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امتحانالبكالورياإعلاميةالفيزياء

Devoir controle Num1

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Dhafer

Prof :

Med Dhafer Bahroun

Devoir de Contrôle

N°1

Sciences Physiques

Classe : Bac Informatique

Année Scolaire : 2026/2027

Durée : 2 heures

◆ L’utilisation de la calculatrice non programmable est permise.

◆ L’épreuve comporte 3 exercices : 1 de chimie et 2 de physique, sur 5 pages numérotées de 1 à 5 y

compris celle-ci.

◆ Les pages 4/5 et 5/5 (annexe) sont à remplir par le candidat et à remettre avec la copie.

CHIMIE (5 points)

Données : M(KMnO

4

) = 158 g.mol

−1

; M(FeSO

4

) = 152 g.mol

−1

.

On prépare une solution aqueuse (S) de permanganate de potassium KMnO

4

, de volume V

1

=

250 mL et de concentration molaire C

1

= 2,0×10

−2

mol.L

−1

.

1) a- Calculer la quantité de matière n

1

de KMnO

4

dissous dans (S). (0,5)

b- En déduire la masse m

1

de permanganate de potassium utilisée. (0,5)

2) La solution (S), fraîchement préparée, sert à doser un volume V

2

= 10 mL d’une solution

aqueuse de sulfate de fer II (FeSO

4

) acidifiée, de concentration molaire inconnue C

2

.

a- Annoter le schéma du dispositif de dosage de la figure 1 (page annexe). (0,25 × 4)

b- Écrire l’équation de transformation des ions Fe

2+

en ions Fe

3+

et préciser s’il s’agit d’une

oxydation ou d’une réduction. (0,5 + 0,25)

c- Sachant que les ions MnO

4

−

se transforment en ions Mn

2+

selon : MnO

4

−

+ 8 H

3

O

+

+ 5 e

−

→ Mn

2+

+ 12 H

2

O, écrire l’équation bilan de la réaction de dosage. (0,5)

d- Décrire le changement de couleur observé dans l’erlenmeyer et en déduire comment on

repère l’équivalence. (0,5)

3) L’équivalence est atteinte lorsqu’on a versé un volume V

éq

= 12 mL de la solution (S).

a- Montrer, à l’équivalence, que C

2

·V

2

=

5·C

1

·V

éq

. (0,5)

b- Calculer la valeur de C

2

. (0,25)

c- Calculer la masse de FeSO

4

nécessaire pour préparer 100 mL de la solution de

concentration C

2

. (0,25)

d- Calculer la concentration molaire des ions Mn

2+

dans le mélange réactionnel à

l’équivalence. (0,25)

PHYSIQUE (15 points)

Exercice n°1 : (9 points)

Partie A :

Le circuit de la figure 2 comporte en série : un générateur de courant (G) délivrant un courant

d’intensité constante I, un condensateur de capacité C inconnue, un conducteur ohmique de

résistance R = 20 kΩ et un interrupteur K. Le condensateur est initialement déchargé. On ferme

K à l’instant t = 0.

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Dhafer

Figure 2

1) On branche un oscilloscope comme l’indique la figure 2 (la masse est reliée au point B).

Préciser la tension visualisée sur chacune des voies Y

1

et Y

2

. (0,25 × 2)

2) L’écran de l’oscilloscope est représenté sur la figure 3 (page annexe), où l’on observe les

oscillogrammes (1) et (2). Les réglages sont : balayage horizontal 5 ms/div ; sensibilité

verticale 4 V/div pour les deux voies.

a- Identifier, en justifiant, chacun des deux oscillogrammes. (0,5 + 0,5)

b- Déterminer l’intensité I du courant débité par le générateur, puis la valeur de la capacité

C. (0,5 + 0,5)

c- Calculer, à la date t = 20 ms, la charge q portée par l’armature positive puis l’énergie E

C

emmagasinée dans le condensateur. (0,5 + 0,5)

3) Le condensateur étudié est plan, de surface d’armatures S = 120 cm

2

, séparées par un

isolant de permittivité relative ε

r

= 4. Déterminer la distance e séparant les deux armatures.

On donne la permittivité du vide ε

0

= 1 / (36π×10

9

) S.I. (0,5)

Partie B :

On réalise le montage de la figure 4 comportant en série : un générateur idéal de tension de

f.é.m. E, un conducteur ohmique de résistance R inconnue, un condensateur de capacité C =

500 μF initialement déchargé et un interrupteur K. À t = 0, on ferme K.

Figure 4

1) Préciser le phénomène physique qui se produit au niveau du condensateur. (0,25)

2) Établir l’équation différentielle qui régit l’évolution de la charge q(t) de l’armature reliée à la

borne positive du générateur. (0,5)

3) La solution de cette équation est de la forme q(t) = Q

0

·(1 − e

−t/τ

). Déterminer les expressions

de Q

0

et de τ en fonction des paramètres du circuit. (0,5 × 2)

4) Déduire les expressions de u

C

(t) et de u

R

(t). (0,5 + 0,5)

5) Un système d’acquisition permet de tracer les courbes C

1

et C

2

de la figure 5 (page annexe),

représentant les tensions u

C

(t) et u

R

(t).

a- Identifier, en justifiant, les courbes C

1

et C

2

. (0,5)

b- En déduire la valeur de E. (0,25)

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Dhafer

c- La tangente (Δ) à la courbe q(t) à l’instant t = 0 a pour équation q

Δ

= 3×10

−3

·t (unités

S.I.). En déduire la valeur de R, puis celle de la constante de temps τ du dipôle RC. (0,5 +

0,25)

6) À l’instant t

1

(repéré sur la figure 5), l’armature positive porte 90 % de sa charge maximale.

a- Exprimer t

1

en fonction de R et C. (0,5)

b- Calculer t

1

et retrouver sa valeur graphiquement. (0,25)

Exercice n°2 : (6 points)

Partie I :

Une bobine (S) est fermée sur un galvanomètre à zéro central (G). On approche, vers la face (A)

de la bobine, le pôle nord d’un aimant droit, comme l’indique la figure 6 (page annexe). On

observe que l’aiguille du galvanomètre dévie pendant le mouvement de l’aimant, puis revient à

zéro dès que l’aimant s’arrête.

1) Nommer le phénomène physique qui se produit dans la bobine et expliquer l’apparition du

courant dans le circuit. (0,5 × 2)

2) a- Énoncer la loi de Lenz. (0,5)

b- Compléter le schéma de la figure 6 en indiquant la nature de la face (A) de la bobine et le

sens du courant induit (vu de l’aimant). (0,25 × 3)

3) Qu’observe-t-on au niveau du galvanomètre si l’on éloigne ensuite l’aimant de la bobine ?

Préciser alors la nature de la face (A) et le sens du courant induit. (0,75)

Partie II :

La bobine étudiée est purement inductive, d’inductance L. Pour déterminer L, on l’associe en

série avec un conducteur ohmique de résistance R = 500 Ω ; l’ensemble est alimenté par un

générateur basse fréquence (GBF) délivrant une tension triangulaire. Un oscilloscope bicourbe

permet de visualiser la tension u

R

aux bornes du conducteur ohmique sur la voie 1 et la tension

u

b

aux bornes de la bobine sur la voie 2. On obtient les oscillogrammes (a) et (b) de la figure 7

(page annexe).

Réglages : balayage horizontal 0,5 ms/div ; sensibilité verticale 0,5 V/div sur la voie 1 et 1 V/div

sur la voie 2.

1) Faire le schéma du circuit en indiquant les branchements nécessaires à l’oscilloscope. (0,5)

2) Exprimer u

R

et u

b

en fonction de l’intensité i du courant. (0,25 × 2)

3) Montrer que u

b

= (L/R)·du

R

/dt. (0,5)

4) Identifier, en justifiant, les oscillogrammes (a) et (b). Déterminer la fréquence N du GBF.

(0,25 + 0,25)

5) En exploitant les oscillogrammes, déterminer dans l’intervalle [0 ; T/2] :

a- la valeur de u

b

; (0,25)

b- l’expression numérique de u

R

(t). (0,5)

6) En déduire la valeur de L. (0,5)

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Dhafer

Page annexe Nom : ……………………… Prénom : ……………………… Classe : Bac Informatique

Figure 1

Figure 3 (5 ms/div ; 4 V/div)

Figure 5

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Dhafer

Figure 6

Figure 7

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