INSPECTION D’ACADEMIE DE THIES ANNEE SCOLAIRE : 2014 2015 LYCEE JULES SAGNA DE THIES CLASSE : PREMIERE S1
JUUFPC www.juufpc.jimdo.com
Page 1 BON COURAGE
COMPOSITION DU 1
ERSEMESTRE (DUREE : 04H)
CHIMIE (08 points)
EXERCICE N°1 : ACTION D’UN ALCENE SUR LE BROMURE D’HYDROGENE (02 points)
1-Un alcène A réagit avec le bromure d’hydrogène et conduit à un composé B qui contient 52,9% en masse de brome.
1.1-Déterminer les formules brutes de B et A. 0,5 pt
1.2-Ecrire les formules semi développées possibles pour l’alcène A ; nommer les composés correspondants et préciser ceux qui donnent lieu à des stéréo-isomères Z – E. 1 pt
2-Parmi les isomères de A, on s’intéresse aux trois isomères A1, A2 et A3 qui donnent par hydrogénation le même produit C. Quels sont la formule semi développée et le nom de C. 0,25 pt
3-Par hydratation, A1 et A2 donnent préférentiellement le même produit. Identifier le composé A3. 0,25 pt EXERCICE N°2 : ETUDE D’UN MELANGE DE DEUX ALCANES GAZEUX (04 points)
1) L’alcane A a pour masse molaire 44g/mol. Quelle est sa formule brute. 0 ,25 pt 2) On fait réagir du dichlore sur l’alcane B il se forme un dérivé dichloré.
2.1. De quel type de réaction s’agit-il ? Préciser la condition expérimentale de cette réaction. 0,5 pt 2.2. Ecrire l’équation bilan de cette réaction, on utilisera la formule générale d’un alcane. 0,25 pt 2.3. La masse molaire du dérivé dichloré est 127g/mol, en déduire la formule brute de l’alcane B. 0,25pt 2.4. Sachant que l’alcane B est ramifié, donner sa formule semi développée et son nom. 0,25 pt
2.5. Donner tous les isomères dichlorés puis nommez-les. 1 pt
3) Un mélange des deux alcanes A et B est soumis à une combustion eudiométrique en présence de 130cm3
de dioxygène. Après la combustion et refroidissement des produits, il reste 86cm3 de gaz, dont 68cm3 sont fixés par une solution de potasse et le reste par le phosphore.
3.1. Ecrire les équations de combustion complètes des deux alcanes. 0,5 pt
3.2. Déterminer la composition du mélange des deux alcanes sachant que tous les volumes sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. On donnera le volume de chacun des alcanes ainsi que le pourcentage en quantité de matière. 1 pt
On donne les masses atomiques en g/mol suivantes : C : 12, H : 1, Cl : 35, 5
PHYSIQUE (14 points)
: CYLINDRE A DEUX GORGES (Extrait BAC CE 1995 actuel BAC S1S3) (03,5 points) EXERCICE N°3
N.B. : On rappelle que le moment d'inertie d'un cylindre homogène de masse M et de rayon R par rapport à son axe de révolution est JΔ = 12 MR2.
Un solide (S) homogène est formé de trois cylindres (C1), (C2) et (C3) accolés et ayant le même axe de révolution. Les cylindres (C1) et (C3) sont identiques, ils ont la même masse m et le même rayon r.
Le cylindre (C2) a une masse M = 4 m et un rayon R = 2r.
Le solide (S) est mobile sans frottement autour d'un axe (Δ) horizontal confondu avec son axe de révolution. La barre (B) homogène, de masse M' = 3m, est suspendue par deux fils verticaux, inextensibles et de masse négligeable, enroulés sur les cylindres (C1) et (C3) auxquels ils sont fixés par leurs extrémités.
La barre (B) est abandonnée sans vitesse initiale.
1) Exprimer, en fonction de m et de r, le moment d'inertie du solide (S) par rapport à l'axe (Δ). 1 pt 2) Montrer que l'énergie cinétique du système (S) et (B) s’écrit Ec = 6mv2 où v est la vitesse du centre d'inertie G de la barre. 1, 5 pts
3) En appliquant le théorème de l'énergie cinétique que l'on énoncera, donner l'expression de v en fonction de g et de h, hauteur de chute de la barre. 1 pt
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Page 2 BON COURAGE EXERCICE N°4 : ROULEMENT SANS GLISSEMENT (04,5 points)
On considère le dispositif de la figure ci-contre.
AB et CD sont des surfaces planes et BC un arc de cercle de rayon R. Le solide S est une bille homogène de rayon r, de masse m et de moment d’inertie J∆ par rapport à un axe ∆ passant par son centre d’inertie. A l’instant t = 0, on abandonne la bille S en A sans vitesse.
Elle roule alors sans glisser le long du parcours ABCD dont le profil est donné sur la figure ci-contre.
Données : m = 882,0 g ; r = 3,0 cm ;
= 45° ; R= 50 cm; h = 1,0 m ; g = 10 N/kg ; AB = d = 1,0 m.1) On suppose que les frottements sur tout le parcours ABCD sont nuls. En appliquant le principe de la conservation de l’énergie mécanique totale entre les positions A et C, exprimer la vitesse vC du centre d’inertie de la bille au point C en fonction de m, g, r, h et J∆. Calculer vC. 1 pt
2) En réalité, les frottements ne sont pas nuls. Ils sont équivalents à une force unique
f
de sens opposé à celui du vecteur vitesse du centre d’inertie de la bille et de valeur f supposée constante.
A cause des frottements, la valeur de la vitesse au point C vaut
v
'C = 1,8 m/s. En appliquant le théorème de la variation de l’énergie mécanique totale entre les positions A et C, exprimer f en fonction de m, g, r, R, d, h, J∆,v
'C. Calculer f. 1, 5 pts3) Avec la vitesse
v
'C, la bille quitte le point C et arrive en D où elle s’immobilise. Calculer la distance CD en appliquant :a) le théorème de l’énergie cinétique ; 1 pt
b) le théorème de la variation de l’énergie mécanique totale. 1 pt EXERCICE N°5 : SYSTEME SOLIDE – RESSORT INCLINE (04 points) On abandonne sans vitesse initiale un bloc de masse
m à partir du sommet (position A) d’un plan incliné faisant un angle θ avec l’horizontale. Le bloc glisse sans frottement et vient comprimer un ressort de constante de raideur k en bas du plan incliné. On note L la distance initiale entre le bloc et le ressort (en position B lorsqu’il n’est pas comprimé). Au moment du choc, le ressort est comprimé d’une longueur d (position C) avant qu’il ne se détende à nouveau.
Les frottements entre la masse et le sol sont négligeables.
(Remarque : Aucune application numérique n’est demandée dans cet exercice) L’état de référence est choisi en A pour l’énergie potentielle de pesanteur
L’état de référence est choisi en B pour l’énergie potentielle élastique
1 - Reproduire le schéma en choisissant l’origine du repère (Az) en A et orienté vers le bas. 0,5 pt 2 - Déterminer l’énergie potentielle élastique Epe du ressort en fonction de son allongement x en une position située entre B et C. 0,5pt
3- Calculer les énergies totales aux points A, B et C. 1 pt
4- Rappeler le théorème de l’énergie mécanique totale. Que peut-on dire de l’énergie mécanique pour le système que vous étudiez ? 0,5 pt
5- Déduire l’expression de la constante de raideur k en fonction de m, θ, L et d. 0,5 pt
5- Si maintenant le contact entre le corps et le plan incliné est caractérisé par un coefficient de
frottements 𝜇g, quelle est l’expression de la hauteur maximale atteinte par la masse m lorsqu’ elle lâchée du point B (le ressort est toujours comprimé d’une longueur d)? 1 pt
On rappelle que le coefficient de frottement est tel que f = 𝜇Rn.
