QCM : Électrocinétique et électrostatique (13 questions)

Question 1

1. Un objet de masse $2\,\mathrm{kg}$ se trouve à $3\,\mathrm{m}$ au-dessus du niveau de référence, où $g=10\,\mathrm{m\,s^{-2}}$ . Quelle est son énergie potentielle de pesanteur ?

20\,\mathrm{J}

60\,\mathrm{J}

30\,\mathrm{J}

90\,\mathrm{J}

Explication

L’énergie potentielle de pesanteur vaut $E_p=mgh$ , donc $2\times10\times3=60\,\mathrm{J}$ . $20\,\mathrm{J}$ omet la hauteur, $30\,\mathrm{J}$ applique la formule cinétique et $90\,\mathrm{J}$ traite la masse comme si elle était élevée au carré.

Answer

$$60\,\mathrm{J}$$

Question 2

2. Un chariot de masse $4\,\mathrm{kg}$ se déplace à $3\,\mathrm{m\,s^{-1}}$ . Quelle est son énergie cinétique ?

36\,\mathrm{J}

9\,\mathrm{J}

6\,\mathrm{J}

18\,\mathrm{J}

Explication

La formule est $E_c=\frac{1}{2}mv^2$ , ce qui donne $\frac{1}{2}\times4\times3^2=18\,\mathrm{J}$ . $36\,\mathrm{J}$ oublie le facteur un demi, $6\,\mathrm{J}$ omet le carré de la vitesse et $9\,\mathrm{J}$ élève la masse au carré.

Answer

$$18\,\mathrm{J}$$

Question 3

3. Deux masses de $2\,\mathrm{kg}$ et $3\,\mathrm{kg}$ sont séparées de $2\,\mathrm{m}$ . En prenant $G=6{,}674\times10^{-11}\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}\,s^{-2}}$ , quelle est la norme de leur force gravitationnelle ?

1{,}0011\times10^{-10}\,\mathrm{N}

4{,}0044\times10^{-10}\,\mathrm{N}

2{,}2247\times10^{-11}\,\mathrm{N}

2{,}0022\times10^{-10}\,\mathrm{N}

Explication

La loi donne $F=G\frac{mm'}{r^2}$ ; ainsi, $F=6{,}674\times10^{-11}\times\frac{2\times3}{2^2}=1{,}0011\times10^{-10}\,\mathrm{N}$ . $2{,}0022\times10^{-10}\,\mathrm{N}$ omet le carré de la distance, $2{,}2247\times10^{-11}\,\mathrm{N}$ inverse la fraction et $4{,}0044\times10^{-10}\,\mathrm{N}$ met au carré le produit des masses.

Answer

$$1{,}0011\times10^{-10}\,\mathrm{N}$$

Question 4

4. Dans un repère cartésien, quels sont les points $M(1,2,2)$ et $A(4,6,2)$ séparés par quelle distance ?

5

unités

7

unités

4

unités

9

unités

Explication

La distance cartésienne est $r=\sqrt{(x-a)^2+(y-b)^2+(z-c)^2}$ ; ici, $r=\sqrt{(-3)^2+(-4)^2+0^2}=5$ unités. $7$ correspond à la somme des écarts absolus, $4$ omet l’écart selon $y$ et $9$ résulte de l’addition des coordonnées des points.

Answer

$$5$$ unités

Question 5

5. Quelle charge électrique porte un électron ?

-3{,}204\times10^{-19}\ \mathrm{C}

-1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}

+1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}

+1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}

en valeur algébrique

Explication

L’électron porte la charge élémentaire négative, soit $-e=-1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}$ . Le signe positif correspond au proton, tandis que la valeur absolue seule omet le signe de la charge.

Answer

$$-1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$

Question 6

6. Deux charges de valeurs absolues $2{,}0\times10^{-6}\ \mathrm{C}$ et $3{,}0\times10^{-6}\ \mathrm{C}$ sont séparées de $0{,}30\ \mathrm{m}$ . Quelle est la norme de la force électrostatique entre elles, avec $k=9{,}0\times10^9\ \mathrm{N\,m^2\,C^{-2}}$ ?

5{,}4\ \mathrm{N}

0{,}60\ \mathrm{N}

0{,}30\ \mathrm{N}

0{,}0060\ \mathrm{N}

Explication

La loi de Coulomb donne $F=k\frac{|Q_1Q_2|}{r^2}=9{,}0\times10^9\frac{(2{,}0\times10^{-6})(3{,}0\times10^{-6})}{(0{,}30)^2}=0{,}60\ \mathrm{N}$ . La valeur $0{,}0060\ \mathrm{N}$ correspond à l’oubli du carré de la distance, et $5{,}4\ \mathrm{N}$ à son utilisation au numérateur.

Answer

$$0{,}60\ \mathrm{N}$$

Question 7

7. Deux petites sphères chargées, l’une positivement et l’autre négativement, sont placées à proximité l’une de l’autre. Quel mouvement électrostatique tend à se produire ?

Elles tendent à s’éloigner.

Elles tendent à se rapprocher.

Elles tendent à se déplacer dans la même direction.

Elles tendent à rester sans interaction.

Explication

Deux charges de signes opposés s’attirent et tendent donc à se rapprocher. L’éloignement correspond à la répulsion entre charges de même signe, tandis que l’absence d’interaction méconnaît la force électrostatique.

Answer

Elles tendent à se rapprocher.

Question 8

8. Que décrit le champ électrique en un point de l’espace ?

L’énergie potentielle électrique en ce point.

L’action électrique en ce point.

La quantité de charge présente en ce point.

Le débit de charge électrique en ce point.

Explication

Le champ électrique décrit l’action électrique en un point de l’espace. La quantité de charge, l’énergie potentielle et le débit de charge sont des notions distinctes.

Answer

L’action électrique en ce point.

Question 9

9. En un point de l’espace, deux charges créent chacune un champ électrique. Pour déterminer le champ résultant en ce point, quelle démarche faut-il appliquer ?

Conserver le champ de la charge négative.

Additionner vectoriellement les deux champs.

Conserver le champ de la charge positive.

Multiplier les deux champs entre eux.

Explication

Le principe de superposition consiste à combiner les champs électriques produits par chaque charge, en tenant compte de leur direction et de leur sens. Le produit des champs ne constitue pas une superposition, et écarter l’une des contributions ignore son effet.

Answer

Additionner vectoriellement les deux champs.

Question 10

10. Une modélisation représente des charges réparties sur une surface mince, sans les traiter comme réparties dans son volume ni alignées sur une ligne. De quel type de distribution s’agit-il ?

Une distribution linéique.

Une distribution volumique.

Une distribution surfacique.

Un champ électrique.

Explication

Une distribution est surfacique lorsque les charges sont modélisées comme réparties sur une surface. Une répartition dans une région tridimensionnelle est volumique, tandis qu’une répartition le long d’une ligne est linéique.

Answer

Une distribution surfacique.

Question 11

11. En un point, deux charges créent respectivement les potentiels $V_1=3\,\text{V}$ et $V_2=-8\,\text{V}$ . Quel est le potentiel résultant de ces contributions ?

-5\,\text{V}

5\,\text{V}

-24\,\text{V}

-8\,\text{V}

Explication

Le potentiel total est la somme algébrique des contributions : $3+(-8)=-5\,\text{V}$ . La réponse $5\,\text{V}$ néglige le signe, $-24\,\text{V}$ multiplie les valeurs, et $-8\,\text{V}$ omet une contribution.

Answer

$$-5\,\text{V}$$

Question 12

12. À quelle grandeur physique le potentiel électrique est-il associé ?

La charge électrique, notée

q

L’énergie cinétique, notée

E_c

L’énergie potentielle électrique, notée

U_p

ou

E_p

La capacité électrique, notée

C

Explication

Le potentiel électrique est associé à l’énergie potentielle électrique, notée $U_p$ ou $E_p$ . $E_c$ désigne l’énergie cinétique, $q$ une charge et $C$ la capacité.

Answer

L’énergie potentielle électrique, notée $$U_p$$ ou $$E_p$$

Question 13

13. On insère un isolant de permittivité relative $\varepsilon_r=4$ entre les plaques d’un condensateur plan de surface $S$ et de séparation $d$ . Quelle formule exprime sa capacité ?

C=4\varepsilon_0\frac{d}{S}

C=\varepsilon_0\frac{S}{d}

C=4\varepsilon_0\frac{S}{d}

C=16\varepsilon_0\frac{S}{d}

Explication

Avec un isolant, la capacité est $C=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{S}{d}$ ; pour $\varepsilon_r=4$ , elle devient $4\varepsilon_0\frac{S}{d}$ . L’expression sans facteur correspond au vide, celle avec $d/S$ inverse le rapport, et le facteur 16 compte deux fois $\varepsilon_r$ .

Answer

$$C=4\varepsilon_0\frac{S}{d}$$

QCM : Électrocinétique et électrostatique (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un objet de masse $2\,\mathrm{kg}$ se trouve à $3\,\mathrm{m}$ au-dessus du niveau de référence, où $g=10\,\mathrm{m\,s^{-2}}$ . Quelle est son énergie potentielle de pesanteur ?

2. Un chariot de masse $4\,\mathrm{kg}$ se déplace à $3\,\mathrm{m\,s^{-1}}$ . Quelle est son énergie cinétique ?

3. Deux masses de $2\,\mathrm{kg}$ et $3\,\mathrm{kg}$ sont séparées de $2\,\mathrm{m}$ . En prenant $G=6{,}674\times10^{-11}\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}\,s^{-2}}$ , quelle est la norme de leur force gravitationnelle ?

4. Dans un repère cartésien, quels sont les points $M(1,2,2)$ et $A(4,6,2)$ séparés par quelle distance ?

5. Quelle charge électrique porte un électron ?

6. Deux charges de valeurs absolues $2{,}0\times10^{-6}\ \mathrm{C}$ et $3{,}0\times10^{-6}\ \mathrm{C}$ sont séparées de $0{,}30\ \mathrm{m}$ . Quelle est la norme de la force électrostatique entre elles, avec $k=9{,}0\times10^9\ \mathrm{N\,m^2\,C^{-2}}$ ?

7. Deux petites sphères chargées, l’une positivement et l’autre négativement, sont placées à proximité l’une de l’autre. Quel mouvement électrostatique tend à se produire ?

8. Que décrit le champ électrique en un point de l’espace ?

9. En un point de l’espace, deux charges créent chacune un champ électrique. Pour déterminer le champ résultant en ce point, quelle démarche faut-il appliquer ?

10. Une modélisation représente des charges réparties sur une surface mince, sans les traiter comme réparties dans son volume ni alignées sur une ligne. De quel type de distribution s’agit-il ?

11. En un point, deux charges créent respectivement les potentiels $V_1=3\,\text{V}$ et $V_2=-8\,\text{V}$ . Quel est le potentiel résultant de ces contributions ?

12. À quelle grandeur physique le potentiel électrique est-il associé ?

13. On insère un isolant de permittivité relative $\varepsilon_r=4$ entre les plaques d’un condensateur plan de surface $S$ et de séparation $d$ . Quelle formule exprime sa capacité ?

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QCM : Électrocinétique et électrostatique (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un objet de masse 2 kg2\,\mathrm{kg}2kg se trouve à 3 m3\,\mathrm{m}3m au-dessus du niveau de référence, où g=10 m s−2g=10\,\mathrm{m\,s^{-2}}g=10ms−2. Quelle est son énergie potentielle de pesanteur ?

2. Un chariot de masse 4 kg4\,\mathrm{kg}4kg se déplace à 3 m s−13\,\mathrm{m\,s^{-1}}3ms−1. Quelle est son énergie cinétique ?

3. Deux masses de 2 kg2\,\mathrm{kg}2kg et 3 kg3\,\mathrm{kg}3kg sont séparées de 2 m2\,\mathrm{m}2m. En prenant G=6,674×10−11 m3 kg−1 s−2G=6{,}674\times10^{-11}\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}\,s^{-2}}G=6,674×10−11m3kg−1s−2, quelle est la norme de leur force gravitationnelle ?

4. Dans un repère cartésien, quels sont les points M(1,2,2)M(1,2,2)M(1,2,2) et A(4,6,2)A(4,6,2)A(4,6,2) séparés par quelle distance ?

5. Quelle charge électrique porte un électron ?

7. Deux petites sphères chargées, l’une positivement et l’autre négativement, sont placées à proximité l’une de l’autre. Quel mouvement électrostatique tend à se produire ?

8. Que décrit le champ électrique en un point de l’espace ?

9. En un point de l’espace, deux charges créent chacune un champ électrique. Pour déterminer le champ résultant en ce point, quelle démarche faut-il appliquer ?

10. Une modélisation représente des charges réparties sur une surface mince, sans les traiter comme réparties dans son volume ni alignées sur une ligne. De quel type de distribution s’agit-il ?

11. En un point, deux charges créent respectivement les potentiels V1=3 VV_1=3\,\text{V}V1​=3V et V2=−8 VV_2=-8\,\text{V}V2​=−8V. Quel est le potentiel résultant de ces contributions ?

12. À quelle grandeur physique le potentiel électrique est-il associé ?

13. On insère un isolant de permittivité relative εr=4\varepsilon_r=4εr​=4 entre les plaques d’un condensateur plan de surface SSS et de séparation ddd. Quelle formule exprime sa capacité ?

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1. Un objet de masse $2\,\mathrm{kg}$ se trouve à $3\,\mathrm{m}$ au-dessus du niveau de référence, où $g=10\,\mathrm{m\,s^{-2}}$ . Quelle est son énergie potentielle de pesanteur ?

2. Un chariot de masse $4\,\mathrm{kg}$ se déplace à $3\,\mathrm{m\,s^{-1}}$ . Quelle est son énergie cinétique ?

3. Deux masses de $2\,\mathrm{kg}$ et $3\,\mathrm{kg}$ sont séparées de $2\,\mathrm{m}$ . En prenant $G=6{,}674\times10^{-11}\,\mathrm{m^3\,kg^{-1}\,s^{-2}}$ , quelle est la norme de leur force gravitationnelle ?

4. Dans un repère cartésien, quels sont les points $M(1,2,2)$ et $A(4,6,2)$ séparés par quelle distance ?

11. En un point, deux charges créent respectivement les potentiels $V_1=3\,\text{V}$ et $V_2=-8\,\text{V}$ . Quel est le potentiel résultant de ces contributions ?

13. On insère un isolant de permittivité relative $\varepsilon_r=4$ entre les plaques d’un condensateur plan de surface $S$ et de séparation $d$ . Quelle formule exprime sa capacité ?