QCM : Effet photoélectrique et ondes — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. En quoi consiste l’effet photoélectrique ?

Dans l’émission (ou l’extraction) d’un électron d’un métal lorsque celui-ci est éclairé par une lumière de fréquence ou de longueur d’onde convenable
Dans l’émission d’un photon par le métal uniquement lorsque la lumière est d’une fréquence trop faible
Dans l’augmentation de la température du métal provoquant la libération thermique des électrons quelle que soit la fréquence
Dans l’absorption d’un photon par un électron sans modification de son énergie

Dans l’émission (ou l’extraction) d’un électron d’un métal lorsque celui-ci est éclairé par une lumière de fréquence ou de longueur d’onde convenable

Explication

L’effet photoélectrique correspond à l’émission (ou l’extraction) d’électrons à partir d’un métal éclairé par une lumière de fréquence/longueur d’onde adaptées. Les autres choix décrivent des processus différents (absorption sans émission, lumière insuffisante, libération thermique).

2. À quoi correspond l’énergie d’extraction dans le modèle de l’effet photoélectrique ?

À l’énergie correspondant au travail fourni par le galvanomètre lors de la détection
À l’énergie du photon incidente mesurée uniquement en fonction de la longueur d’onde
À l’énergie minimale nécessaire pour extraire un électron du métal, dépendant de sa nature
À l’énergie maximale cinétique de l’électron arraché, indépendante du métal

À l’énergie minimale nécessaire pour extraire un électron du métal, dépendant de sa nature

Explication

L’énergie d’extraction est l’énergie minimale pour arracher un électron au métal et elle dépend de la nature du métal. Les distracteurs confondent énergie de seuil avec l’énergie cinétique ou avec des éléments de mesure.

3. Quel est le rôle physique du potentiel d’arrêt U0 dans l’expérience ?

Appliquer une tension positive entre anode et cathode pour augmenter indéfiniment le courant
Remplacer l’énergie du photon par une différence de potentiel positive proportionnelle à W
Appliquer une tension négative entre anode et cathode pour annuler l’effet photoélectrique
Mesurer l’intensité de saturation Is à partir de la relation entre U0 et le nombre de photons

Appliquer une tension négative entre anode et cathode pour annuler l’effet photoélectrique

Explication

Le potentiel d’arrêt U0 est une tension négative appliquée pour annuler l’effet photoélectrique. Un potentiel positif ne correspond pas au blocage décrit, et les autres réponses détournent U0 vers d’autres grandeurs.

4. Quelle condition doit vérifier la longueur d’onde du photon pour que l’effet photoélectrique se produise ?

Elle doit être égale à la longueur d’onde seuil λ0
Elle doit être inférieure à la longueur d’onde seuil λ0
Elle doit être supérieure à la longueur d’onde seuil λ0
Elle peut avoir n’importe quelle valeur tant que la lumière est assez intense

Elle doit être inférieure à la longueur d’onde seuil λ0

Explication

L’effet photoélectrique apparaît quand l’énergie du photon est suffisante, ce qui équivaut à λ < λ0. Une longueur d’onde trop grande correspond au contraire à une énergie insuffisante.

5. Comment exprime-t-on l’énergie cinétique maximale EC,max de l’électron émis en fonction des énergies W et W0 ?

EC,max = W − W0
EC,max = W / W0
EC,max = W0 + W
EC,max = W0 − W

EC,max = W − W0

Explication

Le modèle donne EC,max = W − W0, avec W l’énergie du photon incident et W0 l’énergie d’extraction. Les autres expressions contredisent le fait que l’énergie cinétique provient de l’excès d’énergie au-dessus du seuil.

6. Quelle relation relie l’énergie d’un photon à sa longueur d’onde λ ?

W = h·C/λ
W = λ/h
W = h·λ/C
W = C/(h·λ)

W = h·C/λ

Explication

L’énergie d’un photon s’écrit W = h·C/λ (et aussi W = h·ν). Les autres relations inversent ou mal placent les constantes, ce qui ne correspond pas à la formule donnée.

7. Quelle relation définit l’énergie de seuil W0 à partir de la longueur d’onde seuil λ0 ?

W0 = h·C/λ0
W0 = λ0/h
W0 = h·λ0/C
W0 = C/(h·λ0)

W0 = h·C/λ0

Explication

L’énergie de seuil est donnée par W0 = h·C/λ0 (équivalemment h·ν0). Les distracteurs correspondent à des transformations incorrectes de la formule.

8. Quelles sont les caractéristiques de propagation des ondes sonores ?

Ce sont des ondes longitudinales qui ne se propagent que dans les solides
Ce sont des ondes transversales qui se propagent uniquement à la surface de l’eau
Ce sont des ondes transversales qui se propagent uniquement dans le vide
Ce sont des ondes longitudinales qui se propagent dans tout milieu élastique dans toutes les directions à partir de la source

Ce sont des ondes longitudinales qui se propagent dans tout milieu élastique dans toutes les directions à partir de la source

Explication

Les ondes sonores sont des ondes longitudinales et nécessitent un milieu élastique (air, eau, etc.), avec propagation dans toutes les directions. Les autres choix confondent type d’onde (longitudinal/transversal) et milieux de propagation.

9. Quelles fréquences correspondent aux sons audibles par l’oreille humaine ?

Au-delà de 50 000 Hz
Entre 0,5 Hz et 2 Hz
En dessous de 1 Hz
Entre 20 Hz et 20 000 Hz

Entre 20 Hz et 20 000 Hz

Explication

Les sons audibles par l’oreille humaine s’étendent de 20 Hz à 20 kHz. Les autres options correspondent à des plages typiques d’infrasons ou d’ultrasons.

10. Quelle relation relie la célérité du son V dans un gaz aux paramètres thermodynamiques du gaz ?

V = √(γ·P/ρ)
V = √(ρ·P/γ)
V = √(P/(γ·ρ))
V = γ·P/ρ

V = √(γ·P/ρ)

Explication

La célérité du son dans un gaz s’exprime par V = √(γ·P/ρ), avec γ la constante de degré de liberté, P la pression et ρ la masse volumique.

11. Pourquoi, dans l’air, la célérité du son dépend en pratique surtout de la température et peu de la pression atmosphérique ?

Parce que la variation de P et celle de ρ se compensent dans la formule
Parce que la pression P n’apparaît jamais dans l’expression de V
Parce que γ dépend fortement de la pression atmosphérique
Parce que la célérité ne dépend pas de la masse volumique ρ

Parce que la variation de P et celle de ρ se compensent dans la formule

Explication

Dans l’air, bien que la pression apparaisse dans V = √(γP/ρ), P et ρ varient de façon compensatoire, rendant V pratiquement dépendante de la température. L’option sur γ est fausse : γ est prise comme constante pour l’air.

12. Une onde transversale se caractérise par la direction de la déformation par rapport à la direction de propagation : laquelle ?

Aucune déformation n’est associée à la propagation
Déformation perpendiculaire à la propagation
Déformation symétrique autour de la source sans lien avec la propagation
Déformation parallèle à la propagation

Déformation perpendiculaire à la propagation

Explication

Une onde transversale a une déformation perpendiculaire à la direction de propagation. Une déformation parallèle caractérise au contraire une onde longitudinale.

13. Une onde longitudinale correspond à une perturbation dont la déformation est :

parallèle à la direction de propagation
indépendante de la direction de propagation
perpendiculaire à la direction de propagation
circulaire autour de la direction de propagation

parallèle à la direction de propagation

Explication

Par définition, l’onde longitudinale a une déformation parallèle à la direction de propagation. Les options proposées décrivent plutôt une onde transversale ou une description incohérente.

14. Un point d’une onde parcourt une distance λ pendant une période T. Quelle relation relie λ, la célérité v et la fréquence N ?

λ = v/N
λ = N/v
λ = v·N
λ = v·T²

λ = v/N

Explication

La longueur d’onde vérifie λ = v/N (et aussi λ = v·T). Les relations inversees (N/v ou v·N) sont incompatibles avec le rôle de λ comme distance sur une période.

15. Dans l’expression de l’équation horaire yM(t) d’un point M à la distance x, quel est le rôle du terme −2πx/λ dans la phase ?

Il corrige l’amplitude sans modifier la phase
Il traduit le retard de propagation du point M par rapport à la source
Il représente l’oscillation propre de la source sans lien avec x
Il indique que la phase avance avec la distance x

Il traduit le retard de propagation du point M par rapport à la source

Explication

Le terme −2πx/λ traduit le retard de propagation : le point M oscille avec un retard par rapport à la source. Il ne sert pas à modifier l’amplitude ni à faire avancer la phase.

16. Dans l’expérience des fentes de Young, l’interfrange i correspond à :

la distance entre deux franges consécutives de même nature
la distance entre les fentes et l’écran
la distance entre deux franges consécutives de nature différente
la distance parcourue par la lumière pendant une période

la distance entre deux franges consécutives de même nature

Explication

L’interfrange i est la distance séparant deux franges consécutives de même nature. Elle n’est pas liée directement à la distance parcourue pendant une période.

17. Pour observer des interférences lumineuses, quelles conditions doivent être réunies concernant les deux sources ?

Elles doivent seulement être synchrones
Elles doivent être synchrones et cohérentes
Elles doivent seulement être cohérentes
Elles doivent être incohérentes mais de même intensité

Elles doivent être synchrones et cohérentes

Explication

Les interférences nécessitent simultanément des sources synchrones (même fréquence) et cohérentes (même phase), en plus du caractère ondulatoire de la lumière. Une seule des deux conditions ne suffit pas.

18. Quelle expression donne l’amplitude A d’un point M situé à une distance d1 de S1 et d2 de S2 lors d’une interférence mécanique ?

A = 2a·|cos(π(d1 + d2)/λ)|
A = 2a·|sin(π(d2 − d1)/λ)|
A = a·cos(π(d2 + d1)/λ)
A = 2a·|cos(π(d2 − d1)/λ)|

A = 2a·|cos(π(d2 − d1)/λ)|

Explication

L’amplitude d’un point M s’écrit A = 2a·|cos(π(d2 − d1)/λ)|. Les autres choix utilisent des fonctions trigonométriques différentes ou une mauvaise combinaison de distances.

19. Lors d’une interférence mécanique, que peut-on déduire si l’amplitude en un point M vaut A = 0 ?

Le point M est toujours situé à d = k·λ/2
Le point M est mobile, car l’amplitude est maximale
Le point M est immobile, car l’amplitude est nulle
Le point M se trouve forcément sur une hyperbole de rides fixes

Le point M est immobile, car l’amplitude est nulle

Explication

Quand A = 0, le point M est immobile : les deux ondes se compensent. Le cas A = 2a correspond à une amplitude maximale et donc à un point mobile.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 52 flashcards sur Effet photoélectrique et ondes.

Qu'est-ce que l'effet photoélectrique ?

L'émission d'un électron par un métal éclairé convenablement.

Qu'est-ce que l'énergie d'extraction ?

L'énergie minimale pour extraire un électron du métal.

Quelle cathode émet des électrons dans une cellule photoélectrique ?

La cathode éclairée par une lumière convenable.

Voir les flashcards →

Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Effet photoélectrique et ondes.

Voir la fiche →

Cours similaires

Comportements alimentaires et santé

Suites arithmétiques

Mathématiques

Politique de santé en France

Calcul littéral

Mathématiques

Calcul numérique et puissances

Mathématiques

Nombres complexes et géométrie

Mathématiques

Crée tes propres QCM

Importe ton cours et l'IA génère des QCM avec corrections en 30 secondes.

Générateur de QCM