Sujet du BAC D 2025 de physique-chimie, avec corrigé

Exercice 1 · 5 points

1. A

   Un composé organique a pour formule semi-développée : $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{OH}$.
   1. Donne le nom de ce composé.
   2. Écris les formules semi-développées et les noms des produits de son oxydation ménagée en milieu acide :
   2.1. lorsque l'oxydant est en défaut ;
   2.2. lorsque l'oxydant est en excès.

2. Fais correspondre les fonctions chimiques des composés de la colonne A aux groupes fonctionnels de la colonne B en te servant de l'exemple suivant : 5- e

   

   1. 1. Alcool

   2. 2. Acide carboxylique

   3. 3. Amine tertiaire

   4. 4. Aldéhyde

   1. a$-\mathrm{N}<$
   2. b$-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{H}$
   3. c$-\mathrm{OH}$
   4. d$-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{OH}$
   5. e$-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{N}<$

3. Pour chacune des affirmations suivantes :
   écris le numéro suivi de la lettre V si l'affirmation est vraie ou de la lettre F si elle est fausse.

   1. 1. la réaction de saponification avec la soude conduit uniquement à un carboxylate de sodium ;

   2. 2. un acide $\alpha$-aminé est un composé organique qui possède un groupement carboxylate et un groupement amine ;

   3. 3. l'action d'un iodoalcane sur une amine primaire conduit à une cascade de réactions appelées réaction d'Hofmann ;

   4. 4. le glycérol ou le propan-1,2,3-triol a pour formule semi-développée : $\mathrm{OHC}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{OH}$

4. PHYSIQUE (2 points)

   On dispose d'un oscillateur électrique libre constitué d'un condensateur de charge q, de capacité C et d'une bobine d'inductance L.

   Écris le numéro de chaque proposition, suivi de la lettre correspondant à la bonne réponse.

   1. 1. L'équation différentielle du circuit oscillant est :

      1. A$\ddot{q}+LCq=0$
      2. B$\ddot{q}+\frac{1}{LC}q=0$
      3. C$\ddot{q}+\frac{L}{C}q=0$
      4. D$\ddot{q}+\frac{C}{L}q=0$

   2. 2. Une solution de l'équation différentielle est de la forme :

      1. A$q(t)=Q_m\sin \left(\sqrt{\frac{C}{L}}t\right)$
      2. B$q(t)=Q_m\sin \left(\sqrt{\frac{L}{C}}t\right)$
      3. C$q(t)=Q_m\sin \left(\frac{t}{\sqrt{LC}}\right)$
      4. D$q(t)=Q_m\sin (\sqrt{LC}t)$

   3. 3. La période propre $T_0$ a pour expression :

      1. A$T_0=2\pi \sqrt{LC}$
      2. B$T_0=\frac{2\pi }{\sqrt{LC}}$
      3. C$T_0=2\pi \sqrt{\frac{L}{C}}$
      4. D$T_0=2\pi \sqrt{\frac{C}{L}}$

   4. 4. L'énergie totale E du circuit est :

      1. A$E=\frac{1}{2}\frac{C}{L}{Q}_m^2$
      2. B$E=\frac{1}{2}LC{Q}_m^2$
      3. C$E=\frac{1}{2}\frac{Q_m^2}{C}$
      4. D$E=\frac{1}{2}\frac{L}{C}{Q}_m^2$
5. B (physique)

   1. Énonce :
   1.1 la loi de Laplace ;
   1.2 la loi de Lenz.
   2. Donne :
   2.1. l'expression de la f.é.m. d'auto-induction aux bornes d'une bobine d'inductance L parcourue par un courant i variable au cours du temps;
   2.2 l'expression du facteur de qualité Q d'un circuit RLC série en fonction des caractéristiques du circuit.

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 chimique de dosage de la solution d'ammoniac.

2. 2

   Dis, en justifiant ta réponse, laquelle des deux bases est la plus forte.

3. 3

   Détermine :
   3.1. le volume $V_{ae}$ d'acide versé à l'équivalence acido-basique ;
   3.2. le $p{K}_A$ de chacun des couples $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}/N{\mathrm{H}}_3$ et $(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2{)}_3\mathrm{N}{\mathrm{H}}^{+}/(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2{)}_3\mathrm{N}$, en t'appuyant sur le tableau.

4. 4

   Déduis de la consigne 3 laquelle des deux bases est la plus forte.

Exercice 3 · 5 points

Au cours d'une séance de travaux pratiques en électricité, votre Professeur met à votre disposition, le matériel suivant : un générateur basses fréquences (GBF) délivrant une tension sinusoïdale $u_{AM}(t)$ et de fréquence N variable ; un conducteur ohmique de résistance R ; une bobine d'inductance L et de résistance interne négligeable ; un condensateur de capacité inconnue C ; un oscilloscope bicourbe ; un multimètre ; des fils de connexion et un interrupteur.
L'intensité du courant qui traverse le circuit est $i(t)$.
Il demande à ton groupe de déterminer la capacité C du condensateur par deux méthodes différentes.
Pour ce faire, le groupe réalise deux expériences.

Expérience 1
Vous réalisez un circuit RLC série (voir figure 1). En vous servant de l'oscilloscope, vous visualisez la tension $u_{AM}(t)$ aux bornes du générateur sur la voie $Y_1$ et la tension $u_{BM}(t)$ aux bornes du conducteur ohmique sur la voie $Y_2$. Pour une certaine valeur de la fréquence N, vous obtenez l'oscillogramme de la figure 2.

Expérience 2
Vous fixez la tension efficace U aux bornes du générateur et vous faites varier la fréquence. Pour une valeur particulière $N_0$ de la fréquence, vous constatez que l'intensité efficace I passe par un maximum.

Données : $R=100\Omega$ ; $L=25$ mH ; $N_0=\frac{1000}{\pi }$ Hz ; $u_{AM}(t)=U_m\cos (\omega t+{\phi }_{u/i})$ et $i(t)=I_m\cos (\omega t)$.
Les réglages de l'oscilloscope sont : 2 V/div pour la voie $Y_1$ ; 1 V/div pour la voie $Y_2$ ; base de temps : 1 ms/div.
Tu proposes ta solution.

1. 1

   Indique :
   1.1. les branchements de l'oscilloscope après avoir reproduit le schéma de la figure 1 ;
   1.2. la nature du circuit obtenu, dans l'expérience 1 à partir de l'oscillogramme ;
   1.3. le nom du phénomène observé dans l'expérience 2.

2. 2

   Construis de façon qualitative, le diagramme de Fresnel en tension, dans le cas de l'expérience 1, en prenant la phase de l'intensité du courant électrique comme origine des phases.

3. 3

   Détermine, à partir de l'oscillogramme de la figure 2 :
   3.1. la période T de la tension alternative ;
   3.2. la valeur maximale $U_m$ de la tension u(t) ;
   3.3. la valeur maximale $I_m$ de l'intensité i(t) ;
   3.4. la phase ${\phi }_{u/i}$ de la tension $u_{AM}(t)$ par rapport à l'intensité i(t) du courant.

4. 4

   Détermine :
   4.1 la capacité C du condensateur à partir de l'expérience 1 ;
   4.2. la capacité C du condensateur à partir de l'expérience 2.

Exercice 4 · 5 points

Le club scientifique de l'établissement que tu fréquentes, organise un jeu qui consiste à ajuster la hauteur d sur une piste ABCOE, de sorte à faire tomber une boule assimilable à un point matériel en un point D.
Le vainqueur sera celui qui réussira à régler correctement la hauteur d = OE de la piste, de sorte que la boule tombe exactement au point D (voir figure).
La piste est constituée d'une partie rectiligne AB inclinée d'un angle $\alpha$ par rapport à l'horizontale, d'une partie curviligne BC, d'une partie horizontale CO et de la hauteur OE.

La boule est lâchée sans vitesse initiale au point A. Elle arrive au point O, à la date t = 0 s prise comme origine des dates, fait une chute dans le champ de pesanteur uniforme et tombe au sol. Le mouvement a lieu sans frottements.
Les portions AB et CO sont respectivement tangentes aux points B et C à la portion curviligne BC.
Données : g = 10 m.s${}^{-2}$ ; AB = $\ell$ = 30 cm ; h = 5 cm ; d = OE = 0,8 m ; ED = 60 cm ; $\alpha$ = 12°.
Tu prends part au jeu.

1. 1

   Énonce :
   1.1. le théorème de l'énergie cinétique ;
   1.2. le théorème du centre d'inertie.

2. 2

   Détermine :
   2.1. la valeur du vecteur accélération $\vec{a}$ de la boule entre les points A et B ;
   2.2. la valeur du vecteur vitesse ${\vec{v}}_B$ de la boule au point B ;
   2.3. la valeur du vecteur vitesse ${\vec{v}}_C$ de la boule au point C ;
   2.4. la durée $\Delta t$ du mouvement de la boule sur le trajet AB.

3. 3

   Établis dans le repère $(O,\vec{i},\vec{k})$ :
   3.1. les équations horaires x(t) et z(t) du mouvement de la boule ;
   3.2. l'équation cartésienne z(x) de la trajectoire de la boule.
   3.3. Dis, en justifiant ta réponse, si tu es le vainqueur du jeu.