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Examens nationaux

Baccalauréat · Série C · Physique-Chimie — 2024

BAC C — Physique-Chimie — Sujet type n° 1

  • Série C
  • ⏱ 4 h
  • Coefficient 5
  • Niveau difficile
  • 13 questions

Consignes

  • L'épreuve comporte trois exercices indépendants.
  • L'usage de la calculatrice non programmable est autorisé.
  • Toute réponse numérique doit être accompagnée de son unité et d'un nombre de chiffres significatifs cohérent.
  • Les schémas demandés doivent être clairs et annotés.

Exercice 1 — Chimie : dosage d'un acide fort

On dose un volume VA=20,0 mLV_A = 20{,}0\ \mathrm{mL} d'une solution d'acide chlorhydrique, de concentration CAC_A inconnue, par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration CB=0,100 mol⋅L−1C_B = 0{,}100\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}.

Le suivi pH-métrique révèle un saut de pH pour un volume de base versé VBE=15,0 mLV_{BE} = 15{,}0\ \mathrm{mL}.

1.
Écrire l'équation-bilan de la réaction de dosage.
1,5 pts
2.
Déterminer la concentration CAC_A de la solution d'acide.
2 pts
3.
Calculer le pH de la solution d'acide avant tout ajout de base. On donne log⁡7,5≈0,88\log 7{,}5 \approx 0{,}88.
2 pts
4.
Indiquer, en justifiant, la valeur du pH à l'équivalence.
1,5 pts

Exercice 2 — Physique : déviation d'un électron dans un champ électrique

Un électron pénètre en OO, avec une vitesse initiale v0⃗\vec{v_0} horizontale de valeur v0=2,0×107 m⋅s−1v_0 = 2{,}0 \times 10^{7}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}, dans la région comprise entre deux plaques métalliques horizontales, parallèles et distantes de d=2,0 cmd = 2{,}0\ \mathrm{cm}. Les plaques ont une longueur L=4,0 cmL = 4{,}0\ \mathrm{cm} et sont soumises à une tension U=200 VU = 200\ \mathrm{V}.

Ev₀OL = 4,0 cmd = 2,0 cm

Données

  • Charge élémentaire : e=1,6×10−19 Ce = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \mathrm{C}
  • Masse de l'électron : m=9,1×10−31 kgm = 9{,}1 \times 10^{-31}\ \mathrm{kg}
  • Le poids de l'électron est négligeable devant la force électrique.
1.
Calculer la valeur du champ électrique EE régnant entre les plaques.
1,5 pts
2.
Calculer la valeur de la force électrique qui s'exerce sur l'électron.
1,5 pts
3.
En déduire la valeur de l'accélération de l'électron.
2 pts
4.
Calculer la durée de la traversée de la zone de champ.
1 pt
5.
Calculer la déviation verticale de l'électron à la sortie des plaques, exprimée en millimètres.
1 pt

Exercice 3 — Oscillateur mécanique

Un solide de masse m=200 gm = 200\ \mathrm{g}, assimilé à un point matériel, est accroché à un ressort à spires non jointives de raideur k=20 N⋅m−1k = 20\ \mathrm{N\cdot m^{-1}}. Il oscille horizontalement sur un banc à coussin d'air, les frottements étant négligeables. L'amplitude des oscillations est Xm=5,0 cmX_m = 5{,}0\ \mathrm{cm}.

1.
Calculer la période propre T0T_0 des oscillations.
2 pts
2.
En déduire la fréquence des oscillations.
1,5 pts
3.
Calculer l'énergie mécanique du système, exprimée en millijoules.
1,5 pts
4.
En déduire la vitesse maximale atteinte par le solide.
1 pt

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