QCM physique. Concours Avenir 2016.

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Exercice 1.
Question 1.

L'appareil de mesure permettant de relever une élévation de température et ayant permis d'obtenir la photographie de droite est sensible aux rayons :
A) gammas ; B) X ; C) ultraviolets ; D) infrarouges.

Question 2.
La température est une grandeur macroscopique traduisant :
A) un échange de chaleur
B) une augmentation de chaleur
C) une agitation microscopique
D) une augmentation de pression

Question 3.
La fréquence des ondes détectées par l'appareil de mesure est environ égale à 3 1013 Hz. La longueur d'onde des ondes associées est de l'ordre de  :
A) 100 nm ; B) 1000 nm ; C) 10 µm ; 100 µm.
l = c / f = 3 108 / (3 1013) = 10-5 m = 10 µm.

Question 4.
Le transfert thermique entre l'air intérieur froid et l'extérieur chaud de la pyramide se fait par :
A) convection thermique, à l'intérieur des blocs de pierre.
B) conduction thermique, à l'intérieur des bblocs de pierre.
C) rayonnement thermique, à l'intérieur des bblocs de pierre.
D) convection thermique de la pierre jusqu'au capteur de température placé à l'extérieur de la pyramide.

Question 5.
Le transfert thermique conduisant au refroidissement des pierres la nuit est :
A) un phénomène athermique.
B) un phénomène endothermique.
C) est tel que pour le système "pierre", la quantité de chaleur Q échangée avec l'extérieur est positive.
D) est tel que pour le système "pierre", la quantité de chaleur Q échangée avec l'extérieur est négative.

Question 6.
Le flux thermique f, dont la relation est f = Q / Dt avec Q la quantité de chaleur échangée entre l'extérieur et l'intérieur de la pyramide et Dt la durée du transfert thermique, a la dimension :
A) d'un travail.
B) d'une énergie.
C) d'une chaleur.
D) d'une puissance.

Question 7.
La résistance thermique Rth ( en KW-1) de la paroi est égale à Rth = e / (lS) avec e l'épaisseur de la paroi en m et S sa surface en m2. Le calcaire ayant servi à la construction de la pyramide a une conductivité thermique l égale à 1 u.s.i. L'unité de l est :
A) W m-1 K.
B) W-1 m K-1.
C) W m-1 K-1.
D) W-1 m K.

Question 8.
Considérons un bloc de pierre de la pyramide, exposé au soleil, de surface S = 1 m2, d'épaisseur e = 50 cm et de conductivité hermique égale à 1 u.s.i. L'écart thermique DT entre la face chaude, à l'extérieur de la pyramide, et la face froide, à l'intérieur est de 2°C. Le transfert thermique Q fourni vers l'intérieur pendant une heure est égal à :
 A) +14400 J ; B) -14400 J ; C) +3600 J ; D) -3600 J.
Rth =0,5  KW-1 ; flux thermique : DT /* Rth = 2/0,5 = 4 W ; Q =- f xDt=-4 x3600=-14400 J. La pierre chaude cède de l'énergie.




Question 9.
Au CERN, on a mesuré la durée de vie des muons au repos et lorsqu'ils sont en mouvement. Dans le désordre on a trouvé 2,2 10-6 s et 63,8 10-6 s.
 63,8 10-6 s est la valeur de la durée de vie mesurée de la particule :
A) au repos, mesurée dans le référentiel terrestre.
B) au repos, mesurée dans le référentiel de la particule.
C) en mouvement, mesurée dans le référentiel de la particule.
D) en mouvement, mesurée dans le référentiel terrestre.

 Question 10.
En appelant DT0 la durée de vie propre des muons et DT' la durée de vie mesurée, la vitesse v de déplacement des muons en fonction de la célérité c de la lumière est égale à :

Question 11.
Sachant que la vitesse des muons est égale à 0,999c, la distance parcourue, dans un référentiel terrestre, par les muons durant leur vie propre serait alors environ égale à :
A) 660 m en mécanique newtonienne
B) 660 m en relativité restreinte.
C) 19 km  en mécanique newtonienne.
D) aucune de ces valeurs.
Dans le référentiel terrestre, en relativité restreinte :63,8 10-6 *0,999*3 108 = 1,9 104 m.
Dans le référentiel du muon : 2,2 10-6 *0,999*3 108 = 660 m.
Exercice 2. Partie 1.
Question 12.
On considère que les pierres de la pyramide sont assimilables à des corps noirs  et vérifient la loi de WIEN : lm T = 3 10-3 ( en m K).
Le capteur pointe la surface des pierres présentant une anomalie de température et enregistre un signal de longueur d'onde 10-5 m. La température relevée est environ égale à :
A) 330°C ; B) 30°C ; C) 30 K ; D) 330 K.
T = 3 10-3 / 10-5 =300 K ou 300-273 = 27°C.









Question 13. Le spectre d'un corps chauffé est un spectre :
A) de raies d'émission. B) de raies d'absorption. C) continu d'absorption. D) continu d'émission.

Question 14..
Le détecteur à infrarouge est constitué d'une lentille convergente.
A) la lentille est convexe.
B) La lentille est concave.
C) La lentille a une vergence négative.
D) La lentille forme une image virtuelle des rayons issus des pierres.

Question 15.
Le laser est une source de lumière cohérente. Cela signifie que les photons émis :
A) ont même fréquence. B) sont en phase. C) ont la même direction. D) ont une grande énergie.

Question 16.
La dualité onde-corpuscule conduit à associer une onde à toute particule, matérielle ou non, de quantité de mouvement p telle que :
A) p = mv avec m la masse de la particule et v sa vitesse.
B) p = m / v.
C) =p = h / l avec h la constante de Planck et l la longueur d'onde.
D) p = h l.

Question 17.
L'énergie E d'un photon reliant la constante de Planck, sa longueur d'onde l et la célérité c de la lumière est donnée par la relation :

Question 18.
Dans un laser, au cours d'une émission stimulée, un photon d'énergie E est émis :
A) spontanément par un atome initialement dans son état fondamental.
B) spontanément par un atome initialement dans un état excité.
C) lorsqu'un photon de même énergie interagit avec un atome dans son état fondamental.
D) lorsqu'un photon de même énergie interagit avec un atome dans son état excité.

Question 19.
L'électron-volt ( eV) est l'unité d'énergie utilisée en physique des particules : c'est l'énergie acquise par un électron soumis à un potentiel de 1 V. Sa valeur est égale à :
A) 1,6 10-19 J. B)1,6 10-19 W. C) 1,6 1019 J. D) 1,6 1019 W.

Question 20.
La longueur d'onde d'une transition vibratoire est associée à une radiation :
A) ultraviolette. B) visible. C) infrarouge. D) radio.

Partie 2.
Recherche de la longueur d'onde du pointeur laser rouge utilisé par deux méthodes. On réalise une première expérience schématisée ci-dessous.

Question 21. L'angle q :
A) est proportionnel à la largeur de la fente.
B) dépend de la couleur du faisceau lumineux.q = l / a.
C) est proportionnel à la largeur du faisceau laser.
D) est inversement proportionnel à la largeur du faisceau laser.

Question 22.
Pour déterminer le plus précisément possible la longueur de la tache centrale, on mesure à la règle :
A) la distance AB séparant les trois taches et on divise par 2.
B) la distance AB séparant les trois taches et on divise par trois.
C) la longueur CD de la tache centrale.
D) la largeur de la fente.

Question 23.
Dans l'approximation des petits angles, la relation liant L, l ( longueur d'onde du laser), D et a est :

Question 24.
On mesure la longueur de la tache centrale L pour différentes valeurs de la largeur a. On trace la courbe L = f(1/a). C'est une droite dont le coefficient directeur est :
A) proportionnel à l. L = 2 lD / a.
B) inversement proportionnel à l.
C) égal à l.
D) égal à l'inverse de l.

Question 25.
Si on avait remplacé le laser par une lumière blanche on aurait obtenu une tache centrale :
A) de toutes les couleurs. B) blanche. C) blanche irisée dont les extrémités sont rouges.
D) blanche irissée dont les extrémités sont bleues.
On réalise une deuxième expérience en remplaçant la fente de largeur a par deux fentes identiques, dites fentes d'Young, de même largeur a, très proches l'une de l'autre et séparées par une distance b. Le reste du dispositif est inchangé. Ces deux fentes sont éclairées par le même laser rouge, on observe une tache centrale dont la longueur d, est remplies de petites taches comme sur le schéma ci-dessous :

 Question 26.Le phénomène observé est un phénomène :
A) de diffraction uniquement. B) d'interférences uniquement. C) de réfraction uniquement. D) d'interférences couplées à de la diffraction.

Question 27.
En appellant L la longueur de la tache centrale obtenue avec une seule fente, on peut dire que :
A) L = d. d = 7 L. C)d = L/7. D) aucune des propositions n'est vraies.

Question 28.
La distance séparant les milieux de deux franges brillantes ( ou sombres) s'appelle interfrange, noté i. On note D la distance entre les deux fentes et l'écran. Celle-ci est égale à :

Question 29.
D= 1 m, b = 0,2 mm, i = 3,4 mm. la longueur d'onde du pointeur laser est égalke à :
A) 480 µm. B) 680 µm. C) 680 nm. D) 480 nm.
l = i b /D = 3,4 10-3 x0,2 10-3 / 1 = 6,8 10-7 m = 680 nm.

Question 30.
Les interférences destructives s'observent sur l'écran lorsque les ondes sont :
A) cohérentes en phase. B) incohérentes et en phase. C) cohérentes et en opposition de phase. D) incohérentes et en opposition de phase.
3ème partie.
Etude de l'image obtenue sur l'écran et transmission vers un serveur.
Question 31.
Le thermomètre électronique pointe vers les pierres présentant une anomalie thermique. le capteur délivre une tension qui va être convertie afin de pouvoir être traitée par le microcontrôleur du thermomètre. La tension délivrée par le capteur est une:
A) tension analogique continue. B) grandeur numérique discrète.
C) grandeur facilement traitable par le microcontrôleur.
D) grandeur de forte amplitude.



Question 32.
La tension fournie par le capteur ne peut pas être comprise et interprétée par le microcontrôleur. Elle est obligée de passer au préalable par un :
A) amplificateur de courant. B) filtre numérique. C) CNA. D) CAN.

Question 33.
Le convertisseur utilisé est un convertisseur 10 bits. Le nombre de niveau de tension que l'on pourra relever est :
A) 10. B) 100. C) 210. D) 20.

Question 34.
Le convertisseur utillisé est un convertisseur 210 bits. La plage de mesure est de 5 V. le pas est d'environ égal à :
A) 2 mV. B) 5 mV. C) 0,5 V. D) 2 V.
5 / 210 ~0,005 V =5 mV.

Question 35.
La fréquence d'échantillonnage est de 1 MHz.
A) l'échantillonnage consiste à prélever le signal numérique à intervalle régulier.
B) l'échantillonnage cobnvertit les nombres binaires en tension.
C) La durée entre deux prélevements du signal est de 1 ms.
D) La durée entre deux prélevements du signal est de 1 µs.

Question 36.
l'image formée sur l'écran est composée de pixels, eux même divisés en 3 sous pixels. En codage RVb 24 bits, chaque sous pixel est codé sur un octet. le nombre de couleur que peut afficher un pixel est de :
A) 256 x3. B) 256 x256 x256. C) 82 x82x82. D) 82 x3.

Question 37.
Un pixel gris très foncé, presque noir, apparaît sur l'image. Le noir étant codé par le nombre 0, le codage du pixel gris est :
A) 4 x4 x4. B) 252 x 252 x252. C) 60 x60 x60. D) 4 x60 x252.

Question 38.
L'écran d'affichage est un écran 640 x480 pixels. La taille de l'image obtenue est de :
A) 640 x480 x3 octets. B) 640 x480 x3 pixels.C) 640 x 480 octets. D) 640 x480 sous pixels.

Question 39.
Une fibre optique assure la liaison entre un ordinateur qui reçoit l'information du thermomètre et le serveur qui stocke les informations. Une fibre optique utilise le principe de la :
A) réfraction totale dans la fibre. B) diffusion totale dans la fibre. C) réflexion totale dans la fibre. D) diffraction totale dans la fibre.

Question 40.
Le coefficient d'atténuation linéique a caractérise l'atténuation du signal entre l'entrée et la sortie d'une fibre optique. a = 10 / L log ( Pe / Ps) avec L longueur de la fibre, Pe puissance du signal d'entrée et Ps puissance du signal de sortie. Dans ce cas a = 0,2 dB km-1. Sur un tronçon de ligne de longueur L = 100 km, la puissance du signal de sortie est :
A) égale à la puissance du signal d 'entrée.
B) 100 fois plus faible que la puissance du signal d'entrée.
C) 20 fois plus faible que la puissance du signal d'entrée.
D) indépendant de la longueur d'onde du rayon lumineux.
a = 10 / L log ( Pe / Ps) ; 0,2 = 10 / 100 log ( Pe / Ps) ;2 = log ( Pe / Ps) ; Pe / Ps = 100.



  

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