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2kapi.com | Les Corrigés physiques Le site des lycées d’excellence et de l’exercice | www.2kapi.com 2kapinaute@gmail.com 22 43 07 02 – 46 63 12 16 NB : Ce document est le résumé des propositions de correction des épreuves de 2003 à 2011. N’étant pas un document officiel fourni par la DREN mais plutôt par des professeurs des différentes matières. Ces professeurs feront un effort maximal pour apporter aux élèves les meilleures propositions de réponses possibles. Merci de signaler toute incohérence dans les corrigés à nos services. BEPC 2003 PHYSIQUES Corrigés EXERCICE 1 1. A l’échelle 1 les dimensions sur le schéma sont les mêmes que les dimensions réelles. Alors, le point F et F’ sont à 2cm (0,02m) de la lentille et A’B’ vaut 3cm. 2.3. Vous pourrez à moins d’être en possession de la feuille annexe en esquisser une avec laquelle vous allez travailler. 4. Le grandissement γ = A’B’/AB 5. Si nous déplaçons l’objet vers le haut l’image se déplace vers le bas EXERCICE 2 1. Déterminons le volume VS du solide VS = V2 – V1 = 170-120 = 50 cm3 2. La masse volumique du solide (S) est : a = m/v a = 50/50 = 1 g/cm3 3. Le poids P : vertical, orienté vers le bas La poussée d’Archimède PA : verticale, orientée vers le haut. 4. PA = ρe × VS × g 5. m = 50 g = 0,05 Kg; g = 10 N/Kg; ρe = 1 g/cm3 = 0,001 Kg/cm3 PA = 0,001× 50 × 10 PA = 0,5 N 6. Calculons la masse mL du liquide déplacé : mL = mS = 50 g = 0,05 kg PA = mL × g = 0,05 × 10 = 0,5N 7. Le schéma suivant n’est qu’une esquisse votre schéma devra être effectué à l’échelle 4cm → 1N. Sur votre schéma les flèches mesurant P et PA devront mesurer 2cm. 4cm → 1 N 2cm→ 0,5 N EXERCICE 3 1. D2 et D3 sont montés en parallèle ou en dérivation. 2.1. Aux bornes de D1 : U1 = R1×I1 Aux bornes de D2 : U2 = R2×I2 Aux bornes de D3 : U3 = R3×I3 2.2. U2 = U3 2.3. Comme U2 = U3, alors R2×I2 = R3×I3 D’où I2 = (R3×I3)/ R2 3. 1/Re = 1/R2 + 1/R3 1/Re = (R2+R3) / (R2 × R3), (nous mettons les fractions sous le même dénominateur) Re = (R2 × R3) / (R2+R3), (nous prenons l’inverse) Re = (100×100) / (100+100) = 10000/200 = 50Ω 4. RT = R1 + Re RT = 100+50 = 150 Ω EXERCICE 4 1.1. Formule brute du butane : C4H10 1.2. Nom: but-1-ane CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3 Nom: 2-méthylbutane CH3 2.1. Il s’agit d’une combustion incomplète 2.2. Elle est due au manque d’oxygène. 3.1. C’est une combustion complète. 3.2. 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O BEPC 2004 Physiques corrigés EXERCICE 1 1. Avec l’échelle ½ : AB= 4 cm ; A’B’= 2 cm La distance objet-image est de 14 cm 2. Le rayon lumineux qui déterminera la position de la lentille est le rayon qui passe par le centre optique. Il s’obtient en reliant le point B et B’. 3. Les deux rayons à tracer sont : - le rayon parallèle à l’axe optique - Le rayon qui passe par le centre optique A A’ B O B’ Lentille 4.1. La distance focale est à mesurer sur le schéma, il s’agit de la distance OF ou OF’ 4.2. C= 1/f C= 1/ C= δ EXERCICE 2 1.c. PA1 est égale à PA2. 2. La force mesurée est le poids. 3. PA1 = P1 – P’1 P1 = PA1 + P’1 P1 = 4,5 + 5,7 P1 = 10,2 N 4. Calculons la valeur de P’2 PA1 = PA2 = P2 – P’2 P’2 = P2 – PA2 P’2 = 12,8 – 4,5 P’2 = 8,3 N EXERCICE 3 1. 2,4 W représente la puissance électrique et 6V représente la tension électrique nécessaire au fonctionnement de la lampe. 2.1. La tension électrique et l’intensité 2.2. Un voltmètre pour mesurer la tension électrique et un ampèremètre pour l’intensité électrique. 3.1. P = 0,32 × 5 = 1,6 W 3.2. Oui parce qu’elle reçoit la tension électrique nécessaire à sa fonctionnement (5V avoisine 6V). 3.3. 15 min = ¼ h = 0,25 h E = 1,6 × 0,25 = 0,4 Wh EXERCICE 4 1.1. Le carbone et l’hydrogène 1.2. CnH2n+2 1.3. CH4 2. CO + H2O → H2 + CO2 3.1. CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O 3.2. Pour un volume V de méthane, il faut un volume 2V de dioxygène pour une combustion complète, alors : VO = 2V = 2×10 = 20l Sachant qu’il y a 1/5 de dioxygène dans l’air il faut un volume d’air de 5×20l soit 100l d’air. BEPC 2005 Physiques corrigés EXERCICE 2 1. Le volume VO de l’objet qui est en aluminium est : VO = 468 – 268 = 200 cm3 = 0,2 dm3 2. Calculons la Poussée d’Archimède PA exercée par l’eau sur l’objet : PA = ρL × Vs × g Avec ρL : masse volumique du liquide ; Vs = volume du solide Le volume du solide VS est égal au volume VO du liquide déplacé et le liquide est l’eau alors : PA = ρeau × VO × g ρeau = 1000 kg/m3 = 1 kg/dm3 PA = 1 × 0,2 × 10 = 2 N 3. P’ = 3,4 N 4. PA = X – P’ 5. Sachant que PA = X – P’ X = PA + P’ X = 2 + 3,4 = 5,4 N 6. X représente le poids de l’objet, X = P = mg Alors X=mg m= X/g = 5,4/10 m= 0,54 kg 7. ρ = m/VO = 0,54/0,2 = 2,7 kg/dm3 EXERCICE 3 1. R = 47 Ω 2.1. Voici deux exemplaires de schéma du montage que vous pourrez proposer OU 2.2. Selon l’échelle donnée, voici le tableau des valeurs en centimètre des différentes tensions et intensités que vous devriez utiliser sur le schéma : U (cm) 0 2,3 4,7 5,9 7,0 9,4 I (cm) 0 2 4 5 6 8 Sur le schéma suivant vous pourrez voir l’allure de la courbe, c’est une droite oblique passant par l’origine. 2.3. Le dipôle est un conducteur ohmique parce que les points sont pratiquement alignés. 2.4. Calculons la valeur de la résistance R Nous prendrons deux cas différents pour vérifier le résultat : 1er cas : Avec U= 9,4 V et I = 200 mA=0,2 A R = U/I = 9,4/0,2 = 47 Ω 2ème cas : Avec U= 4,7 V et I = 100 mA=0,1 A R = U/I = 4,7/0,1 = 47 Ω Les autres cas donnent une valeur qui égale ou avoisine 47 Ω. EXERCICE 4 1. Sa formule chimique est : CO2 et son nom est le dioxyde de carbone. 2.1. 3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2 2.2. C’est une réaction d’oxydoréduction. 3. Formule des réactifs Formule des produits Formule du corps réducteur Formule du corps oxydé 1-CO 2- Fe2O3 1-Fe 2- CO2 CO CO BEPC 2006 physiques corrigés EXERCICE 1 AA’ = 80× (1/5) = 16 cm HAB = 10× (1/5) = 2 cm HA’B’ = 15× (1/5) = 3 cm et 3.1. La position de la lentille est déterminée en traçant le rayon incident reliant B et B’. 3.2. OF = OF’ = f = 4 cm (La distance focale réelle de la lentille est f = 4×5 = 20 cm = 0,2 m) 4. la vergence C C = 1/f C = 1/0,2 C = 5 δ EXERCICE 2 1. Le poids P de la charge P = mg = 50 × 10 = 500 N 2. On sait que FA = Fe = Fs /2 = FA /2 Fe = 500/2 = 250 N 3. Calculons l (la longueur de corde tirée) l = Le = 2Ls or Ls = h donc l = 2h = 2×8 = 16 m 4. Wp = mgh = 50 × 10 × 8 = 4000 J 5. Ce travail est résistant car la force FA s’oppose à la descente de la charge. EXERCICE 3 1. R2 et R3 sont montés en dérivation 2.1. 1/Re= 1/R2 + 1/R3 Re = (R2 × R3)/( R2 + R3) 2.2. Re = (20×30)/(20+30) Re = 12 Ω 3. l’appareil servant à mesurer directement la valeur d’une résistance électrique est l’ohmmètre. 4.1. UG = UAB + UBC UBC = UG - UAB = 5,4 – 2,7 = 2,7 V 4.2. D’après la loi d’Ohm I2 = UBC / R2 I2 = 2,7/20 = 0,135 A 4.3. D’après la loi d’Ohm I3 = UBC / R3 I3 = 2,7/30 I3 = 0,09 A 4.4. I1 = I2 + I3 I1 = 0,225 A 5. La valeur de la résistance R1 I1 = UG / R1 donc R1 = UG / I1 R1 = 5,4 / 0,225 R1 = 24 Ω EXERCICE 4 1. Nom du corps Formule chimique Trioxyde de difer Fe2O3 Oxyde de cuivre CuO Alumine ou oxyde d’aluminium Al2O3 Eau H2O Oxyde magnétique Fe3O4 2.1. Al2O3 + O2 → 2 Al2O3 2.2. Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe 3.1. 2C4H10 + 13O2 → 10H2O + 8CO2 3.2. CuO + CO → Cu + CO2 BEPC 2007 Physiques corrigés EXERCICE 2 1. Le glaçon flotte car sa masse volumique est inférieure à celle de l’eau de robinet. (ag < ae). 2. PA=P car le corps flotte, ainsi PA=mg=10.10-3×10=0,1 N 3.1 - Le poids P - La poussée d’Archimède PA 3.2 Caractéristiques des forces P : Sens : Du haut vers le bas Direction : verticale Point d’application : G centre d’inertie Norme : 0,1 N PA : Sens : Du bas vers le haut Direction : verticale Point d’application : C Norme : 0,1 N 4. EXERCICE 3 1. Non, on ne peut pas brancher la lampe directement aux bornes de la pile de peur de faire griller la lampe car la tension de la pile est trop élevée pour la lampe. 2.1. Calculons la tension UR aux bornes du dipôle UR = 9 – 3,4 = 5,6 V 2.2. RP résiste au passage du courant électrique et sert à le réduire. 2.3. On sait que I = 100 mA = 0,1 A Et que UR = RP × I Alors RP = UR/I R= 5,6/0,1 = 56 Ω 2.4. La puissance électrique P consommée est : P = UR × I = 5,6×0,1 = 0,56 W EXERCICE 4 1. Substance Formule chimique Corps pur simple ou corps pur composé Eau H2O Pur composé Soufre S Pur simple Oxyde ferrique Fe2O3 Pur composé Alumine Al2O3 Pur composé 2. La nom chimique du constituant principal de la rouille est : Le trioxyde de difer. 3.1. Sa formule chimique est : Fe2O3 3.2. Equation bilan de la formation de la rouille : 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3 3.3. Il s’agit d’une réaction d’oxydation. BEPC 2008 Physiques corrigés EXERCICE 1 1. UBC = R2 .I2 UBC = 75 × 0,02 UBC = 1,5 V 2. On sait aussi que UBC = R1.I1 I1 = UBC/R1 I1 = 1,5/25 = 0,06 A 3.1. I = I1 +I2 = 0,06 + 0,02 = 0,08 A 3.2. On sait que UG = UAB + UBC Donc UAB = UG - UBC UAB = 4,5 – 1,5 UAB = 3 V 3.3. On sait que UAB = RI R = UAB/I = 3/0,06 = 50 Ω 4. On sait que R1 et R2 sont montés en parallèle, donc : = 1 + 1 R1 R2 R2 R1 = R2 + R1 En inversant l’égalité on a: R2. R1 R2 + R1 = Re = 18,75 Ω EXERCICE 2 1. Kobenan plonge le solide dans le liquide, note le niveau du nouveau volume et calcule ensuite le volume du solide. 2. Il s’agit de l’eau 3.1. Non car le solide n’est pas totalement immergé. 3.2. Son volume Vi est Vi = 96-46 = 50 Vi = 50 cm3 3.3. PA = Poids du liquide déplacé avec al = 10-3 kg/cm3 PA = al × Vi × g = 10-5 × 50 × 10 PA = 0,5 N 3.4. P = PA = 0,5 N car le solide flotte 3.5. On sait que P = mg m = P/g = 0,5/10 = 0,05 kg m = 50 g EXERCICE 3 1. Butane : C4H10 2. CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 (1) (2) CH3 Formules semi-développés 3. Ils sont des isomères car ils ont la même formule brute, mais des formules développés différentes. 4.1. Il s’agit d’une combustion complète 4.2. Le dioxyde de carbone (CO2) et l’eau (H2O) 4.3. C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O Ou 2C4H10 + 13 O2 → 8CO2 + 10H2O 5.1. L’équation-bilan qui précède nous montre que la combustion de deux volumes de butane produit huit 8 volumes de CO2 donc 1500mL = 1,5 L VCO2 = O 8 n a: 2 VCO2 = 8×1,5 2 VCO2 = 12 VCO2 = 12/2 VCO2 = 6 L 5.2. Le dioxyde de carbone trouble l’eau de chaux. BEPC 2009 Physiques corrigés OPTIQUE 1. L’image ne se forme nulle part. 2. A l’échelle 1/5 nous avons : AB = 15/5 = 3 cm A’B’ = 35/5 = 7 cm AO = 20/5 = 4 cm Sur votre papier millimétré tracez d’abord AB, ensuite AA’, puis placez la lentille à 4 cm de A comme sur le schéma. Tracez le rayon qui relie B et O jusqu’à ce que vous obteniez les 7 cm sur votre papier millimétré comme indiqué sur le schéma. 3.1. Le sens de propagation de la lumière est donné par les flèches sur le schéma 3.2. L’axe optique est AA’ 3.3. Le foyer image F’ est déterminé en traçant le rayon parallèle à AO et passant par B’. 3.4. Le foyer objet est obtenu en plaçant le symétrique de F’ par rapport à O. 4. La distance focale se mesure sur le schéma, elle vaut environ 2,8 cm. La distance focale réelle vaut alors 2,8×5 = 14 cm = 0,14 m La vergence C vaut : C = 1/ 0,14 = 7,14 δ MECANIQUE 1.1. Le poids du conteneur : P = mg = 19500×10 = 195000 N 1.2. WP = mgh = 195000×10 = 1950000 J = 1,95 MJ 2. L’énergie mécanique 3. r = 80 % or r= énergie mécanique Em/énergie électrique El, donc El = Em/r El = 1950000/0,8 El = 2437500 J = 2,43 MJ 4. Nous utiliserons ici la formule de la conservation de l’énergie mécanique. Retenons qu’il y a deux moments importants : Le moment initial c'est-à-dire quand le conteneur est suspendu à 10 m du sol et le moment final qui est le moment de la chute. Calculons les différentes énergies mécaniques à ces différents moments : Energie mécanique initiale : Emi Emi = Eci+ Epi (énergie cinétique initiale plus énergie potentielle initiale) L’énergie cinétique est nulle est l’absence de mouvement puisque le conteneur est suspendu alors Eci = 0 Donc Emi = Epi = mgh Energie mécanique finale : Emf Emf = Ecf + Epf (énergie cinétique finale plus énergie potentielle finale) L’énergie potentielle finale est nulle puisqu’il y a plus de hauteur car nous sommes au sol lors de l’impact, alors Emf = Ecf = ½(mv2) En absence de frottement l’énergie mécanique se conserve, alors : Emi = Emf mgh = ½(mv2) gh = ½ v2 v2 =2gh = 2×10×10=200 v2 = 200 alors v = √200= 14,14 m/s ELECTRICITE 1. 2. Les valeurs 12 V et 9 V représentent des tensions électriques. 12 V représente la tension délivrée par le générateur. 9 V représente la tension nominale du moteur. 3. La tension aux bornes de la lampe ULampe est : ULampe = UG - Umoteur ULampe = 12 – 9 = 3V 4. a) La puissance Pt reçue par le moteur et la lampe : Pt = UG× I = 12×1,5 = 18 W b) La puissance Pm consommée par le moteur est : Pm = Umoteur × I = 7,85×1,5 = 11,775 W La puissance Pl consommée par la lampe est : Pl = ULampe × I = 2,5×1,5 = 3,75 W c) Avant de calculer le rendement calculons d’abord la puissance totale Pc consommée par le dispositif : Pc = Pm + Pl = 11,775 + 3,75 = 15,525 W Le rendement r du dispositif est : r = Pc/ Pt = 15,525/18 = 0,86 CHIMIE 1. Classification des solutions de la moins acide à la plus acide : C → B → F → Eau → G → D → E → A 2. Classification des solutions de la moins basique à la plus basique : A → E → D → G → Eau → F → B → C 3. Aya obtient une solution basique.

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