QCM : Atomistique et modèle de Bohr — 26 questions

Questions et réponses du QCM

1. Parmi les propositions suivantes concernant la dualité de la lumière, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La nature corpusculaire de la lumière est associée à des photons de masse nulle.
Les photons décrivent la propagation ondulatoire de la lumière.
La nature corpusculaire de la lumière correspond à des photons possédant une masse non nulle.
La dualité de la lumière signifie qu’elle est exclusivement une onde.
La nature ondulatoire de la lumière concerne notamment sa propagation.

La nature corpusculaire de la lumière est associée à des photons de masse nulle. · La nature ondulatoire de la lumière concerne notamment sa propagation.

Explication

La lumière possède une nature ondulatoire liée à sa propagation et une nature corpusculaire formée de photons. Ces photons ont une masse nulle, tandis que la dualité exclut une description réduite à une seule nature.

2. Les caractéristiques de la spectroscopie comprennent :

La détermination de la vitesse des électrons dans un objet.
La mesure de la masse des photons produits par un objet.
L’analyse de la lumière absorbée par un objet.
L’étude de la charge électrique portée par une lumière absorbée.
L’analyse de la lumière émise par un objet.

L’analyse de la lumière absorbée par un objet. · L’analyse de la lumière émise par un objet.

Explication

La spectroscopie analyse la lumière émise ou absorbée par un objet. Elle ne consiste pas à mesurer la masse des photons, la charge de la lumière ou la vitesse des électrons.

3. Concernant l’énergie d’un photon, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

L’énergie d’un photon peut s’écrire E=hνE=h\nu.
L’énergie d’un photon peut s’écrire E=hcλE=h\frac{c}{\lambda}.
La fréquence et la longueur d’onde interviennent dans l’expression de l’énergie.
La constante de Planck vaut h=6,626×10−31 J sh=6,626\times10^{-31}\ \mathrm{J\,s}.
L’énergie d’un photon est donnée par E=hλcE=\frac{h\lambda}{c}.

L’énergie d’un photon peut s’écrire $$E=h\nu$$. · L’énergie d’un photon peut s’écrire $$E=h\frac{c}{\lambda}$$. · La fréquence et la longueur d’onde interviennent dans l’expression de l’énergie.

Explication

L’énergie photonique s’écrit E=hν=hcλE=h\nu=h\frac{c}{\lambda}, avec une dépendance à la fréquence et à la longueur d’onde. La constante de Planck vaut 6,626×10−34 J s6,626\times10^{-34}\ \mathrm{J\,s}, et l’expression E=hλcE=\frac{h\lambda}{c} est incorrecte.

4. À propos de la mole et des unités atomistiques :

Une mole concerne un nombre d’entités plutôt qu’une masse atomique individuelle.
La définition de la mole repose sur une référence au carbone 12.
Une mole contient autant d’unités élémentaires que d’atomes présents dans 12 g de carbone 12.
La masse d’un atome ne constitue pas la définition directe de la mole.
La mole mesure une quantité de matière constituée d’entités élémentaires.

Une mole concerne un nombre d’entités plutôt qu’une masse atomique individuelle. · La définition de la mole repose sur une référence au carbone 12. · Une mole contient autant d’unités élémentaires que d’atomes présents dans 12 g de carbone 12. · La masse d’un atome ne constitue pas la définition directe de la mole. · La mole mesure une quantité de matière constituée d’entités élémentaires.

Explication

La mole est définie par le nombre d’entités correspondant au nombre d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12. Elle mesure donc une quantité d’entités, tandis que la masse atomique unitaire concerne une masse individuelle.

5. Concernant le modèle atomique proposé par Dalton :

Dalton considère les atomes comme insécables dans son modèle.
Le modèle de Dalton attribue à l’atome un noyau positif central.
La proposition de Dalton intervient après la découverte du neutron.
Dalton propose son modèle atomique en 1803.
Le modèle de Dalton décrit des atomes divisibles et transformables.

Dalton considère les atomes comme insécables dans son modèle. · Dalton propose son modèle atomique en 1803.

Explication

Dalton propose son modèle en 1803 et décrit la matière comme composée d’atomes indivisibles, insécables et indestructibles. La découverte du neutron et la notion de noyau positif appartiennent à des développements ultérieurs.

6. Parmi les propositions suivantes concernant Thomson, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Thomson découvre l’électron en 1897 dans le rayonnement cathodique.
Le modèle de Thomson répartit la charge positive dans l’atome.
La proposition de Thomson précède le modèle nucléaire de Rutherford.
Le modèle de Thomson concentre la charge positive dans un noyau.
Thomson identifie le neutron dans le rayonnement cathodique en 1932.

Thomson découvre l’électron en 1897 dans le rayonnement cathodique. · Le modèle de Thomson répartit la charge positive dans l’atome. · La proposition de Thomson précède le modèle nucléaire de Rutherford.

Explication

En 1897, Thomson découvre l’électron dans le rayonnement cathodique et propose une répartition de la charge positive dans l’atome. Le neutron est identifié par Chadwick en 1932, tandis que la concentration de la charge dans un noyau caractérise Rutherford.

7. En 1911, le modèle de Rutherford affirme que :

Rutherford identifie le neutron comme une particule neutre.
La charge positive est répartie de manière homogène dans tout l’atome.
Les électrons se déplacent autour du noyau.
L’atome possède un noyau chargé positivement.
Les électrons sont immobiles à l’intérieur du noyau positif.

Les électrons se déplacent autour du noyau. · L’atome possède un noyau chargé positivement.

Explication

En 1911, Rutherford établit l’existence d’un noyau positif autour duquel se déplacent les électrons. La charge positive n’est donc pas répartie uniformément, et l’identification du neutron revient à Chadwick en 1932.

8. Au sujet de la découverte du neutron, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Le neutron possède une charge électrique nulle.
Chadwick identifie le neutron en 1932.
La masse du neutron est très inférieure à celle du proton.
Rutherford identifie le neutron en 1911.
Le neutron présente une charge électrique positive.

Le neutron possède une charge électrique nulle. · Chadwick identifie le neutron en 1932.

Explication

En 1932, Chadwick identifie le neutron, dont la masse est voisine de celle du proton et dont la charge électrique est nulle. Le neutron n’est donc pas une particule positive et sa masse n’est pas très inférieure à celle du proton.

9. Concernant la structure et la composition de l’atome :

Le nombre de neutrons nucléaires est noté NN.
Le noyau atomique renferme les protons et les neutrons de l’atome.
Un atome neutre possède ZZ électrons lorsque son noyau contient ZZ protons.
Un atome neutre contient autant d’électrons que de protons nucléaires.
Le nombre de protons nucléaires est noté ZZ.

Le nombre de neutrons nucléaires est noté $$N$$. · Le noyau atomique renferme les protons et les neutrons de l’atome. · Un atome neutre possède $$Z$$ électrons lorsque son noyau contient $$Z$$ protons. · Un atome neutre contient autant d’électrons que de protons nucléaires. · Le nombre de protons nucléaires est noté $$Z$$.

Explication

Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons. Son noyau contient les protons et les neutrons, avec ZZ protons et NN neutrons, tandis que le nombre d’électrons vaut également ZZ.

10. Parmi les propositions suivantes concernant le nombre de masse, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La relation entre les nombres nucléaires s’écrit A=Z−NA=Z-N.
Le nombre NN représente le nombre de neutrons du noyau.
Le nombre de masse AA comptabilise l’ensemble des nucléons du noyau.
La relation entre les nombres nucléaires s’écrit A=Z+NA=Z+N.
Le nombre ZZ correspond au nombre de protons du noyau.

Le nombre $$N$$ représente le nombre de neutrons du noyau. · Le nombre de masse $$A$$ comptabilise l’ensemble des nucléons du noyau. · La relation entre les nombres nucléaires s’écrit $$A=Z+N$$. · Le nombre $$Z$$ correspond au nombre de protons du noyau.

Explication

Le nombre de masse AA est la somme des nucléons, donc A=Z+NA=Z+N. ZZ désigne les protons et NN les neutrons; une soustraction ne donne pas le nombre total de nucléons.

11. Concernant les ions, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Un cation résulte du gain d’un ou plusieurs électrons.
Un cation résulte de la perte d’un ou plusieurs électrons.
Un cation résulte du gain d’un ou plusieurs neutrons.
Un anion résulte du gain d’un ou plusieurs protons.
Un anion résulte de la perte d’un ou plusieurs électrons.

Un cation résulte de la perte d’un ou plusieurs électrons.

Explication

Un cation est formé lorsqu’un atome perd un ou plusieurs électrons. Le gain d’électrons forme un anion; les variations de protons ou de neutrons ne définissent pas ces ions.

12. Les isotopes d’un même élément présentent :

Des nombres de masse généralement différents.
Des nombres différents de neutrons dans leurs noyaux.
Des nombres identiques de masse dans tous les cas.
Un nombre identique de protons dans leurs noyaux.
Des nombres différents de protons entre eux.

Des nombres de masse généralement différents. · Des nombres différents de neutrons dans leurs noyaux. · Un nombre identique de protons dans leurs noyaux.

Explication

Les isotopes ont le même nombre de protons ZZ mais des nombres de neutrons différents. Cette différence modifie généralement leur nombre de masse AA; des nombres de protons différents correspondent à des éléments différents.

13. À propos de la stabilité nucléaire :

Un noyau stable se désintègre spontanément en émettant des rayonnements.
Un noyau instable possède une durée de vie illimitée.
Un noyau instable peut se désintégrer spontanément.
La radioactivité caractérise un noyau instable susceptible d’émettre des rayonnements.
Un noyau stable possède une durée de vie illimitée.

Un noyau instable peut se désintégrer spontanément. · La radioactivité caractérise un noyau instable susceptible d’émettre des rayonnements. · Un noyau stable possède une durée de vie illimitée.

Explication

Un noyau stable ne se désintègre pas et sa durée de vie est considérée comme illimitée. Un noyau instable peut se désintégrer et émettre des rayonnements; il est alors radioactif.

14. Concernant le défaut de masse d’un noyau, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le défaut de masse représente directement une énergie de liaison.
La masse théorique correspond aux nucléons séparés.
La masse expérimentale concerne le noyau constitué.
La formule comprend Zmp+(A−Z)mnZ m_p+(A-Z)m_n.
Le défaut de masse compare des masses théorique et expérimentale.

La masse théorique correspond aux nucléons séparés. · La masse expérimentale concerne le noyau constitué. · La formule comprend $$Z m_p+(A-Z)m_n$$. · Le défaut de masse compare des masses théorique et expérimentale.

Explication

Le défaut de masse est une différence entre la masse calculée des nucléons séparés et la masse mesurée du noyau. Il s’écrit Δm=Zmp+(A−Z)mn−Mnoyau,exp\Delta m=Zm_p+(A-Z)m_n-M_{noyau,exp}; l’énergie de liaison est l’énergie associée, pas le défaut de masse lui-même.

15. Un noyau possède une énergie de liaison correspondant :

À l’énergie nécessaire pour dissocier le noyau en nucléons.
À une énergie exprimée par la relation ΔL=Δm/c2\Delta L=\Delta m/c^2.
À la relation ΔL=Δmc2\Delta L=\Delta m c^2.
À une grandeur indépendante du défaut de masse.
À l’énergie nécessaire pour réunir des nucléons séparés en noyau.

À l’énergie nécessaire pour dissocier le noyau en nucléons. · À la relation $$\Delta L=\Delta m c^2$$.

Explication

L’énergie de liaison est l’énergie nécessaire pour séparer le noyau en nucléons. Elle est reliée au défaut de masse par ΔL=Δmc2\Delta L=\Delta m c^2; elle n’est donc pas indépendante de celui-ci et la division par c2c^2 est incorrecte.

16. Concernant les spectres de l’atome d’hydrogène :

Les raies spectrales appartiennent à un spectre atomique discontinu.
Les raies spectrales traduisent des échanges d’énergie discontinus.
Le spectre de l’hydrogène correspond à un échange d’énergie continu.
Ces raies caractérisent l’atome d’hydrogène.
Les raies spectrales caractérisent le noyau atomique.

Les raies spectrales appartiennent à un spectre atomique discontinu. · Les raies spectrales traduisent des échanges d’énergie discontinus. · Ces raies caractérisent l’atome d’hydrogène.

Explication

Les raies de l’hydrogène correspondent à des échanges d’énergie discontinus et caractérisent cet atome. Elles forment donc un spectre discontinu. Elles ne traduisent pas un échange continu et caractérisent l’atome dans son ensemble plutôt que le noyau atomique.

17. Concernant la formule de Rydberg, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Elle relie l’inverse de la longueur d’onde aux niveaux électroniques.
La formule s’écrit 1λ=RH(1n2−1m2)\frac{1}{\lambda}=R_H\left(\frac{1}{n^2}-\frac{1}{m^2}\right).
Dans cette formule, mm désigne le niveau final.
Dans cette formule, nn désigne le niveau initial.
La constante utilisée vaut RH=1,0968×107 m−1R_H=1,0968\times10^7\ \mathrm{m^{-1}}.

Elle relie l’inverse de la longueur d’onde aux niveaux électroniques. · La formule s’écrit $$\frac{1}{\lambda}=R_H\left(\frac{1}{n^2}-\frac{1}{m^2}\right)$$. · La constante utilisée vaut $$R_H=1,0968\times10^7\ \mathrm{m^{-1}}$$.

Explication

La formule de Rydberg donne les longueurs d’onde des raies avec la constante RH=1,0968×107 m−1R_H=1,0968\times10^7\ \mathrm{m^{-1}}. Dans l’écriture donnée, nn est le niveau final et mm le niveau initial; les deux dernières attributions sont donc inversées.

18. Les séries spectrales de l’hydrogène se caractérisent par :

La série de Balmer correspond au niveau final n=2n=2.
La série de Paschen correspond au niveau final n=4n=4.
La série de Lyman correspond au niveau final n=1n=1.
La série de Brackett correspond au niveau final n=3n=3.
La série de Pfund correspond au niveau final n=5n=5.

La série de Balmer correspond au niveau final $$n=2$$. · La série de Lyman correspond au niveau final $$n=1$$. · La série de Pfund correspond au niveau final $$n=5$$.

Explication

Lyman correspond à n=1n=1 et Balmer à n=2n=2. Paschen correspond à n=3n=3, Brackett à n=4n=4 et Pfund à n=5n=5; les attributions inversées sont donc incorrectes.

19. Concernant le modèle de Bohr, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Sur une orbite stationnaire permise, l’électron ne rayonne pas d’énergie.
Un changement d’orbite s’accompagne d’un échange de photon.
Un électron absorbe un photon lorsqu’il reste sur une orbite stationnaire.
Le modèle de Bohr décrit le photon comme indépendant des transitions orbitales.
Le modèle de Bohr autorise une énergie continûment variable sur chaque orbite.

Sur une orbite stationnaire permise, l’électron ne rayonne pas d’énergie. · Un changement d’orbite s’accompagne d’un échange de photon.

Explication

Une orbite stationnaire permise ne s’accompagne pas d’un rayonnement. Un changement d’orbite implique l’échange d’un photon. L’absorption ne se produit pas lors d’un maintien sur l’orbite, et le modèle impose des niveaux quantifiés plutôt qu’une énergie continûment variable.

20. La quantification du moment cinétique dans le modèle de Bohr s’écrit :

mvrn=nhπmvr_n=n\frac{h}{\pi} avec nn entier positif.
mvrn=nh2πmvr_n=n\frac{h}{2\pi} avec nn entier positif.
mvrn=h2πnmvr_n=\frac{h}{2\pi n} avec nn entier positif.
mvrn=n2hπmvr_n=n\frac{2h}{\pi} avec nn entier positif.
mvrn=h2mvr_n=\frac{h}{2} pour toute orbite permise.

$$mvr_n=n\frac{h}{2\pi}$$ avec $$n$$ entier positif.

Explication

La relation de Bohr est mvrn=nh2πmvr_n=n\frac{h}{2\pi}, où nn est un entier positif. Les autres expressions modifient le facteur de quantification ou suppriment sa dépendance correcte envers nn.

21. Pour les niveaux énergétiques de l’électron dans l’atome d’hydrogène :

Pour n=2n=2, l’énergie vaut −3,4,eV-3,4\\,\mathrm{eV}.
L’énergie du niveau nn est donnée par En=−13,61n2,eVE_n=-13,6\frac{1}{n^2}\\,\mathrm{eV}.
Pour n=1n=1, l’énergie vaut −13,6,eV-13,6\\,\mathrm{eV}.
L’énergie du niveau nn est donnée par En=13,61n2,eVE_n=13,6\frac{1}{n^2}\\,\mathrm{eV}.
L’énergie du niveau nn est donnée par En=−13,6n2,eVE_n=-13,6n^2\\,\mathrm{eV}.

Pour $$n=2$$, l’énergie vaut $$-3,4\\,\mathrm{eV}$$. · L’énergie du niveau $$n$$ est donnée par $$E_n=-13,6\frac{1}{n^2}\\,\mathrm{eV}$$. · Pour $$n=1$$, l’énergie vaut $$-13,6\\,\mathrm{eV}$$.

Explication

Les niveaux suivent En=−13,61n2,eVE_n=-13,6\frac{1}{n^2}\\,\mathrm{eV}. Cette relation donne −3,4,eV-3,4\\,\mathrm{eV} pour n=2n=2 et −13,6,eV-13,6\\,\mathrm{eV} pour n=1n=1. La dépendance n’est pas proportionnelle à n2n^2 et le signe des niveaux est négatif.

22. Parmi les propositions suivantes concernant l’état fondamental et les états excités, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

L’état fondamental possède l’énergie la plus basse de l’atome.
Un état excité se définit par une énergie identique à celle du fondamental.
Un état excité possède une énergie inférieure à celle de l’état fondamental.
Une énergie supérieure à celle de l’état fondamental caractérise un état excité.
L’état fondamental correspond à une énergie supérieure aux états excités.

L’état fondamental possède l’énergie la plus basse de l’atome. · Une énergie supérieure à celle de l’état fondamental caractérise un état excité.

Explication

L’état fondamental est l’état de plus basse énergie. Un état excité possède une énergie supérieure à celle du fondamental. Les autres propositions inversent ou effacent cette distinction énergétique.

23. Lors d’une absorption de photon par un électron :

L’électron émet un photon lors de son passage vers un niveau d’énergie supérieur.
L’électron absorbe un photon dont l’énergie est indépendante des niveaux concernés.
L’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur.
L’énergie absorbée vaut la différence entre les niveaux final et initial.
L’énergie de l’électron diminue après l’absorption.

L’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur. · L’énergie absorbée vaut la différence entre les niveaux final et initial.

Explication

Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur et absorbe un photon. L’énergie de ce photon est égale à la différence entre les niveaux final et initial. Une émission accompagne au contraire une transition vers un niveau inférieur, tandis que l’énergie électronique augmente pendant l’absorption.

24. Concernant l’émission d’un photon par un électron, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

L’émission correspond à l’absorption d’un photon par l’électron.
Le photon émis possède une énergie correspondant à la variation entre les niveaux.
L’émission accompagne une diminution de l’énergie électronique.
L’électron effectue une transition vers un niveau d’énergie inférieur.
L’électron effectue une transition vers un niveau d’énergie supérieur.

Le photon émis possède une énergie correspondant à la variation entre les niveaux. · L’émission accompagne une diminution de l’énergie électronique. · L’électron effectue une transition vers un niveau d’énergie inférieur.

Explication

Lors d’une émission, l’électron descend vers un niveau inférieur et libère un photon. L’énergie de ce photon correspond à la variation entre les niveaux, tandis que l’énergie électronique diminue. Une transition ascendante avec absorption décrit le processus opposé.

25. L’énergie et la longueur d’onde d’un photon sont reliées par :

E=hλ=hcνE=h\lambda=\frac{hc}{\nu}.
E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda}.
λ=Ehc\lambda=\frac{E}{hc}.
λ=hcE\lambda=\frac{hc}{E}.
E=hλcE=\frac{h\lambda}{c}.

$$E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$$. · $$\lambda=\frac{hc}{E}$$.

Explication

L’énergie du photon vérifie E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda}. En isolant la longueur d’onde, on obtient λ=hcE\lambda=\frac{hc}{E}. Les autres relations échangent incorrectement fréquence, longueur d’onde, énergie ou vitesse de la lumière.

26. À propos de l’ionisation de l’atome d’hydrogène :

Elle correspond au retour de l’électron vers le niveau fondamental.
Elle nécessite une énergie minimale de 13,6,eV13,6\\,\mathrm{eV}.
Elle nécessite une énergie minimale de 3,4,eV3,4\\,\mathrm{eV}.
Elle correspond à une transition vers n=2n=2.
Elle correspond à une transition vers n=∞n=\infty.

Elle nécessite une énergie minimale de $$13,6\\,\mathrm{eV}$$. · Elle correspond à une transition vers $$n=\infty$$.

Explication

L’ionisation de l’hydrogène correspond au passage vers n=∞n=\infty et demande une énergie minimale de 13,6,eV13,6\\,\mathrm{eV}. Le niveau n=2n=2 décrit un état lié, et 3,4,eV3,4\\,\mathrm{eV} correspond à l’énergie associée au niveau n=2n=2, pas à l’ionisation. Le retour vers le fondamental est une transition d’émission.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 56 flashcards sur Atomistique et modèle de Bohr.

Qu'est-ce que la lumière en physique ?

Un rayonnement électromagnétique qui se propage dans le vide.

À quelle vitesse la lumière se propage-t-elle dans le vide ?

À 3×108 m s−13\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

Quelle dualité caractérise la lumière ?

La dualité onde-particule.

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