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Examens nationaux

Baccalauréat · Série D · Physique-Chimie — 2019

BAC D — Physique-Chimie — Sujet type n° 6

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

Consignes

  • Le candidat traitera les quatre exercices.
  • Données : g=9,8 m⋅s−2g = 9{,}8\ \mathrm{m\cdot s^{-2}} ; c=3×108 m⋅s−1c = 3 \times 10^{8}\ \mathrm{m\cdot s^{-1}} ; h=6,63×10−34 J⋅sh = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s} ; 1 eV=1,6×10−19 J1\ \mathrm{eV} = 1{,}6 \times 10^{-19}\ \mathrm{J}.
  • Toute formule doit être écrite littéralement avant l'application numérique.

Exercice 1 — Chimie organique : les alcools

Un composé organique AA a pour formule brute \ceC4H10O\ce{C4H10O}. Son oxydation ménagée par une solution de dichromate de potassium en milieu acide donne un composé BB qui réagit avec la 2,42{,}4-DNPH mais ne réduit pas la liqueur de Fehling.

1.
Montrer que AA est un alcool. Écrire les formules semi-développées des isomères possibles et les nommer.
2 pts
2.
Que peut-on déduire des deux tests réalisés sur BB ? En déduire la classe de l'alcool AA.
2 pts
3.
Identifier AA et BB, puis écrire l'équation de la réaction d'oxydation.
1 pt

Exercice 2 — Mécanique : mouvement dans un champ de pesanteur

Lors d'une compétition d'athlétisme à Ouagadougou, un lanceur de poids projette une masse depuis une hauteur h=2,0 mh = 2{,}0\ \mathrm{m} avec une vitesse initiale v0=12 m⋅s−1v_0 = 12\ \mathrm{m\cdot s^{-1}} formant un angle α=40∘\alpha = 40^{\circ} avec l'horizontale. On néglige la résistance de l'air.

1.
Établir les équations horaires du mouvement dans un repère dont l'origine est le point de lancement.
1,5 pts
2.
Calculer la durée de la phase ascendante et l'altitude maximale atteinte au-dessus du sol.
2 pts
3.
Calculer la portée du lancer, c'est-à-dire la distance horizontale parcourue jusqu'au contact avec le sol.
1,5 pts

Exercice 3 — Électricité : circuit RLC en régime sinusoïdal

Un circuit série comporte un conducteur ohmique de résistance R=40 ΩR = 40\ \Omega, une bobine d'inductance L=0,20 HL = 0{,}20\ \mathrm{H} de résistance négligeable et un condensateur de capacité C=20 μFC = 20\ \mu\mathrm{F}. Il est alimenté par une tension sinusoïdale de valeur efficace U=12 VU = 12\ \mathrm{V} et de fréquence f=50 Hzf = 50\ \mathrm{Hz}.

1.
Calculer la réactance de la bobine et celle du condensateur.
1,5 pts
2.
Calculer l'impédance du circuit et l'intensité efficace du courant.
2 pts
3.
Déterminer la fréquence pour laquelle le circuit entre en résonance, et l'intensité efficace correspondante.
1,5 pts

Exercice 4 — Physique nucléaire et effet photoélectrique

A — Le cobalt 6060, utilisé en radiothérapie, se désintègre selon l'équation :

\ce2760Co−>2860Ni+ZAX\ce{^{60}_{27}Co -> ^{60}_{28}Ni + ^{A}_{Z}X}
1.
Identifier la particule \ceZAX\ce{^{A}_{Z}X} et nommer le type de radioactivité.
1 pt
2.
La demi-vie du cobalt 6060 est de 5,275{,}27 ans. Quelle fraction de l'échantillon reste-t-il après 15,8115{,}81 ans ?
1,5 pts

B — Une cellule photoélectrique possède un métal de travail d'extraction W0=2,3 eVW_0 = 2{,}3\ \mathrm{eV}.

3.
Calculer la longueur d'onde seuil de ce métal.
1,5 pts
4.
Un rayonnement de longueur d'onde 400 nm400\ \mathrm{nm} éclaire la cellule. Y a-t-il émission d'électrons ? Si oui, calculer leur énergie cinétique maximale en eV.
1 pt

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