QCM de physique : Projectile,  lois de Kepler, émission stimulée...concours Ergothérapie Auvergne 2013.
 


Projectile.
Une balle de masse m = 10 g est lancée avec une vitesse initiale v = 15 m/s, faisant un angle a = 30° avec l'horizontale. On donne g = 9,8 m s-2. L'action de l'air est négligée et le repère est supposé galiléen.
Indiquer la ( les) réponse(s) juste(s).
A. La trajectoire de la balle est une hyperbole. Faux.
 La trajectoire est une branche de parabole.
B. L'accélération de la balle ne dépend pas de la masse de la balle. Vrai.
C. Au sommet de la trajectoire, la vitesse verticale de la balle est nulle.
Vrai.
D. La vitesse horizontale de la balle est constante. Vrai.
E. Aucune des propositions citées ci-dessus n'est exacte.

Durée nécessaire pour atteindre le sommet de sa trajectoire.
 Indiquer la ( les) réponse(s) juste(s).
v2sin a / g ; v cos a / g ; v sin a / g ; v2 cos a/g ; aucune des propositions citées n'est exacte.
vx = v cos a ; vy = -gt + v sin a.
Au sommet vy = 0 d'où t = v sin a / g.
Vitesse de la balle au sommet de la trajectoire.
 Indiquer la ( les) réponse(s) juste(s).
v sin a ; v2 sin a ; v2 cos a ; v cos a ; aucune des propositions citées n'est exacte
Au sommet vy = 0 et la vitesse est égale à vx =v cos a.
Portée de la trajectoire.
 Indiquer la ( les) réponse(s) juste(s).
A. la portée est maximale si a = 45°. Vrai.
B. Si a = 30 °, la portée est égale à v2 cos (2a) / g. Faux.
L'origine du repère est le point de lancement et l'axe verticale est orienté vers le haut.
x =
v cos a t (1) ; y = -½gt2+ v sin a t.(2)
Au point d'impact avec le sol y = 0 d'où t =
2v sin a /g.
Repport dans (1) : portée = 2
v2 cos a sin a /g = v2 sin (2a) / g.
C. Si a = 30 °, la portée est égale à v2 sin (2a) / g. Vrai.
D. Si a = 30 °, la portée est égale à v sin (2a) / g. Faux.
E. Aucune des propositions citées ci-dessus n'est exacte.



Balle de tennis.
Une balle de tennis percute le sol verticalement avec une vitesse v = 8 m/s, le repère est supposé galiléen.
Lors de l'impact elle perd 32 % de son énergie. Sa vitesse après le rebond a pour valeur :
0,68½v ;
0,32½v ; v / 0,32½ ; v / 0,68½ ; aucune propositions exacte.
Indiquer la ( les) réponse(s) juste(s).
Juste avant  ( ou après) l'impact l'énergie de la balle est sous forme cinétique.
Juste avant l'impact : ½mv2 ; juste après : 0,68 (½mv2) = ½mv'2.
v'2 = 0,68 v2 ; v' = 0,68½v.

Vaisseau spatial.
Un vaisseau spatial animé d'un mouvement rectiligne uniforme de vitesse v = 0,996 c se déplace en direction de l'étoile la plus proche de la terre, Alpha du centaure, située à 4 années lumière de la terre. célérité de la lumière dans le vide c = 3 108 m/s.
La durée en années mesurée par un observateur terrestre, d'un voyage Terre- Alpha du centaure effectué par ce vaisseau spatial est égale à : 4 c / 0,995 ; 4 / (0,995  c) ; 4 / 0,995 ; 4 c2 / 0,995 ; aucune proposition exacte.
Durée  (année) = distance (année lumière) / vitesse  ( fraction de la célérité de la lumière).
Durée =
Dt =4 / 0,995.
Quelle durée de voyage ( en année ) mesurera un individu présent dans le vaisseau spatial ?
4 (1-v2/c2)½ ;
4 (1-v2/c)½4 (1-v/c2)½ ; 4 (1-v2c2)½ ; aucune proposition exacte.
Les durées propres Dt0, dans le référentiel Rp, et mesurées Dt, dans le référentiel R, sont reliées par la relation :
Dt = g.Dt0g = 1/(1-v2/c2)½, v représente la vitesse de Rp par rapport à R et c représente la célérité de la lumière.
Dt0  = (1-v2/c2)½Dt. Aucune proposition n'est exacte.
Remarquons que la 2è, la 3è et la 4è expressions ne sont pas homogènes.

.


Emission stimulée.
Lors d'une émission stimulée, on cherche à provoquer la transition du niveau E1 = -0,86 eV au niveau E2 = -1,38 eV de l'atome de sodium.
On donne h = 6,62 10-34 Js ; c = 3 108 m/s ; 1 eV = 1,6 10-19 J.
  
Indiquer la (les) réponse(s) juste(s).
A. La longueur d'onde ( m) des photons nécessaires à cette émission stimulée est égale à hc /(1,6 10-19 |E1-E2|). Vrai.
  Différence d'énergie en joule :
1,6 10-19 |E1-E2| = h c / l. l =hc /(1,6 10-19 |E1-E2|).
B. La fréquence ( Hz) des photons nécessaires à cette émission stimulée est
1,6 10-19 |E1-E2| / (hc). Faux.
1,6 10-19 |E1-E2|  = h n ; n = 1,6 10-19 |E1-E2| / h.
C. La fréquence ( Hz) des photons nécessaires à cette émission stimulée est 1,6 10-19 |E1-E2| / h. Vrai.
D. La longueur d'onde ( m) des photons nécessaires à cette émission stimulée est égale à hc / |E1-E2|. Faux.
E. Aucune des propositions ci-dessus n'est exacte.

Conversion analogique-numérique.
  Indiquer la (les) réponse(s) juste(s).
A. Plus le pas est petit, plus l'échantillonnage est fin.
Vrai.
B. La capacité de stockage d'un CD dépend du rayon du disque. Faux.
Le rayon d'un CD est constant.
C. On augmente la capacité de stockage d'un CD en augmentant la longueur d'onde du laser qui le lit. Faux.
On augmente la capacité de stockage d'un CD en diminuant la longueur d'onde du laser qui le lit.
D. La qualité d'une image numérique ne dépend pas de sa résolution. Faux.
E. Aucune des propositions citées ci-dessus n'est exacte.
Indiquer la (les) réponse(s) juste(s).
A. Un homme assis sur une chaise à la surface de la terre exerce une force sur la terre. Faux.
La terre exerce une action attractive sur l'homme et le sol exerce une action opposée sur la chaisse et l'homme.
B. Dans le référentiel géocentrique, la terre tourne sur elle même
. Vrai.
Dans ce référentiel, la Terre tourne autour du Soleil ainsi que sur elle même.
C. Dans l'espace la terre n'est soumise à aucune force. Faux.
D. Le mouvement circulaire d'un satellite autour de la terre s'étudie dans le référentiel héliocentrique. Faux.
Cette étude se fait dans le référentiel géocentrique.
E. Aucune des propositions ci-dessus n'est exact






Charge électrique q plongée dans un champ électrostatique E.
La force électrostatique F qui s'exerce sur cette charge :
Indiquer la (les) réponse(s) juste(s).
A. est de direction différente de E. Faux.
La force et le champ sont proportionnels : ces deux grandeurs ont la même direction.
B. est de sens opposée au champ si q<0.
Vrai.
C. est de sens opposé au champ si q>0. Faux
.
D. a pour valeur F = |q|E. Vrai.
E. Aucune des propositions ci-dessus n'est exacte.

1ère loi de Kepler.
A. La distance soleil-planète n'est pas constante. Vrai.
B. La périhélie est la distance soleil-planète la plus faible.
Vrai.
C. L'aphélie est la distance soleil-planète la plus faible. Faux.
D. Les planètes décrivent autour du soleil des ellipses dont le soleil est l'un des foyers.
Vrai.
E. Aucune des propositions ci-dessus n'est exacte.

2ème loi de Kepler.
A. La  vitesse d'une planète en orbite autour du soleil est constante. Faux.
B. Plus la planète est proche du soleil, plus la vitesse de la planète est lente. Faux

A : apogée ; P : périgée.
C. Le segment de droite reliant le soleil à une planète balaie des aires égales pendant des durées égales. Vrai.
D. Plus la planète est éloignée du soleil, plus la vitesse de la planète est lente. Vrai.
E. Aucune des propositions ci-dessus n'est exacte.
la




  



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