2014 BEPC Sience physiques

Voici la résolution des exercices de Sciences Physiques du BEPC 2014 Côte d'Ivoire.

Exercice 1 : Électricité

Un appareil électrique porte les indications : 220 V - 110 W.

Calcul de l'intensité du courant (I) :

1. Formule : Puissance (P) = Tension (U) × Intensité (I).
2. Réarrangement pour trouver I : I = P / U.
3. Substitution : I = 110 W / 220 V.
4. Calcul : I = 0,5 A. L'intensité du courant est 0,5 A.

Calcul de la résistance (R) :

1. Formule : Tension (U) = Résistance (R) × Intensité (I).
2. Réarrangement pour trouver R : R = U / I.
3. Substitution : R = 220 V / 0,5 A.
4. Calcul : R = 440 Ω. La résistance de l'appareil est 440 Ω.

Calcul de l'énergie consommée (E) en 1 heure :

1. Convertir le temps en secondes : t = 1 heure = 3600 s.
2. Formule : Énergie (E) = Puissance (P) × Temps (t).
3. Substitution : E = 110 W × 3600 s.
4. Calcul : E = 396 000 J. L'énergie consommée en 1 heure est 396 000 J.

Exercice 2 : Mécanique

Un objet de masse m = 200 g est lâché sans vitesse initiale d'une hauteur h = 10 m. On néglige les frottements. g = 9,8 N/kg.

Calcul de l'énergie potentielle de pesanteur (Ep) initiale :

1. Convertir la masse en kg : m = 200 g = 0,2 kg.
2. Formule : Ep = m × g × h.
3. Substitution : Ep = 0,2 kg × 9,8 N/kg × 10 m.
4. Calcul : Ep = 19,6 J. L'énergie potentielle initiale est 19,6 J.

Calcul de l'énergie cinétique (Ec) au point le plus bas :

1. Principe de conservation de l'énergie mécanique : Em = Ep + Ec.
2. Au point le plus bas, h = 0, donc Ep = 0.
3. L'énergie mécanique totale est conservée : Em = Ep(initiale) = 19,6 J.
4. Donc, au point le plus bas : Ec = Em = 19,6 J. L'énergie cinétique au point le plus bas est 19,6 J.

Calcul de la vitesse (v) au point le plus bas :

1. Formule de l'énergie cinétique : Ec = (1/2) × m × v².
2. Réarrangement pour trouver v² : v² = (2 × Ec) / m.
3. Substitution : v² = (2 × 19,6 J) / 0,2 kg.
4. Calcul : v² = 39,2 / 0,2 = 196.
5. Prendre la racine carrée : v = √196 = 14 m/s. La vitesse au point le plus bas est 14 m/s.

Exercice 3 : Chimie

On réalise l'électrolyse d'une solution de sulfate de cuivre (Cu²⁺ + SO₄²⁻).

Équation de la réaction à la cathode (électrode négative) :

1. Les cations (ions positifs) migrent vers la cathode. Ici, ce sont les ions Cu²⁺.
2. À la cathode, il y a une réduction (gain d'électrons).
3. Équation : Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. La réaction à la cathode est Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu.

Équation de la réaction à l'anode (électrode positive) :

1. Les anions (ions négatifs) migrent vers l'anode. Ici, ce sont les ions SO₄²⁻.
2. Cependant, les ions sulfate (SO₄²⁻) sont très stables et ne s'oxydent pas facilement. C'est l'eau qui est oxydée.
3. À l'anode, il y a une oxydation (perte d'électrons). L'eau s'oxyde pour former du dioxygène et des ions H⁺.
4. Équation : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻. La réaction à l'anode est 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻.

Bilan de la réaction d'électrolyse :

1. Pour obtenir le bilan, il faut que le nombre d'électrons échangés soit le même aux deux électrodes.
2. Multiplions la réaction cathodique par 2 : 2Cu²⁺ + 4e⁻ → 2Cu.
3. Additionnons les deux réactions (réaction cathodique multipliée par 2 et réaction anodique) : 2Cu²⁺ + 4e⁻ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 4H⁺ + 4e⁻.
4. Simplifions les électrons : 2Cu²⁺ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 4H⁺. Le bilan de la réaction est 2Cu²⁺ + 2H₂O → 2Cu + O₂ + 4H⁺.