QCM : Éléments chimiques et radioactivité (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour déterminer graphiquement la demi-vie à partir d’une courbe du nombre de noyaux en fonction du temps, quelle démarche faut-il suivre ?

Lire le temps initial sur l’axe horizontal, le diviser par deux, puis reporter le résultat sur l’axe vertical.
Calculer N0/2N_0/2, reporter cette valeur sur l’axe vertical, rejoindre la courbe et lire le temps correspondant sur l’axe horizontal.
Repérer N0N_0 sur l’axe vertical, rejoindre la courbe et lire sur l’axe horizontal le temps de disparition complète.
Calculer N0/2N_0/2, reporter cette valeur sur l’axe horizontal, rejoindre la courbe et lire le nombre correspondant sur l’axe vertical.

Calculer $$N_0/2$$, reporter cette valeur sur l’axe vertical, rejoindre la courbe et lire le temps correspondant sur l’axe horizontal.

Explication

La moitié de la quantité initiale, N0/2N_0/2, se reporte en ordonnée ; l’intersection avec la courbe permet ensuite de lire la demi-vie en abscisse. Placer N0/2N_0/2 sur l’axe horizontal inverse les rôles des deux axes.

2. Un noyau lourd est bombardé par une particule puis se divise en deux noyaux plus légers. Comment nomme-t-on ce processus ?

L’émission de rayons
La fusion nucléaire
La fission nucléaire
La désintégration radioactive

La fission nucléaire

Explication

La fission nucléaire divise un noyau lourd bombardé par une particule en deux noyaux plus légers. La fusion, au contraire, assemble des noyaux légers pour former un noyau plus lourd.

3. À quel scientifique attribue-t-on la découverte du phénomène de radioactivité ?

Marie Curie
Henri Becquerel
Ernest Rutherford
Niels Bohr

Henri Becquerel

Explication

Henri Becquerel a découvert le phénomène de radioactivité au cours d’une démarche scientifique fondée sur l’observation, les hypothèses, les expériences et la conclusion. Marie Curie est associée aux recherches sur la radioactivité, mais l’attribution de cette découverte revient à Becquerel.

4. Quels éléments constituent principalement la Terre ?

L’oxygène, le carbone, l’hydrogène et l’azote
L’hydrogène, l’hélium, le carbone et l’azote
Le fer, l’hélium, le silicium et le carbone
Le fer, l’oxygène, le silicium et le magnésium

Le fer, l’oxygène, le silicium et le magnésium

Explication

La Terre est principalement constituée de fer, d’oxygène, de silicium et de magnésium. Le groupe formé par l’oxygène, le carbone, l’hydrogène et l’azote caractérise plutôt les êtres vivants.

5. Que représente la demi-vie d’un échantillon radioactif ?

Le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux restants se désintègre à chaque instant.
La durée moyenne séparant les désintégrations de deux noyaux consécutifs.
Le temps nécessaire pour que tous les noyaux initialement présents se soient désintégrés.
Le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents se soit désintégrée.

Le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents se soit désintégrée.

Explication

La demi-vie est le temps au bout duquel la moitié des noyaux présents au départ s’est désintégrée. Elle ne correspond pas au temps nécessaire à la disparition de tous les noyaux de l’échantillon.

6. Deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd : quel processus nucléaire a lieu ?

Une fusion, qui assemble les noyaux légers
Une désintégration, qui réunit deux noyaux
Une fission, qui assemble les noyaux légers
Une émission, qui divise un noyau lourd

Une fusion, qui assemble les noyaux légers

Explication

La fusion nucléaire assemble deux noyaux légers pour en former un plus lourd. La fission correspond au processus inverse dans cette distinction : elle divise un noyau lourd.

7. Quels éléments composent principalement la matière connue de l’Univers ?

Le fer et le silicium
L’oxygène et le magnésium
Le carbone et l’azote
L’hydrogène et l’hélium

L’hydrogène et l’hélium

Explication

La matière connue de l’Univers est principalement composée d’hydrogène et d’hélium. Le fer et le silicium sont plutôt caractéristiques de la composition principale de la Terre.

8. Quelle affirmation distingue correctement la désintégration d’un noyau isolé de l’évolution d’un grand échantillon radioactif ?

L’instant de désintégration d’un noyau isolé est prévisible, tandis que le comportement d’un grand échantillon reste aléatoire.
Chaque noyau se désintègre à un rythme régulier, tandis que la loi statistique concerne la durée de vie de l’échantillon.
L’instant de désintégration d’un noyau isolé est aléatoire, tandis que le comportement d’un grand échantillon suit une loi statistique.
Les noyaux isolés et les grands échantillons présentent une évolution entièrement imprévisible.

L’instant de désintégration d’un noyau isolé est aléatoire, tandis que le comportement d’un grand échantillon suit une loi statistique.

Explication

La désintégration d’un noyau isolé survient à un instant aléatoire, alors que le nombre de noyaux restants dans un grand ensemble suit une loi de décroissance. L’évolution d’un grand échantillon n’est donc pas entièrement imprévisible, contrairement à ce que suggère une des réponses.

9. Quelle description caractérise un noyau radioactif ?

Un noyau instable qui se transforme en un autre noyau en émettant des rayons
Deux noyaux légers qui s’assemblent en un noyau plus lourd
Un noyau lourd qui se divise après avoir été bombardé par une particule
Un noyau stable qui absorbe une particule et conserve sa structure

Un noyau instable qui se transforme en un autre noyau en émettant des rayons

Explication

Un noyau radioactif est instable et se désintègre en se transformant en un autre noyau tout en émettant des rayons. La division d’un noyau lourd bombardé décrit la fission nucléaire, pas la définition générale de la radioactivité.

10. Comment la décroissance radioactive peut-elle aider à déterminer l’âge d’un échantillon ?

En repérant la température à laquelle les noyaux de carbone 14 cessent de se désintégrer.
En mesurant la masse totale de l’échantillon et en la comparant à celle d’un échantillon récent de carbone 14.
En utilisant la quantité de noyaux radioactifs restants pour dater l’échantillon, par exemple avec le carbone 14.
En comparant la durée d’une désintégration isolée à la durée de vie de l’échantillon.

En utilisant la quantité de noyaux radioactifs restants pour dater l’échantillon, par exemple avec le carbone 14.

Explication

La décroissance radioactive fournit un moyen de dater un échantillon, notamment par l’utilisation du carbone 14. La datation ne repose pas sur une température à laquelle les désintégrations cesseraient.

11. Un échantillon contient initialement N0N_0 noyaux et traverse trois demi-vies. Combien de noyaux restent-ils selon la loi de décroissance ?

3N04\frac{3N_0}{4}
N06\frac{N_0}{6}
N016\frac{N_0}{16}
N08\frac{N_0}{8}

$$\frac{N_0}{8}$$

Explication

Après nn demi-vies, le nombre restant est N=N02nN = \frac{N_0}{2^n} ; pour trois demi-vies, il vaut donc N08\frac{N_0}{8}. La fraction N016\frac{N_0}{16} correspond à quatre demi-vies, et non à trois.

12. Une analyse porte sur les éléments les plus abondants dans les êtres vivants. Quel groupe devrait-elle mettre en évidence ?

L’hélium, le carbone, le magnésium et l’azote
L’hydrogène, l’oxygène, le carbone et l’azote
L’hydrogène, l’hélium, le fer et le silicium
Le fer, l’oxygène, le silicium et le magnésium

L’hydrogène, l’oxygène, le carbone et l’azote

Explication

Les êtres vivants sont principalement composés d’hydrogène, d’oxygène, de carbone et d’azote. Le fer, le silicium et le magnésium figurent plutôt parmi les éléments dominants de la Terre.

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Quels éléments composent principalement la matière connue de l’Univers ?

L’hydrogène et l’hélium.

Quels éléments constituent principalement la Terre ?

Le fer, l’oxygène, le silicium et le magnésium.

Quels éléments composent principalement les êtres vivants ?

L’hydrogène, l’oxygène, le carbone et l’azote.

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