Ce contrôle de maths de 3ème porte sur le thème suivant : volumes, agrandissements et réductions.
Ce sujet de type brevet évalue les volumes des solides usuels : pavé, prisme, cylindre, pyramide, cône et boule. Tu devras aussi passer d’une unité à l’autre, en te souvenant que \(1\text{ dm}^3 = 1\text{ L}\), et combiner plusieurs solides pour calculer le volume d’un objet réel.
La seconde partie porte sur les agrandissements et réductions : quand les longueurs sont multipliées par \(k\), les aires sont multipliées par \(k^2\) et les volumes par \(k^3\). Le dernier exercice, un verre conique partiellement rempli, réunit tout cela. Calculatrice autorisée : garde les valeurs exactes avec \(\pi\) jusqu’à la fin.
- Niveau : 3ème
- Chapitre : Sections de solides, volumes, agrandissement et réduction
- Durée conseillée : 1 heure
- Barème : sur 20 points (exercice 1 : 4 points ; exercice 2 : 4 points ; exercice 3 : 3 points ; exercice 4 : 4 points ; exercice 5 : 5 points)
- Compétences évaluées :
- Calculer : déterminer le volume d’un pavé, d’un prisme, d’un cylindre, d’une pyramide, d’un cône et d’une boule
- Calculer : convertir des volumes et des contenances (cm³, dm³, m³, L)
- Raisonner : utiliser l’effet d’un agrandissement ou d’une réduction de rapport k sur les longueurs, les aires et les volumes
- Modéliser : décomposer un objet réel en solides usuels pour calculer son volume
- Communiquer : justifier une affirmation en s’appuyant sur un calcul
Exercice 1 : Automatismes : conversions et formules (4 points)
Calculatrice autorisée pour tout le sujet.
Donne directement le résultat.
- \(2{,}5\text{ dm}^3\) = ………. L (0,5 point)
- \(750\text{ cm}^3\) = ………. L (0,5 point)
- \(1{,}2\text{ m}^3\) = ………. L (0,5 point)
- \(0{,}35\text{ L}\) = ………. \(\text{cm}^3\) (0,5 point)
- Le volume d’un cube de \(4\text{ cm}\) d’arête. (0,5 point)
- Le volume d’un prisme droit de hauteur \(10\text{ cm}\) dont la base est un triangle rectangle dont les côtés de l’angle droit mesurent \(3\text{ cm}\) et \(4\text{ cm}\). (0,5 point)
- Le volume d’une pyramide de hauteur \(5\text{ cm}\) dont la base est un carré de \(6\text{ cm}\) de côté. (0,5 point)
- La valeur exacte du volume d’un cylindre de rayon \(2\text{ cm}\) et de hauteur \(5\text{ cm}\). (0,5 point)
Exercice 2 : Le silo à grains (4 points)
Un agriculteur stocke son blé dans un silo formé d’un cylindre de révolution de rayon \(3\text{ m}\) et de hauteur \(8\text{ m}\), surmonté d’un cône de révolution de même rayon et de hauteur \(2\text{ m}\).
(La figure n’est pas à l’échelle.)
- Calcule le volume de la partie cylindrique, en valeur exacte puis arrondi au dixième de \(\text{m}^3\). (1,5 point)
- Calcule le volume de la partie conique, en valeur exacte puis arrondi au dixième de \(\text{m}^3\). (1,5 point)
- Déduis-en le volume total du silo, arrondi au \(\text{m}^3\), puis exprime-le en litres. (1 point)
On rappelle : volume d’un cône \(= \dfrac{\pi r^2 \times h}{3}\).
Exercice 3 : La boîte de balles de tennis (3 points)
Trois balles de tennis de rayon \(3{,}3\text{ cm}\) sont rangées dans une boîte cylindrique de même rayon et de hauteur \(19{,}8\text{ cm}\) : les balles touchent le fond, le couvercle et les parois.
- Calcule le volume d’une balle, arrondi au dixième de \(\text{cm}^3\). (1 point)
- Calcule le volume de la boîte, arrondi au dixième de \(\text{cm}^3\). (1 point)
- Quel pourcentage du volume de la boîte les trois balles occupent-elles ? Arrondis au dixième. (1 point)
On rappelle : volume d’une boule de rayon \(r\) : \(\dfrac{4}{3}\pi r^3\).
Exercice 4 : La maquette du château d’eau (4 points)
Pour une exposition, Malik construit la maquette d’un château d’eau à l’échelle \(\dfrac{1}{50}\) : toutes les longueurs de la maquette sont celles du château d’eau réel multipliées par \(\dfrac{1}{50}\).
- Le château d’eau réel mesure \(15\text{ m}\) de haut. Quelle est la hauteur de la maquette, en centimètres ? (1 point)
- La surface extérieure du château d’eau réel mesure \(400\text{ m}^2\). Calcule l’aire de la surface extérieure de la maquette, en \(\text{cm}^2\). (1 point)
- Le réservoir de la maquette a un volume de \(24\text{ dm}^3\). Calcule le volume du réservoir réel, en \(\text{m}^3\). (1,5 point)
- Vrai ou faux ? « Si on multiplie toutes les longueurs d’un solide par \(3\), son volume est multiplié par \(9\). » Justifie. (0,5 point)
Exercice 5 : Le verre à cocktail (5 points)
Le récipient d’un verre à cocktail a la forme d’un cône de révolution de sommet \(S\), de hauteur \(SO = 12\text{ cm}\) et dont l’ouverture est un disque de centre \(O\) et de rayon \(OA = 6\text{ cm}\). Zoé verse du sirop jusqu’à une hauteur \(SO^{\prime} = 8\text{ cm}\) ; la surface du liquide est un disque de centre \(O^{\prime}\) et de rayon \(O^{\prime}A^{\prime}\).
(La figure n’est pas à l’échelle.)
- Montre que le volume du verre est \(144\pi\text{ cm}^3\), puis donne son arrondi au \(\text{cm}^3\). (1,5 point)
- Le cône de liquide est une réduction du cône du verre. Calcule le coefficient de réduction, puis le rayon \(O^{\prime}A^{\prime}\). (1 point)
- Calcule le volume de liquide, en valeur exacte puis arrondi au \(\text{cm}^3\). (1,5 point)
- Zoé affirme : « J’ai rempli le verre aux deux tiers de sa hauteur, donc il contient les deux tiers de sa contenance. » A-t-elle raison ? Justifie. (1 point)
Réviser avant le contrôle : volumes, agrandissements et réductions
Avant de faire ce contrôle, relis le cours « Sections planes de solides » en 3ème et « Sections de solides » en 3ème puis entraîne-toi avec les exercices corrigés volumes et sections.
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