Aurélie 18/06/10
 

 

QCM physique, ondes, radioactivité, électricité : concours Fesic 2010.


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Soit une onde de célérité v qui se propage le long d'une corde. La perturbation est créée au point S.

A. En l'absence d'amortissement, tout point de la corde reproduit la perturbation créée en S.
Vrai.
B. Plus la masse linéique de la corde est grande, plus la célérité de l'onde est grande.  Faux.
v = [F /µ]½.
F : tension de la corde ; µ : masse linéique.
C. Plus la tension de la corde est grande, plus la célérité de l'onde est grande.
Vrai.
D. La perturbation en M à la date t est celle qu'avait lepoint M' à la date t-MM'/v. Vrai.

Un haut-parleur émet une onde sonore sinusoïdale dont on peut faire varier la fréquence. Dans le domaine de fréquence étudié et compte tenu des conditions expérimentales cette onde se propage toujours dans
l'air avec une célérité de 340 m/s. Un microphone est placé à une distance d = 20 cm du haut-parleur.
A. L'air peut être considéré comme un milieu non dispersif lors de cette expérience. Vrai.
B. La longueur d'onde ne change pas avec la fréquence. Faux.
longueur d'onde = célérité / fréquence ; la célérité étant constante, la longueur d'onde  diminue si la fréquence augmente.
C. Si la fréquence choisie est égale à 1700 Hz, les signaux respectivement émis par le haut-parleur et reçu par le microphone sont en phase. Vrai.
longueur d'onde = célérité / fréquence  = 340 / 1700 = 0,2 m = 20 cm
Le haut-parleur et le microphone sont distants d'un nombre entier de longueur d'onde.

D. Si on choisit une fréquence égale à un multiple entier de 1700 Hz les signaux respectivement émis par le haut-parleur et reçu par le microphone sont toujours en phase. Faux.
longueur d'onde = célérité / fréquence  = 340 / (1700 n) = 0,2 / n avec n entier.
Le haut-parleur et le microphone ne sont pas distants d'un nombre entier de longueur d'onde.


Le noyau 5223V du vanadium est un émetteur ß-. Le graphe ci-dessous montre l'évolution du logarithme
népérien de l'activité d'un échantillon de cet isotope pendant 8 minutes.
Donnée : ln 2 ~ 0,7.


A. Le vanadium 52 émet un noyau d'hélium en se désintégrant
Faux.
type ß- : émission d'un électron..
B. Le noyau fils obtenu, le vanadium 52, possède 24 protons
. Faux.
5223V ---> 5224Cr + 0-1e. Le noyau fils est le chrome.
C. La demi-vie est la durée au bout de laquelle l'activité de l'échantillon est divisée par 2. Faux.
La demi-vie est la durée au bout de laquelle l'activité initiale de l'échantillon est divisée par 2
D. La demi-vie du vanadium 52 est proche de 3,8 minutes. Vrai.

 


Dans certaines étoiles, la fusion de trois noyaux d'hélium 4, ne faisant intervenir aucune autre particule, est une hypothèse permettant d'expliquer l'abondance de noyaux de carbone.
Données: c = 3,00.108 m.s-1 ; 1 u = 931,5 MeV/c2.

particule
42He
126C 136C 146C
énergie de liaison par nucléon ( MeV)
7,08
7,68
7,47
7,52

A. Lors d'une réaction nucléaire quelconque, il y a conservation du nombre de protons.  Faux
Il y a conservation du nombre de nucléons.
B. Le noyau formé lors de cettefusion est le carbone 14. Faux.
342He ---> 126C.
C. Cette réaction s'accompagne d'une perte de masse. Vrai.
D. L'énergie libérée lors de la réaction a pour valeur 7,2 MeV. Vrai.
E = 12*7,68 - 3*4*7,08 = 12(7,68 -7,08) = 12*0,60 = 7,2 MeV.

Une bobine, de résistance r = 10 W et d'inductance L = 100 rnH, est traversée, en régime permanent, par un courant d'intensité 1= 1A.

A. En régime permanent, la tension aux bornes de la bobine est égale à 10 V. Vrai.
uL = r I = 10*1 = 10 V.
A l'instant t = 0, la bobine est mise en court-circuit, par la fermeture de l'interrupteur K.
B. A t = 0+,juste après le court-circuit, l'intensité dans la bobine est nulle. Faux.
La continuité de l'énergie conduit à i(t= 0+) = 1 A.
C. A t = 0+,juste après le court-circuit, la tension aux bornes de la bobine est nulle. Faux.
La tension aux bornes de la bobine est égale à la tension aux bornes de l'interrupteur K fermé.
D. A un instant t > 0, on peut écrire L. di /dt= 0, i étant le courant circulant à cet instant t dans la bobine  Faux.
uBC = Ldi/dt + ri =0.






Pour t < 0, l'interrupteur K est en position 1.
Le condensateur étant complètement chargé, on bascule l'interrupteur en position 2 à la date t = 0.
Données : R=900 W ;  C=4,0 µF ; L = 250 rnH ; E= 10V.

A. la tension aux bornes du condensateur est nulle à la date t = 3,14 ms. Faux.
période T = 2 p(LC)½ =6,28 (0,25*4 10-6)½ =6,28 10-3 s = 6,28 ms.
La tension aux bornes du condensateur est nulle à 0,25 T et à 0,75 T.
B. l'intensité est maximale à la date t = 0. Faux.
l'intensité est maximale à 0,25 T et à 0,75 T.
C. lorsque toute l'énergie est stockée dans le condensateur, il faut attendre un temps de 1,57 ms pour que toute l'énergie soit stockée dans la bobine. Vrai.
0,25T = 1,57 s.
D. L'énergie électromagnétique totale du circuit L,C se conserve. Vrai.
Cette partie du circuit ne comporte pas de résistance.

Le circuit étant ouvert, on ferme l'interrupteur K à la date t = O.

Données: R = 100 W ; r = 10 W ; L = 220 rnH ; E = 6,6 V.
A. La tension aux bornes de la bobine est : uBC = Ldi/dt + ri. Vrai.
B. La constante de temps du circuit vaut 2,00 ms. Vrai.
t = L /(R+r) = 220 / 110 = 2,00 ms.
C. Au bout de 15 ms le régimepermanent est atteint et l'intensité vaut alors 60 mA. Vrai.
Le régime permanent est atteint au bout de 5 fois la constante de temps et I = E / (R+r) = 6,6 / 110 = 0,060 A = 60 mA.
D. L'équation différentielle vérifiéepar l'intensité i est : E = Ldi/dt +Ri.  Faux.
Additivité des tensions : E = Ri + ri + Ldi/dt.








On réalise le montage représenté par la figure ci contre.

La pile a pour résistance interne r = 10 W, le condensateur a une capacité C = 50 µF. A l'instant t = 0, le condensateur est déchargé et on ferme l'interrupteur K. La mesure de la tension Uc aux bornes du condensateur permet d'obtenir la courbe de la figure ci dessous :

A. La constante de temps du circuit RC vaut t= 1,0 ms Faux.
B. La force électromotrice de la pile est E = 5,0 V. Vrai.
C. Le résistor a une résistance voisine de R = 20 W. Faux.
RC = 1,5 10-3 s ; R = 1,5 10-3 / C = 1,5 10-3 / 5 10-5 =150/5 = 30 W.
D. Au cours de la charge, le condensateur emmagasine de l'énergie électrostatique. Vrai.

Dans un flash électronique, un condensateur de capacité C = 120 µF est chargé sous une tension E = 150 V, à travers une résistance R = 10 kW. Le flash peut être déclenché dès que la charge du condensateur atteint 90 % de sa valeur maximale.
Lors de la production de l'éclair, le condensateur se décharge dans le tube du flash en une durée  Dt = 0,25 ms.
La charge du condensateur démarre à l'instant t = t0, le condensateur étant entièrement déchargé.
A. Le flash est utilisable dès que la tension aux bornes du condensateur est supérieure à 135 V.
Vrai.
0,9 E = 0,9*150 = 135 V.
B. La tension aux bornes du condensateur pendant la charge a pour expression uc =E(1-exp((t0-t) / (RC))).
Vrai.
C. Le flash est utilisable au bout de 1,2 s de charge.
Faux.
RC = 104 *120 10-6 =1,2 s.
Au bout d'une durée  égale à la constante de temps t, la tension aux bornes du condensateur est égale à 63 % de sa valeur maximale, insuffisante pour utiliser le flash.
Le flash est déclenché alos que la charge est maximale.
D. La puissance moyenne dissipée lors de la déchare du condensateur a pour expression Pmoy = ½E2/(CDt).
Faux.
Energie stockée : ½CE2.
La puissance moyenne est égale à l'énergie divisée par la durée.
Pmoy = ½CE2/ Dt.


 







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