Aurélie 20/03/07
 

d'après concours manipulateur électroradiologie médicale Montpellier 2006
QCM : aucune, une ou plusieurs réponses sont exactes.

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  1. Le symbole du noyau atomique est AZX :
    - Le numéro atomique Z indique le nombre de protons du noyau. exact.
    - Le nombre A indique le nombre de neutrons du noyau. faux ( A = nombre de protons et de neutrons)
    - L'élément chimique X associé au noyau est caractérisé par le nombre Z. exact.
    - Les isotopes d'un élément ont même nombre de nucléons. faux (même nombre de protons, des nombres de neutrons différents)
  2. Lors d'une réaction nucléaire, il y a conservation :
    - Du nombre de protons et du nombre de neutrons. faux ( conservation du nombre total de nucléons).
    - Du nombre de nucléons. exact.
    - De la charge électrique, donc du nombre de protons. faux ( conservation de la charge électrique )
    - De la charge électrique. exact.
  3. L'iode 13153I et le Telluere 52Tl sont radioactifs b-. Les masses des noyaux d'iode 131 et de tellure peuvent être considérées comme égales. la demi-vie de l'iode 131 et 8,0 jours, celle du telluere 131 a pour valeur 25 min.
    - Le tellure et l'iode sont isotopes. faux ( Z est différent 53I et 52Tl)
    - Un gramme d'iode 131 et un gramme de tellure 131 ont la même activité. faux ( A = lN ; N est le même, mais les demi-vies, donc les constantes radioactives sont différentes).
    - A masse égale, l'activité de l'iode 131 est très supérieure à celle du tellure 131. faux ( l=ln2 / t½ ; la demi-vie du tellure 131 est inférieure à celle de l'iode 131 ; la constante radioactive du tellure 131 est donc supérieure à celle de l'iode 131 ; à masse égale, l'activité du tellure 131 est supérieure à celle de l'iode 131 ).
    - Par désintégration b- l'iode 131 donne du tellure 131. faux (13153I --> 13154Xe + 0-1e )
  4. L'uranium 92 23892U est radioactif a.
    - La masse d'un noyau d'uranium 23892U est inférieure à la somme des masses d'un noyau de 23490Th et d'une particule a. faux ( la masse totale des produits de fission est inférieure à la masse des réactifs ).
    - L'énergie de liaison d'un noyau d'uranium 23892U est supérieure à la somme des énergies de liaisons d'un noyau de thorium 23490Th et d'une particule a. faux ( l'uranium est moins stable que les produits de la fission).
    - La réaction 23892U -->23490Th + 42He est spontanée. exact.
    - - La réaction 23892U -->23490Th + 42He libère de l'énergie. exact.
  5. La lumière d'un laser est diffractée par une fente fine de largeur a= 0,2 mm. On observe la figure de diffraction sur un écran situé à la distance D= 2,5 m. La longueur d'onde du faisceau laser est l = 520 nm. La largeur de la tache centrale de diffraction est au mm près : 13 mm ; 26 mm ;52 mm ; 104 mm.
    ½L= l D/a ; L= 2l D/a ; L= 2*5,2 10-7 * 2,5 / 2 10-4 = 1,3 10-2 m = 13 mm.
  6. - Interrupteur en position 1 et R=0. On observe sur la voie 1 de l'oscilloscope une tension sinusoïdale. faux ( la charge d'un condensateur à travers un résistor est une exponentielle d'équation u(t) = E ( 1 - exp(-t/t)).
    - Interrupteur en position 1 et R différent de zéro : le temps au bout duquel la tension uAM est égale à la moitié de sa valeur maximale est t =RC. faux ( à t= RC, uAM = 0,63 E = 0,63 fois sa valeur maximale).
    - Interrupteur en position 2 et R différent de zéro : on observe sur la voie 1 de l'oscilloscope des oscillations pseudo-périodiques). exact.
    - Interrupteur en position 2 et R = 0, l'équation différentielle vérifiée par la tension uAM est : d2uAM / dt2 + 1/(LC)uAM =0. exact.

  7. Une tige de cuivrePP', de longueur L=80 mm, est posée perpendiculairement à deux rails parallèles, conducteurs, horizontaux et distants de D= 50 mm. Les rails sont reliés à un générateur délivrant un courant d'intensité I= 10 A. La barre est placée dans un champ magnétique B ( valeur 20 mT ) uniforme de largeur a = 40 mm.

    - Si le courant va de P vers P' alors la tige se déplace vers le générateur. faux
    - La force de laplace exercée sur la tige est perpendiculaire au plan des rails. faux.

    - La valeur de la force de Laplace exercée sur la tige est F= 0,016 N. faux ( F= IaB = 10*0,04*0,02 = 0,008 N).
    - Le travail de cette force lorsque la tige s'est déplacé de 5 cm est 4 10-4 J.
    exact (W= F AB = 0,008 * 0,05 =4 10-4 J ).

  8. Une lentille convergente de centre optique O, donne d'un objet AB, de hauteur 5 cm et situé à 120 cm en avant de la lentille une image A1B1 située 60 cm après la lentille. AB est perpendiculaire à l'axe optique de la lentille et A est situé sur cet axe.


    On écrit en gras et en bleu les distances algèbriques.

    - La vergence de cette lentile est 0,83 d. faux ( OA = -1,2 m ; OA1 = 0,6 m ; formule de conjugaison : vergence = 1/OA1 - 1 /OA = 1/0,6 + 1/1,2 = 2,5 d )
    - La distance focale vaut 40 cm.
    exact ( f' = 1 / vergence = 1/2,5 = 0,4 m = 40 cm).
    - Le grandissement de cette lentille est de 0,5.
    faux (g =OA1 / OA = 0,6 / (-1,2) = -0,5).
    - La grandeur algèbrique de l'image est -2,5 cm.
    exact (A1B1 =g AB = -0,5*5 = -2,5 cm).

  9. Deux pendules simples, l'un appelé P1 de longueur L1 = 0,400 m et l'autre appelé P2 de longueur L2 = 0,441 m, sont lancés au même instant, à partir de leur position d'équilibre, dans le même sens. Le temps au bout duquel les deux pendules repassent simultanément et dans le même sens pour la première fois par leur position d'équilibre est de 1,2 s ; 24,0 s ; 25,3 s ; 26,6 s.
    Périodes T1 = 2
    p(L1/g)½ =6,28 (0,4/9,8)½ =1,269 s ; T2 = 2p(L2/g)½ =6,28 (0,441/9,8)½ =1,332 s .
    A l'instant recherché, P1 a effectué une oscillation de plus que P2 : n T2 = (n+1) 1 ;
    1,332 n = 1,269(n+1) d'où n = 20 et par suite t = 20*1,332 =
    26,6 s.


Le document ci-dessous donne le diagramme d'énergie de l'atome d'hydrogène.
 

- Le niveau d'énergie nulle est le plus stable. faux ( l'énergie nulle correspond à l'atome ionisé )
- L'énergie de l'atome d'hydrogène est quantifiée. exact.
- L'énergie dionisation de l'atome d'hydrogène est : 2,176 10-19 J.
exact. ( 13,6 eV = 13,6 * 1,6 10-19 J = 2,176 10-19 J )

- L'atome d'hydrogène peut absorber un photon de longueur d'onde l=1881 nm. exact.

( Energie du photon E= hc/l = 6,63 10-34*3 108 / 1,881 10-6) = 1,06 10-19 J = 0,66 eV soit la différence d'énergie entre les niveaux n=4 et n=3 )


A 37°C le produit ionique de l'eau vaut 2,5 10-14 et à 25°C ce produit vaut 10-14.

- La valeur du produit ionique de l'eau augmente avec la température. exact.

- A 37°C le pH=6,8 peut être considéré comme neutre. exact. ( pHneutre = -½log 2,5 10-14)

- Dans une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium telle que [HO-]= 2,5 10-3 mol/L, la concentration en ion oxonium vaut 1,1 10-11 mol/L à 37°C. faux.

[H3O+]= Ke / [HO-]= 2,5 10-14 / 2,5 10-3 = 1,0 10-11 mol/L.
- En milieu aqueux, la réaction 2H2Ol = H3O+aq + HO- aq n'a lieu que dans l'eau pure de pH=7.
faux.


On réalise le mélange suivant : 1,0 g de poudre de fer + 1,0 g de poudre de cadmium + 10 mL de sulfate de fer II à 0,010 mol/l + 10 mL de chlorure de cadmium à 0,010 mol/L. La constante d'équilibre associée à l'équation Cd2+ aq + Fe s = Fe2+aq + Cd s vaut K= 20.

- Le quotient de réaction initial vaut zéro. faux. Qr, i = [ Fe2+]i/[Cd2+]i = 1.

- La réaction évolue dans le sens direct. exact. ( Qr, i < K).

- L'avancement final à l'équilibre vaut à 1% près 1,11 10-3 mol. faux.


avancement (mol)
Cd2+ aq
+ Fe s
= Fe2+aq
+ Cd s
initial
0
0,01*0,01 = 10-4
a
0,01*0,01 = 10-4
b
en cours
x
10-4-x
a-x
10-4+x
b+x
équilibre
xéq
10-4-xéq
a-xéq
10-4+xéq
b+xéq
K=[ Fe2+]éq/[Cd2+]éq =(
10-4+xéq) / (10-4-xéq) = 20 ; 10-4+xéq = 20 (10-4-xéq) ; 21 xéq = 19 ; xéq = 0,9 10-4 mol.

- Si on ajoute du cadmium solide au mélange initial l'avancement final à l'équilibre augmente. faux. L'expression de K ne contient pas le cadmium solide.


Pile Daniell.

La réaction de fonctionnement est :

Zn( s) + Cu2+(aq) = Cu( s) + Zn2+(aq) avec K= 1037.

Les deux solutions ont la même concentration initiale.

- La solution X est du sulfate de zinc.
faux. Autour du cuivre se trouve la solution de sulfate de cuivre.

- Le métal constituant la borne positive est le cuivre. exact.

- A l'état initial le quotient de réaction vaut 1037. faux. Qr, i = [ Zn2+]i/[Cu2+]i = 1.

- Lorsque la pile est complètement usée son quotient de réaction est nulle. faux. Qr, éq = [ Zn2+]éq/[Cu2+]éq = K.


Le cadmium est obtenu industriellement par électrolyse. On traite une solution de sulfate de cadmium et d'acide sulfurique. On réalise une cathode en aluminium et une anode en plomb. L'intensité du courant est maintenue égale à I= 25 kA. On observe un dépôt métallique à la cathode et un dégagement de gaz à l'anode. La masse de métal déposée au bout de 12 heures est : 12,6 kg ; 25,2 kg ; 629 kg ; 1258 kg. M(Cd) = 112,4 g/mol.
Q= It = 2,5 104 * 12*3600 = 1,08 109 C.

n(e) = 1,08 109 / 96500 = 1,12 104 mol d'électrons.

Or Cd2+(aq) + 2e- = Cd(s) d'où n( Cd ) =½ n(e) = 5,6 103 mol de cadmium

m = nM = 5,6 103 * 112,4 = 6,29 105 g = 629 kg.


On prépare un ester en faisant réagir 0,10 mol d'anhydride acétique avec 0,10 mol de butan-1-ol. On recueille 10,4 g d'ester. r alcool = 0,81 g/mL.

- L'ester obtenu est le butanoate d'éthyle. faux. étahnoate de butyle.

(CH3-CO)2O + CH3-CH2-CH2-CH2OH --> CH3-COO-(CH2)3-CH3 + CH3COOH

- Le volume de butan-1-ol utilisé est 91 mL. faux.

m( alcool) = 74 g/mol ; n = 0,1 mol ; m = 7,4 g et V= m/r alcool =7,4/0,81 = 9,1 mL

- La réaction est lente et limitée. faux.

- Le rendement de cette réaction est 79%. faux.

n(ester) théorique = 0,1 mol ; M(ester) = 116 g/mol ; m(ester) théorique =11,6 g ; rendement : 10,4/11,6*100 = 89%.


Lors d'une échographie du coeur on utilise des ondes ultrasonores de fréquence 2,00 MHz. Dans les tissus cardiaques, leur vitesse de propagation est de l'ordre de 1,5 km/s.
Pour étudier ces ultrasons on relie une sonde réceptrice d'ultrasons à un oscilloscope dont on a photographié l'écran. ( photo ci-contre ).

  1. Quelle est la nature des ondes ultrasonores ? ondes mécaniques progressives longitudinales.
  2. Pourquoi ces ondes ne sont-elles pas audibles ? fréquence > 20 kHz.
  3. Quelle est leur longueur d'onde dans les tissus cardiaques ? l= c/f = 1500 / 2 106 = 7,5 10-4 m.
  4. Ces ondes peuvent être diffactées par le coeur ? Pourquoi ? non, car la dimension du coeur est bien différente de la longueur d'onde l.
  5. Quand dit-on qu'un milieu est dispersif ? La fréquence de l'onde dépend de la célérité de l'onde.
  6. Lorsque les ondes ultrasonores se déplacent dans l'air, quelles sont les caractéristiques qui sont modifiées ? célérité et longueur d'onde sont modifiées ; fréquence et période restent constantes.
  7. Sur quelle sensibilité est réglée la base des temps de l'oscilloscope ? période de l'onde : 1/2106 = 5 107 s= 0,5 ms.
    On observe 1 période pour 2,5 divisions soit 0,2
    m s/div.

 

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