Correction – Test diagnostique – 1ʳᵉ Bac Sc.Exp / SM Biof
Exercice 1 :
1) Vrai ou faux :
« La masse est une grandeur fixe qui ne dépend pas du lieu » : Vrai ;
« L'intensité du poids d'un corps est une grandeur qui dépend du lieu » : Vrai ;
« Dans un mouvement rectiligne uniforme, la vitesse est constante » : Vrai.
2) Tableaux des grandeurs physiques et de leurs unités :
| Grandeur physique |
Son unité |
| Le temps | seconde (s) |
| La distance | mètre (m) |
| La masse | kilogramme (kg) |
| L'intensité de courant électrique | ampère (A) |
| La température | kelvin (K) |
| L'intensité lumineuse | candela (cd) |
| La quantité de matière | mole (mol) |
| Grandeur physique |
Son unité |
| L'intensité d'une force | newton (N) |
| La vitesse | mètre par seconde (m/s) |
| La pression | pascal (Pa) |
| Le moment d'une force | newton-mètre (N·m) |
| La densité | grandeur sans unité |
| La concentration molaire | mole par litre (mol/L) |
| La puissance | watt (W) |
3) Compléments :
A) Caractéristiques du poids d'un solide :
a) Point d'application : le centre de gravité (centre d'inertie) du solide ;
b) L'intensité : P = m×g (exprimée en newton, N) ;
c) Droite d'action : la verticale passant par le centre de gravité ;
d) Le sens : vers le bas (dirigé vers le centre de la Terre).
B) Un objet est en mouvement si sa position change par rapport à un référentiel (repère) choisi. On dit alors que le mouvement et le repos sont deux concepts relatifs (ils dépendent du référentiel d'étude).
4) Expressions mathématiques :
a) Équilibre d'un corps soumis à plusieurs forces : la somme vectorielle des forces appliquées est nulle, soit Σ F = 0 ;
b) Moment d'une force : M(F) = F×d, où d est le bras de levier (distance entre l'axe et la droite d'action de la force) ;
c) Équilibre d'un solide en rotation autour d'un axe fixe : la somme algébrique des moments des forces par rapport à l'axe est nulle, soit Σ M(F) = 0.
Exercice 2 :
Un corps (S) de masse m = 8 kg est suspendu par un fil sur un plan incliné d'un angle α ; on donne g = 9,81 N/kg.
1) Bilan des forces appliquées au solide (S) :
Le solide (S), immobile, est soumis à trois forces :
le poids P, vertical, dirigé vers le bas, appliqué au centre de gravité G ;
la tension du fil T, dirigée le long du fil vers le point d'attache ;
la réaction normale du plan incliné N, perpendiculaire au plan incliné et dirigée vers l'extérieur du plan.
Le solide étant en équilibre, ces trois forces (vecteurs) vérifient : P + T + N = 0.
2) Intensité du poids du solide (S) :
P = m×g = 8 × 9,81 = 78,48 N.
Exercice 3 :
a) Loi des nœuds : la somme des intensités des courants qui entrent en un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en sortent.
b) Loi d'Ohm pour un conducteur ohmique : U = R×I.
c) Loi d'Ohm pour un générateur : U = E − r×I.
d) Loi d'Ohm pour un récepteur : U = E′ + r′×I.
Exercice 4 :
L'atome est constitué de : réponse a) noyau et nuage électronique.
Une molécule est : réponse c) elle contient des atomes liés par des liaisons chimiques.
La quantité de matière n(x) s'écrit : réponse c) n(x) = m(x)/M(x).
La relation de la dilution est : réponse b) Ci×Vi = Cf×Vf.
Équations chimiques équilibrées :
2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3 ;
2 Fe3+ + 3 Zn → 2 Fe + 3 Zn2+ ;
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O.
Exercice 5 :
On brûle une masse m = 2,43 g de magnésium dans un volume V = 1,5 L de dioxygène. On donne M(Mg) = 24,3 g/mol, M(O) = 16,0 g/mol et Vm = 24,0 L/mol.
1) Équation équilibrée :
2 Mg + O2 → 2 MgO.
2) Quantités de matière initiales des réactifs :
n(Mg)i = m/M(Mg) = 2,43/24,3 = 0,1 mol = 1×10-1 mol ;
n(O2)i = V/Vm = 1,5/24,0 = 0,0625 mol = 6,25×10-2 mol.
3) Tableau d'avancement de la réaction :
| État |
Avancement |
Mg (mol) |
O2 (mol) |
MgO (mol) |
| Initial |
x = 0 |
1×10-1 |
6,25×10-2 |
0 |
| En cours |
x |
1×10-1 − 2x |
6,25×10-2 − x |
2x |
| État final |
x = xmax |
1×10-1 − 2xmax |
6,25×10-2 − xmax |
2xmax |
4) Avancement maximal et réactif limitant :
Si Mg est limitant : xmax = n(Mg)i/2 = 0,1/2 = 0,05 mol ;
si O2 est limitant : xmax = n(O2)i/1 = 0,0625 mol.
La plus petite valeur correspond au magnésium : le réactif limitant est donc Mg, avec xmax = 0,05 mol = 5×10-2 mol.
5) Bilan de matière à l'état final :
n(Mg)f = 1×10-1 − 2×5×10-2 = 0 mol (entièrement consommé) ;
n(O2)f = 6,25×10-2 − 5×10-2 = 1,25×10-2 mol (en excès) ;
n(MgO)f = 2×5×10-2 = 1×10-1 mol.
