Aurélie 12/03/12
 

 

   QCM ondes mécaniques, radioactivité, électricité : concours kiné Montpellier 2009.



 

.



Ondes mécaniques.
On considère une corde de longueur l = 1,5 m. On créé une perturbation transversale à une extrémité ; celle-ci atteint l'autre extrémité au bout de Dt = 0,5 s.
La célérité le long de la cprde est ( m/s) :
 ( 0,75 ; 0,33 ; 3,0 ; 6,0 ; 2,0 ; aucune bonne réponse ).
v = L /
Dt= 1,5 / 0,5 =  3 m/ s.

Des ondes rectilignes périodiques sont créées à la surface de l'eau. La distance séparant deux crètes consécutives est égale à d =5 mm. La fréquence de la source vaut f = 50 Hz.
La célérité des ondes vaut ( m/s) : (250 ; 0,5 ; 10 ; 0,25 ; 25 )
La distance séparant deux crètes consécutives est la longueur d'onde l = 5 10-3 m.
l = v / f ; v = l f = 5 10-3*50 =0,25 m/s.

Des ultrasons sont émis à la fréquence f = 40 kHz. Dans l'air, la plus petite distance pour laquelle les oscillations de l'émetteur et du récepteur sont en phase vaut lair = 8,5 mm. Dans l'eau, cette distance vaut leau = 3,7 cm.
Célérité du son dans l'air vair = 340 m/s.
La célérité des ultrasons dans l'eau vaut ( m/s) : (740 ; 1480 ; 2960 ; 1540 ; 1280 ).
La plus petite distance correspond à la longueur d'onde ; la fréquence est constante, quel que soit le milieu.
f =
vair / lair veau / leau ; veau = vair leau / lair=340*3,7 / 0,85 =1480 m/s.

Deux signaux sont envoyés simultanément à un navire ; l'un se propage dans l'eau, l'autre dans l'air. Les deux signaux sont reçus à une seconde d'intervalle. vair = 340 m/s ; veau = 1500 m/s.
La distance d entre le navire et la cote est (m) :440 ; 4400 ; 880 ; 340 ; 1500 )
d =
vair t ; d = veau t' avec t-t' = 1.
1 = d /
vair - d / veau  = d(veau  -vair ) / (veau*vair) ;
d =
veau*vair / (veau  -vair) = 340*1500 / (1500-340) =440 m.

.
.

Radioactivité.
Un échantillon radioactif , de demi-vie t½ = 10 s, émet 120 107 particules alpha par minute.
 Sa constante radioactive l vaut ( s-1) : ( 6,9 ; 6,9 10-2 ; 14,5 ; 2 107 ; 0,69 ).
l = ln2 / t½ = 0,69 / 10 = 0,69 s.


La constante radioactive l d'un échantillon vaut 3,45 10-14 s-1. Au bout de quelle durée ( en s) l'activité initiale est-elle divisée par 8 ?
( 2 1013 ;
4 1013 ; 6 1013 ; 8 1013 ; 10 1013 ).
t½ = ln2 / l = 0,69 / 3,45 10-14= 2 1013 s.
L'activité est divisée par 8 = 23 au bout de trois demi-vie soit
6 1013 s.

Voici 6 affirmations. Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) La masse d'un noyau atomique est égale à la somme des masses de ses nucléons. ( faux ).
2) Lors d'une réaction de fission de la masse est convertie en énergie. ( 
vrai )
le défaut de masse est convertit en énergie
.
3) Les centrales nucléaires utilisent la fusion de l'uranium 235.
( faux ).
la fission de l'uranium 235.
4) l'énergie moyenne de liaison par nucléon El/A d'un noyau est le rapport de l'énergie de liaison du noyau par son numéro atomique. ( faux ).
par son nombre de nucléons.
5)
Un noyau est d'autant plus stable que son énergie de liaison par nucléons est grande. ( vrai ).
6) Le bismuth 21283Bi est radioactif.  C'est un émetteur alpha. le noyau fils est le thallium 20881Tl. ( vrai ).
21283Bi ---> 20881Tl + 42He. ( Combinaison 2 5 6 ).

Electricité.
Puissance électrique d'une résistance chauffante P = 1,8 kW ; tension d'alimentation  U = 48 V.
L'intensité du courant vaut ( A) : (37,5 ; 1,28 ; 7,25 ; 3,75 ; 15 ).
I = P/U = 1800 / 48 =37,5 A.

Une batterie ( e = 12 V ; r = 0,085 ohm) alimente une lampe incandescente de résistance R. L'intensité vaut I = 1,5 A.
R est égale à (ohm ) : ( 8,0 ; 7,915 ; 8,085 ; 4,085 ; 3,915 )
Tension aux bornes de la batterie : U = E -r I = 12-0,085 *1,5 = 11,8725 V ; R = U / I = 11,8725 / 1,5 =7,915 ohms
.




Condensateur et bobine.
Un condensateur de capacité C = 47 µF eest chargé à travers une résistance R = 1 MW sous une tension constante E = 200 V.
Quelle est l'énergie totale stockée par le condensateur ? ( J)  0,0047 , 9,4 ; 0,94 ; 94 ; 0,47.
½CE2 =0,5*47 10-6 *2002 =0,5*47 *4 10-2 = 0,94 J.

Un condensateur, de capacité C, chargé sous une tension U, est relié à une bobine d'inductance L et de résistance négligeable. Un oscilloscope est relié aux bornes du condensateur et on visualise environ deux périodes de l'oscillateur LC. Voici 5 affirmations. Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
L = 0,1 H ; C = 10 µF ; 2 p ~6,3.
1) Si on néglige la résistance de la bobine, les oscillations sont périodiques de période T = 6,3 ms environ. ( vrai ).
T = 2p (LC)½ = 6,3 ( 0,1 *10-5)½ =6,3 ( 10-6)½ =6,3 10-3 s.
2) La période proprre est donnée par T = 2p(L/C)½. ( faux ).
3)  La période proprre est donnée par T = 2p(LC)½. ( vrai ).
4) La tension aux bornes du condensateur vérifie l'équation différentielle d2u/dt2 + 1/(LC) u = 0. ( vrai ).
5) La fréquence propre est f = 2p / (LC)½. ( faux ).
f =1/ (2(LC)½). ( Combinaison 1 3 4 ).

On considère une bobine ( L = 0,47 H, r = 10 ohms. On ferme le circuit dans lequel elle se trouve. Elle est traversée par un courant d'intensité i = 0,006 t2.
Quelle est la valeur de la tension u aux bornes de la bobine dix secondes après la fermeture du circuit ? ( V).
( 6,00 ; 6,56 ; 5,94 ; 6,06 ; 0,06 ).
u = Ldi/dt + ri = 0,47 *2*0,006t + 10 *0,006 t2 = 0,47*2*0,006*10 +10*0,006*100 ~6,06 V.

L'énergie électrique d'un circuit LC ( résistance négligeable ) montre que :
Voici 5 affirmations. Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?

1) L'énergie stockée dans la bobine est égale à l'énergie stockée dans le condensateur. ( faux ).
2) L'énergie totale stockée dans le dipole est constante au cours du temps. ( vrai ).
3) L'énergie totale stockée dans le dipole décroît au cours du temps. ( faux ).
4) L'énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l'énergie maximale stockée par le condensateur. ( vrai ).
5) L'énergie totale emmagasinée dans le circuit est égale à l'énergie maximale stockée par la bobine. ( vrai ).
( Combinaison 2 4 5 ).






Voici 5 affirmations. Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) Le milieu situé entre les armatures d'un condensateur est isolant. ( vrai ).
2) En régime permanent et continu le condensateur laisse passer le courant. ( faux ).
En courant continu un condensateur chargé se comporte comme un  interrupteur ouvert.
 3) L'énergie stockée par un condensateur est proportionelle à la tension entre ses bornes. ( faux ).
 ...au carré de la tension.
 4) On appelle constante de temps d'un dipole RC, la durée au bout de laquelle le condensateur se déchargeant à travers une résistance a perdu 99 % de sa charge initiale. (faux ).
63 %.
 5) Un condensateur, initialement déchargé, de capacité C = 5,0 µF est chargé sous une tension constante E = 12 V. L'énergie maximale stockée par le condensateur est 3,6 10-4 J. ( vrai ).
½CE2 = 0,5 * 5,0 10-6 *122 =3,6 10-4 J. ( Combinaison 1 5 ).

Voici 5 affirmations. Quelle est la combinaison qui ne comprend que des propositions exactes ?
1) La tension aux bornes d'une bobine est égale au produit de son inductance par l'intensité du courant. ( faux ).
u = Ldi/dt + ri.
2) En courant continu et en régime permanent, la tension aux bornes d'une bobine d'uinductance L et de résistance r est proportionnelle à l'intensité du courant.
( vrai ).
u permanent continu = r I avec I constante.
3) L'énergie stockée dans une bobine double quand l'intensité double. ( faux ).
½LI2.
4) L'énergie stockée dans une bobine d'inductance L =0,5 H traversée par un courant i = 0,20 A vaut 0,01 J.
( vrai ).
0,5 *0,5 *0,22 =0,010 J.
5) La constante de temps d'un dipole RL augmente si L augmente et si R reste constante.
( vrai ).
t = L / R.
( Combinaison 2 4 5 ).







menu