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Travail obligatoire
en Physique-Chimie
Pour le passage en 1ère

Corps purs et mélanges
Exercice 1
1/ Donnez la définition
— d’un corps pur
— d’un mélange homogène
— d’un mélange hétérogène
2/ Donnez dans chaque cas précédent un exemple.
3/ Donnez la définition de la masse volumique d’un corps, ainsi que la formule et les unités à utiliser.
4/ À partir de la formule précédente, isolez le volume V .
5/ À partir de la formule précédente, isolez la masse volumique ⇢.
6/ On appelle la densité d par rapport à l’eau d’un corps le rapport de la masse volumique ⇢ du corps et de celle de l’eau
eau. À partir de cette formule isolez la masse volumique ⇢.
7/ Donner la valeur de la masse volumique de l’eau ⇢eau .
Exercice 2
Le cyclohexane est un solvant dont la masse volumique vaut ⇢cyclo = 780 g.L−1 .
1/ Calculer la masse m d’un volume V = 15 mL de cyclohexane.
2/ L’eau et le cyclohexane n’étant pas miscibles, déterminer le liquide surnageant quand ces deux solvants sont mélangés
dans un tube à essais.
Exercice 3
Trois éprouvettes contiennent chacune une huile essentielle, on a mesuré à chaque fois la masse et de volume de cet échantillon
d’huile.
Déterminer la nature de l’huile contenue dans chaque éprouvette à partir des mesures expérimentales et du tableau de valeur
suivant.
Exercice 4
1/ Expliquez comment on peut détecter la présence d’eau dans un échantillon d’une substance solide.
2/ Expliquez comment on peut détecter la présence de dihydrogène dans un mélange gazeux.
3/ Expliquez comment on peut détecter la présence de dioxygène dans un mélange gazeux.
4/ Expliquez comment on peut détecter la présence de dioxyde de carbone dans un mélange gazeux.
1
Exercice 5
1/ L’étiquette sur l’emballage d’une brioche indique que dans deux tranches de 67 g, on trouve 8,5 g de matière grasse,
32,7 g de glucides, 5,2 g de protéines et 0,67 g de sel. Calculez la masse en pourcent pour chaque constituant présent dans
une brioche.
2/ Calculez la masse totale des ingrédients et expliquez d’où pourrait provenir la di↵érence observée. Comment pourrait-on
faire simplement pour se débarrasser de cet ingrédient ?
Exercice 6
Un biogaz est issu de déchets organiques (naturels, industriels, d’origine animale, ménagère etc. ...). C’est un mélange de
plusieurs gaz, essentiellement du méthane CH4 , du gaz carbonique CO2 et d’autres gaz en quantités plus faibles. La présence
de dioxyde de soufre H2 S, de CO2 et d’eau H2 O rend le biogaz très corrosif et nécessite l’utilisation des matériaux adaptés.
Le tableau donne la composition en volume en pourcent de di↵érents biogaz en fonction du procédé d’obtention.
Calculez pour chaque type de biogaz la quantité de dioxyde de carbone en litre contenue dans 4,5 m3 de biogaz.
Exercice 7
Trois flacons identiques sans étiquettes contiennent trois liquides incolores : de l’eau, de l’éthanol et de l’huile de paraffine.
On donne les caractéristiques physiques de ces trois espèces chimiques dans le tableau.
Proposez une méthode simple pour reconnaı̂tre les trois liquides.
2
Solutions aqueuses
Exercice 1
On met un peu de sirop de menthe dans un verre et on complète avec de l’eau.
1/ Indiquer le soluté et le solvant.
2/ Préciser l’état du soluté (solide, liquide ou gaz).
Exercice 2
Un volume Vmère = 10,0 mL de solution mère de sulfate de fer III est prélevé pour préparer, par dilution dans l’eau, une
solution fille de volume Vf ille = 200,0 mL.
1/ Indiquer le matériel et la verrerie nécessaires à la préparation de cette solution.
2/ Élaborer le protocole expérimental à suivre pour préparer la solution fille.
Exercice 3
On dissout 5 g de sucre dans 250 mL d’eau. Calculer la concentration en masse en sucre.
Exercice 4
On a une solution de chlorure de potassium de concentration en masse Cm = 4,2 g.L−1 Si on prélève 200 mL de cette
solution, combien a-t-on de gramme de chlorure de potassium dans notre prélèvement ? Si on souhaite avoir 1 kg de chlorure
de potassium quel volume de solution doit-on prélever ?
Exercice 5
Un volume V = 100 mL d’un médicament en solution contient une masse m = 0,21 g de principe actif (la substance qui
soigne). Calculez la concentration en masse de ce médicament, exprimée en g.L−1 .
Exercice 6
Un volume V = 100 mL de solution de Dakin contient une masse m = 1 mg de permanganate de potassium. Calculer la
concentration en masse C de permanganate de potassium dans la solution de Dakin.
Exercice 7
Quelle est la masse m de glucose à peser pour préparer 100 mL d’une solution de concentration en masse 2,5 g.L−1 ?
Exercice 8
Une soupe du commerce contient du sel à la concentration en masse C = 9,8 g.L−1 .
1/ Quelle masse m de sel contient un bol de soupe de volume V = 380 mL ?
2/ La dose maximale de sel recommandée par jour est de 5 g. Cette soupe est-elle trop salée ?
Exercice 9
Un volume V = 250 mL de lait contient une masse m = 140 mg de vitamine A. Calculez la concentration en masse en
vitamine A, exprimée en g.L−1 .
Exercice 10
Pour 100 mL de lait, la composition est la suivante.
1/ Calculer la concentration en masse en protéine et en fer du lait de vache.

2/ Un enfant de 7 ans a besoin de 0,70 g de calcium, donner le volume qu’il
doit boire chaque jour pour combler ce besoin.
1
Exercice 11
On souhaite préparer une solution d’iodure de potassium de volume V = 50,0 mL et de concentration en masse 5, 00 × 10−1
g.L−1 à partir d’une solution mère de concentration en masse 2,50 g.L−1 . Quel est le volume de solution mère à prélever ?
Exercice 12
À partir d’une solution mère de diiode de concentration en masse 0,20 g.L−1 , on prépare un volume de 250 mL d’une
solution fille pour laquelle la concentration en masse en diiode est de 3, 4 × 10−3 g.L−1 . Calculez le volume de solution mère
à prélever.
Exercice 13
On a dilué une solution mère de concentration en masse inconnue dont on a prélevé 10 mL pour fabriquer une solution fille
de 250 mL de volume, à la concentration en masse de 2,0 g.L−1 . Quelle était la concentration initiale de la solution mère ?
Exercice 14
À la température de 20 °C, la concentration maximale de chlorure de sodium dans l’eau est Cm = 358 g.L−1
1/ Est-il possible de dissoudre 68 g de chlorure de sodium dans de l’eau pour obtenir 200 mL de solution ? Justifier.
2/ Quelle masse maximale de chlorure de sodium peut-on dissoudre dans l’eau pour obtenir 50,0 mL de solution ?
2
Dosage par étalonnage
1 Dosage par étalonnage
Exercice 1
On réalise une échelle de teinte avec des solutions de permanganate de potassium de di↵érentes concentrations en masse
connues, notées C1 , C2 , C3 , C4 et C5 .
Encadrer la valeur de la concentration en permanganate de potassium de la solution sur la droite de concentration Cinconnue .
Exercice 2
Pour doser une substance colorée, on peut utiliser un spectrophotomètre qui mesure une grandeur physique appelée l’absor-
bance A. On a réalisé une échelle de concentration qui relie la concentration en masse d’une solution colorée à l’absorbance.
1/ Tracez la droite d’étalonnage A en fonction de t.

2/ Une solution inconnue a une absorbance A de 1,3. Déterminez sa concentration en masse.
1
Du macroscopique au microscopique
Exercice 1
1/ Donner la définition d’une espèce chimique.
2/ Donner des exemples d’espèce chimique.
3/ Donner la définition d’une entité chimique.
4/ Donner des exemples d’entité chimique.
Exercice 2
1/ Si on a 6 charges positives, combien de charges négatives faut-il ajouter pour avoir la neutralité ?
2/ Si on a 6 charges positives, combien de charges négatives faut-il ajouter pour avoir une charge finale de +1 ?
3/ Si on a 6 charges positives, combien de charges négatives faut-il ajouter pour avoir une charge finale de -3 ?
4/ Si on a la neutralité électrique, combien de charges négatives faut-il ôter pour avoir une charge finale de +2 ?
5/ Si on a 6 charges positives, combien de charges négatives faut-il ajouter pour avoir une charge finale de +1 ?
Exercice 3
Pour chaque formule suivante, indiquer si il s’agit d’une molécule, d’un atome, d’un cation ou d’un anion.
Liste des formules
C, O, CO, CO2 , Co, NH+4 , NH3 , H2 O, H3 O+ , HO− , Na+ , Na, Cl2 , Cl− , Cl, N2 , B, SO2 , NaOH, CH3 COO− , CH3 COOH,
HCN, CN− , F, U, O2 , H2 , HCl et CO3 .
Exercice 4
Les espèces chimiques suivantes sont des sels, c’est-à-dire des solides, formés par l’empilement régulier d’anions et de cations.
Les sels sont neutres électriquement. Donnez à chaque fois la formule statistique du cristal formé à partir des anions et
cations du tableau.
Exercice 5
Une molécule d’eau H2 O occupe le volume d’un cube de 0,31 nm d’arête. Cette molécule a une masse de 3, 00 × 10−26 kg.
1/ Calculez le volume occupé par une molécule d’eau en nm .
2/ Calculez le volume occupé par une molécule d’eau en m .
3/ Combien de molécules d’eau sont présentes dans 1 m3 d’eau ?
4/ Calculez la masse totale de ces molécules occupant 1 m .
Exercice 6
Le chlorure de fer (III) est une espèce chimique constituée d’ions fer (III) Fe3+ et d’ions chlorure Cl− . Donner la formule
chimique du chlorure de fer (III).
Exercice 7
Le chlorure de calcium est un solide constitué d’ions calcium Ca2+ et d’ions chlorure Cl− . Justifier sa formule chimique
CaCl2 .
1
Exercice 8
De la poudre de fer est mélangée à une solution d’acide chlorhydrique
1/ Nommer les entités contenues dans la poudre de fer.

2/ Parmi les deux entités ioniques, laquelle est un anion ?
3/ Quelle espèce chimique, non mentionnée sur le schéma, est également présente dans le bécher ?
Exercice 9
Un ion sulfure est formé à partir d’un atome de soufre qui a gagné deux électrons. Un ion zinc est formé à partir d’un atome
de zinc qui a perdu deux électrons.
1/ Donner les formules des deux ions cités ci-dessus.
2/ Identifier l’anion.
Exercice 10
1/ Donner la nature (atome, ion ou molécule) des entités modélisées ci-dessous :
2/ Donner les noms et les formules des espèces chimiques correspondantes.
Exercice 11
Le lithium utilisé notamment dans la fabrication d’accumulateurs pour appareils portables est obtenu à partir du chlorure
de lithium. Le chlorure de lithium est formé d’ions chlorures Cl− et d’ions lithium Li+ .
1/ Ces ions sont-ils monoatomiques ou poyatomiques ?
2/ Donner la charge électrique q portée par l’ion chlorure.
3/ Écrire la formule du chlorure de lithium.
Exercice 12
Un médicament administré pour soigner des rhinites et des rhinopharyngites est une solution constituée d’ions sulfures S2−
et d’ions sodium Na+ .
Donner le nom et la formule du composé ionique constituant le soluté solide mis en solution.
Exercice 13
Écrire les formules des composés ioniques suivants :
1/ un constituant des stalactites et stalagmites, le carbonate de calcium formés d’ions Ca2+ et d’ions CO2−
3 .
3+ 2−
2/ la rouille qui peut être représentée par l’oxyde de fer III formé d’ions fer Fe et O .
3/ le bicarbonate de sodium, qui diminue l’acidité de l’estomac, formé d’ions hydrogénocarbonate HCO−3 et d’ions sodium
Na+ .
2
4/ le produit de la corrosion du cuivre ou hydroxycarbonate de cuivre formé d’ions CO2−
3 , Cu
2+
et HO− .
Exercice 14
Donner les noms de composés ioniques
1/ le fongicide de formule Cu(OH)2 .
2/ la magnésie blanche, utilisée par les gymnastes de formules MgCO3 .
3/ la soude, un déboucheur de canalisations de formule NaOH.
4/ le sel de fer, un anti-mousse pour gazons et fruitiers de formule FeSO4 .
3
L’atome
Exercice 1
1/ Donner l’ordre de grandeur de la taille d’un atome.
2/ Comparer la taille d’un atome avec la taille de son noyau.
3/ Comparer la masse d’un atome de carbone 12 avec la masse de son noyau. Le carbone 12 est composé de 6 électrons, de
6 protons et de 6 neutrons.
Exercice 2
Indiquer l’écriture conventionnelle des noyaux suivants à partir de leur composition en neutron et protons.
Exercice 3
Donner la composition d’un noyau à partir de son écriture conventionnelle pour les éléments suivants : 11 H, 35 37 235
17 Cl, 17 Cl, 92 U,
238
U, 15
7 N, 135
56 Ba, 136
56 Ba, 136
54 Xe, 84
36 Kr, 27
13 Al.
Exercice 4
Du fait de leurs très petites tailles, il est très difficile de se représenter un atome et son noyau. On peut e↵ectuer des
comparaisons pour se rendre compte de la structure lacunaire de l’atome.
1/ Quelle serait la taille du noyau de l’atome d’hydrogène si l’atome avait la taille de la Terre ?
2/ Quelle serait la taille de l’atome d’hydrogène si son noyau avait la taille d’un ballon de football ?
3/ Comparer cette taille avec la taille du stade de France.
4/ Commenter vos résultats.
Données :
— Rayon de l’atome d’hydrogène R = 25 pm
— Rayon du noyau de l’atome d’hydrogène r = 0, 84 fm
— Rayon de la Terre RT = 6400 km
— Diamètre d’un ballon de football DB = 22 cm
— Longueur du stade de France L = 270 m depuis le haut des gradins
Exercice 5
Comparer la masse d’un atome d’or à celui de son noyau. Le cortège électronique de l’atome d’or comporte 79 électrons.
La masse de l’atome vaut m1 = 3, 29 × 10−25 kg.
1/ Calculer la masse m2 du cortège électronique de l’atome de d’or.
2/ Calculer le quotient m2 /m1
3/ Que peut-on en conclure ?
Donnée : la masse d’un électron est me = 9, 11 × 10−31 kg.
1
Exercice 6
Identifier la particule
1/ Ma charge est négative et je suis en mouvement autour du noyau.

2/ Ma masse est la même que celle d’un proton, mais je suis di↵érent.
3/ Je me situe dans le noyau mais je suis chargé.
4/ Je suis dans la partie de l’atome où est concentrée la masse.
Exercice 7
Déterminer les charges électriques du noyau d’oxygène. L’atome d’oxygène contient huit charges positives.
1/ Où se trouvent les charges positives ?
2/ Donner la valeur q de la charge globale en fonction de e, puis faire le calcul numérique.
3/ Pourquoi l’atome est-il électriquement neutre alors qu’une partie de l’atome est chargée positivement ?
Donnée : la charge élémentaire vaut e = 1, 6 × 10−19 C.
Exercice 8
Donner la composition du noyau de l’atome de cuivre. Le cuivre est un très bon conducteur de la chaleur et du courant
électrique. Le métal cuivre est constitué d’atomes. Un atome de cuivre est composé de 63 nucléons et de 29 électrons.
1/ Donner le nombre de protons et de neutrons composant le noyau de l’atome de cuivre.
2/ Établir l’écriture conventionnelle du noyau.
3/ Donner la valeur de la charge q du noyau en fonction de la charge élémentaire e, puis faire le calcul numérique.
Donnée : La charge élémentaire vaut e = 1, 6 × 10−19 C.
Exercice 9
Identifier un anion. Un ion est porteur de la charge q = −2e. Les protons qui constituent son noyau portent une charge
globale q = 2, 56 × 10−18 C. Donnée : la charge élémentaire vaut e = 1, 6 × 10−19 C. Choisir dans la liste suivante l’élément
dont il s ?agit et écrire la formule de l’ion Ar : Z = 18 K : Z = 19 Ca : Z = 20 Cl : Z = 17 S : Z = 16
Exercice 10
Identifier un cation. Un ion est porteur de la charge +e. Le cortège électronique qui entoure son noyau porte une charge
globale q = −1, 60 × 10−18 C. Choisir dans la liste suivante l’élément dont il s’agit et écrire la formule de l’ion Ar : Z = 10 F :
Z = 9 O : Z = 8 Na : Z = 11 Mg : Z = 12
Exercice 11
Déterminer la composition du noyau. Reproduire et compléter le tableau suivant.
2
Cortège électronique de l’atome
Exercice 1
On donne la configuration électronique des deux éléments suivants
Be : 1s2 2s2
Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2
Sont-ils dans la même ligne ou la même colonne du tableau périodique ?
Exercice 2
Na : 1s2 2s2 2p6 3s1
Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 .
Exercice 3
Ar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
He : 1s2 .
Exercice 4
F : 1s2 2s2 2p5
Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 .
Exercice 5
L’élément inconnu X a pour structure électronique 1s2 2s2 . Dans quelle ligne et quelle colonne du tableau de la classification
périodique doit-il être ? En utilisant la classification périodique trouver alors le nom et le symbole de cet élément.
Exercice 6
L’élément inconnu X a pour structure électronique 1s2 2s2 2p4 . Dans quelle ligne et quelle colonne du tableau de la classifi-
cation périodique doit-il être ? En utilisant la classification périodique trouver alors le nom et le symbole de cet élément.
Exercice 7
L’élément inconnu X a pour structure électronique 1s2 2s2 2p6 3s1 . Dans quelle ligne et quelle colonne du tableau de la
classification périodique doit-il être ? En utilisant la classification périodique trouver alors le nom et le symbole de cet
élément.
Exercice 8
Donner le nombre d’électrons de valence à partir de leur configuration électronique pour les éléments des sept questions
précédentes.
Exercice 9
Indiquer le nombre d’électrons de valence pour les éléments de chaque colonne du tableau périodique.
Exercice 10
Dans quelle colonne se trouve la famille des gaz nobles et combien d’électrons ont-ils sur leur couche de valence ?
Exercice 11
L’atome de lithium a pour configuration électronique dans son état fondamental 1s2 2s1 .
1/ Quel est le gaz noble qui le précède dans la table périodique des éléments ? Vous donnerez la configuration électronique
de ce gaz noble.
1
2/ Quel est le gaz noble qui le succède dans la table périodique des éléments ? Vous donnerez la configuration électronique
de ce gaz noble.
3/ Quel est le gaz noble le plus proche du lithium dans la classification ?
4/ Le lithium va-t-il facilement perdre ou gagner un électron pour ressembler à ce gaz noble ?
5/ Écrire la structure électronique de l’ion formé et donner sa formule.
Exercice 12
Mêmes questions qu’à l’exercice précédent, pour les atomes Mg, Al, O, F et Cl.
Exercice 13
Écrire la formule chimique des ions
- sodium I
- potassium I
- calcium II
- magnésium II
- hydrogène I
2
Vers des entités plus stables
Exercice 1
La fluorine est un assemblage ionique périodique contenant des ions calcium et fluorure.
1/ Donner la formule de ces ions.
2/ Nommer et donner la formule du cristal ionique.
Exercice 2
L’indium In est un semi-conducteur situé dans la même colonne de la classification que le bore dont la configuration
électronique est 1s2 2s2 2p1 .
1/ Quelle est le nombre d’électrons de valence de l’indium ?
2/ En déduire la formule de l’ion stable formé par l’indium.
Exercice 3
La formule de glucose est C6 H12 O6 . Donner le nom et le nombre de chaque atome qui le compose.
Le dichlorométhane et l’acétone sont des solvants utilisés en chimie organique. On donne ci-dessous les schémas de Lewis
de ces deux molécules.
Justifier la stabilité de chaque atome dans chaque molécule.
Exercice 4
Le paracématol est un antalgique, c’est-à-dire un médicament permettant de diminuer la douleur. Maryama a recopié le
schéma de Lewis de la molécule de paracématol mais elle a fait quelques erreurs.
Pouvez vous l’aider à retrouver ses erreurs ?
Exercice 5
Le trifluorure d’azote est un gaz à e↵et de serre dont le potentiel est 16000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone.
1/ Déterminer la formule brute de cette molécule.
2/ Ajouter ce qu’il manque sur certains atomes pour que le schéma de Lewis soit correct.
1
Exercice 6
Pour chaque molécule du tableau choisir le schéma de Lewis correct sachant que tous les atomes ont une configuration
électronique identique à celle d’un gaz noble.
Exercice 7
Des schémas de Lewis de di↵érentes molécules sont présentés ci-dessous
Éthanal
Phosgène
Justifier le nombre de doublets non liants sur les atomes d’oxygène et de chlore.
Exercice 8
Des schémas de Lewis incomplètes de di↵érentes molécules sont représentés ci-dessous. Recopier ces schémas de Lewis
incomplets, puis les compléter en ajoutant un (ou des) doublet(s) non liant(s). Justifier.
2
Exercice 9
1/ Définir l’énergie de liaison.
2/ Déterminer, entre la liaison simple
C − O et la double liaison C = O, celle qui est la plus difficile à rompre.
- énergie de liaison C-O 351 u.s.i
- énergie de liaison C=O 730 u.s.i
Exercice 10
Calculer l’énergie (en u.s.i) nécessaire pour rompre toutes les liaisons de la molécule de dioxyde de carbone CO2 .
Schéma de Lewis du CO2
Énergie de liaison
- énergie de liaison C-O 351 u.s.i
- énergie de liaison C=O 730 u.s.i
Exercice 11
Le bioéthanol est un biocarburant à base d’éthanol dont la molécule est représentée
1/ Lister les types de liaisons à rompre et leur nombre.

2/ Exprimer l’énergie E à fournir pour rompre toutes les liaisons de cette molécule sous forme E = DAB + ...
Exercice 12
Voici deux schémas de Lewis incomplets de molécules contenant des liaisons doubles.
1/ Recopier les schémas de Lewis incomplets, puis les compléter en ajoutant un ou plusieurs doublets liants ou non liants,
sachant que chaque atome vérifie la règle de stabilité.
2/ L’énergie d’atomisation est l’énergie à fournir pour rompre toutes les liaisons d’une molécule et obtenir des atomes.
Calculer les énergies de liaison des liaisons C=O et C=N.
3/ En déduire celle est la liaison la plus stable.
Données : énergies de liaisons
- Eliaison (C-H)=413 u.s.i
- Eliaison (N-H)=391 u.s.i
énergies d’atomisation
- Eatomisation (methanal)=1567 u.s.i
- Eatomisation (methanamine)= 1564 u.s.i
3
Compter les entités
Exercice 1
On a un bloc métallique de 1 kg d’uranium. Un seul atome d’uranium a une masse de 39, 5 × 10−26 kg. Combien y-a-il
d’atomes d’uranium dans ce bloc ?
Exercice 2
Le noyau de l’atome d’uranium possède un nombre total de neutrons et de protons égal à 238. Les neutrons et les protons
ont une masse individuelle d’environ 1, 67 × 10−27 kg. Calculez la masse d’un atome d’uranium en négligeant la masse des
électrons.
Exercice 3
Calculer la masse de la molécule d’acide acétique CH3 COOH connaissant la masse individuelle des atomes suivants
mC = 2, 00 × 10−26 kg
mO = 2, 67 × 10−26 kg
mH = 1, 67 × 10−27 kg
Exercice 4
On a un nombre N = 12, 05 × 1022 de molécules. Combien de paquets contenant 6, 022 × 1023 molécules peut-on réaliser ?
Quelle sera la quantité de matière correspondante ? Sachant qu’une molécule d’eau contient un seul atome d’oxygène et
deux atomes d’hydrogène, quelles seront les quantités de matière d’oxygène et d’hydrogène ?
Exercice 5
Un bécher contient une quantité de matière n = 4, 5 mol d’hydrogénocarbonate de sodium de formule brute NaHCO3 . Quelle
est la masse de poudre présente dans ce bécher ?
Masse des atomes :
m(H) = 1, 674 × 10−24 g
m(C) = 1, 995 × 10−23 g
m(O) = 2, 657 × 10−23 g
m(N a) = 3, 818 × 10−23 g
Nombre d’Avogadro : NA = 6, 022 × 1023 mol
Exercice 6
On souhaite prélever 2.4 mol de glucose de formule brute C6 H12 O6 . Combien de gramme de poudre doit-on peser lors du
prélèvement ?
Masse des atomes :
m(H) = 1, 674 × 10−24 g
m(C) = 1, 995 × 10−23 g
m(O) = 2, 657 × 10−23 g
Nombre d’Avogadro : NA = 6, 022 × 1023 mol
Exercice 7
Un lingot d’or de type �Good Delivery� stocké dans une banque a une masse de 12,4 kg. Combien-y-a-il d’atomes d’or
dans ce lingot ? Si je remplace les atomes d’or par des atomes d’uranium, combien pèsera ce même lingot ? On donne la
masses des atomes d’or m(Au) = 3, 269 × 10−22 g et des atomes d’uranium m(U ) = 3, 952 × 10−22 g, ainsi que la valeur de la
constante d’Avogadro NA = 6, 022 × 1023 mol.
1
Transformation physique
Exercice 1
Quels sont les trois états possibles de l’eau sur la Terre ? Donner des exemples.
Exercice 2
Un gaz peut-il devenir solide ou liquide ? Donner des exemples.
Exercice 3
Si on chau↵e doucement du saccharose (sucre alimentaire), on obtient une pâte visqueuse (du caramel).
Si on met du saccharose dans de l’eau, il se dissout. Dans quel cas a-t-on une fusion et dans quel cas une dissolution ?
Exercice 4
Pour les équations de changement d’état suivantes, dire pour chacune si elle dégage ou absorbe de l’énergie
solide �→ liquide
liquide �→ gaz
gaz �→ solide
liquide �→ solide
solide �→ gaz
Exercice 5
Traduire les changements d’état suivant par la transformation physique associée, sous forme d’une équation bilan.
a. Ébullition de l’eau.
b. Formation d’un glaçon.
c. Fusion de l’or (symbole Au).
d. Sublimation du diiode I2 .
Exercice 6
On a mesuré la température au cours du temps lors de la solidification du cyclohexane. Les résultats sont rassemblés dans
le tableau.
1/ Tracer le graphique représentant l’évolution de la température au cours du temps.

2/ Identifier les états physiques par lesquels passe le cyclohexane au cours du temps.
3/ Expliquer les modifications se produisant à l’échelle microscopique lors du changement d’état.
Exercice 7
Pendant une séance de TP à pression atmosphérique, avec un dispositif adapté, des élèves mesurent l’énergie nécessaire
pour faire fondre une masse donnée de glace (voir tableau de mesure 2).
1
1/ À l’aide d’un tableur, calculer Lf usion l’énergie pour faire fondre un gramme de glace.
2/ Calculer la moyenne et l’écart type de Lf usion avec la touche Stats de la calculatrice.
3/ Comparer avec la valeur de référence 335 J.g−1 Donner une estimation de la mesure.
Exercice 8
Pour faire fondre 1 g de glace d’eau à 0 °C, il faut apporter une énergie de 334 J. Un pain de glace a une masse de 1,5 kg.
Combien d’énergie va-t-il pouvoir absorber dans une glacière ?
Exercice 9
Une énergie de 500 J est nécessaire pour faire fondre 1,26 g d’aluminium solide. Calculer l’énergie massique de fusion Lf
de l’aluminium, en kJ.kg−1
Exercice 10
La température d’ébullition de l’ammoniac NH3 est égale à 33,3 °C à la pression de 1013 hPa.
1/ Lorsque l’ammoniac se vaporise, reçoit-il ou libère-t-il de l’énergie ?
2/ Calculer l’énergie Q transférée lors de la vaporisation de 2,5 kg d’ammoniac. On donne pour l’ammoniac Lvaporisation
= 1,37 ×103 kJ.kg−1 .
Exercice 11
Pour augmenter de 1 °C la température de 1 g d’eau, il faut 4,18 J.
1/ Quelle est l’énergie nécessaire pour augmenter de 1 °C la température de l’eau d’une piscine pleine de dimension
1, 5m × 4m × 2m On rappelle que 1 m3 =1000 L et que 1 L d’eau a une masse de 1,0 kg.
2/ Quelle sera l’énergie nécessaire pour augmenter cette même quantité d’eau de 10 °C ?
Exercice 12
L’énergie massique de vaporisation de l’eau est Lvap. = 2, 3 × 106 J.kg−1 .
1/ Calculer l’énergie échangée par l’eau avec le milieu extérieur lors de la vaporisation d’une masse m = 300 g d’eau.
2/ Préciser le caractère endothermique ou exothermique de ce changement d’état.
Exercice 13
Lors d’un orage, un grêlon de masse m = 4,0 g à sa température de fusion de 0 °C parvient au sol avec une énergie égale à
1,6 J. La moitié de cette énergie se transforme en énergie thermique cédée au grêlon, l’autre moitié est transférée au sol.
1/ Prévoir l’e↵et sur le grêlon du transfert d’énergie qui a lieu lors du choc entre le grêlon et le sol.
2/ Calculer la masse m1 de grêlon qui fond lors du choc.
3/ L’observation ne montre pas d’eau liquide autour du grêlon au moment de l’impact. Commenter. On rappelle que pour
l’eau Lf us. = 3,33 ×105 J.kg −1 .
2
Transformation chimique
Exercice 1
Un fil de cuivre est plongé dans une solution aqueuse contenant des ions argent Ag(aq).
La solution incolore à l’origine devient bleue et un dépôt d’argent Ag(s) se forme sur le cuivre.
1/ Décrire le système à l’état initial. Nommer les réactifs.
2/ Schématiser la transformation chimique.
3/ Nommer les produits de la transformation.
Exercice 2
Lors du mélange d’une solution de chlorure de fer (III) (Fe3+ + 3Cl− ), et d’une solution d’hydroxyde de sodium (Na+ +
HO− ), un précipité solide d’hydroxyde de fer (III), Fe(OH)3 (s) se forme. Le système chimique contient initialement 3,0
mmol d’ions fer (III) et 6, 0 mmol d’ions hydroxyde. À l’état final, la quantité des deux espèces est nulle.
1/ Écrire le système chimique dans son état initial et son état final.
2/ Écrire l’équation chimique relative à cette transformation.
3/ Qualifier les ions sodium Na+ et les ions chlorures Cl− .
Exercice 3
La plupart des transformations du métabolisme humain sont dites �aérobie� : elles consomment du dioxygène gazeux. La
combustion des nutriments rejette du dioxyde de carbone et de l’eau.
1/ Écrire l’équation de réaction ajustée associée à la combustion du glucose C6 H12 O6 (aq).
2/ Écrire l’équation de réaction ajustée associée à la combustion de l’acide linoléique C18 H32 O2 (l) constituant de certaines
graisses.
Exercice 4
1/ ...Na + ...O2 �→ ...Na2 O
2/ ...Cu + ...O2 �→ ...Cu2 O
3/ ...Fe + ...O2 �→ ...FeO
4/ ...Fe + ...O2 �→ ...Fe2 O3
5/ ...Al + ...S �→ ...Al2 S3
6/ ...S + ...O2 �→ ...SO3
7/ ...Fe + ...Br2 �→ ...FeBr3
8/ ...Ti + ...Cl2 �→ ...TiCl4
9/ ...Mg + ...O2 �→ ...MgO
10/ ...N2 + ...H2 �→ ...NH3
1
Exercice 5
Le dihydrogène H2 peut réagir avec le dioxygène O2 pour former de l’eau H2 O selon la réaction d’équation :
O2 (g) + 2H2 (g) �→ 2H2 O(g)
1/ Écrire la relation entre les quantités initiales des réactifs notées n0 (H2 ) et n0 (O2 ) pour qu’elles soient dans les proportions
stœchiométriques.
2/ Le mélange suivant vérifie-t-il les proportions stœchiométriques ? 4 moles de H2 et 2 moles de O2 . c. Le mélange suivant
vérifie-t-il les proportions stœchiométriques ? 2 moles de H2 et 4 moles de O2 .
Exercice 6
Soit la réaction d’équation
4Fe(s) + 3O2 (g) �→ 2Fe2 O3 (s)
On fait réagir une quantité n0 (F e) = 8 mol de fer avec une quantité n0 (O2 ) = 9mol de dioxygène.
1/ Définir le réactif limitant.
2/ Identifier le réactif limitant de cette réaction.
Exercice 7
Le diazote N2 réagit avec le dihydrogène H2 pour former de l’ammoniac NH3 . La quantité initiale de diazote est n1 (N2 ) =
2,0 mol et celle de dihydrogène, n2 (H2 ) = 3,0 mol. L’équation de la réaction s’écrit N2 + 3H2 �→ 2NH3 . Identifier le réactif
limitant.
Exercice 8
L’aluminium Al(s) réagit avec le dichlore Cl2 pour donner du chlorure d’aluminium Al2 Cl3 . On réalise la transformation
à partir de 0,04 mol de poudre d’aluminium et de 39 mmol de dichlore.
1/ Écrire l’équation chimique correspondante.
2/ Déterminer le réactif limitant.
3/ Indiquer la quantité de matière restante pour le réactif en excès.
Exercice 9
Dans une centrale thermique au charbon, l’énergie thermique libérée lors de la combustion complète de 1 kg de carbone
vaut 20 MJ. Dans une centrale thermique fonctionnant avec du méthane, l’énergie libérée par la combustion complète de 1
m3 vaut 35,8 MJ (1MJ = 106 J). À l’aide d’un tableau de proportionnalité, calculer l’énergie dégagée par la combustion de
5 tonnes de charbon puis par la combustion de 25 m3 de méthane.
Exercice 10
Les barbecues à gaz utilisent du propane pour la cuisson des aliments. Un professeur trouve sur une copie l’équation de la
réaction de combustion complète du propane
7O2 (g) + C3 H8 (g) + N2 �→ 4H2 O(g) + 3CO2 (g) + N2 (g)
1/ Pourquoi cette équation ne convient-elle pas telle qu’elle est écrite ?

2/ Écrire l’équation de la réaction de combustion complète du propane.
3/ Une bouteille de propane contient une masse de m = 5,0 kg de propane, soit une quantité de matière de 114 mol. Quel
est le volume de dioxygène nécessaire pour faire brûler l’ensemble du propane contenu dans la bouteille ?
4/ Comparer le volume V au volume d’une pièce de dimensions 6m × 5m × 2, 5m
Données :
- formule du propane C3 H8
- 1 mole de dioxygène occupe un volume de 24 L
- L’air contient 15 de dioxygène
Exercice 11
On remplit une burette d’une solution d’acide chlorhydrique et on place dans l’erlenmeyer une masse m = 1,0 g de carbonate
de calcium (figure 4).
2
La réaction qui se produit en ajoutant l’acide chlorhydrique dans l’erlenmeyer a pour équation
CaCO3 (aq) + 2H+ (aq) �→ Ca2+ (aq) + CO2 (g) + H2 O(l)
Déterminer le volume V d’acide chlorhydrique à verser pour que le carbonate de calcium disparaisse totalement. Données :
1,0 mol de carbonate de calcium a une masse de M = 100 g, 1,0 litre de solution d’acide chlorhydrique contient une mole
d’ions hydrogène H .
Exercice 12
La production d’aluminium à partir de l’alumine peut être modélisée par la réaction d’équation
2Al2 O3 (s) + 3C(s) �→ 4Al(s) + 3CO2 (g)
On souhaite obtenir 100 kg d’aluminium.

1/ Quelle est la quantité de matière n correspondant à cette masse ?
2/ Quelles quantités de matière n1 d’alumine et n2 de carbone doit-on faire réagir ? Donnée : 1 mole d’aluminium a une
masse de 27,0 g.
Exercice 13
L’acide stéarique C18 H36 O2 (s) est le principal constituant des bougies. L’un des deux produits formés lors de sa combustion
dans l’air fait bleuir le sulfate de cuivre anhydre et l’autre forme un précipité blanc avec l’eau de chaux. La bougie s’éteint
lorsque l’acide stéarique est entièrement consommé.
1/ Identifier les réactifs, les produits et s’il y a lieu les espèces chimiques spectatrices.
2/ Établir l’équation chimique ajustée de la réaction.
3/ Préciser le réactif limitant.
4/ L’énergie thermique libérée lors de la combustion de l’acide stéarique est égale à 138, 0 MJ.kg .
5/ Indiquer le caractère endothermique ou exothermique de cette transformation.
6/ Calculer l’énergie libérée lors de la combustion d’une masse de m = 200 g d’acide stéarique.
7/ Comparer la variation de température lors de la combustion d’une masse de 1,0 k g et de 200 g d’acide stéarique.
3
Décrire un mouvement
Exercice 1
Deux trains sont à l’arrêt, côte à côte, le long des quais d’une gare et dans le même sens. L’un d’eux démarre lentement.
1/ Quelle est l’impression du voyageur qui se trouve dans le train voisin ?
2/ Que fait-il pour s’assurer que son train ne roule pas ?
Exercice 2
Sur un tapis roulant se trouvent deux piétons A et B. A reste immobile et B marche d’un pas régulier sur le tapis roulant
dans le même sens que ce dernier.
1/ Préciser le mouvement des piétons A et B par rapport au tapis roulant.
2/ Préciser le mouvement des piétons A et B par rapport au sol.
Exercice 3
On considère la valve de la chambre à air d’une roue de bicyclette. On fait tourner la roue sur place. Quel est le mouvement
de la valve par rapport au sol ? La bicyclette roule maintenant sur la route horizontale. En représentant la roue par un
cercle de diamètre 4 cm et la valve par un point, représenter les positions occupées par la valve tous les quarts de tour.
Donner ensuite l’allure de la trajectoire décrite par la valve par rapport au sol.
Exercice 4
Le schéma représente une poinçonneuse destinée à percer des tôles. Pour e↵ectuer ce travail, on exerce en O un e↵ort
symbolisé par F .
1/ Quelle est la trajectoire décrite par le point O par rapport au bâti fixe ?
2/ Quelle est la trajectoire décrite par le point B par rapport au bâti fixe ?
Exercice 5
Un camion est aménagé pour transporter des bacs à déchets. Le bac, non représenté, est accroché à la flèche CA par
l’intermédiaire de chaı̂nes. Deux vérins hydrauliques sont disposés symétriquement permettent de soulever le bac et de le
placer sur la plate-forme du camion.
1/ Quelle est la trajectoire décrite par le point A par rapport au camion ?

2/ Quelle est la trajectoire décrite par le point B par rapport au camion ?
3/ Quelle est la trajectoire décrite par le point B par rapport au vérin ?
1
Exercice 6
Un disque a un diamètre de 30 cm et il tourne régulièrement en faisant 33 tours par minute, par rapport au châssis du
tourne disque. On repère un point M de la périphérie du disque (voir figure 9).
1/ Quelle est la vitesse de ce point par rapport au châssis ?
2/ Représenter sur un schéma le vecteur vitesse de ce point M à trois instants di↵érents en adoptant pour échelle des
longueurs 1 cm pour 5 cm et pour échelle des vitesses 1 cm pour 0.2 m.s−1 .
3/ Y a-t-il variation du vecteur vitesse ?
Exercice 7
Un satellite artificiel décrit une trajectoire circulaire autour de la Terre à l’altitude de 200 km. Sa période de révolution est
1 heure 30 minutes. Calculer sa vitesse, si on admet que le rayon de la Terre est de 6400 km. La période de révolution est
le temps que met le satellite pour accomplir un tour complet.
Exercice 8
Sur une autoroute rectiligne, deux automobilistes roulent dans le même sens avec des vitesses VA = 90 km.h−1 et VB =
126km.h−1 par rapport au sol.
1/ Exprimer les vitesses VA et VB de chaque automobiliste en m.s ?1.
2/ Quelle est la vitesse VA�B de l’automobiiste A par rapport à l’automobiliste B ?
3/ Quelle est la vitesse VB�A de l’automobiiste B par rapport à l’automobiliste A ?
Exercice 9
Un tapis roulant a un mouvement rectiligne uniforme. Sa vitesse de déplacement par rapport au sol est V1 = 3 m.s−1 . Un
utilisateur avance sur le tapis à la vitesse V2 = 4 km.h−1 par rapport au tapis et dans le même sens.
1/ Quelle est la vitesse de l’utilisateur par rapport au sol ?
2/ Que devient cette vitesse si l’utilisateur se déplace en sens inverse ?
Exercice 10
On considère une grue munie de son chariot de manutention. Une charge y est accrochée. Le chariot peut se déplacer le
long de la flèche à la vitesse constante v = 0, 3 m.s−1 . De plus, un dispositif non représenté permet de soulever la charge à
la vitesse constante u = 0,4 m.s−1 .
1/ Représenter sur un schéma les positions occupées par le centre C de la charge à 1, 2, 3, 4 et 5 secondes après le départ
de celle-ci du point O.
2/ Quelle est la trajectoire décrite par le centre de cette charge ? Préciser sa direction par rapport à l’horizontale.
3/ Représenter le vecteur vitesse de la charge et calculer sa norme.
Exercice 11
Une grande roue de fête foraine supporte des nacelles articulées sur un cercle de rayon R = 6 m. La roue fait un tour en 10
secondes d’une manière uniforme.
3
1/ Quelle est la trajectoire décrite par le point G ? Tracer-la.
2/ Quelle est la norme du vecteur vitesse du point G ?.
4
Action sur un système
Exercice 1
Calculer la force d’attraction exercée par le Soleil sur la Terre. On donne les valeurs numériques suivantes : - masse de la
Terre MT = 6, 0 × 1024 kg - masse du Soleil MS = 2, 0 × 1030 kg - distance Terre-Soleil D = 150 × 106 km - constante de
gravitation G = 6.67 × 10−11 u.s.i
Exercice 2
La force d’attraction entre la Terre et la Lune est de 2 × 1020 N. Sachant que ces planètes sont distantes de 382000 km,
calculer la masse de la Lune ML , sachant que la masse de la Terre est MT = 6, 0 × 1024 kg et que la constante de gravitation
vaut G = 6, 67 × 10−11 u.s.i.
Exercice 3
Une caravane est accrochée à une voiture. Les deux véhicules sont immobiles sur la route horizontale.
Faire le bilan des forces qui s’exercent sur les systèmes suivants
- la voiture
- la caravane
- l’attelage voiture et caravane
Exercice 4
Démontrer que l’intensité de la pesanteur au niveau du sol est g = 9.81 N.kg−1 , sachant que la masse de la Terre est
MT = 5, 98 × 1024 kg et que le rayon RT = 6376 km.
1
Principe de l’inertie
Exercice 1
a. La direction du mouvement d’un objet peut être modifiée si
1. il n’est soumis à aucune force
2. il est soumis à une seule force
3. les forces qui s’exercent sur lui se compensent
4. les forces qui s’exercent sur lui ne se compensent pas
b. Une force peut

1. déformer un objet
2. modifier la masse d’un objet
3. modifier la trajectoire d’un objet
4. modifier la vitesse d’un objet
c. Si deux forces se compensent, elles ont

1. la même direction
2. la même norme
3. le même sens
4. des sens opposés
d. Un parachutiste (parachute fermé) a un mouvement rectiligne accéléré car

1. la résistance de l’air est plus petite que son poids
2. la résistance de l’air est plus grande que son poids
3. la résistance de l’air est égale à son poids
4. on ne peut pas répondre
e. Parachute ouvert, le parachutiste chute verticalement à vitesse constante car

1. la résistance de l’air est plus petite que son poids
2. la résistance de l’air est plus grande que son poids
3. la résistance de l’air est égale à son poids
4. on ne peut pas répondre
1. le vecteur vitesse �
→
f. Un ballon est lancé verticalement vers le haut. On néglige les frottements de l’air.
2. après le sommet de la trajectoire, le vecteur vitesse �

→
v est constant
3. le vecteur poids P impose une diminution de la norme du vecteur vitesse � →

v est vertical vers le bas et sa norme augmente
�
→
v lors de la montée
4. le vecteur vitesse v garde la même direction mais change de sens lors du mouvement
Exercice 2
Lors d’une mêlée au rugby, l’équipe bleue exerce une force de poussée F1 et l’équipe verte une force de poussée F2 .
1/ Les deux équipes se neutralisent et restent immobiles. Déterminer les caractéristiques des deux forces de poussée.
2/ L’équipe bleue exerce maintenant une force de poussée F1 = 1, 5×104 N et l’équipe verte une force de poussée F2 = 1, 0×104
�
→ � →
N. Calculer puis représenter sans souci d’échelle le vecteur F 1 + F 2 .
1
Exercice 3
�
→ � → �
→
On a modélisé la chute d’un parachutiste à l’aide des forces F 1 , F 2 et P .
1/ Construire la somme des vecteurs

�
→
2/ Si les forces ne se compensent pas, en déduire la direction et le sens du vecteur somme des forces ∑ F .
Exercice 4
On considère les quatre modélisations suivantes d’un objet ponctuel de masse m placé au point M.
Indiquer si le mouvement de M sous l’e↵et de l’ensemble des forces représentées peut être rectiligne uniforme.
Exercice 5
Une voiture se déplace sur une route horizontale et aborde un virage à gauche. À la sortie du virage, elle aborde une portion
verglacée juste avant un virage à droite.
1/ Décrire le mouvement du passager à la droite de la conductrice dans le premier virage.
2/ Indiquer si les forces qui s’exercent sur le passager se compensent dans le premier virage.
3/ Donner la trajectoire de la voiture à l’entrée du second virage.
Exercice 6
Un parachutiste de masse m =100 k g avec son équipement a e↵ectué un saut depuis un ballon à 1200 m d’altitude.
On considère que la trajectoire est rectiligne verticale dans le référentiel terrestre galiléen. Le saut a été enregistré sur le
graphique. On repère quatre phases lors du saut. L’accélération de pesanteur vaut g = 9.8 N.kg−1 .
2
1/ Déterminer à quelle date le parachute s’ouvre. b. Pour chaque phase du mouvement, déterminer comment évolue le
vecteur vitesse du système parachutiste.
2/ Indiquer dans quelle(s) phase(s) le parachutiste a un mouvement rectiligne et uniforme.
3/ Calculer le poids P du parachutiste.
4/ Pour chaque phase, lister les forces appliquées au parachutiste. Les représenter sur un schéma en faisant apparaı̂tre le
�
→
vecteur F .
Exercice 7
Lorsqu’un aimant se déplace dans un conducteur électrique fixe, il engendre un courant qui crée une force de freinage
électromagnétique.
On lâche un aimant à l’intérieur d’un tube en position verticale et à l’aide d’un matériel d’acquisition, on réalise la chro-
nophotographie de la chute de l’aimant. Une durée de 0.25 s sépare chaque point de mesure. La manipulation est réalisée
avec un tube en matière plastique puis un tube en cuivre. On travaille dans un référentiel terrestre galiléen et les forces de
frottements autres que magnétiques seront négligées.
Déterminer d’après les trajectoires et le Principe d’Inertie quelle expérience correspond au tube de cuivre.
Exercice 8
Lors d’un concours de lancer de fusées à eau, un système de capture vidéo a permis de récupérer les données liées à l’altitude
toutes les 50 ms.
Représenter la trajectoire du mouvement puis identifier les phases du mouvement pendant lesquelles les forces exercées sur
la fusée se compensent et ne se compensent pas.
Exercice 9
Un petit chariot glisse sans frottement sur un rail à coussin d’air. Le rail peut être horizontal ou légèrement incliné. La
position du chariot sur le rail en fonction du temps a été enregistrée. Les données de deux expériences sont regroupées dans
les tableau. Les points sont numérotés à partir de zéro (M0 , M1 , etc...)
3
Expérience 1 :
Expérience 2 :
1/ Définir le système étudié ainsi que le référentiel choisi pour décrire le mouvement. b. Pour chaque enregistrement, calculer
les valeurs des vitesses v8 et v9 , en utilisant la définition de la vitesse vi au point M i comme étant la quantité
vi =
Mi Mi+1
t
avec Mi+1 le point suivant Mi et t la durée du parcours de Mi à Mi+1 .
2/ Sur le même dessin, représenter côte à côte les points M8 et M9 pour les deux expériences, et dessiner à l’échelle dans
chaque cas les vecteurs vitesses v8 et v9
3/ Décrire à chaque fois la variation du vecteur vitesse.
4/ En déduire la valeur de la résultante des forces qui s’exercent sur le chariot.
5/ Dessiner le bilan des forces dans les deux cas.
4
Emission et perception d’un son
1 Emission et perception d’un son
Exercice 1
a. Un son est produit grâce à 1. une caisse de résonance 2. l’air 3. la vibration d’une corde 4. la vibration d’une membrane
b. Un signal sonore peut se propager dans 1. un gaz 2. un liquide 3. un solide 4. le vide
c. La vitesse de propagation d’un son dans l’air à 20 °C est d’environ 1. 340 km.h−1 2. 340 m.h−1 3. 340 km.s−1 4. 1224
km.h−1
d. La vitesse de propagation des ultrasons est 1. supérieure à celle des ondes audibles 2. égale à celle des sons audibles 3.
inférieure à celle des sons audibles 4. di↵érente de celle des sons audibles
Exercice 2
Dans une salle à 20 °C, des ultrasons parcourent la distance qui sépare un émetteur d’un récepteur d’ultrasons en 2.2 ms.
1/ Rappeler la vitesse de propagation d’un signal sonore dans l’air.
2/ Calculer la distance d entre l’émetteur et le récepteur.
Exercice 3
La pyramide maya de Kukulcan au Mexique renvoie un écho particulier qui ressemble au cri d’un oiseau. Un touriste se
trouve à une distance d de la pyramide et entend l’écho 30 ms après avoir claqué dans ses mains.
1/ Identifier la distance parcourue par le son.
2/ Calculer la distance qui sépare le touriste de la pyramide.
Exercice 4
Lors d’un orage, un observateur compte 5 s entre l’observation de l’éclair et le grondement du tonnerre.
1/ Évaluer la distance séparant Marion de l’orage en mètres puis en kilomètres.
2/ Calculer la durée mise par la lumière pour parcourir la distance entre l’orage et Marion.
3/ Justifier par un calcul la raison pour laquelle la durée de propagation de la lumière peut être négligée.
Exercice 5
Une flamme de bougie vibre lorsqu’elle est placée devant le haut-parleur d’une enceinte qui émet de la musique. Comment
peut-on expliquer ce phénomène ?
Exercice 6
La fréquence en hertz d’un signal sonore représente 1. la durée d’un motif élémentaire 2. le nombre de motifs élémentaires
en 1s 3. le nombre de motifs élémentaires en 1 min 4. l’amplitude d’un motif élémentaire
Exercice 7
Un musicien joue un La avec sa flûte. La représentation temporelle de la note est donnée sur la figure.
1
1/ Indiquer si la note peut être considérée comme périodique.
2/ Si oui, mesurer la période T de la note.
Exercice 8
Un signal sonore a été enregistré, la représentation temporelle est donnée sur la figure.
1/ Mesurer la période du signal sonore le plus précisément possible.

2/ Calculer la fréquence du signal sonore.
3/ Justifier le fait que ce signal soit audible.
Exercice 9
a. L’oreille humaine est sensible aux fréquences comprises entre 1. 20Hz e t200Hz 2. 20Hz et 20000Hz 3. 20Hz et 20MHz 4.
20Hz et 20kHz
b. La hauteur d’un son est liée 1. à la fréquence du son 2. au niveau sonore du son 3. à la période du son 4. au timbre du
son
c. L’unité du niveau sonore d’un son est 1. hertz (Hz) 2. seconde (s) 3. décibel (dBA) 4. volt(V)
Exercice 10
Un haut parleur de qualité doit être capable de reproduire les sons de diverses fréquences avec une intensité convenable. La
courbe de réponse en fréquence représente le niveau du son émis par le haut- parleur en fonction de sa fréquence.
1/ Indiquer la particularité de l’échelle sur l’axe des fréquences.

2/ Pour un son de fréquence 400 Hz relever le niveau sonore émis par le haut-parleur.
3/ Déterminer le niveau sonore L1 correspondant à la droite verte horizontale, puis déterminer l’intervalle de fréquence
pour lequel le haut-parleur est capable de produire un son de niveau supérieur à L2 − L1 =-3 dBA.
Exercice 11
Pour protéger nos oreilles d’un trop grand niveau d’intensité sonore, il existe des bouchons d’oreille de natures di↵érentes
selon leur type d’utilisation
2
- les bouchons en mousse (ou les boules en cire) à usage domestique, les plus courants
- les bouchons moulés en silicone utilisés par les musiciens et fabriqués sur mesure
Sur un document publicitaire, un fabriquant fournit les courbes d’atténuation correspondant aux deux types de bouchons.
Elles représentent la diminution du niveau d’intensité sonore due au bouchon en fonction de la fréquence de l’onde qui le
traverse. Plus l’atténuation est grande, plus le niveau d’intensité sonore est faible.
1/ Une pratique musicale régulière d’instrument tels que la batterie ou la guitare électrique nécessite une atténuation du
niveau d’intensité sonore. Cependant elle ne doit pas être trop importante afin que le musicien entende suffisamment et ne
doit donc pas dépasser 25 dB. Indiquer pour chaque bouchon si le critère précédent a été respecté.
2/ Indiquer si un bouchon en mousse atténue davantage les sons aigus ou les sons graves.
Exercice 12
La capacité d’une oreille à entendre n’est pas la même en fonction de la hauteur du son parvenant à l’oreille de l’auditeur.
Un son émis par une source de niveau d’intensité sonore ne sera pas perçu par l’oreille avec ce même niveau d’intensité
sonore. Ces di↵érentes caractéristiques sont résumées dans le diagramme de Fletcher et Munson, proposé en 1933 par deux
chercheurs américains.
Ce diagramme montre des courbes isotoniques (même niveau d’intensité sonore perçu par l’oreille) en fonction de la hauteur
du son. La courbe de niveau 0 indique le niveau d’intensité sonore minimal pour lequel un son doit être entendu. Par
exemple un son d’une hauteur de 50 Hz est détecté par l’oreille uniquement si son niveau d’intensité sonore est d’environ
42 dB (voir figure , point A). De même un son de niveau d’intensité sonore 80 dB et de hauteur 50 Hz ne sera perçu au
niveau de l’oreille qu’avec un niveau d’intensité sonore de 60 dB (point B sur le graphique).
1/ Indiquer la particularité de l’axe des fréquences sur le diagramme.
2/ Préciser la partie du diagramme où se trouvent les sons aigus et celle ou se trouvent les sons graves.
3/ Soient deux sons avec le même niveau d’intensité sonore L = 60 dB l’un de fréquence 50 Hz, l’autre de fréquence 100
Hz. À l’aide du diagramme, déterminer le niveau d’intensité sonore perçue par l’oreille.
3
Vision et image
Exercice 1
Recopier précisemment sur une feuille, en respectant la position des couleurs par rapport aux longueurs d’ondes le spectre
de la figure.
Demander à son voisin ou sa voisine si le dessin est fidèle à l’original.
Exercice 2
Choisir la ou les bonnes réponses. a. La lumière blanche est 1. émise par le Soleil 2. composée d’une seule lumière colorée
3. composée de plusieurs lumières colorées
b. Un rayonnement monochromatique est caractérisé par 1. une longueur d’onde dans le vide 2. un indice de réfraction 3.
des longueurs d’ondes dans le vide
c. Un réseau de di↵raction 1. disperse la lumière blanche 2. transmet la lumière blanche sans la décomposer 3. décompose
un rayonnement monochromatique
d. Pour observer un spectre d’émission, on utilise 1. un spectroscope 2. un montage comportant un prisme 3. un montage
ne comportant pas de système dispersif.
e. Un spectre de raies d’émission 1. est continu 2. comporte des raies noires sur un fond coloré 3. comporte des raies colorées
sur un fond noir
Exercice 3
1/ Comment appelle-t-on la lumière qui nous éclaire en plein jour ?
2/ Pourquoi dit-on qu’on peut la �décomposer� ?
3/ Ordonner les longueurs d’ondes des radiations bleue, verte et rouge qui la compose.
Exercice 4
1/ La longueur d’onde d’une radiation lumineuse est de 4, 30 × 10−7 m. La convertir en nanomètre.
2/ Un laser a pour longueur d’ nm. Cette radiation se trouve-t- elle dans le domaine du visible ?
3/ Convertir cette longueur d’onde en mètre, et écrire le résultat en notation scientifique
Exercice 5
Parmi les quatre spectres de la figure,
1
1/ lesquels sont des spectres continus ?
2/ lesquels sont des spectres de raie d’émission ?
3/ lequel est émis par un corps chaud ?
4/ lequel est émis par un corps très chaud ?
5/ lequel est émis par une lampe spectrale ?
Exercice 6
La figure représente le spectre de raies d’un gaz inconnu.
La raie verte de ce spectre peut-elle être due à la présence de cadmium dans le gaz inconnu sachant que la longueur d’onde
de la raie verte du cadmium est de 508,58 nm ?
Exercice 7
Le spectre de la figure correspond-il à une diode laser ( = 640 nm) ou à un laser à gaz hélium-néon ( = 632,8 nm) ?
Exercice 8
Voici le profil spectral de trois corps chauds.
Associer chaque corps chaud à une température T1 = 4000 °C, T2 = 5000 °C et T3 = 6000 °C . Justifier la réponse.
Exercice 9
La figure présente un spectre en niveau de gris des raies d’émission du lithium.
2
1/ Déterminer la valeur de la longueur d’onde des six radiations présentes sur ce spectre.
2/ En vous aidant du tableau, préciser la couleur de chaque radiation.
Exercice 10
Le spectre de la figure correspond au spectre de raies d’émission de l’hélium.
1/ Quelles sont les conditions expérimentales nécessaires pour obtenir cette lumière ?
2/ Vérifier que ce spectre est cohérent avec les longueurs d’ondes des radiations caractéristiques de l’hélium (587 nm, 668
nm et 706 nm).
Exercice 11
La figure représente le spectre de la lumière émise par une lampe à vapeur de mercure.
1/ De quel type de spectre s’agit-il ?

2/ Cette lumière est-elle monochromatique ou polychromatique ?
3/ Déterminer la valeur de la longueur d’onde de chaque radiation présente sur ce spectre.
Exercice 12
La lumière émise par certains tubes fluorescents provient d’un gaz sous faible pression qui subit des décharges électriques
et de la présence d’une poudre fluorescente sur les parois internes du tube. La poudre fluorescente fournit une lumière dont
le spectre est continu.
3
Sur le spectre de la figure, identifier les contributions du gaz sous faible pression et de la poudre fluorescente, justifier le
raisonnement.
Exercice 13
La figure représente le spectre d’émission d’une lampe spectrale. On donne les longueurs d’ondes en nanomètre des principales
raies d’émission de quelques éléments
- mercure : 404- 435 - 546 - 577 - 579 - 708
- zinc : 481 - 468 - 472 - 518 - 636
- hélium : 587 - 668 - 706
- cadmium : 468 - 480 - 508 - 610 - 644 - 734
1/ Ce spectre correspond-il à une lumière polychromatique ou monochromatique ?

2/ Ce spectre est-il continu ou discontinu ?
3/ Associer à chacune des raies du spectre à un élément chimique de la liste.
4/ En déduire la nature des éléments présents dans cette lampe.
4
Réfraction
Exercice 1
a. La valeur de la vitesse de la lumière dans l’air ou dans le vide est
1. 300000 km.s−1
2. 340 m.s−1
3. 3 × 108 m.s−1
4. 30000 km.s−1
b. L’indice de réfraction d’un milieu transparent s’exprime

1. en degrés (°)
2. en mètres (m)
3. sans unité
4. en radians (rad)
c. L’indice de réfraction d’un milieu transparent

1. est positif
2. est négatif
3. peut être nul
4. est toujours supérieur ou égal à 1
d. Le rayon réfléchi
1. est toujours perpendiculaire au rayon incident
2. est toujours le symétrique du rayon réfracté par rapport à la surface
3. forme toujours un angle de 45° par rapport à la normale
4. est toujours le symétrique du rayon incident par rapport à la normale
e. Le changement de direction d’un rayon changeant de milieu de propagation est appelé

1. réflexion
2. transmission
3. réfraction
4. incidence
f. L’angle d’incidence
1. est défini par rapport à la surface
2. est défini par rapport à la normale
3. peut être plus grand que 90°
4. peut être nul
Exercice 2
Un rayon laser met 1,28 s pour aller de la Terre jusqu’à la Lune. Calculer la distance Terre-Lune
Exercice 3
Reproduire le schéma de la figure
et légender le schéma en utilisant les expressions

1. angle d’incidence
1
2. angle de réfraction
3. normale
4. rayon incident
5. rayon réfracté
6. surface de séparation
Exercice 4
Sur la figure, identifier les angles d’incidence, de réfraction, la normale à la surface, les rayons incidents et réfractés
Exercice 5
Un rayon lumineux se propageant dans l’air arrive sur une face plane d’un bloc de verre. On précise les indices optiques
suivants nair = 1.00, nverre = 1.50
1/ Schématiser la situation illustrant le phénomène de réfraction en faisant apparaı̂tre les rayons incident et réfracté.
2/ Calculer la valeur de l’angle d’incidence permettant d’obtenir un angle de réfraction de 35 .
Exercice 6
Une des méthodes utilisées pour contrôler la concentration massique en sucre (saccharose) des jus de fruits, des sirops, du
vin, etc. est la réfractométrie. Afin de déterminer expérimentalement la teneur en sucre d’un jus de pomme, l’indice de
réfraction de plusieurs solutions aqueuses de saccharose de concentrations massiques connues a été mesuré.
1/ Tracer sur un graphique l’indice n en fonction de la concentration massique Cm .

2/ Vérifier que d’après les points expérimentaux, la relation entre n et Cm peut être modélisée par une droite d’équation
n = 1, 35 × 10−4 × Cm + 1, 333
3/ La mesure de l’indice de réfraction de notre jus de pomme donne njus = 1,345. Calculer la concentration massique en
sucre du jus de pomme.
Exercice 7
Lors d’une séance de travaux pratiques, on utilise le dispositif de la figure 27 pour étudier la réfraction de la lumière par
un liquide contenu dans une cuve demi cylindrique. On va chercher à mesurer l’indice optique du liquide dans cette cuve.
On rappelle la valeur de l’indice de l’air nair = 1,00.
1/ Annoter le schéma avec les indication suivantes normale, rayon réfracté, angle d’incidence i, angle de réfraction r,
dioptre.
2
2/ Le demi disque contient un liquide incolore et transparent inconnu. Pour di↵érentes valeurs de l’angle d’incidence i, on
mesure l’angle de réfraction r.
Recopier et compléter ce tableau.

3/ Représenter graphiquement sin i en fonction de sin r.
4/ En déduire la valeur de l’indice de réfraction du liquide présent dans le demi disque.
5/ Durant cette séance, les autres groupes ont obtenu les valeurs d’indice de réfraction regroupées dans le tableau .
En e↵ectuant un traitement statistique sur les huit valeurs d’indice obtenues par l’ensemble des groupes, donner une
estimation de la valeur de l’indice n.
6/ Le liquide utilisé durant cette séance était du glycérol dont l’indice de réfraction est nglycérol = 1,50. Le résultat obtenu
à la question précédente est-il cohérent ?
Exercice 8
À partir de la loi de Snell-Descartes sur la réfraction
n1 × sin i1 = n2 × sin i2
écrire quatre formules permettant de calculer chacun des paramètres de la loi connaissant les trois autres.
Exercice 9
Un rayon lumineux provenant d’un laser arrive à la surface d’un bloc de verre.
3
1/ Lire la mesure de l’angle d’incidence.
2/ Déterminer l’angle de réflexion et tracer le rayon réfléchi.
Exercice 10
Un rayon lumineux provenant d’un laser est en partie réfléchi par une cuve remplie d’un liquide et posée sur un disque
gradué.
Reproduire le schéma et représenter schématiquement le rayon incident.
Exercice 11
On réalise une expérience en dirigeant un faisceau de lumière blanche vers un prisme en verre.
1/ Quelle propriété du prisme est à l’origine de la décomposition d’une lumière.

2/ Justifier que la lumière du Soleil (la lumière blanche) n’est pas une lumière monochromatique.
3/ Quelle sont les radiations les plus déviées par le prisme ?
4/ On remplace le faisceau de lumière solaire par un faisceau monochromatique rouge. Qu’observe-t-on ?
Exercice 12
Isaac Newton (1642-1727) a utilisé un prisme pour comprendre la dispersion de la lumière blanche observée dans les arcs-
en-ciel. Les indices de réfraction du prisme va- rient suivant la couleur du rayonnement qui le traverse.
nrouge = 1,62 nbleu = 1,65

1/ Pourquoi le rayon lumineux n’est pas dévié au point I1 ?
4
2/ Décrire et expliquer qualitativement le phénomène de dispersion de la lumière par un prisme.
Exercice 13
Le GIGN a été appelé pour une intervention à la piscine municipale : un piranha psychopathe a été lâché par erreur dans le
petit bassin où barbotaient des enfants. Le poisson carnivore les ayant tous bou↵é, il a été décidé de � neutraliser � la bête
à écaille en lui tirant une balle de fusil entre ses deux yeux. La délicate mission est confiée au tireur d’élite Snipper-Kitty,
qui utilise une carabine munie d’une visée laser. La question est : Snipper-Kitty doit il viser la tête, le centre ou la queue
du poisson pour l’abattre d’une balle entre les deux yeux ?
Le schéma de la figure est à l’échelle. Un conseil : calculez et tracez à l’échelle la trajectoire du spot laser, depuis les points
A, B et C, puis choisir le rayon laser le plus proche de la trajectoire de la balle qui passe par C. Données : indice de réfraction
de l’air 1,00. indice de réfraction de l’eau 1,33.
5
Electricité
Exercice 1
Pour chaque schéma, écrire la relation liant les intensités des courants électriques et calculer l’intensité manquante.
Exercice 2
On considère un montage comprenant
- une lampe traversée par 120 mA
- une pile traversée par 0,300 mA
- une résistance traversée par 0,120 A
- un moteur traversé par 0,180 A
Faire le schéma du montage et justifier votre réponse.
Exercice 3
Déterminer la valeur du i1 dans le montage de la figure
Exercice 4
Déterminer le sens et l’intensité des courants dans les branches AC, BD et AGD de la figure sachant que
- i1 = 0,15 A
- i4 = 0,20 A
- i5 = 0,02 A
1
Exercice 5
1/ Quel appareil mesure l’intensité du courant ?
2/ Comment l’associer avec un dipôle dont on veut mesurer l’intensité du courant qui le traverse ?
3/ Quelle est l’unité de l ?intensité du courant ?
Exercice 6
1/ Schématiser le circuit présenté sur la figure, en y ajoutant un ampèremètre.
2/ Placer les bornes A et COM de l’ampèremètre pour que l’intensité du courant mesurée soit positive.
Exercice 7
Un circuit est schématisé sur la figure. Parmi les points A, B, C, D et E, indiquer lesquels sont des n½uds du circuit.
Exercice 8
On réalise un circuit comprenant un moteur électrique alimenté par une pile. On associe une lampe en dérivation avec le
moteur.
1/ Schématiser le montage.
2
2/ Représenter les nœuds du circuit en les nommant.
Exercice 9
Pour le circuit représenté sur la figure, on a i1 = 100 mA et i2 = 150 mA.
1/ Reproduire le schéma en ajoutant l’ampèremètre permettant de mesurer l’intensité i du courant.

2/ Calculer cette intensité.
Exercice 10
Un circuit électrique est constitué d’une source de tension, d’un moteur et d’un conducteur ohmique associés en dérivation.
L’intensité du courant qui traverse la source de tension est i = 250 mA. Les intensités des courants circulant dans le moteur
et le conducteur ohmique sont respectivement i1 =100 mA et i2 = 150 mA.
1/ Proposer une loi des ncompatible avec les mesures d’intensité fournies.
2/ Schématiser le circuit en faisant apparaı̂tre les trois flèches d’intensité.
Exercice 11
La figure représente un circuit électrique en fonctionnement, composé d’une pile, d’un interrupteur fermé, d’une lampe et
d’un voltmètre.
1/ Schématiser ce circuit électrique.

2/ Indiquer comment mesurer l’intensité du courant électrique qui traverse la lampe.
Exercice 12
Soit la maille présentée sur la figure. Sachant que U1 = 1.6 V, U2 = 2.2 V et U3 = -9.0 V , exprimer puis calculer la valeur
de la tension U4 .
Exercice 13
Sur la figure, on considère une maille ADCBA.
Exprimer puis calculer dans chacun des cas ci-dessous la valeur de la tension inconnue.
1/ UAB = 2,0 V, UBC = 1,2 V, UCD = -4,0 V et UDA = ?
2/ UAB = 4,5 V, UBC = 3,2 V, UAD = 2,5 V et UCD = ?
3/ UAB = 1,5V, UBC = 0,75 V, UCD = 513 mV et UDA = ?
3
Exercice 14
Un ventilateur de poche fonctionne avec deux piles de 1,5 V. Lorsqu’il est en marche, une diode électroluminescente (DEL)
est allumée.
1/ Recopier le schéma électrique de la figure 69 puis représenter la tension U2 aux bornes de la résistance R et la tension
U3 aux bornes du moteur M du ventilateur.
2/ Sachant que la tension aux bornes de la DEL vaut U1 = 1,2 V, calculer les valeurs des tensions U2 et U3 .
Exercice 15
La figure représente le circuit équivalent d ?une lampe torche alimentée par une pile de tension UG = 4,5 V . La tension aux
bornes de la résistance R1 est U1 = 0,3 V . Calculer la tension U0 aux bornes de la lampe.
Exercice 16
La figure représente le circuit équivalent d’une lampe torche alimentée par une pile de tension UG = 4,5 V. La tension aux
bornes de la résistance R1 est U1 = 0,3 V. Calculer la tension U0 aux bornes de la lampe.
4
Exercice 17
Sur la figure, on a les valeurs suivantes pour les tensions

- U1 = 2,1 V
- U2 = 3,4 V
- U3 = 5, 5 V
Calculer la tension UG aux bornes du générateur.

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Travail obligatoire

Pour le passage en 1ère

Proposez une méthode simple pour reconnaı̂tre les trois liquides.

1/ Calculer la concentration en masse en protéine et en fer du lait de vache.

1 Dosage par étalonnage

1/ Tracez la droite d’étalonnage A en fonction de t.

1/ Nommer les entités contenues dans la poudre de fer.

2/ Donner les noms et les formules des espèces chimiques correspondantes.

1/ Ma charge est négative et je suis en mouvement autour du noyau.

Justifier la stabilité de chaque atome dans chaque molécule.

Pouvez vous l’aider à retrouver ses erreurs ?

1/ Lister les types de liaisons à rompre et leur nombre.

1/ Tracer le graphique représentant l’évolution de la température au cours du temps.

O2 (g) + 2H2 (g) �→ 2H2 O(g)

7O2 (g) + C3 H8 (g) + N2 �→ 4H2 O(g) + 3CO2 (g) + N2 (g)

1/ Pourquoi cette équation ne convient-elle pas telle qu’elle est écrite ?

CaCO3 (aq) + 2H+ (aq) �→ Ca2+ (aq) + CO2 (g) + H2 O(l)

2Al2 O3 (s) + 3C(s) �→ 4Al(s) + 3CO2 (g)

On souhaite obtenir 100 kg d’aluminium.

1/ Quelle est la trajectoire décrite par le point A par rapport au camion ?

b. Une force peut

c. Si deux forces se compensent, elles ont

d. Un parachutiste (parachute fermé) a un mouvement rectiligne accéléré car

e. Parachute ouvert, le parachutiste chute verticalement à vitesse constante car

2. après le sommet de la trajectoire, le vecteur vitesse �

3. le vecteur poids P impose une diminution de la norme du vecteur vitesse � →

1/ Construire la somme des vecteurs

1 Emission et perception d’un son

1/ Mesurer la période du signal sonore le plus précisément possible.

1/ Indiquer la particularité de l’échelle sur l’axe des fréquences.

Demander à son voisin ou sa voisine si le dessin est fidèle à l’original.

1/ De quel type de spectre s’agit-il ?

1/ Ce spectre correspond-il à une lumière polychromatique ou monochromatique ?

b. L’indice de réfraction d’un milieu transparent s’exprime

c. L’indice de réfraction d’un milieu transparent

e. Le changement de direction d’un rayon changeant de milieu de propagation est appelé

et légender le schéma en utilisant les expressions

1/ Tracer sur un graphique l’indice n en fonction de la concentration massique Cm .

Recopier et compléter ce tableau.

Reproduire le schéma et représenter schématiquement le rayon incident.

1/ Quelle propriété du prisme est à l’origine de la décomposition d’une lumière.

nrouge = 1,62 nbleu = 1,65

1/ Reproduire le schéma en ajoutant l’ampèremètre permettant de mesurer l’intensité i du courant.

1/ Schématiser ce circuit électrique.

Sur la figure, on a les valeurs suivantes pour les tensions

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