Sujet de physique-chimie du BAC 2023, séries C et E, avec corrigé

Exercice 1 · 5 points

1. Partie A (3 points)

   Écris la lettre de la proposition suivie de V si la proposition est vraie ou de F si elle est fausse.

   1. a. La réaction chimique qui se produit entre un alcool et un acide carboxylique est une estérification directe.

   2. b. La saponification est la réaction chimique qui se produit entre un acide carboxylique et des ions hydroxyde.

   3. c. La réaction chimique entre le chlorure d'éthanoyle et le méthanol est totale.

2. A.2

   L'oxydation ménagée d'un alcool donne le méthanal.
   L'alcool oxydé est :
   Recopie la lettre qui correspond à l'option juste.

   1. L'alcool oxydé est…

      1. Aprimaire ;
      2. Bsecondaire ;
      3. Ctertiaire.
3. A.3

   Écris la formule du groupe caractéristique et la formule semi-développée de la N,N-diméthylpropanamide.

4. A.4

   Les formules semi-développées des composés organiques suivants te sont proposées.
   a. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{CO}-\mathrm{O}-\mathrm{CH}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$
   b. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{CO}-\mathrm{Cl}$
   4.1 Écris le nom de chacun de ces composés.
   4.2 Nomme la famille de chacun de ces composés.

5. A.5

   Écris le nom et la formule semi-développée du produit qui se forme majoritairement, lors de l'hydratation du but-1-ène en présence d'acide sulfurique.

6. Partie B (2 points)

   Recopie, parmi les équations-bilans des réactions nucléaires ci-dessous, celle qui correspond à une fission nucléaire.

   1. 1. La fission nucléaire :

   2. 2. L'énergie de l'atome d'hydrogène est quantifiée. Son expression à un niveau d'énergie n est donnée par la relation :
         Recopie la lettre qui correspond à la bonne option.
7. B.3-4

   3. Définis la période d'une substance radioactive.
   4. Détermine l'énergie E d'un photon de longueur d'onde λ = 400 nm.
   Données :
   - constante de Planck : h = $6,62\cdot 10^{-34}$ J.s ;
   - célérité de la lumière : c = $3\cdot 10^8$ m.s${}^{-1}$.

8. Recopie, pour chacune des propositions ci-dessous, la lettre suivie de V si la proposition est vraie ou de F si elle est fausse.

   1. a. Les phénomènes de diffraction et d'interférence prouvent le caractère ondulatoire de la lumière.

   2. b. Une interférence lumineuse est la superposition, en un point, de deux ondes lumineuses de même nature et de même fréquence.

   3. c. L'interfrange est donnée par la relation $i=\frac{\lambda D}{a}$, où λ est la longueur d'onde de l'onde, D la distance qui sépare les fentes de l'écran et a la distance entre les fentes.

   4. d. La superposition de deux lumières ne peut donner que de la lumière.

Le corrigé de cet exercice est offert, à la fin de l’énoncé

Exercice 2 · 5 points

1. 1

   Écris l'équation-bilan de la réaction de dosage.

2. 2

   Trace, sur un papier millimétré, la courbe d'évolution du pH en fonction du volume $V_B$ de soude versé.

3. 3

   Détermine :
   3.1 les coordonnées du point d'équivalence acido-basique ;
   3.2 la concentration molaire volumique $C_A$ de la solution $S_A$ de vinaigre diluée ;
   3.3 la concentration molaire volumique C de la solution commerciale S de vinaigre ;
   3.4 le volume d'acide éthanoïque qui correspond à 100 g de vinaigre.

4. 4

   Vérifie que le degré d'acidité de la solution commerciale de vinaigre est conforme à l'indication sur la bouteille.

Exercice 3 · 5 points

En travaux pratiques, votre professeur de Physique-Chimie vous demande d'étudier un circuit RLC série en vue de représenter son diagramme de Fresnel.
Pour ce faire, vous réalisez le montage schématisé ci-dessous, comportant un générateur de basses fréquences (GBF) qui délivre une tension alternative et sinusoïdale u, une bobine d'inductance L et de résistance R = 5 Ω et un condensateur de capacité C.
L'intensité du courant électrique qui parcourt le circuit est $i=0,24\cos 100\pi t$ (en ampère).

Avec un voltmètre, vous mesurez les tensions efficaces aux bornes du GBF, de la bobine et du condensateur. Vous constatez que celui-ci indique la même valeur pour chaque dipôle.
Ensuite, vous maintenez constante la valeur de la tension efficace du GBF et vous modifiez sa fréquence de sorte à obtenir une valeur $N_0$ de celle-ci, telle que l'intensité efficace du courant électrique dans le circuit atteigne une valeur maximale $I_0$.
Échelle : 1 cm ↔ 1 Ω

1. 1

   Écris l'expression de l'impédance :
   1.1 Z du circuit ;
   1.2 $Z_b$ de la bobine ;
   1.3 $Z_C$ du condensateur.

2. 2

   Montre que l'inductance L de la bobine et la capacité C du condensateur ont pour valeurs respectives $L=9,2\cdot 10^{-3}$ H et C = 550 µF.

3. 3

   Détermine :
   3.1 l'impédance $Z_b$ de la bobine ;
   3.2 les expressions des tensions u(t) aux bornes du GBF et $u_b(t)$ aux bornes de la bobine ;
   3.3 la fréquence $N_0$ du circuit ;
   3.4 l'intensité $I_0$ du courant dans le circuit.

4. 4

   Représente, en impédance, le diagramme de Fresnel du circuit électrique.

Exercice 4 · 5 points

Lors d'un test de sélection, le club scientifique de ton établissement scolaire te demande de montrer que la piste de lancement qu'il a conçu permet de loger une balle dans un réceptacle BD.
La piste schématisée ci-dessous est constituée :
- d'une partie curviligne AO se raccordant tangentiellement à $\stackrel{⌢}{\mathrm{OB}}$ au point O ;
- d'un arc de cercle $\stackrel{⌢}{\mathrm{OB}}$ de rayon r = 4 m ;
- d'un ravin BD de longueur $\ell$ = 1 m ;
- d'une plateforme DE.
La distance C'B a pour longueur d = 1,59 m. g = 10 N/kg.

Lâchée du point A sans vitesse initiale, la balle, considérée comme ponctuelle, arrive au point O avec un vecteur-vitesse ${\vec{v}}_0$ de valeur $v_0$ = 4 m.s${}^{-1}$. Les forces de frottement sont négligées sur tout le long de la piste.

1. 1

   Représente les forces qui s'exercent sur la balle :
   1.1. au point M situé entre A et O ;
   1.2. au point N situé entre O et O'.

2. 2

   Détermine la hauteur h du point A.

3. 3

   Établis :
   3.1 l'expression de la vitesse $v_N$ de la balle au point N en fonction de $v_0$, r, g et θ ;
   3.2 l'expression de l'intensité R de la réaction exercée par la piste sur la balle au point N en fonction de m, $v_0$, r, g et θ.

4. 4

   Montre que :
   4.1 la valeur de l'angle ${\theta }_0$ correspondant au point O' où la balle quitte la piste est ${\theta }_0$ = 37° ;
   4.2 la vitesse de la balle au point O' est $v_{O^{\prime }}$ = 5,67 m.s${}^{-1}$ ;
   4.3 l'équation cartésienne de la trajectoire de la balle dans le repère $(O^{\prime },\vec{i},\vec{j})$ est : $y=0,244x^2+0,75x$ ;
   4.4 la balle est logée dans le réceptacle.