QCM  : culture générale, électricité, ultrasons : concours avenir 2011.

Exercice 1. 1) Pour faire le tour de la terre (en suivant l’équateur), il faut parcourir une distance d’environ : A) 4 000 km ; B) 40 000 km Vrai. ; C) 400 000 km ; D) 4 000 000 km. 2) Laquelle des 4 unités suivantes n’est pas une unité mesurant l’énergie : A) le joule ;  B) le watt ( unité de la puissance)  ;  C) le kilowattheure ; D) la calorie. 3) La masse molaire de l’eau est de 18 g par mole. Donner l’ordre de grandeur du nombre de  molécules d’eau contenues dans une bouteille d’un litre : A) 3.1021 molécules ; B) 3.1023 molécules ; C) 3.1025 molécules Vrai. ; D) 3.1027 molécules.  masse de 1 L : m = 1000 g ; quantité de matière d'eau n = 1000/18 ~55 moles Nombre de molécules d'eau : 55 *6 1023 =3.1025 molécules. 4) Les trajectoires réelles décrites par les planètes autour du soleil sont : A) des cercles ; B) des hélices ; C) des hyperboles ; D) des ellipses Vrai. 5) La lumière du soleil met environ 8 minutes pour parvenir sur terre. On en déduit que la distance de la terre au soleil est de : A) 1,44.106 km ; B) 1,44.107 km ;  C) 1,44.108 km  Vrai ; D) 1,44.109 km. 8*60 = 480 secondes ; 480*3 108 = 1,44 1011 m = 1,44 108 km. 6) En électricité, si U désigne une tension,  I une intensité,  L une inductance,  C une capacité et R une résistance laquelle des expressions suivantes est homogène à une énergie : A) Cq2 ; B) (LC)½UI   Vrai ;  C) U2/C ; D) RU2. [énergie] = U I T ; [C] = énergie / U2 = I T / U ; [q2] = I2 T2 ; [Cq2 ] = I3 T3 / U , différent d'une énergie. (LC)½ a la dimension d'un temps ; [U2/C] = U2 / (énergie / U2) = U4 / (U I T) = U3 / ( I T) différent d'une énergie. [RU2.] = U3/I différent d'une énergie. Si 7)  Si F est l’intensité d’une force,  a une accélération,  m une masse,  v une vitesse,  t une durée et d une distance, laquelle des expressions suivantes est homogène à une puissance : A) m F ; B) F d t ; C) d a t / m ; D) m a d / t. Vrai. Puissance = force * vitesse = F v = F d /t. Force = masse * accélération = m a = m d / t2. Puissance = m a d / t. 8) Quand on règle son poste de radio sur la fréquence FM 100 MHz, combien de fois par seconde oscille l’onde captée : A) 107 fois ;  B) 108 fois Vrai ; C) 109 fois ; D) 1010 fois. 1 M = 1 méga = 106 ;  100 MHz = 100 * 106 = 108 Hz.   9) À combien de m2 correspondent 1 hectare : A) 103 m2 ;  B) 104 m2  Vrai ; C) 105 m2 ; D) 106 m2. 1 ha = aire d'un carré de 100 mètres sur 100 mètres. 10) Une douche a un débit de 15 litres par minute. Ce débit correspond à : A) 1,5.10-3 m3/s ; B) 2,5.10-3 m3/s ; C) 2,5.10-4 m3/s Vrai ; D) 4.10-4 m3/s.  15 L = 15 10-3 m3 ; 1=une minute  = 60 s ; débit = 15 10-3 / 60 =2,5.10-4 m3/s. 11) On souhaite peser une quantité de liquide. On commence par peser un flacon vide et on obtient un résultat de  47± 2 g . On pèse ensuite le même flacon rempli du liquide et on obtient un résultat de 297 ±13g . La masse du liquide avec l’incertitude de la pesée est de : A) 250± 11 g ; B) 250 ± 15 g Vrai ; C) 250 ± 13 g ; D) 250 ± 7,5 g. La masse du flacon vide est comprise entre 45 et 49 g ; la masse du flacon plein est comprise entre  284 et 310 g. La masse du liquide est comprise entre 284-49  = 235 g et 310-45 = 265 g soit : 250 ± 15 g. Exercice 2. On considère le circuit électrique suivant : 12) On a la relation : A) uAB -uCB +uEC +uED =0 s'écrit : uAB +uBC +uCA =0 Vrai ;  B)  uAB +uBC -uEC = uDE s'écrit : uAB +uBC =uAC Vrai ; C)  uBA +uBC = uEC +uDE s'écrit : uBA +uBC = uAC ( faux ); D) aucune des 3 réponses précédentes. La tension est identique aux bornes d'appareils en dérivation ; additivité des tensions aux bornes d'appareils en série : uAB +uBC = uDE = uFG. uCE ~ 0 ( CE est un petit fil ); de même uAD~0. De plus  uCB = -uBC. 13) On a la relation : A)  uDF -uGF = uGE +uED  ; B) uFD +uGF + uGE = uED Vrai  ; C) uDF +uFG - uEG + uDE =0 ; D) aucune des 3 réponses précédentes. uDF ~ 0 ( DF est un petit fil ) ; de même uEG ~ 0. 14) On a la relation : A)  uAF +uGF + uGC -uBC =uAB  ; B) uAF +uFG = uGC +uBC+ uBA ; C) uGC -uBC + uBA -uGF- uAF Vrai ; D) aucune des 3 réponses précédentes. uAF ~ 0 ( AF est un petit fil ) ; de même uGC ~ 0. 15) On a la relation : A) i1 + i2 = i4 ;  B)  i1 + i7 + i3 =0 ; C) i1 = i4 - i3 Vrai; D) aucune des 3 relations précédentes. L'intensité est la même dans une branche ( appareils en série )  i3 = -i6 avec i6 <0. -i7 = -i9 = -i2 = i4 ; i1 = i5 ; 16) On a la relation : A) i5 + i6 -i3+ i1 =0  s'écrit : - i1 - i3 -i3+ i1 =0 (faux) ; B)  i9 + i7 = i5 +i8 s'écrit : - i4 - i4 = -i1- i1  (faux) ; C) i2 + i9 +i4+ i8 = i6  s'écrit : - i4 - i4 +i4-+ i1 =-i3  ; i4- i1 = i3 Vrai ;  D) aucune des 3 relations précédente . Exercice 3. Un dispositif émet une onde ultrasonore qui se propage dans l’air jusqu’à trois récepteurs R1, R2 et R3. Les récepteurs sont reliés à un oscilloscope, ce qui permet de visualiser les signaux reçus (voir schéma suivant). On repère les positions des 3 récepteurs par rapport à l’émetteur à l’aide des abscisses x1, x2, x3 des projections des 3 récepteurs sur un axe (Ox) ; l’émetteur se projette à l’origine O de l’axe. Comme sur le schéma, x1, x2, x3 sont tous les trois positifs et on a  :x1< x2< x3. On obtient sur l’oscilloscope les trois courbes suivantes. On a la même sensibilité sur toutes les voies de l’oscilloscope : le balayage vertical est de 1 mV par division et le balayage horizontal de 12,5 μs par division.. 17) On peut affirmer que : A) les courbes A et B sont en phase ( en opposition de phase, l'une passe par un maximum quand l'autre passe par un minimum ) B) les courbes A et C sont en opposition de phase ( en  phase, l'une passe par un maximum quand l'autre passe par un maximum ) C) les courbes A, B et C n’ont pas la même période (même période : 4 divisions soit 4*12,5 = 50 µs ). D) les courbes B et C sont en opposition de phase Vrai. 18) On peut affirmer que : A) la courbe A correspond au récepteur R3 ( l'amplitude diminue avec la distance de l'émetteur au récepteur  : A possède la plus grande amplitude ; A est R1 le plus proche de l'émetteur) B) la courbe B correspond au récepteur R3 Vrai. (B possède la plus petite amplitude ; B est R3 le plus éloigné de l'émetteur) C) la courbe C correspond au récepteur R3. D) on ne peut déterminer quelle courbe correspond à quel récepteur. 19) La période des ondes émises est de : A) 5.10-3 s ; B) 5.10-5 s Vrai ; C) 2,5.10-3 s ; D) 2,5.10-5 s ( période : 4 divisions soit 4*12,5 = 50 µs = 5 10-5 s ). 20) La fréquence des ondes émises est de : A) 20 kHz Vrai ; B) 20 Hz  ; C) 40 kHz ; D) 40 Hz. ( fréquence = 1 /période  =1/ 5 10-5  =20 000 Hz = 20 kHz ).   On souhaite calculer la vitesse de propagation des ondes dans l’air. Pour cela, on déplace le récepteur R3 progressivement vers la droite (dans le sens des x croissants), tout en laissant fixes les récepteurs R1 et R2. Au départ, les courbes correspondant aux récepteurs R1 et R2 sont en opposition de phase avec la courbe correspondant au récepteur R3. Pour obtenir pour la première fois à nouveau l’opposition de phase entre les courbes sur l’écran de l’oscilloscope, il faut déplacer le récepteur R3 de 2 cm vers la droite. On désigne par l la longueur d’onde des ondes ultrasonores considérées, par  leur vitesse v de propagation dans l’air et T leur période. 21) On a la relation : A) v = l T ; B) v = T / l ; C) l = vT Vrai ; D) T = l v. 22) La vitesse des ultrasons dans l’air est alors de : A) 300 m.s-1 ; B) 340 m.s-1 ; C) 400 m.s-1 Vrai ; D) 420 m.s-1. l = 2 cm ;  l = 0,02 m ; v = l /T = 0,02 / 5 10-5 = 400 m/s. On déplace maintenant les récepteurs R2 et R3 tout en laissant le récepteur R1 fixe. Après le déplacement on a x1= 20 cm, ; x2= 31,5 cm et x3 = 40,5 cm. 23) Parmi les 4 écrans suivants lequel correspond à celui obtenu sur l’écran de l’oscilloscope après le déplacement ? x2-x1=11,5 cm =5,75 l = (6-0,25)l ;  x3-x1=20,5 cm =10,25 l =(10+0,25) l ;  x3-x2=9 cm =4,5 l , nombre impair de demi longueur d'onde. Les courbes correspondants à R2 et R3 sont en opposition de phase. Les courbes correspondants à R1 et R3 sont décalées d'un quart de période. Les courbes correspondants à R1 et R2 sont décalées d'un quart de période, avec un retard de R1 sur R2. (donc A)

24) Parmi les 4 positions suivantes laquelle pourrait donner l’écran d’oscilloscope qui suit : A) x1 = 20 cm, ; x2= 32 cm et x3 = 40 cm ; vrai. B) x1 = 21 cm, ; x2= 31 cm et x3 = 42 cm ; C) x1 = 20 cm, ; x2= 30 cm et x3 = 41 cm D) x1 = 21 cm, ; x2= 31 cm et x3 = 41 cm vrai. Les trois courbes sont en phase, les distances entre les récepteurs sont des multiples de la longueur d'onde ( 2 cm ). 25) On plonge maintenant dans l’eau l’émetteur et les récepteurs R1, R2 et R3. On conserve la même fréquence que précédemment. Suivant le même principe que précédemment en déplaçant progressivement le récepteur R3, on constate une longueur d’onde 4 fois plus grande par rapport à celle observée dans l’air. La vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans l’eau vaut : A) 1 360 m.s-1 ; B) 680 m.s-1 ; C) 1 600 m.s-1 vrai ; D) 1 500 m.s-1. l = 8 cm ;  l = 0,08 m ; v = l /T = 0,08 / 5 10-5 = 1600 m/s.

menu