QCM radioactivité, lentille, onde sonore, diffraction. Concours kiné EFOM 2015

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1. Le polonium compte 33 isotopes dont le plus stable est celui dont le noyau se note 20984Po. Sa désintégration libère un noyau d'hélium 42He.
a. Son noyau compte 125 nucléons. Faux.
209 nucléons dont 84 protons et 209-84 = 125 neutrons.
b- Des isotopes possèdent le même nombre de neutrons mais des nombres de protons différents. Faux.
Des isotopes possèdent le même nombre de protons et des nombre de neutrons différents.
c- Le noyau fils produit lors de la désintégration du polonium 209 posséde 2 protons de plus que le noyau père. Faux.
20984Po ---> 20582Po +42He.
d- Le polonium 209 est émetteur alpha. Vrai.

2. Dans une centrale nucléaire un noyau d'uranium peut subir la transformation suivante :
23592U +10n ---> 140ZXe + 9438Sr +x10n.
a- Il s'agit d'une réaction de fission nucléaire. Vrai.
b- x est égal à 1. Faux.
Conservation du nombre de nucléons : 235+1 = 140+94+x ; x =2.
c- Z est égal à 54. Vrai.
Conservation de la charge : 92 = 38+Z ; Z =54.
d- Le noyau d'uranium 235 est isotope d'un noyau comptant 92 neutrons et 140 protons.  Faux.

3. On considère une lentille mince convergente de vergence 20 dioptries. Un objet lumineux AB est placé sur la graduation -3,0 cm.

- Le foyer principal image est à la graduation +5,0 cm. Vrai.
OF' = 1/20 = 0,05 m = 5,0 cm.
 - L'image de AB donnée par la lentille est renversée. Faux.
- L'image de AB donnée par la lentille est plus grande que AB. Vrai.
- L'image de AB est vue nette sur un écran placé à +7,5 cm de la lentille. Faux.
Une image virtuelle ne peut pas être obtenue sur un écran.
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4. Une caméra, dont l'objectif est assimilée à une lentille mince convergente de distance focale f ' = 50,0 cm, est embarquée à bord d'un avion pour filmer la terre à une altitude h de 4,00 km. L'image obtenue possède un format carré de 10,0 cm de côté.
- La relation de Descartes pour une lentille mince peut s'écrire : Vrai.

- L'image de la surface de la terre, donnée par l'objectif, se trouve à une distance de 0,500 m du centre de la lentille. Vrai.
L'objet étant à l'infini, l'image se trouve dans le foyer image de la lentille.
 - Dans les conditions d'observations, le grandissement algébrique g vaut -1,25 10-4. Vrai.
Valeur absolue du grandissement : |OA' / OA |=0,50 / 4000 =1,25 10-4.
Le grandissement algébrique vaut -1,25 10-4.
- La surface du sol photographié est : 0,640 km2. Vrai.
On photographie un carré de côté :0,10 /(1,25 10-4) =800 m = 0,8 km.

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5. Sur un plateau de cinéma, à t=0, on émet un son bref avec un clap pour indiquer qu'on commence à filmer. Deux microphones placés sur le plateau enregistrent le son produit par ce clap. Les signaux enregistrés respectivement par A et B, et donnés ci-dessous, ont été décalés verticalement pour plus de lisibilité. L'échelle verticale est identique pour les deux signaux.
Célérité du son dans l'air c = 340 m/s.

- Le microphone B est plus proche du clap que ne l'est le microphone A. Faux.
-Le microphone A est situé à moins de 10 m du clap. Vrai.
 A reçoit le son avec un retard de 20 ms ; distance  correspondante ; 340*0,020 =6,8 m.
- Un des microphone est 17 m plus proche du clap que l'autre. Vrai.
B reçoit le son avec un retard de 70 ms ; distance  correspondante ; 340*0,070 =23,8 m.
Les deux microphones sont distants de 17 m.
- Le niveau sonore perçu par B est plus faible que celui reçu par A. Vrai.

6. La température d'un objet peut être déterminée en l'assimilant à un corps noir dont la température absolue T et la longueur d'onde lmax du rayonnement émis  avec intensité maximale sont liées par la loi de Wien : lmax T = 3 10-3 SI.
- Un être humain dont la température corporelle moyenne est 37°C émet un rayonnement électromagnétique dont lmax est voisin de 1 10-5 nm. Faux.
lmax =3 10-3 / (273+37) ~9,7 10-6 m ~ 10-5 m.
Les étoiles qui nous apparaissent bleues sont plus chaudes que celles qui nous apparaissent de couleur rouge. Vrai.
Une étoile émet une onde électromagnétique de fréquence nE et de lngueur d'onde lE dans le vide. Lorsque cette étoile et un observateur s'éloigne l'un de l'autre, la fréquence nR et la longueur d'onde  lR dans le vide de cette onde  perçue par l'observateur sont différentes de nE et lE en raison de l'effet Doppler-Fizeau.
- La fréquence nR est supérieure à nE. Faux.
- La longueur d'onde lR est supérieure à lE. Vrai.

7. On réalise une figure de diffraction en éclairant une fente par un rayonnement électromagnétique de longueur d'onde dans le vide l1 = 500 nm. L'écran d'observation est situé à D = 2,00 m de la fente. On obtient le schéma ci-après sur lequel les zones grises représentent les zones de l'écran suffisamment lumineuses pour être vues à l'oeil nu.

- La largeur de la tache centrale de diffraction est 1,8 cm. Vrai.
- La fente utilisée a une largeur de 200 µm. Faux.
L = 2l1D/a ; a = 2l1D/L = 2*500 10-9 *2,00 / 0,018 =1,11 10-4 m ~111 µm.
- En éloignant l'écran, la largeur de la tache reste inchangée. Faux.
- Avec un laser de longueur d'onde 700 nm dans le vide, la tache centrale est plus large. Vrai.

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