Sujet de physique-chimie du BAC 2025, séries C et E, avec corrigé

Exercice 1 · 5 points

1. A

   CHIMIE (3 points)

   Écris l'équation-bilan de la réaction chimique qui a lieu lorsqu'on mélange une solution d'acide nitrique et une solution d'hydroxyde de sodium.

2. On te donne les pK${}_A$ des couples acide/base suivants :
   - acide méthanoïque/ion méthanoate : pK${}_{A1}$ = 3,75 ;
   - acide éthanoïque/ion éthanoate : pK${}_{A2}$ = 4,8 ;
   - acide fluorhydrique/ion fluorure : pK${}_{A3}$ = 3,17.

   Recopie, pour chaque proposition, le numéro suivi de la lettre qui correspond à la bonne option.

   1. 1. De ces trois acides :

      1. Al'acide méthanoïque est plus fort que l'acide fluorhydrique ;
      2. Bl'acide fluorhydrique est plus fort que l'acide éthanoïque ;
      3. Cl'acide éthanoïque est plus fort que l'acide méthanoïque.

   2. 2. La relation liant le pH d'une solution d'acide fluorhydrique au pK${}_A$ du couple acide fluorhydrique/ion fluorure est :

      1. A$\mathrm{pH}=\mathrm{p}{\mathrm{K}}_{A3}+\log \frac{[{\mathrm{F}}^{-}]}{[\mathrm{HF}]}$
      2. B$\mathrm{pH}=\mathrm{p}{\mathrm{K}}_{A3}+\log \frac{[\mathrm{HF}]}{[{\mathrm{F}}^{-}]}$
      3. C$\mathrm{pH}+\mathrm{p}{\mathrm{K}}_{A3}=\log \frac{[{\mathrm{F}}^{-}]}{[\mathrm{HF}]}$
3. C

   1. Cite :
   1.1 deux méthodes de préparation d'une solution tampon ;
   1.2 deux méthodes de dosage acido-basique.
   2. Donne les propriétés d'une solution tampon.
   3. Écris l'équation-bilan de la réaction chimique entre l'ion éthanolate et l'eau.

4. PHYSIQUE (2 points)

   A. Un circuit RLC série est constitué d'une bobine d'inductance L et de résistance négligeable, d'un condensateur de capacité C et d'un conducteur ohmique de résistance R (voir figure ci-dessous).

   

   À la résonance d'intensité :

   Recopie, pour chaque proposition, le numéro suivi de la lettre qui correspond à la bonne option.

   1. 1. l'intensité efficace du courant électrique dans le circuit :

      1. Aest minimale ;
      2. Best maximale ;
      3. Creste inchangée.

   2. 2. la fréquence N du circuit est :

      1. Ainférieure à la fréquence imposée par le générateur ;
      2. Bsupérieure à la fréquence imposée par le générateur ;
      3. Cégale à la fréquence imposée par le générateur.

   3. 3. l'impédance Z du circuit a pour expression :

      1. A$Z=L\omega$ ;
      2. B$Z=R$ ;
      3. C$Z=\frac{1}{C\omega }$.

5. B. Le circuit RLC série schématisé ci-dessous (figure 1) est alimenté par un générateur qui délivre une tension alternative et sinusoïdale u(t). Un oscilloscope bicourbe a permis de visualiser l'oscillogramme de la figure 2.

   

   

   Recopie, pour chaque proposition, le numéro suivi de la lettre qui correspond à la bonne option.

   1. 1. La tension u(t) aux bornes du générateur est :

      1. Aen avance sur l'intensité i(t) du courant électrique dans le circuit ;
      2. Ben retard sur l'intensité i(t) du courant électrique dans le circuit ;
      3. Cen phase avec l'intensité i(t) du courant électrique dans le circuit.

   2. 2. La période de la tension délivrée par le générateur est :

      1. A$T=4\cdot 10^{-2}$ s ;
      2. B$T=2\cdot 10^{-2}$ s ;
      3. C$T=10^{-2}$ s.

   3. 3. La phase de la tension u(t) par rapport à l'intensité i(t) est :

      1. A${\phi }_{u/i}=\frac{\pi }{2}$ rad ;
      2. B${\phi }_{u/i}=\frac{\pi }{4}$ rad ;
      3. C${\phi }_{u/i}=\frac{3\pi }{4}$ rad.

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

Exercice 2 · 5 points

1. 1

   Précise la fonction chimique de chacun des composés $A_1$, $A_2$, $B_1$, $B_2$ et D.

2. 2

   Écris :
   2.1. les formules semi-développées et les noms des composés $A_1$, $A_2$, $B_1$, $B_2$ et D ;
   2.2. la formule semi-développée et le nom de A.

3. 3

   Donne les caractéristiques de la réaction chimique entre les composés $B_2$ et $A_2$.

   1. La réaction est…

4. 4

   Écris l'équation-bilan de la réaction chimique entre le composé $B_1$ et la liqueur de Fehling en milieu basique.

Exercice 3 · 5 points

Au cours d'une séance de travaux pratiques, votre professeur de Physique-Chimie vous demande de déterminer par deux méthodes l'intensité du courant induit parcourant une bobine.
Pour cela, il met à votre disposition : un générateur de basses fréquences ; une bobine $b_1$ de longueur $\ell$ comportant $N_1$ spires ; une bobine $b_2$ de section s comportant $N_2$ spires ; deux conducteurs ohmiques de résistances $R_1$ et $R_2$ et un oscilloscope bicourbe.
Vous réalisez le montage de la figure 1 et vous obtenez l'oscillogramme de la figure 2.

Données : ${\mu }_0=4\pi \cdot 10^{-7}$ SI ; $\ell$ = 45 cm ; $N_1$ = 2 000 spires ;
s = 20 cm² ; $N_2$ = 1 200 spires ; $R_1$ = 1 kΩ et $R_2$ = 10 kΩ.

1. 1

   Calcule :
   1.1. la valeur maximale $U_{AMmax}$ de la tension $u_{AM}$ ;
   1.2. la période T des tensions $u_{AM}$ et $u_{BM}$.

2. 2

   Établis l'expression de la force électromotrice (f.é.m.) induite e en fonction de $N_1$, $N_2$, s, $\ell$, ${\mu }_0$ et $\frac{d{i}_1}{dt}$.

3. 3

   Représente, sur la feuille annexe, au centre des bobines au point O pour $t\in \left[0;\frac{T}{2}\right]$ :
   3.1 le champ magnétique ${\vec{B}}_1$ créé par le courant d'intensité $i_1$ parcourant la bobine $b_1$ ;
   3.2 le champ magnétique ${\vec{B}}_2$ créé par le courant d'intensité $i_2$ parcourant la bobine $b_2$.

4. 4

   Détermine, pour $t\in \left[0;\frac{T}{2}\right]$ :
   4.1 les grandeurs $\frac{d{u}_{AM}}{dt}$, $\frac{d{i}_1}{dt}$ et $u_{BM}$ ;
   4.2 de deux façons différentes l'intensité $i_2$ du courant électrique induit qui circule dans la bobine $b_2$.

Exercice 4 · 5 points

Au cours d'une kermesse organisée par le conseil scolaire, tu assistes à un jeu. Ce jeu consiste à communiquer une vitesse à un solide (S) supposé ponctuel, de masse m, pour qu'il atteigne l'un des lots $L_1$, $L_2$ et $L_3$ situés derrière une barrière transparente de hauteur h.
La piste de jeu est constituée de trois parties :
- la partie AB, de longueur $\ell$, est un plan incliné dont la ligne de plus grande pente fait un angle $\alpha$ avec l'horizontale. La valeur des forces de frottements opposées au déplacement est f ;
- la partie BC est un arc de cercle de centre O et de rayon r = OB. Sur cette partie, les forces de frottement sont négligées. Les points B et C sont situés sur la même horizontale ;
- la partie CD est rectiligne et horizontale. Sur cette partie, sont disposés la barrière transparente de hauteur h et les lots $L_1$, $L_2$ et $L_3$ à gagner. Ces lots sont respectivement disposés aux points $A_1$, $A_2$ et $A_3$. $L_2$ est le gros lot (voir figure ci-dessous).
Un joueur communique au solide de masse m, une vitesse $v_A$.
Données : $d_1$ = 1,5 m ; $d_2$ = 1,25 m ; ε = 0,47 m ; g = 10 m.s${}^{-2}$ ; m = 200 g ; $v_A$ = 5 m.s${}^{-1}$
h = 40 cm ; α = 30° ; f = 0,45 N ; $\ell$ = 2 m.
Tu es sollicité(e) pour trouver le lot gagné par le joueur.

1. 1

   Énonce le théorème du centre d'inertie.

2. 2

   Établis l'expression :
   2.1. de la valeur algébrique $a_u$ du vecteur-accélération $\vec{a}$ du solide, dans le repère $(A,\vec{u})$, en fonction de m, g, f, et α ;
   2.2. de la vitesse $v_B$ du solide au point B en fonction de m, g, f, α, $v_A$ et $\ell$ ;
   2.3. de la vitesse $v_C$ du solide au point C en fonction de m, g, f, α, $v_A$ et $\ell$.

3. 3

   Établis dans le repère $(C,\vec{i},\vec{j})$ :
   3.1. les équations horaires x(t) et y(t) du mouvement du solide ;
   3.2. l'équation cartésienne de la trajectoire du solide en fonction de m, g, f, α, $v_A$ et $\ell$.

4. 4

   Montre que :
   4.1. l'équation littérale de la trajectoire du solide est $y=-0,18x^2+0,58x$ ;
   4.2. le solide passe au-dessus de la barrière transparente ;
   4.3. le joueur remporte le gros lot.