QCM : Énergie électrique et conversions (13 questions)

Question 1

1. Que met en évidence l’expérience d’Oersted lorsqu’un fil est parcouru par un courant électrique ?

La création d’un courant par un champ magnétique

La création d’un champ magnétique autour du fil

La création d’une tension par le fil

La création d’un champ électrique autour du fil

Explication

L’expérience d’Oersted montre qu’un courant électrique dans un fil génère un champ magnétique. Le champ électrique confond les deux types de champ, le courant induit inverse le mécanisme, et la tension induite ne décrit pas le résultat de cette expérience.

Answer

La création d’un champ magnétique autour du fil

Question 2

2. Une bobine est reliée à un galvanomètre et un aimant est déplacé par rapport à elle. Quelle observation est attendue pendant le déplacement ?

Aucun courant n’apparaît dans la bobine

Un courant apparaît seulement si l’aimant est alimenté

Un courant induit apparaît dans la bobine

Un courant apparaît seulement si la bobine tourne

Explication

Le mouvement relatif entre l’aimant et la bobine permet au champ magnétique de créer un courant induit. L’absence de courant correspond au cas d’un aimant fixe par rapport à la bobine, la rotation de la bobine n’est pas une condition distincte, et l’alimentation de l’aimant n’est pas nécessaire à cette règle.

Answer

Un courant induit apparaît dans la bobine

Question 3

3. Quel phénomène constitue le principe de fonctionnement d’un alternateur ?

La conversion photovoltaïque de la lumière

La création d’un champ magnétique par un courant

L’induction électromagnétique

La rotation mécanique sans induction

Explication

Un alternateur fonctionne grâce à l’induction électromagnétique. L’effet d’Oersted concerne la création d’un champ magnétique par un courant, la conversion photovoltaïque relève d’une cellule solaire, et la rotation seule ne caractérise pas le principe électrique de l’alternateur.

Answer

L’induction électromagnétique

Question 4

4. Un alternateur reçoit une énergie de $800\,\text{J}$ et fournit une énergie utile de $600\,\text{J}$ . Quel calcul donne son rendement énergétique ?

\eta = 800 + 600

\eta = \frac{600}{800}

\eta = \frac{800}{600}

\eta = 800 - 600

Explication

Le rendement est le quotient de l’énergie utile par l’énergie fournie, soit $\eta = \frac{600}{800} = 0{,}75$ . Inverser le quotient donne le rendement réciproque, tandis que la soustraction et l’addition ne calculent pas un rendement.

Answer

$$\eta = \frac{600}{800}$$

Question 5

5. Un alternateur fournit une puissance de $90\,\text{W}$ à partir d’une puissance consommée de $120\,\text{W}$ . Quelle expression permet de calculer son rendement ?

\eta = \frac{120}{90}

\eta = \frac{90}{120}

\eta = 120 - 90

\eta = 120 + 90

Explication

Le rendement peut se calculer comme le quotient de la puissance utile par la puissance fournie : $\eta = \frac{90}{120} = 0{,}75$ . Le quotient inversé échange les rôles des puissances, tandis que leur différence ou leur somme ne représente pas le rendement.

Answer

$$\eta = \frac{90}{120}$$

Question 6

6. Un photon de longueur d’onde $\lambda = 5{,}0 \times 10^{-7}\,\text{m}$ est étudié. En utilisant $h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s}$ et $c = 3{,}0 \times 10^8\,\text{m·s}^{-1}$ , quelle expression donne son énergie ?

2{,}5 \times 10^{-41}\,\text{J}

9{,}9 \times 10^{-33}\,\text{J}

3{,}96 \times 10^{-19}\,\text{J}

1{,}32 \times 10^{-18}\,\text{J}

Explication

L’énergie d’un photon vaut $E = \frac{h \times c}{\lambda}$ ; ici, $\frac{6{,}6 \times 10^{-34} \times 3{,}0 \times 10^8}{5{,}0 \times 10^{-7}} = 3{,}96 \times 10^{-19}\,\text{J}$ . Le produit par la longueur d’onde donne une mauvaise opération, tandis que l’inversion de la fraction ou l’oubli de $h$ ne respecte pas la formule.

Answer

$$3{,}96 \times 10^{-19}\,\text{J}$$

Question 7

7. Entre deux valeurs d’énergie permises pour un atome, que peut-on affirmer de son énergie ?

Elle est déterminée par la seule longueur d’onde incidente.

Elle varie continûment entre toutes les valeurs.

Elle ne prend que certaines valeurs permises.

Elle reste constante quel que soit son état.

Explication

Dire que l’énergie atomique est quantifiée signifie qu’elle ne peut prendre que certaines valeurs discrètes permises. Une variation continue nie cette quantification, une énergie constante confond quantification et absence de changement, et la longueur d’onde incidente seule ne définit pas l’ensemble des niveaux de l’atome.

Answer

Elle ne prend que certaines valeurs permises.

Question 8

8. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $4{,}8\,\text{eV}$ à un niveau de $2{,}1\,\text{eV}$ . Quel photon est associé à cette transition ?

Un photon émis de

2{,}1\,\text{eV}

.

Un photon émis de

6{,}9\,\text{eV}

.

Un photon émis de

2{,}7\,\text{eV}

.

Un photon absorbé de

2{,}7\,\text{eV}

.

Explication

L’énergie du photon correspond à la différence entre les niveaux : $4{,}8 - 2{,}1 = 2{,}7\,\text{eV}$ ; comme l’atome descend vers un niveau moins énergétique, il émet ce photon. La somme des niveaux est sans rapport avec leur différence, l’absorption correspondrait à une hausse d’énergie, et le niveau final n’est pas l’énergie du photon.

Answer

Un photon émis de $$2{,}7\,\text{eV}$$.

Question 9

9. Deux matériaux ont des schémas de bandes différents et présentent des comportements électriques distincts. Quelle démarche permet de les classer comme isolant, semi-conducteur ou conducteur ?

Examiner la seule bande de conduction sans comparer leur comportement électrique.

Relier leur propriété électrique à la disposition des bandes de valence et de conduction.

Les classer selon leur couleur et leur état physique observé.

Les regrouper, car les trois catégories conduisent le courant de façon identique.

Explication

La distinction entre isolants, semi-conducteurs et conducteurs repose sur leur propriété électrique, corrélée à leur schéma de bandes de valence et de conduction. La couleur ou l’état physique ne fournit pas cette classification, et considérer une seule bande ou attribuer le même comportement aux trois catégories ne permet pas la distinction.

Answer

Relier leur propriété électrique à la disposition des bandes de valence et de conduction.

Question 10

10. Un dispositif photovoltaïque est conçu pour produire de l’électricité à partir de la lumière. De quel type de matériau est constitué son élément photovoltaïque ?

De matériaux transparents non semi-conducteurs.

De matériaux semi-conducteurs.

De matériaux isolants électriques.

De matériaux conducteurs métalliques.

Explication

Une cellule photovoltaïque est constituée de semi-conducteurs. L’assimiler à un métal conducteur ou à un isolant confond sa composition avec d’autres catégories de matériaux, et la transparence ne définit pas la catégorie indiquée.

Answer

De matériaux semi-conducteurs.

Question 11

11. Lorsqu’elle est éclairée, quelle conversion d’énergie une cellule photovoltaïque réalise-t-elle ?

Énergie lumineuse en énergie chimique

Énergie électrique en énergie lumineuse

Énergie mécanique en énergie électrique

Énergie lumineuse en énergie électrique

Explication

Une cellule photovoltaïque convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique. La conversion mécanique-électrique correspond à un alternateur, l’inversion concerne les formes d’énergie et la conversion chimique évoque le stockage dans une batterie.

Answer

Énergie lumineuse en énergie électrique

Question 12

12. Une cellule fournit une tension de $2{,}4\,\text{V}$ et un courant de $0{,}30\,\text{A}$ . Quelle puissance électrique fournit-elle ?

720\,\text{W}

2{,}70\,\text{W}

0{,}72\,\text{W}

8{,}0\,\text{W}

Explication

La puissance est le produit de la tension par l’intensité : $P=U\times I=2{,}4\times0{,}30=0{,}72\,\text{W}$ . L’addition et la division appliquent de mauvaises opérations, tandis que $720\,\text{W}$ résulte d’une erreur de conversion d’un facteur mille.

Answer

$$0{,}72\,\text{W}$$

Question 13

13. Pour trouver la puissance maximale d’une cellule, Lina repère le point optimal sur la courbe $P(U)$ . Quelles données doit-elle relever pour effectuer le calcul ?

L’intensité au point optimal et la tension à circuit ouvert

L’intensité

I_m

et la tension

U_m

au point optimal

La tension au point optimal et l’intensité de court-circuit

L’intensité

I_{cc}

et la tension

U_{co}

sur

I(U)

Explication

Le point optimal se repère sur $P(U)$ ; on relève ses valeurs correspondantes $I_m$ et $U_m$ , puis on calcule la puissance maximale. Les valeurs $I_{cc}$ et $U_{co}$ caractérisent les extrémités de la courbe $I(U)$ , et l’omission d’une des deux grandeurs empêche le calcul.

Answer

L’intensité $$I_m$$ et la tension $$U_m$$ au point optimal

QCM : Énergie électrique et conversions (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que met en évidence l’expérience d’Oersted lorsqu’un fil est parcouru par un courant électrique ?

2. Une bobine est reliée à un galvanomètre et un aimant est déplacé par rapport à elle. Quelle observation est attendue pendant le déplacement ?

3. Quel phénomène constitue le principe de fonctionnement d’un alternateur ?

4. Un alternateur reçoit une énergie de $800\,\text{J}$ et fournit une énergie utile de $600\,\text{J}$ . Quel calcul donne son rendement énergétique ?

5. Un alternateur fournit une puissance de $90\,\text{W}$ à partir d’une puissance consommée de $120\,\text{W}$ . Quelle expression permet de calculer son rendement ?

6. Un photon de longueur d’onde $\lambda = 5{,}0 \times 10^{-7}\,\text{m}$ est étudié. En utilisant $h = 6{,}6 \times 10^{-34}\,\text{J·s}$ et $c = 3{,}0 \times 10^8\,\text{m·s}^{-1}$ , quelle expression donne son énergie ?

7. Entre deux valeurs d’énergie permises pour un atome, que peut-on affirmer de son énergie ?

8. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $4{,}8\,\text{eV}$ à un niveau de $2{,}1\,\text{eV}$ . Quel photon est associé à cette transition ?

9. Deux matériaux ont des schémas de bandes différents et présentent des comportements électriques distincts. Quelle démarche permet de les classer comme isolant, semi-conducteur ou conducteur ?

10. Un dispositif photovoltaïque est conçu pour produire de l’électricité à partir de la lumière. De quel type de matériau est constitué son élément photovoltaïque ?

11. Lorsqu’elle est éclairée, quelle conversion d’énergie une cellule photovoltaïque réalise-t-elle ?

12. Une cellule fournit une tension de $2{,}4\,\text{V}$ et un courant de $0{,}30\,\text{A}$ . Quelle puissance électrique fournit-elle ?

13. Pour trouver la puissance maximale d’une cellule, Lina repère le point optimal sur la courbe $P(U)$ . Quelles données doit-elle relever pour effectuer le calcul ?

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Questions et réponses du QCM

1. Que met en évidence l’expérience d’Oersted lorsqu’un fil est parcouru par un courant électrique ?

2. Une bobine est reliée à un galvanomètre et un aimant est déplacé par rapport à elle. Quelle observation est attendue pendant le déplacement ?

3. Quel phénomène constitue le principe de fonctionnement d’un alternateur ?

4. Un alternateur reçoit une énergie de 800 J800\,\text{J}800J et fournit une énergie utile de 600 J600\,\text{J}600J. Quel calcul donne son rendement énergétique ?

5. Un alternateur fournit une puissance de 90 W90\,\text{W}90W à partir d’une puissance consommée de 120 W120\,\text{W}120W. Quelle expression permet de calculer son rendement ?

7. Entre deux valeurs d’énergie permises pour un atome, que peut-on affirmer de son énergie ?

8. Un atome passe d’un niveau d’énergie de 4,8 eV4{,}8\,\text{eV}4,8eV à un niveau de 2,1 eV2{,}1\,\text{eV}2,1eV. Quel photon est associé à cette transition ?

9. Deux matériaux ont des schémas de bandes différents et présentent des comportements électriques distincts. Quelle démarche permet de les classer comme isolant, semi-conducteur ou conducteur ?

10. Un dispositif photovoltaïque est conçu pour produire de l’électricité à partir de la lumière. De quel type de matériau est constitué son élément photovoltaïque ?

11. Lorsqu’elle est éclairée, quelle conversion d’énergie une cellule photovoltaïque réalise-t-elle ?

12. Une cellule fournit une tension de 2,4 V2{,}4\,\text{V}2,4V et un courant de 0,30 A0{,}30\,\text{A}0,30A. Quelle puissance électrique fournit-elle ?

13. Pour trouver la puissance maximale d’une cellule, Lina repère le point optimal sur la courbe P(U)P(U)P(U). Quelles données doit-elle relever pour effectuer le calcul ?

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5. Un alternateur fournit une puissance de $90\,\text{W}$ à partir d’une puissance consommée de $120\,\text{W}$ . Quelle expression permet de calculer son rendement ?

8. Un atome passe d’un niveau d’énergie de $4{,}8\,\text{eV}$ à un niveau de $2{,}1\,\text{eV}$ . Quel photon est associé à cette transition ?

12. Une cellule fournit une tension de $2{,}4\,\text{V}$ et un courant de $0{,}30\,\text{A}$ . Quelle puissance électrique fournit-elle ?

13. Pour trouver la puissance maximale d’une cellule, Lina repère le point optimal sur la courbe $P(U)$ . Quelles données doit-elle relever pour effectuer le calcul ?