Chimie : Théme : électrolyse ( 5 points )

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1 Niveau : 4 éme sciences informatique Prof :Daghsni ahbi Durée : 3 Heures Coef : 3 sciences physiques Date : Mars 3 *Cette épreuve comporte un exercice de Chimie et Trois exercices de physique repartis sur 5pages. *La page 5est à compléter et à rendre avec la copie Chimie : Théme : électrolyse ( 5 points ) ous la hotte d un laboratoire, on obtient le cuivre métallique par l électrolyse d une solution aqueuse de bromure de cuivre II ( Cu + + Br - ). La figure n représente le schéma incomplet du dispositif d électrolyse. cathode (graphite ) Anode (graphite) Br - Cu + ) n vue d avoir le schéma complet du dispositif d électrolyse, recopier la figure n et la compléter à l aide des composants suivants : (,75pt ) G Figure n A V ) On ferme l interrupteur est réalisée sous une tension avec une intensité constante I.Au bout d une durée t, on constate que la cathode se recouvre d un dépôt de cuivre métallique et au voisinage de l anode, il se forme le gaz de dibrome Br. a ) ur le schéma du diapositif d électrolyse précédent, indiquer par des flèches, le sens de déplacement des anions et celui des cations lorsque l interrupteur k est fermé. ( pt ) b ) crire les demi équations correspondant aux transformations se produisant aux deux électrodes. ( pt ) c ) Préciser l électrode siège d une oxydation et celle siège d une réduction. ( pt ) 3 ) L équation de la réaction chimique qui se produit au cours de l électrolyse est : Br - + Cu + Br + Cu () La réaction chimique ayant lieu est elle spontanée ou imposée? Justifier. (.5pt ) 4 ) Au bout de la durée t, la masse du cuivre déposé est m = 63,5. - g. Quel est le volume de dibrome Br libéré au voisinage de l anode. (,75pt ) On donne : La masse molaire atomique du cuivre : M= 63,5 g.mol -. Le volume molaire : V M = 4 L.mol -. 4 éme sciences informatique Devoir de ynthése n Prof :Daghsni ahbi Page exabac.com

2 Physique : Thème : Filtres électriques ( 5 points ) xercice n : ( 6.5 points) n filtre électrique comprend en série : un résistor de résistance réglable, un condensateur de capacité C, une bobine d inductance L et de résistance interne r. Ce filtre est alimenté par une tension sinusoïdale de valeur maximale constante, de fréquence N réglable et d expression u max sin(πnt). m La tension de sortie est la tension aux bornes du résistor : u t) sin(πnt ϕ ) I ) tude théorique: ( max us ) chématiser le circuit. Choisir un sens positif pour le courant électrique et représenter les tensions aux bornes des différents dipôles du circuit. (.5 pt) ) Montrer que l équation différentielle régissant les variations de u (t) r L du est ( ) u. u dt u dt C 3 ) a ) Faire la construction de Fresnel relative à l équation différentielle précédente pour ω ω. (pt) b ) n exploitant cette construction de Fresnel, montrer que la transmit tance T du filtre étudié est donnée par l expression : T. avec π NL ( ) π NC r c ) crire, en fonction de ret, l expression de la transmit tance maximale T du filtre. d ) n déduire que le filtre considéré est un atténuateur de tension. II ) tude expérimentale : Pour une tension m la tension maximale (.5 pt) (.5 pt) donnée, on fait varier la fréquence N du générateur.pour chaque valeur de N, on mesure m et par la suite on détermine la valeur de la transmit tance T du filtre. La courbe de la figure (voir annexe page 5 ) traduit la variation en fonction de N. ) A partir du graphe déduire la valeur de : a ) La transmit tance maximale T du filtre. (.5 pt) b ) La fréquence propre N du filtre. c ) La largeur bande. N (.5 pt) de la bande passante.préciser en le justifiant, si le filtre est passe bas, passe haut ou passe ) Pour N N, le circuit est en état de résonance d intensité. a ) achant que l impédance du filtre est (.5pt) Z 5, montrer que la valeur de la résistance est 45. b ) achant que L=,8H, déterminer la valeur de la capacité C du condensateur. (.5 pt) c ) Le facteur de qualité Q du filtre est donnée par : N Q.Calculer Q. (.5 pt) N 4 éme sciences informatique Devoir de ynthése n Prof :Daghsni ahbi Page

3 xercice :(6,5 points) On considère le filtre schématisé par la figure. A l entrée du filtre, on applique une tension sin( π Nt) max max d amplitude V et de fréquence réglable. La tension de sortie est : sin( π Nt ϕ ) max L amplificateur opérationnel est supposé idéal et polarisé à 5V Partie A : On suit la variation de la transmit tance T du filtre considéré en fonction de la fréquence N du générateur et on trace la courbe traduisant l évolution du gain G du filtre en fonction de la fréquence N (figure 3 voir annexe page 5) ) n exploitant cette courbe, préciser en le justifiant : a ) La nature du filtre considéré ( passif ou actif) b ) i la tension d entrée peut être amplifiée ou non. c ) il s agit d un filtre passe -haut ou passe -bas. ) Déterminer graphiquement : a ) La valeur du gain maximal G du filtre. b ) ne valeur approchée de la fréquence de coupure Nc du filtre.la méthode utilisée sera indiquée sur la courbe de la figure ( voir annexe page ) Partie B : ) Montrer que l équation différentielle régissant les variations de la tension de sortie s(t) du filtre s écrit : d C d t ) Faire la construction de Fresnel relative à l équation différentielle précédente. (pt) 3 ) n exploitant cette construction, déterminer la transmittance T du filtre. 4 ) Déduire que l expression du gain G du filtre peut s écrire sous la forme : G π C (.5) log log( ( ) ) 5 ) a ) Déterminer l expression du gain maximal Go. Calculer sa valeur et la comparer à celle obtenue graphiquement. On donne : (.5) b ) Quelle condition doit satisfaire le gain G pour que le filtre soit passant? (.5) c ) Montrer que la fréquence de coupure N c du filtre a pour expression valeur théorique.on donne : 3 8 e t C. 4 7 µ F (.5) N c π C Figure n Calculer, alors, sa 4 éme sciences informatique Devoir de ynthése n Prof :Daghsni ahbi Page 3

4 xercice n 3 : Texte documentaire ( points ) Les filtres passifs se caractérisent par l usage exclusif des composants passifs(resistor, condensateur ). Par consequent,le gain est négatif ou nul. Tandis que,les filtres actifs renferment des amplificateurs opérationnels et possèdent un gain positif. Question : ) Définir :filtre passif, filtre actif. ( pt ) ) Indiquer comment est le gain pour les filtres passifs et actifs. ( pt) 4 éme sciences informatique Devoir de ynthése n Prof :Daghsni ahbi Page 4

5 xercice n : Annexe à compléter et à rendre avec la copie Nom : Prénom :...Niveau: 4 éme sc.informatique Figure n xercice n : Figure n 3 4 éme sciences informatique Devoir de ynthése n Prof :Daghsni ahbi Page 5

sciences physiques réglable : U On donne :C =0.47µF. 1 ) a ) Etablir l équation différentielle régissant l évolution de la

sciences physiques réglable : U On donne :C =0.47µF. 1 ) a ) Etablir l équation différentielle régissant l évolution de la Niveau : 4 éme sciences informatique sciences physiques Prof : Daghsni ahbi Chimie :hème :électrolyse On donne : Volume molaire V m = 4 L.mol -. M(Zn) = 65,4 g.mol - constante de Faraday : F = 96500 C

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