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Sujets et corrigés du bac de physique-chimie 2026

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Sujet Bac Complet - Amérique du Nord 2026 Jour 1 - Corrigé (Physique-chimie)

📝 Voici le sujet complet du bac 2026 de physique-chimie en Amérique du Nord (jour 1) : trois exercices, 20 points et 3 h 30 d'épreuve, pour s'entraîner dans les conditions de l'examen.

  • Exercice 1 (9 points) : valorisation du dioxyde de carbone dans les cimenteries, avec acide-base, mécanisme réactionnel, titrage pH-métrique et énergie.
  • Exercice 2 (6 points) : l'effet photoélectrique et ses applications, de la fréquence seuil du zinc au rendement d'un panneau photovoltaïque.
  • Exercice 3 (5 points) : la wemba-mania, un lancer franc étudié par pointage vidéo et deuxième loi de Newton.

Le sujet officiel et le corrigé détaillé de chaque exercice sont gratuits en PDF.

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Exercice 1 « Valorisation du dioxyde de carbone dans les cimenteries »

Q1
Reproduire la formule topologique de l'éthanolamine, entourer les groupes caractéristiques et nommer les familles fonctionnelles associées.
Q2
Vérifier que la concentration en quantité de matière de la solution aqueuse d'éthanolamine à 20 % vaut .

Données utiles L ; titre massique ; ; ;

Q3
Représenter le diagramme de prédominance du couple acide-base de l'éthanolamine.

Données utiles

Q4
Préciser, en justifiant, sous quelle forme, acide ou basique, l'éthanolamine est présente dans la solution.

Données utiles ;

Q5
Donner l'expression du taux d'avancement de la réaction en fonction de l'avancement final et de l'avancement maximal .
Q6
Exprimer l'avancement maximal en fonction de et .
Q7
Montrer que le taux d'avancement peut s'écrire .

Données utiles ; (Q.6)

Q8
Calculer la valeur du taux d'avancement et la commenter par rapport à la force de la base.

Données utiles ; ; (Q.2) ;

Q9
Identifier un intermédiaire réactionnel en justifiant la réponse.
Q10
Recopier l'étape 1 et représenter par des flèches courbes le déplacement d'électrons. Justifier leur sens.
Q11
Choisir le matériel permettant de préparer 250,0 mL de solution à partir de la solution S, en justifiant la verrerie choisie.

Données utiles dilution au 50e ; mL

Q12
Définir l'équivalence d'un titrage.
Q13
Déterminer, à partir de la courbe de titrage, le volume de solution titrante versé à l'équivalence. Expliquer la méthode employée.

Données utiles figure 1 : courbes et

Q14
En déduire la valeur du titre massique en éthanolamine, en %, de la solution S.

Données utiles ; mL ; mL (Q.13) ; dilution au 50e ; ; ;

Q15
Commenter le résultat en discutant la possibilité d'utiliser cette solution d'éthanolamine pour capter le dioxyde de carbone.

Données utiles (Q.14) ; tableau du sujet : efficacité faible à 15 %, bonne à 20 % ; tolérance à la corrosion très bonne à 15 %, acceptable à 20 %

Q16
Écrire l'équation de la réaction modélisant la formation du méthanol.
Q17
Déterminer la durée nécessaire à la production des 37 500 tonnes de dihydrogène.

Données utiles ; énergie par kilogramme : ;

Q18
En déduire si la puissance des électrolyseurs est suffisante pour la production attendue.

Données utiles h (Q.17) ; production annuelle ; une année : h

Exercice 2 « L'effet photoélectrique et ses applications »

Q1
Décrire l'effet photoélectrique.
Q2
Calculer la fréquence seuil permettant une émission photoélectrique pour le zinc.

Données utiles ; ;

Q3
En déduire la longueur d'onde correspondante et préciser le domaine des ondes électromagnétiques auquel elle appartient.

Données utiles ; (Q.2)

Q4
On éclaire la plaque de zinc avec une radiation de longueur d'onde nm. Justifier que l'effet photoélectrique se produit.

Données utiles (Q.3)

Q5
Montrer, en réalisant un bilan d'énergie, que la vitesse d'éjection des électrons s'écrit .
Q6
Calculer la valeur de cette vitesse.

Données utiles nm ; ; Hz (Q.2) ; kg

Q7
Identifier le paramètre de la radiation qui a une influence sur la valeur de la vitesse. Préciser le sens dans lequel il faut le modifier pour augmenter la vitesse.
Q8
Calculer le rendement d'un panneau photovoltaïque dans les conditions optimales de fonctionnement, pour un éclairement moyen de .

Données utiles ; panneau de 1 346 mm sur 1 112 mm ; figure 2

Q9
Déterminer le nombre de panneaux à installer pour couvrir la moitié de la consommation annuelle du particulier. Commenter le résultat.

Données utiles consommation annuelle 7 500 kW·h ; rendement moyen annuel 10 % ; énergie reçue par jour ; (Q.8)

Exercice 3 « La wemba-mania »

Q1
Donner, en justifiant, la nature du mouvement du ballon selon l'axe .
Q2
Déterminer, à l'aide de la figure 2, la valeur de la coordonnée du vecteur vitesse .

Données utiles figure 2 : modélisation

Q3
Déterminer, à l'aide de la figure 3, la valeur de la coordonnée du vecteur vitesse initiale .

Données utiles figure 3 : modélisation

Q4
En déduire la valeur de la vitesse initiale et de l'angle que fait le vecteur vitesse initiale avec l'horizontale.

Données utiles (Q.2) ; (Q.3)

Q5
Exprimer les coordonnées et du vecteur accélération du point G du ballon en utilisant la loi de Newton.
Q6
Montrer que les équations horaires de la position du ballon sont et .

Données utiles ; ; ; m ; m

Q7
Montrer que la trajectoire du ballon peut être modélisée par .

Données utiles et (Q.6)

Q8
Déterminer, en s'appuyant sur des calculs, si le lancer franc est réussi sans toucher le cercle métallique du panier.

Données utiles (Q.7) ; m ; centre du panier à m de la ligne de lancer franc ; m ; m

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Le bac 2026 de physique-chimie en Amérique du Nord, jour 1

Le sujet du jour 1 de l'épreuve de spécialité physique-chimie en Amérique du Nord, session 2026, se compose de trois exercices pour un total de 20 points, à traiter en 3 h 30. Il est déséquilibré en faveur de la chimie : l'exercice 1, sur la valorisation du dioxyde de carbone dans les cimenteries, vaut à lui seul 9 points. Les deux autres exercices relèvent de la physique : l'effet photoélectrique et le photovoltaïque pour 6 points, puis un lancer franc au basket pour 5 points.

Ce sujet est un excellent entraînement de fin d'année, car il couvre des chapitres très différents : chimie organique, acide-base, titrage, aspect particulaire de la lumière, énergie et mécanique newtonienne. Il récompense surtout la rigueur : conversions d'unités, chiffres significatifs, valeurs intermédiaires non arrondies et rédaction des démonstrations.

Les notions à maîtriser avant de se lancer

Pour la chimie, il faut savoir reconnaître les groupes caractéristiques, construire un diagramme de prédominance, exprimer un taux d'avancement à partir d'un tableau d'avancement, représenter des flèches courbes dans un mécanisme et exploiter une courbe de titrage pH-métrique avec sa dérivée. La relation entre énergie, puissance et durée sert aussi en fin d'exercice. Pour la physique, le sujet mobilise l'énergie d'un photon, le travail d'extraction, la notion de rendement, puis toute la méthode de Newton : bilan des forces, projection, primitives et conditions initiales. Aucune de ces notions n'est exotique, mais leur enchaînement dans un même sujet demande une révision complète du programme de terminale.

Exercice 1: valorisation du dioxyde de carbone dans les cimenteries (9 points)

L'éthanolamine, une base faible

L'exercice s'ouvre sur la formule de l'éthanolamine : il faut entourer les groupes hydroxyle et amine et nommer les familles alcool et amine. La concentration de 3,3 mol·L-1 d'une solution à 20 % se vérifie par la masse d'un litre de solution, en exprimant le volume en millilitres puisque la masse volumique de l'eau est donnée en g·mL-1. Le diagramme de prédominance place la frontière à pKA = 9,5 ; à pH = 11, la forme basique prédomine.

Les questions sur le taux d'avancement forment une progression guidée : définition τ = xf/xmax, expression de xmax = C × V, puis démonstration d'une formule faisant intervenir Ke, c0 et 10-pH. L'oubli de c0 dans la concentration en ions oxonium est le piège principal. Le résultat, τ = 3,0 × 10-4, confirme que l'éthanolamine est une base faible, même si le pH de la solution est élevé.

Le mécanisme réactionnel

L'intermédiaire réactionnel est l'espèce formée à l'étape 1 puis consommée à l'étape 2. Les flèches courbes partent du doublet non liant de l'azote vers le carbone de CO2, puis d'un doublet de la liaison C=O vers l'oxygène. La vérification des charges finales, N+ et O-, est une bonne habitude.

Le titrage d'une solution usagée

La dilution au 50e se réalise avec une pipette jaugée de 5,0 mL et une fiole jaugée de 250,0 mL. L'équivalence se repère au minimum de la courbe dérivée, à VE = 14,3 mL. La question à prise d'initiative enchaîne la relation à l'équivalence, le facteur de dilution et le calcul du titre massique, d'environ 17 %. Sans le facteur 50, le résultat devient absurde. Le commentaire final confronte ce titre au tableau du sujet : la solution reste utilisable sans risque de corrosion, mais elle capte moins bien qu'une solution neuve à 20 %.

Du dihydrogène au méthanol

L'équation de synthèse CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O s'ajuste en vérifiant l'hydrogène en dernier. Le calcul de la durée de production des 37 500 tonnes de dihydrogène reste simple si l'on garde l'énergie en kW·h et la puissance en kW : environ 6,3 × 103 h, soit à peu près 260 jours. Comparée aux 8 760 h d'une année, cette durée montre que la puissance de 330 MW des électrolyseurs est suffisante.

Exercice 2 : l'effet photoélectrique et ses applications (6 points)

Le zinc éclairé

Il faut d'abord décrire l'effet photoélectrique : un photon d'énergie hν cède son énergie à un électron du métal, qui n'est arraché que si cette énergie atteint le travail d'extraction. La fréquence seuil du zinc se calcule par νS = Wext/h, avec le travail d'extraction converti de 4,3 eV en joules. On obtient 1,0 × 1015 Hz, et une longueur d'onde seuil d'environ 290 nm, dans l'ultraviolet. Pour une radiation de 250 nm, l'effet se produit car la longueur d'onde est inférieure à la longueur d'onde seuil : attention au sens de l'inégalité, qui s'inverse entre fréquence et longueur d'onde.

La vitesse des électrons

Le bilan d'énergie hν = Wext + Ec conduit à l'expression de la vitesse d'éjection. Le calcul numérique, v = 4,9 × 105 m·s-1, exige de conserver la valeur non arrondie de νS, 1,038 × 1015 Hz : la soustraction de deux fréquences proches amplifie l'erreur d'arrondi. Seule la fréquence de la radiation influence cette vitesse ; l'intensité lumineuse change seulement le nombre d'électrons émis.

Le panneau photovoltaïque

La lecture de la puissance maximale, 140 W à 800 W·m-2, et la surface du panneau, 1,497 m2, donnent un rendement d'environ 12 %. La dernière question, plus ouverte, aboutit à 17 panneaux pour couvrir la moitié d'une consommation annuelle de 7 500 kW·h, soit environ 25 m2 de toiture. On arrondit toujours à l'entier supérieur, et le commentaire peut évoquer la surface disponible et la variation de la production selon les saisons.

Exercice 3 : la wemba-mania (5 points)

Le pointage vidéo

L'exercice analyse un lancer franc. Les points de la figure 2 sont alignés sur une droite passant par l'origine : le mouvement selon Ox est uniforme, avec vx = 4,0 m·s-1. Sur la figure 3, l'ordonnée à l'origine donne vy0 = 5,0 m·s-1, et le coefficient directeur, proche de -g, valide la chute libre. On en tire v0 = 6,4 m·s-1 et un angle de tir de 51°, à condition d'avoir la calculatrice en mode degré.

La deuxième loi de Newton

Après avoir précisé le système, le référentiel galiléen et la seule force, le poids, on obtient ax = 0 et ay = -g. Deux primitives successives, avec à chaque fois une constante fixée par les conditions initiales, donnent les équations horaires. L'élimination du temps conduit à l'équation de la trajectoire, y = -0,31 x2 + 1,3 x + 3,05.

Le verdict

Le centre du ballon redescend à la hauteur du cercle, 3,05 m, pour x = 4,2 m, c'est-à-dire au niveau du centre du panier. Avec un ballon de 0,25 m de diamètre et un cercle de 0,45 m, il reste environ 10 cm de jeu de chaque côté : le lancer est réussi sans toucher le cercle. La comparaison des diamètres est indispensable à la conclusion.

Gérer son temps pendant les 3 h 30

Une répartition proportionnelle aux points donne environ 1 h 35 pour l'exercice 1, 1 h 03 pour l'exercice 2 et 53 minutes pour l'exercice 3. L'exercice 1 est le plus long et le plus varié : il vaut mieux ne pas rester bloqué sur la démonstration du taux d'avancement ou sur le mécanisme, car les parties sur le titrage et sur le méthanol sont largement indépendantes. Les exercices 2 et 3, plus guidés, permettent de sécuriser des points en peu de temps si l'on connaît bien son cours.

L'ordre de traitement est libre. Un élève à l'aise en mécanique peut commencer par l'exercice 3 pour prendre confiance, puis enchaîner sur l'effet photoélectrique et terminer par la chimie. Un élève plus solide en chimie a intérêt à attaquer directement l'exercice 1, qui rapporte le plus de points. Dans tous les cas, lisez d'abord l'ensemble du sujet pour repérer les questions de cours rapides : définir l'équivalence, décrire l'effet photoélectrique, donner l'expression d'un taux d'avancement ou écrire l'équation de synthèse du méthanol. Ces questions ne demandent que quelques lignes et peuvent être traitées dès la première lecture.

Plusieurs questions donnent le résultat à démontrer, comme la concentration de 3,3 mol·L-1, l'expression du taux d'avancement, la vitesse d'éjection des électrons ou l'équation de la trajectoire. Même si la démonstration résiste, ce résultat peut être réutilisé dans la suite : il ne faut jamais abandonner un exercice parce qu'une question intermédiaire bloque.

Gardez quelques minutes en fin d'épreuve pour relire les unités, les chiffres significatifs et les conclusions. Dans les questions à prise d'initiative, comme le titre massique de l'exercice 1 ou le lancer franc de l'exercice 3, annoncer clairement sa démarche rapporte des points même si le calcul n'aboutit pas.

Conclusion

Ce sujet du jour 1 en Amérique du Nord est représentatif de l'épreuve de spécialité : une large part de chimie, des questions de cours à ne pas négliger, des calculs où les conversions décident de la note et deux questions ouvertes qui demandent une démarche structurée. Les erreurs qui coûtent le plus de points y sont toujours les mêmes : une conversion oubliée, une valeur arrondie trop tôt, un facteur de dilution omis, un signe perdu dans une projection ou une conclusion qui ne s'appuie pas sur les données. Traitez-le en temps limité, puis comparez votre copie au corrigé détaillé de chaque exercice, en vous attardant sur les pièges signalés question par question.