QCM biophysique. Concours PACES.

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Question 1.
A. Les mélanges liquides qui obéissent à la loi de Raoult constituent des solutions idéales. Vrai.
B. Dans les conditions normales de pression, l'ajout de sel en faible quantité dans l'eau augmente la température d'ébullition de cette solution aqueuse. Vrai.
C. Dans un système de solutions  aqueuses séparées par une membrane hémiperméable, l'eau va diffuser de la solution hypertonique vers la solution hypotonique. Faux.
Le transfert de solvant se fait de la solution la moins concentrée ( hypotonique ), vers la solution la plus concentrée ( hypertonique).
D. L'urée est un électrolyte faible qui se dissocie dans l'eau. Faux.
Un électrolyte faible se dissocie partiellement dans l'eau.
E. Dans le système SI, la pression osmotique s'exprime en pascal. Vrai.

Question 2.
A 27°C, on dissout différents composés dans 1 L d'eau. On prend les quantités suivantes : 3,7 g de KCl ; 7,11 g de  Na2SO4 et 0,60 g d'urée.
M(KCl) = 74 g /mol ; M(Na2SO4) = 142 g/mol ; M(urée) = 60 g/mol.

Concentration ( mol/L)
 concentration osmolaire ( mosm /L)
K+ ; Cl-
 3,7 / 74 =0,05
50+50=100
2Na+ ; SO42- 7,11 /142=0,050
 3 x 50 = 150
urée
 0.60 / 60 = 0,01
 10
Total :
 260
A. La concentration osmolaire de la solution est de 210 mosm /L. Faux.
B. La concentration osmolaire de la solution est de 260 mosm /L. Vrai.
C. La concentration osmolaire de la solution est de 110 mosm /L. Faux.
D. La concentration molaire correspond à la quantité de matière par unité de masse de solvant. Faux.
E. La concentration molaire correspond à la quantité de matière par unité de volume de solution. Vrai.

Question 3.
A. La diffraction met en évidence le caractère ondulatoire de la lumière. Vrai.
B. Dans un verre, la vitesse de propagation de la lumière est égale à 2 108 m/s. On peut en déduire que l'indice de  réfraction absolu de ce verre est n = 1,50. Vrai.
n = 3 108 / (2 108) =1,5.
C. Une charge électrique  ponctuelle q= + 2 10-19 C, placée dans un champ électrique  E est soumise à une force F. La force et le champ ont même direction et même sens. Vrai.
D. En électrostatique, le champ créé par une charge ponctuelle q est de la forme Kq/r. Faux.
Kq / r2.
E. Une molécule polaire est une molécule dont le moment dipolaire n'est pas nul. Vrai.
Question 4 .

A. La résistance équivalente du circuit est Req = 32 W. Faux.
B. La résistance équivalente du circuit est Req = 24 W. Vrai.
C. I= 0,5 A. Vrai.
D. I = I1+I2. Vrai.
E. VBD = V4+V5. Vrai.
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Questions 5 et 6.
On considère un dioptre sphérique convergent de sommet S, de centre C, de foyer objet  F et de foyer image F'. Ce dioptre sépare un milieu d'indice n1 d'un milieu d'indice n2.
5 .A. Ce dioptre est un dioptre plan. Faux.
B. Les foyers sont virtuels. Faux.
C. Les foyers sont réels. Vrai.
D. La vergence sera exprimée en dioptrie ou m-1. Vrai.
E. Le centre C se trouve dans le milieu le plus réfringent. Vrai.

6. Avec ce dioptre, un objet de nature inconnue donne une image virtuelle. Le grandissement est égal à +3. Nature de l'objet :
 objet réel entre F et S : image virtuelle


A. L'objet est virtuel de même sens que l'image. Faux.
B.  L'objet est virtuel de sens inverse de l'image. Faux.
C. L'objet est réel de même sens que l'image. Vrai.
D. L'objet est réel de  sens contraire de l'image. Faux.
E. Les données sont insuffisantes pour déterminer la nature de l'objet. Faux.
Question 7.
A. Avec des lasers à milieux gazeux, le pompage électrique est généralement choisi. Vrai.
B. Le faisceau émis par le laser est une onde électromagnétique qui transporte de l'énergie. Vrai.
C. Dans les lasers à semi-conducteurs le pompage est d'origine optique. Faux.
Pompage optique : laser à solide ; pompage par injection de porteurs : laser à semi-conducteurs.
D. La cavité résonnante du laser comporte un miroir parfaitement réfléchissant et un miroir partiellement réfléchissant. Vrai.
E. Les lasers à CO2 peuvent fonctionner en mode continu ou en mode impulsionnel. Vrai.









Question 8..
A. Certains matériaux sont naturellement aimantés, on les appelle des matériaux ferromagnétiques. Vrai.
B. Dans le cenntre de la France, la valeur du champ magnétique terrestre est de l'ordre de 0,3 T. Faux.
C. L'énergie associée à un rayonnement de longueur d'onde 310 nm est de l'ordre de 2,0 ±0,1 eV. Faux.
E = h c / l =6,6 10-34 *3 108 /(310 10-9) =6,38 10-19 J.
6,38 10-19 / (1,6 10-19 )~4 eV.
D. Un rayonnement de longueur d'onde 310 nm est dans le domaine visible. Faux ( UV).
E. Un rayonnement de longueur d'onde 310 nm est ionisant. Faux.

Question 9.
A. Tous les noyaux sont observables en RMN. Faux
Le spin nucléaire du noyau ne doit pas être nul.
B. En absence d'aimantation  extérieure, tous les noyaux sont orientés dans le même sens. Faux.
C. L'état "spin - up" correspond à l'état le plus stable. Faux.
D. Pour un aimant de 5 T la fréquence de résonnance du carbone est de 50 ±10 MHz..Vrai.
f = g B0 / (2p)~70 106 *5 / 6,28~ 55 106Hz ou 55 MHz.
E.  Pour un aimant de 5 T la fréquence de résonnance du carbone est de 100 ±10 MHz. Faux.

Question 10. Accéllération des particules.
A. Des neutrons peuvent être accélérés par un cyclotron. Faux.
Les neutrons ne portent pas de charges électriques.
B. Des particules alpha peuvent être accélérées par un cyclotron. Vrai.
C. Des électrons peuvent être accélérés par un accéllérateur linéaire. Vrai.
D.Des protoons peuvent être accélérés par un accéllérateur linéaire. Vrai.
E. Des noyaux stables peuvent être accélérés par un accéllérateur linéaire. Vrai.

Question 11.
A l'aide d'un accélérateur linéaire constitué de 100 électrodes, on souhaite accélérer des deutons ( noyau de deutérium Z=1, masse m = 3,2 10-27 kg) pour qu'ils aient une énergie de 4 MeV.
A. La vitesse des particules à la sortie de l'accéllérateur est de 200 km /s. Faux
Ec=½mv2 =  4 106 * 1,6 10-19 = 6,4 10-13 J ; v2 = 2 *6,4 10-13 / (3,2 10-27) =4 1014 ; v = 2 107 m/s (2 104 km/s)
B. La vitesse des particules à la sortie de l'accéllérateur est de 20000 km /s. Vrai.
C. La différence de potentiel appliquées entre les électrodes sera de l'ordre de 400 V. Faux.
Ec =e Utotale ; Utotale = 4 106 V ; soit 4 MV .
D. La différence de potentiel appliquées entre les électrodes sera de l'ordre de 40 kV. Faux.
E.  La différence de potentiel appliquées entre les électrodes sera de l'ordre de 4 MV. Vrai.

Question 12. Radioactivité.
A. L'émission ß+ est provoquée par un excès  de protons au sein du noyau. Vrai.
Un proton se transforme en neutron.
B. L'émission ß+ est isobare. Vrai.
Le nombre de nucléons reste constant.
C. L'émission ß+ donne naissance à un spectre de  raies. Faux.
D. L'annihilation du positon induit la formation de deux photons d'énergie 511 MeV. Faux ( 511 keV)
E.  La desexcitation du noyau formé par émission ß+ peut se faire par émission de photons g et conversion interne. Vrai.

Question 13. Le béryllium 7 ( Z=4) se trannsforme par capture électronique.
A. Le noyau formé  est un isotope du lithium ( Z = 3). Vrai.
74Be + 0-1e ---> 73Li + 00v
B. Le noyau formé est un isotope de l'hélium (Z=2). Faux.
C. Il se forme un positon. Faux.
D. Le réarrangement du cortège électronique peut se faire par émission g .Faux
émission de rayon X et /ou électron Auger..
E.  Le réarrangement du cortège électronique peut se faire par effet Auger. Vrai.
Question 14.
Calculer l'énergie libérée par la transformationn lors de la capture électronique du bérylium 7 ( masse atomique 7,0167 u) sachant que la masse  atomique du noyau formé est de 7,016 u.
A. L'énergie libérée par la transformation est de l'ordre de 0,5 ±0,1 MeV. Faux
7,016 -7,0167=-7 10-4 u soit environ 0,7 MeV.
B. L'énergie libérée par la transformation est de l'ordre de 0,7 ±0,1 MeV. Vrai.
C. L'énergie libérée par la transformation est de l'ordre de 1,2 ±0,1 MeV.. Faux.
D. Le bérylium 7 peut également se transformer par émission ß+. Vrai.
E.  Une émission ß+ à partir du béryllium 7 est impossible. Faux.

Question 15.
On considère une source de Césium 137 ( période 30 ans ; activité massique 1 106 Ci /mg).
Au bout de combien de temps l'activité de la source sera t-elle atténuée d'un facteur 1000 ?
l = ln2 / 30 =2,3 10-2 an-1 ; A = A0 /1000 = A0 exp(-lt) ; 0,001 = exp(-0,023 t) ; ln 0,001 = -0,023t ; t ~300 ans.
Autre méthode : 1000 ~ 210 ; au bout de 10 périodes ( 300 ans ) l'activité initiale sera divisée par 1000.

Question 16.
Un détecteur contient 12 µg de  césium 137. Cette source doit être changée dès que son activité est inférieure à 1500 Ci. Calculer la durée de vie de cette source.
Activité initiale : A0 = 1 106 * 0,012 =12000 Ci.
12000 / 1500 = 8 = 23. La durée de vie vaut 3 période soit 90 ans.

Question 17. Interactions rayonnement matière.
A. Un faisceau de particules chargées lourdes  a une trajectoire rectiligne lorsqu'il pénètre dans la matière. Vrai.
Trajectoire presque rectiligne et très courte.
B. Un faisceau d'électrons a une trajectoire rectiligne lorsu'il pénètre dans la matière. Faux.
La trajectoire peut être tLa dépolarisation spontannée des cellules du tissu sinusal est due à une modification spontanée de la perméabilité membranairerès sinueuse.
C. A énergie comparable, les particules chargées lourdes sont plus pénétrantes que les électrons. Faux.
D. Dans l'eau un faisceau d'électrons d'énergie 1 MeV interagit principalement par ionisation. Vrai
E. Le  rayonnement de freinage correspond à une interaction entre un faisceau d'électrons et le cortège électronique des atomes  de la cible. Vrai.
Question 17. Interactions rayonnement matière.
A. Un faisceau de particules chargées lourdes  a une trajectoire rectiligne lorsqu'il pénètre dans la matière. Vrai.
Trajectoire presque rectiligne et très courte.
B. Un faisceau d'électrons a une trajectoire rectiligne lorsu'il pénètre dans la matière. Faux.
La trajectoire peut être tLa dépolarisation spontannée des cellules du tissu sinusal est due à une modification spontanée de la perméabilité membranairerès sinueuse.
C. A énergie comparable, les particules chargées lourdes sont plus pénétrantes que les électrons. Faux.
D. Dans l'eau un faisceau d'électrons d'énergie 1 MeV interagit principalement par ionisation. Vrai
E. Le  rayonnement de freinage correspond à une interaction entre un faisceau d'électrons et le cortège électronique des atomes  de la cible. Vrai.

Question 18. Détecteurs.
A. Dans un compteur proportionnel, le nombre d'électrons collectés dépend de l'énergie du rayonnement incident. Vrai.
B. Dans un compteur Geiger Muller, le nombre d'électrons collectés dépend de l'énergie du rayonnement incident.. Faux.
C. Pour un détecteur, l'efficacité du comptage dépend de l'énnergie du rayonnement incident. Vrai.
D. Pour un détecteur, le facteur géométrique dépend de l'énergie du rayonnement incident. Faux.
E. Pour un détecteur, le bruit de fond dépend de l'énergie du rayonnement incident. Faux.

Question 19. Coefficient d'atténuation linéïque des  rayons X.
A. Ce coefficient dépend de la longueur d'onde du rayonnement. Vrai.
B. Ce coefficient augmente lorsque l'énergie des photons augmente. Faux.
C. Ce coefficient diminue lorsque l'énergie des photons augmente. Vrai.
D. Pour des rayons X de même énergie, le coefficient d'atténuation linéïque de l'eau est plus grand que celui du plomb. Faux.
E. Pour des rayons X de même énergie, le coefficient d'atténuation linéïque de l'eau est plus petit que celui du plomb. Vrai.
Question 20 .
Le graphique ci-dessous repprésente l'atténuation d'un faisceau de photons par un écran de nature inconnue.

A. La CDA est inférieure à 1 mm. Vrai
B. La CDA est supérieure à 1 mm. Faux.
C. Pour 2 mm d'écran plus de 10 % du faisceau est transmis. Vrai.
µ = -ln0,5 / CDA = -ln 0,5 / 0,84 ~0,83 mm-1.
N / N0 = exp(-µx) = exp(-0,83 *2) ~0,19.
D. Pour 2 mm d'écran moins de 10 % du faisceau est transmis. Faux.
E. Pour 1 cm d'écran moins de 1 % du faisceau est transmis.Vrai.
N / N0 = exp(-µx) = exp(-0,83 *10) ~2,6 10-4.



  

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