QCM : Alternateurs et spectres atomiques (13 questions)

Question 1

1. Un aimant est déplacé près d’un conducteur fermé. Quel phénomène peut alors créer un courant dans ce conducteur ?

L’effet Joule

L’électrisation par frottement

L’induction électromagnétique

La conversion thermique

Explication

L’induction électromagnétique correspond à la création d’un courant dans un conducteur lorsqu’un aimant est mis en mouvement à proximité. L’électrisation par frottement concerne un autre mécanisme, l’effet Joule produit de la chaleur et la conversion thermique ne désigne pas cette création de courant.

Answer

L’induction électromagnétique

Question 2

2. Quel physicien observe en 1831 qu’un aimant en mouvement par rapport à un fil conducteur fermé peut induire un courant électrique ?

Hans Christian Ørsted

James Clerk Maxwell

Michael Faraday

André-Marie Ampère

Explication

Michael Faraday observe en 1831 l’induction d’un courant par un aimant en mouvement par rapport à un fil fermé. James Clerk Maxwell publie plus tard les premiers résultats théoriques de la théorie de l’électromagnétisme; Ampère et Ørsted sont associés à d’autres travaux sur l’électromagnétisme.

Answer

Michael Faraday

Question 3

3. Une turbine entraîne un alternateur qui fournit de l’électricité, avec une petite perte sous forme de chaleur. Quelle conversion énergétique décrit son fonctionnement ?

Énergie mécanique en énergie thermique

Énergie mécanique en énergie électrique

Énergie thermique en énergie électrique

Énergie électrique en énergie mécanique

Explication

Un alternateur convertit l’énergie mécanique reçue en énergie électrique utile, tandis qu’une faible part est dissipée sous forme thermique. L’inversion des formes d’énergie et le choix de la chaleur comme sortie utile ne correspondent pas à cette conversion.

Answer

Énergie mécanique en énergie électrique

Question 4

4. Lors d’un examen d’alternateur, on repère une pièce mobile qui crée le champ magnétique et une bobine fixe où apparaissent les courants induits. Comment nommer ces deux éléments, dans cet ordre ?

Rotor aimanté, puis stator bobiné

Rotor bobiné, puis stator aimanté

Stator aimanté, puis rotor bobiné

Bobine mobile, puis aimant fixe

Explication

L’aimant mobile est le rotor et fournit le champ magnétique; la bobine fixe est le stator, où apparaissent les tensions et courants induits. Inverser rotor et stator, ou attribuer le champ à la bobine, confond le rôle et la position de ces éléments.

Answer

Rotor aimanté, puis stator bobiné

Question 5

5. Dans un alternateur, l’aimant tourne près d’une bobine fixe. Quelle conséquence de cette rotation explique l’apparition d’une tension entre les bornes de la bobine ?

Elle crée un champ magnétique variable qui induit une tension

Elle chauffe la bobine, ce qui crée le champ magnétique variable

Elle fait apparaître une tension qui entraîne la rotation de l’aimant

Elle maintient un champ magnétique constant qui induit une tension

Explication

La rotation de l’aimant fait varier le champ magnétique; cette variation induit une tension entre les bornes de la bobine. Un champ constant ne rend pas compte de ce mécanisme, et l’échauffement est une perte plutôt que la cause de l’induction.

Answer

Elle crée un champ magnétique variable qui induit une tension

Question 6

6. Un alternateur reçoit $1000\,\text{J}$ d’énergie mécanique et dissipe $50\,\text{J}$ sous forme thermique. Quel est son rendement, selon $r = \frac{E_e}{E_e + E_t}$ ?

0{,}95

1{,}05

0{,}05

95

Explication

L’énergie électrique utile vaut $1000-50=950\,\text{J}$ , donc $r=\frac{950}{950+50}=0{,}95$ . La valeur $0{,}05$ représente la fraction dissipée, tandis que $95$ est le rendement exprimé en pourcentage, et non comme un nombre sans unité entre 0 et 1.

Answer

$$0{,}95$$

Question 7

7. Lorsqu’on observe la tension fournie par un alternateur au cours du temps, quelle propriété permet de la distinguer d’une tension constante ?

Elle prend successivement des valeurs positives et négatives.

Elle garde une valeur identique à chaque instant.

Elle se répète dans le temps sans changer de signe.

Elle conserve le même signe, mais son amplitude varie.

Explication

Une tension alternative prend successivement des valeurs positives et négatives, contrairement à une tension constante. Une variation d’amplitude ou une répétition sans changement de signe ne décrit pas cette distinction.

Answer

Elle prend successivement des valeurs positives et négatives.

Question 8

8. Une tension périodique a une période de $0{,}02\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

0{,}2\ \text{Hz}

50\ \text{Hz}

0{,}05\ \text{Hz}

20\ \text{Hz}

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : $f=1/T=1/0{,}02=50\ \text{Hz}$ . Les valeurs proposées par ailleurs résultent d’une conversion ou d’une inversion incorrecte.

Answer

$$50\ \text{Hz}$$

Question 9

9. Dans un modèle quantique de l’atome d’hydrogène, quelle description convient à un électron dont la position exacte ne peut pas être déterminée ?

Une trajectoire précise calculée à chaque instant.

Une valeur d’énergie qui indique sa position.

Une probabilité de présence autour du noyau.

Une position exacte sur une orbite connue.

Explication

La mécanique quantique décrit la position de l’électron de l’atome d’hydrogène par une probabilité de présence, plutôt que par une position exactement déterminée. Une orbite ou une trajectoire précise relève d’une description déterministe, tandis que l’énergie quantifiée est une notion distincte.

Answer

Une probabilité de présence autour du noyau.

Question 10

10. Un atome ne peut occuper que certains états d’énergie précis, et non les valeurs situées entre eux. Comment qualifie-t-on ces états ?

Un ensemble continu d’états d’énergie

Des états d’énergie discrets

Des états accessibles après émission

Des états d’énergie régulièrement espacés

Explication

Des états quantifiés forment un ensemble discret : les valeurs intermédiaires ne sont pas permises. Un continuum autorise des valeurs intermédiaires, l’espacement régulier n’est pas impliqué, et l’émission n’est pas une condition pour définir ces états.

Answer

Des états d’énergie discrets

Question 11

11. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $7{,}2\times10^{-19}\,\text{J}$ à un niveau de $4{,}5\times10^{-19}\,\text{J}$ . Quelle énergie porte le photon émis ?

4{,}5\times10^{-19}\,\text{J}

2{,}7\times10^{-19}\,\text{J}

-2{,}7\times10^{-19}\,\text{J}

1{,}17\times10^{-18}\,\text{J}

Explication

Lors d’une transition vers un niveau inférieur, l’énergie du photon est la différence entre les niveaux : $7{,}2-4{,}5=2{,}7$ , soit $2{,}7\times10^{-19}\,\text{J}$ . L’addition confond différence et somme, la soustraction inversée donne un signe négatif, et l’énergie du niveau inférieur n’est pas la différence.

Answer

$$2{,}7\times10^{-19}\,\text{J}$$

Question 12

12. Comment se présente un spectre de raies d’émission atomique, chaque raie correspondant à une radiation émise lors d’une transition autorisée ?

Des raies sombres sur fond coloré

Des raies colorées sur fond noir

Une bande colorée sur fond blanc

Un spectre continu coloré sur fond noir

Explication

Un spectre de raies d’émission est formé de raies colorées sur fond noir, produites par des transitions atomiques autorisées. Le spectre continu ne présente pas de raies distinctes, les raies sombres caractérisent une absorption, et une bande sur fond blanc ne correspond pas à cette présentation.

Answer

Des raies colorées sur fond noir

Question 13

13. Pour rechercher un atome dans une lampe, une élève connaît plusieurs longueurs d’onde caractéristiques de ses raies. Quelle démarche permet de vérifier sa présence ?

Comparer l’intensité totale de la lampe à celle du spectre de référence

Repérer ses longueurs d’onde caractéristiques dans le spectre d’un autre atome

Repérer ses longueurs d’onde caractéristiques et vérifier leur présence dans le spectre de la lampe

Vérifier si le spectre de la lampe est continu plutôt que constitué de raies

Explication

L’identification consiste à repérer les longueurs d’onde caractéristiques de l’atome et à vérifier que ses raies sont présentes dans le spectre de la lampe. Comparer l’intensité totale ne vérifie pas ces raies, examiner un autre atome ne teste pas la présence recherchée, et le caractère continu du spectre ne constitue pas la méthode d’identification.

Answer

Repérer ses longueurs d’onde caractéristiques et vérifier leur présence dans le spectre de la lampe

QCM : Alternateurs et spectres atomiques (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un aimant est déplacé près d’un conducteur fermé. Quel phénomène peut alors créer un courant dans ce conducteur ?

2. Quel physicien observe en 1831 qu’un aimant en mouvement par rapport à un fil conducteur fermé peut induire un courant électrique ?

3. Une turbine entraîne un alternateur qui fournit de l’électricité, avec une petite perte sous forme de chaleur. Quelle conversion énergétique décrit son fonctionnement ?

4. Lors d’un examen d’alternateur, on repère une pièce mobile qui crée le champ magnétique et une bobine fixe où apparaissent les courants induits. Comment nommer ces deux éléments, dans cet ordre ?

5. Dans un alternateur, l’aimant tourne près d’une bobine fixe. Quelle conséquence de cette rotation explique l’apparition d’une tension entre les bornes de la bobine ?

6. Un alternateur reçoit $1000\,\text{J}$ d’énergie mécanique et dissipe $50\,\text{J}$ sous forme thermique. Quel est son rendement, selon $r = \frac{E_e}{E_e + E_t}$ ?

7. Lorsqu’on observe la tension fournie par un alternateur au cours du temps, quelle propriété permet de la distinguer d’une tension constante ?

8. Une tension périodique a une période de $0{,}02\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

9. Dans un modèle quantique de l’atome d’hydrogène, quelle description convient à un électron dont la position exacte ne peut pas être déterminée ?

10. Un atome ne peut occuper que certains états d’énergie précis, et non les valeurs situées entre eux. Comment qualifie-t-on ces états ?

11. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $7{,}2\times10^{-19}\,\text{J}$ à un niveau de $4{,}5\times10^{-19}\,\text{J}$ . Quelle énergie porte le photon émis ?

12. Comment se présente un spectre de raies d’émission atomique, chaque raie correspondant à une radiation émise lors d’une transition autorisée ?

13. Pour rechercher un atome dans une lampe, une élève connaît plusieurs longueurs d’onde caractéristiques de ses raies. Quelle démarche permet de vérifier sa présence ?

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QCM : Alternateurs et spectres atomiques (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un aimant est déplacé près d’un conducteur fermé. Quel phénomène peut alors créer un courant dans ce conducteur ?

2. Quel physicien observe en 1831 qu’un aimant en mouvement par rapport à un fil conducteur fermé peut induire un courant électrique ?

3. Une turbine entraîne un alternateur qui fournit de l’électricité, avec une petite perte sous forme de chaleur. Quelle conversion énergétique décrit son fonctionnement ?

4. Lors d’un examen d’alternateur, on repère une pièce mobile qui crée le champ magnétique et une bobine fixe où apparaissent les courants induits. Comment nommer ces deux éléments, dans cet ordre ?

5. Dans un alternateur, l’aimant tourne près d’une bobine fixe. Quelle conséquence de cette rotation explique l’apparition d’une tension entre les bornes de la bobine ?

6. Un alternateur reçoit 1000 J1000\,\text{J}1000J d’énergie mécanique et dissipe 50 J50\,\text{J}50J sous forme thermique. Quel est son rendement, selon r=EeEe+Etr = \frac{E_e}{E_e + E_t}r=Ee​+Et​Ee​​ ?

7. Lorsqu’on observe la tension fournie par un alternateur au cours du temps, quelle propriété permet de la distinguer d’une tension constante ?

8. Une tension périodique a une période de 0,02 s0{,}02\ \text{s}0,02 s. Quelle est sa fréquence ?

9. Dans un modèle quantique de l’atome d’hydrogène, quelle description convient à un électron dont la position exacte ne peut pas être déterminée ?

10. Un atome ne peut occuper que certains états d’énergie précis, et non les valeurs situées entre eux. Comment qualifie-t-on ces états ?

11. Un atome passe d’un niveau d’énergie de 7,2×10−19 J7{,}2\times10^{-19}\,\text{J}7,2×10−19J à un niveau de 4,5×10−19 J4{,}5\times10^{-19}\,\text{J}4,5×10−19J. Quelle énergie porte le photon émis ?

12. Comment se présente un spectre de raies d’émission atomique, chaque raie correspondant à une radiation émise lors d’une transition autorisée ?

13. Pour rechercher un atome dans une lampe, une élève connaît plusieurs longueurs d’onde caractéristiques de ses raies. Quelle démarche permet de vérifier sa présence ?

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6. Un alternateur reçoit $1000\,\text{J}$ d’énergie mécanique et dissipe $50\,\text{J}$ sous forme thermique. Quel est son rendement, selon $r = \frac{E_e}{E_e + E_t}$ ?

8. Une tension périodique a une période de $0{,}02\ \text{s}$ . Quelle est sa fréquence ?

11. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $7{,}2\times10^{-19}\,\text{J}$ à un niveau de $4{,}5\times10^{-19}\,\text{J}$ . Quelle énergie porte le photon émis ?