Thèse n° : 3 Sciences physiques








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titreThèse n° : 3 Sciences physiques
date de publication23.01.2018
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Collège Sadiki

Devoir de synthèse n° : 3

Sciences physiques

4ème maths




Lundi 11 -5-2008

Profs : Obey- Fkih et Cherchari




Chimie

  • Exercice 1 : pile

Physique

  • Exercice 1 : Interaction onde-matière




  • Exercice 2 : pile

  • Exercice 2 : Spectre atomique







  • Exercice 3 : Radioactivité




Conseils généraux pour le bac

  • Lire l’épreuve en totalité (plus d’une fois) en vue de repérer les domaines qui semblent facilement accessibles. Le barème permet d’évaluer l’importance relative des différents exercices.

  • Etablir ainsi un ordre de priorité dans la résolution en commençant par exemple par les exercices les plus faciles et en leur consacrant le temps nécessaire sans plus (7 à 10 minutes par point de barème environ).

  • Démarrer le travail de résolution en surveillant son horaire, en raisonnant de préférence au brouillon pour ne reporter sur sa copie que ce dont on est sûr.








Chimie ( 7 points )


Exercice 1 (2 pts) :

On donne le schéma de la pile (P) formée par :

*E. N. H (PH2=1atm, [H3O+] =1 mol l-1) placée à gauche

*Le couple Sn2+/ Sn ( [S2n+] =1mol l-1 ) placée à droite

*Un voltmètre branché aux bornes de cette pile indique VD -VG = - 0.14V

1) Compléter le schéma de la pile fig1 ( page à compléter et à remettre avec la copie).

2) Que représente l’indication du voltmètre ?

3) Donner le symbole de la pile.

Exercice 2 (5 pts) :

On considère une pile (M1/ M12+(c1) // M22+(c2) / M2 ) avec M1et M2 deux métaux de même valence.

la f.e.m normale de cette pile est E°

1) Ecrire l'équation associée à cette pile

2) Donner l'expression théorique de la f.e.m initial E de cette pile en fonction de E° ,c1 et c2

On ferme le circuit de la pile et on suit la variation de E en fonction de log, les résultats sont conçus dans le graphe de la figure2.

a- A partir du graphe, déterminer:

* l’équation de cette courbe

*
Fig 2
la valeur de la f.e.m normale E° de la pile. puis calculer la constante d’équilibre K de la pile.

* le sens de la réaction spontanée qui se produit dans la pile.

b- Comparer les pouvoirs réducteurs des deux métaux.

4) Lorsque la pile ne débite plus de courant, la concentration en ion M12+ est c'1 =2,24 mol.l-1

a/ Calculer la concentration c'2 des ions M22+ à équilibre dynamique.(les deux solutions sont de même volume)

b/ Calculer les concentrations initiales c1 et c2 sachant que la f.e.m initiale est Ei =20mV




Exercice 1 : (6 pts) (Les parties A et B sont indépendantes)

Partie A :

Un faisceau laser de fréquence =4.68.1014Hz, traverse une fente (F) horizontale de largeur (a) réglable, on observe le phénomène sur un écran (E) placé. Perpendiculairement au faisceau et à une distance D=3 m de la fente.

1)a) compléter le schéma du dispositif expérimental en déduisant la figure de diffraction observée sur l’écran (vue de face). (fig3 page à compléter et à remettre avec la copie)

b) calculer la longueur d’onde λ0 du laser dans le vide. (On donne c=3.108 ms-1)

2) on fait varier la largeur (a) de la fente et on mesure l’angle θ correspondant à la demi-largeur angulaire de la tache centrale de la figure de diffraction.

Les résultats de mesure sont indiqués dans le tableau suivant


a (10-4m)

1

0.50

0.40

0.25

0.20

Θ(10-2 rad)

0.64

1.30

1.60

2.58

3.22

1/a (10+4 m-1)

1

2

2.50

4

5


a) Tracer la courbe θ=f (1/a).

b) Que représente le coefficient directeur de cette courbe ?

3) La fente précédente est remplacée par une aiguille d’épaisseur (a), la largeur de la tache centrale obtenue sur l’écran est L , la mesure de l’angle θ= 2.10-2rad

En exploitant la courbe, trouver l’épaisseur a de l’aiguille, en déduire L.

Partie B :

Une lame (L) produit à la surface d’une nappe d’eau au repos et de profondeur constante e1, une onde progressive sinusoïdale de fréquence N=20Hz.

La figure 4- page à compléter et à remettre avec la copie, montre que devant les lignes d’ondes rectilignes est placée une plaque (P) en verre d’épaisseur constante ayant la forme d’un trapèze (ABCD) de façon que AB soit parallèle à (L). On éclaire la surface de la nappe d’eau avec un stroboscope émettant des éclairs brefs et périodiques de fréquence Ne.

  1. Quel est le phénomène observé au passage de l’onde par la frontière AB ? justifier la réponse.

  2. Pour Ne=20 Hz, On observe l’immobilité apparente des lignes d’ondes (figure 4 page à compléter et à remettre avec la copie ) le schéma est donné en vrai grandeurs.

  1. Mesurer les longueurs d’onde 1 et 2 respectivement dans les milieux I et II.

b)Calculer les célérités v1 et v2 des ondes respectivement dans les milieux (I) et (II).

3)a) Montrer que l’onde incidente subit une réfraction au passage par la frontière DC et calculer l’angle de réfraction r3

b) Représenter (sur figure 4) quelques lignes d’onde réfractée.




Exercice 2: (2 pts)

Le diagramme énergétique simplifié de l’atome de sodium est donné sur la figure 5 page à compléter et à remettre avec la copie.

On donne :

  • h=6 .62x10-34 Js.

  • C=3.10+8ms-1, masse de l’électron X.

  • mè =9x10-31 kg

Domaine du visible 0.4 µm< λ<0.75μm.
1) le diagramme d’énergie simplifié de l’atome de sodium montre que l’énergie est quantifiée. D’après quelle observation peut-on mettre en évidence cette propriété ?

2) l’atome de sodium est ionisé à partir de son état fondamental n=1, l’électron est arraché avec une vitesse V=10+6 ms-1. Calculer la longueur d’onde λ de la radiation absorbée par l’atome de Na. A quel domaine spectral appartient-elle ?

3) l’atome de sodium étant excité au niveau n=2. Au cours de la transition (n=2→n=1), l’atome émet une radiation de longueur d’onde λ. Calculer λ.
Exercice 3( 5 pts)

A/ Le plutonium 94241Pu est radioactif β-, il donne l’américium ZAAm.

  1. Ecrire l’équation de la réaction nucléaire correspondante. Préciser les lois utilisées.

  2. Déterminer la composition de chacun des deux noyaux (Pu et Am). Déduire l’origine de la particule émise (β-).

B/ le noyau zAm d’américium est radioactif . Il se désintègre en donnant un noyau de neptunium (Np) dans son état fondamental.

  1. Ecrire l’équation de cette désintégration.

  2. Montrer que cette réaction libère une énergie W. Calculer (en Mev) l’énergie W libérée par la désintégration d’un noyau d’américium.

On donne : mα= 4.0015u, m Am= 241.0567u, m Np=237.0480 u, 1u= 931.5 Mev c -2

  1. Le noyau 94241Am est supposé au repos.D’après les lois de conservation on montre que :

mα. Ecα= mNp.EcNp

On admet que l’énergie W libérée par cette désintégration est communiquée totalement aux particules formées sous forme d’énergie cinétique. W= Ecα+EcNp

Calculer (en Mev) Ec et EcNp.

  1. A une date t0=0s, on dispose d’un échantillon contenant N0 noyaux d’américium 95241Am. A différents dates t, on mesure, à l’aide d’un compteur de Geiger, son activité A. On obtient la courbe représentée ci-dessous : -Ln (A)= f(t)

  1. Définir l’activité d’une substance radioactive, donner son unité.

  2. En utilisant la loi de décroissance radioactive : N=N0.e-λt, Montrer –Ln(A) =t – Ln(A0).

  3. Déterminer graphiquement :

  • La valeur de la constante radioactive λ de 95241Am. Déduire sa période T.

  • L’activité A0 de l’échantillon d’américium 95241Am. Déduire N0.

  • L’activité actuelle. Calculer l’âge de l’échantillon d’américium.







A compléter et à remettre avec la copie

Nom :

Prénom :



Classe :








Obey-Fekih et Cherchari

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