موضوع امتحان بكالوريا 2022 في العلوم الفيزيائية مع الحل – شعبة علوم تجريبية

📌 الجزء الأول: الكيمياء (12 نقطة)

التمرين الأول: (07 نقاط) — التحولات الكيميائية والموازنات

نعتبر التفاعل الكيميائي التالي في محلول مائي:

2Fe³⁺(aq) + Sn²⁺(aq) → 2Fe²⁺(aq) + Sn⁴⁺(aq)

1. حدد الثنائيات (Ox/Red) المشاركة في هذا التفاعل. (1 ن)
2. أكتب نصف المعادلتين للإلكترونين لكل ثنائية. (1 ن)
3. نحضر محلولاً من Fe³⁺ تركيزه C₁ = 0.1 mol/L وحجمه V₁ = 50 mL، ومحلولاً من Sn²⁺ تركيزه C₂ = 0.05 mol/L وحجمه V₂ = 50 mL. نخلط المحلولين.
   1. احسب كميات المادة الابتدائية للمتفاعلات. (1 ن)
   2. حدد المتفاعل المحد. (1 ن)
   3. احسب تراكيز جميع الأنواع الكيميائية في نهاية التفاعل. (1 ن)
4. إذا كان حجم المحلول النهائي Vₜ = 100 mL، احسب التركيز المولي لـ Fe²⁺ الناتج. (1 ن)

التمرين الثاني: (05 نقاط) — حمض وقاعدة

محلول مائي لحمض الإيثانويك CH₃COOH تركيزه C = 0.01 mol/L. قيست قيمة pH فوجدت 3.4. (pKₐ = 4.8)

1. أكتب معادلة تفاعل الحمض مع الماء. (1 ن)
2. احسب τ (نسبة التقدم النهائي). هل التحول كلي أم محدود؟ (1.5 ن)
3. احسب [H₃O⁺] و [CH₃COO⁻] في المحلول. (1 ن)
4. احسب نسبة تفكك الحمض α. (0.5 ن)
5. إذا أضفنا إلى المحلول قطعة من الصوديوم، ماذا تلاحظ؟ اكتب المعادلة. (1 ن)

📌 الجزء الثاني: الفيزياء (08 نقطة)

التمرين الثالث: (04 نقاط) — الكهرباء

دارة كهربائية تحتوي على مولد قوته المحركة E = 12V ومقاومة داخلية r = 1Ω، موصولة على التوالي مع ناقل أومي مقاومته R = 5Ω ومكثف سعته C = 100μF.

1. احسب شدة التيار I في الدارة عند النظام الدائم. (1 ن)
2. احسب التوتر U_R بين طرفي الناقل الأومي. (0.5 ن)
3. احسب التوتر U_C بين طرفي المكثف. (0.5 ن)
4. احسب الطاقة الكهربائية المخزنة في المكثف. (1 ن)
5. ثابت الزمن τ = RC. احسب τ. (1 ن)

التمرين الرابع: (04 نقاط) — الميكانيك

جسم كتلته m = 500g ينزلق على سطح أفقي خشن تحت تأثير قوة أفقية F = 5N. معامل الاحتكاك μ = 0.2. g = 10 N/kg. المسافة المقطوعة d = 2m.

1. احسب وزن الجسم. (0.5 ن)
2. احسب قوة رد الفعل R. (0.5 ن)
3. احسب قوة الاحتكاك f. (0.5 ن)
4. احسب عمل كل من القوى المؤثرة. (1.5 ن)
5. طبق نظرية الطاقة الحركية لحساب السرعة النهائية للجسم. (1 ن)

🔹 حل التمرين الأول

1. الثنائيات: Fe³⁺/Fe²⁺ و Sn⁴⁺/Sn²⁺
2. Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (×2) ; Sn²⁺ → Sn⁴⁺ + 2e⁻
3. n₀(Fe³⁺) = 0.1×0.05 = 5×10⁻³ mol ; n₀(Sn²⁺) = 0.05×0.05 = 2.5×10⁻³ mol. المتفاعل المحد: Sn²⁺ لأن 5×10⁻³/2 > 2.5×10⁻³/1
4. n(Fe²⁺) = 5×10⁻³ mol → [Fe²⁺] = 5×10⁻³/0.1 = 0.05 mol/L

🔹 حل التمرين الثاني

1. CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺
2. τ = 10^(-3.4)/0.01 = 4×10⁻⁴/0.01 = 0.04 = 4% → تحول محدود
3. [H₃O⁺] = 4×10⁻⁴ mol/L ; [CH₃COO⁻] = 4×10⁻⁴ mol/L
4. α = 4%

🔹 حل التمرين الثالث

1. I = E/(R+r) = 12/6 = 2A
2. U_R = R×I = 5×2 = 10V
3. U_C = E − rI − U_R = 12−2−10 = 0V (في النظام الدائم، المكثف مشحون بالكامل)
4. E = ½CU² = 0.5×10⁻⁴×0 = 0 J
5. τ = RC = 5×10⁻⁴ = 5×10⁻⁴ s

🔹 حل التمرين الرابع

1. P = mg = 0.5×10 = 5N
2. R = P = 5N (السطح أفقي)
3. f = μR = 0.2×5 = 1N
4. W(F) = F×d = 5×2 = 10J ; W(f) = −1×2 = −2J ; W(P) = W(R) = 0
5. ΔEc = ΣW = 10−2 = 8J = ½mv² ⇒ v = √(16/0.5) = √32 = 5.66 m/s