant
Partie A (2 points)
Un circuit est constitué d’une bobine d’inductance L= 244 mH et de résistance négligeable, et d’un condensateur de capacité C= 4μF initialement, la charge du condensateur est Q0 = 8.10-5 C.
Etablir l’équation différentielle relative à la charge q du condensateur.
En déduire la pulsation propre ω_0 De ce circuit.
Exprimer en fonction du temps la charge q(t) portée par l’armature A du condensateur.
On donne : 1mH = 10–3H ; 1μF = 10–6F
Partie B (2 points)
On établit au bornes d’un circuit RLC série une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace constante U = 200V
On fait varier la fréquence N. a chaque valeur de N correspond une intensité efficace I. On obtient les résultats suivant :
Tracer la courbe I = f(N) (1 pt)Echelle : 1cm pour 100Hz
1cm pour 0,5A
En déduire le facteur de qualité Q. (0,25 pt)
Calculer les valeurs de R, L et C (0,75 pt)
MECANIQUE (6 points)
Les deux partes A et B sont indépendantes. Et on prendra g = 10m.s-2
Partie A (3 points)
On utilise un tremplin BOC formant un angle ∝ Avec le sol horizontal ABCD pour qu’un cascadeur avec sa voiture puisse sauter sur la terrasse horizontale EF d’un immeuble.
On étudiera le mouvement du {cascadeur + voiture} assimilable à son centre d’inertie G.
Les frottements sont négligeables et on admettra qu’à la date initiale, G quitte le point O avec la vitesse (V_0 ) ⃗ Et qu’il est confondu avec le point E à l’arrivée. (Voir Figure 1)
Ecrire les équations horaires du mouvement du point mobile G dans le plan xOy. (0,5 pt)
Le mobile G arrive en E avec un vecteur e (V_E ) ⃗ Horizontal. (0,5 pt)
Exprimer tE, l’instant pour lequel le mobile arrive en E, en fonction de V0, ∝ et g (0,5 pt)
Donner les coordonnées xE et yE du point mobile en fonction de g, ∝ et V0
Montrer que tan〖∝ =2 y_E/X_E 〗 (0,75 pt)
En déduire les valeurs de ∝ et V0 et VE. (0,75 pt)
On donne : CD = 15m ; DE= 10m ; OC = 8m
Le plan incliné BO est rugueux. Les frottements sont équivalents à une force unique f ⃗ d’intensité constante. Calculer son intensité sachant que les vitesses respectives en B et en O
sont 28m.s–1 et 24,4m.s-1 (0,5 pt)
Partie B (3 points)
Un système (S) est formé de deux tiges AB et OE de masse identique m et de longueurs respectives L et x, soudées en O en forme de T. l’ensemble est fixé à l’intérieur d’un cerceau de centre C, de même masse que chaque tige et de rayon r. (Figure 2)
On donne : L = r√2 ; r = 20 cm ; m=400 g et 0<x<2r
Exprimer
La distance OG où G est le centre d’inertie du système (S) en fonction de r et x. (0,5 pt)
Le moment d’inertie J_∆ De (S) par rapport à l’axe de rotation (∆) Passant par O en fonction de
m, r et x (0,5pt)
On écarte le système (S) de sa position d’équilibre d’un angle θ Petit, puis on l’abandonne sans
vitesse à la date t = 0s.
Etablir l’équation différentielle régissant le mouvement de (S) (1pt)
Déterminer la valeur de x sachant que la période de petites oscillations est T = 1,2s. (1pt)
