QCM : Interactions, champs et fluides (22 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété de la matière explique les interactions électriques ?

La masse volumique
La température
La quantité de mouvement
La charge électrique

La charge électrique

Explication

La charge électrique est une propriété de la matière qui explique les interactions électriques. La masse intervient dans les interactions gravitationnelles, et non dans la définition de la charge électrique.

2. Que se passe-t-il lorsque deux objets portant des charges de signes opposés sont rapprochés ?

Ils perdent chacun leur charge.
Ils s’attirent l’un l’autre.
Ils échangent nécessairement leurs charges.
Ils se repoussent l’un l’autre.

Ils s’attirent l’un l’autre.

Explication

Des charges de signes opposés s’attirent, contrairement à des charges de même signe qui se repoussent. Le rapprochement ne signifie pas en soi que les objets échangent leurs charges.

3. Un objet chargé est approché d’un objet neutre sans le toucher ; quel phénomène peut redistribuer les charges dans l’objet neutre ?

La polarisation gravitationnelle
La conduction thermique
L’influence électrostatique
L’électrisation par contact

L’influence électrostatique

Explication

L’influence électrostatique redistribue les charges sous l’effet d’un objet chargé proche, sans contact nécessaire. L’électrisation par contact, elle, implique un transfert de charges lors d’un contact.

4. Comment varie la valeur de la force électrostatique entre deux charges ponctuelles immobiles si leur distance est doublée, les charges restant inchangées ?

Elle est multipliée par deux.
Elle est divisée par deux.
Elle est divisée par quatre.
Elle reste inchangée.

Elle est divisée par quatre.

Explication

La loi de Coulomb indique que la force est inversement proportionnelle au carré de la distance ; doubler celle-ci divise donc la force par quatre. Une division par deux correspondrait à une dépendance inverse à la distance, et non à son carré.

5. Quelle expression donne la valeur de la force gravitationnelle entre deux masses ponctuelles séparées d’une distance r entre leurs centres ?

F=Gm1m2r2F = G\frac{m_1m_2}{r^2}
F=Gm1+m2r2F = G\frac{m_1+m_2}{r^2}
F=Gr2m1m2F = G\frac{r^2}{m_1m_2}
F=Gm1m2rF = G\frac{m_1m_2}{r}

$$F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$$

Explication

La force gravitationnelle est proportionnelle au produit des deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres. Une dépendance en rr plutôt qu’en r2r^2 ne respecte pas cette loi.

6. Quelle comparaison entre gravitation et interaction électrostatique est correcte ?

La gravitation est attractive, tandis que l’interaction électrostatique peut attirer ou repousser.
La gravitation peut attirer ou repousser, tandis que l’interaction électrostatique est attractive.
Les deux interactions sont attractives pour des corps de même nature.
Les deux interactions peuvent attirer ou repousser selon la distance.

La gravitation est attractive, tandis que l’interaction électrostatique peut attirer ou repousser.

Explication

La gravitation est attractive, alors que l’interaction électrostatique peut être attractive ou répulsive selon les signes des charges. La distance change la valeur des forces, mais ne rend pas la gravitation répulsive.

7. Une masse-test m subit une force gravitationnelle vectorielle F⃗\vec{F} ; quelle relation permet de déterminer le champ gravitationnel g⃗\vec{g} ?

g⃗=F⃗m\vec{g}=\frac{\vec{F}}{m}
g⃗=F⃗−m\vec{g}=\vec{F}-m
g⃗=mF⃗\vec{g}=m\vec{F}
g⃗=mF⃗\vec{g}=\frac{m}{\vec{F}}

$$\vec{g}=\frac{\vec{F}}{m}$$

Explication

Le champ gravitationnel est la force exercée sur la masse-test divisée par cette masse, conformément à F⃗=mg⃗\vec{F}=m\vec{g}. Multiplier la force par la masse ne permet pas d’obtenir le champ.

8. Une charge q est placée dans un champ électrique E⃗\vec{E} ; quelle relation donne la force électrique F⃗\vec{F} qu’elle subit ?

F⃗=qE⃗\vec{F}=\frac{q}{\vec{E}}
F⃗=E⃗q\vec{F}=\frac{\vec{E}}{q}
F⃗=qE⃗\vec{F}=q\vec{E}
F⃗=q+E⃗\vec{F}=q+\vec{E}

$$\vec{F}=q\vec{E}$$

Explication

La force électrique exercée sur une charge dans un champ vérifie F⃗=qE⃗\vec{F}=q\vec{E}. Diviser le champ par la charge donne une relation incorrecte pour calculer la force.

9. Une charge négative est placée dans un champ électrique uniforme ; dans quel sens la force électrique agit-elle par rapport au champ ?

Dans le même sens que le champ.
Perpendiculairement au champ.
Dans le sens opposé au champ.
Dans un sens déterminé par la masse de la charge.

Dans le sens opposé au champ.

Explication

Pour une charge négative, la force électrique est de sens opposé au champ, car F⃗=qE⃗\vec{F}=q\vec{E} et q est négative. Une charge positive, à l’inverse, subit une force dans le même sens que le champ.

10. Que représente la tangente à une ligne de champ en un point donné ?

La direction locale du vecteur champ en ce point.
La distance entre la source du champ et ce point.
Le sens du déplacement d’une charge dans tous les cas.
La valeur de la force exercée sur une charge en ce point.

La direction locale du vecteur champ en ce point.

Explication

La tangente à la ligne indique la direction locale du vecteur champ, tandis que la flèche de la ligne en indique le sens. Elle ne donne pas directement la valeur de la force, qui dépend aussi de la charge placée dans le champ.

11. Comment les entités microscopiques d’un fluide se comportent-elles ?

Elles sont en mouvement désordonné permanent.
Elles se déplacent toutes dans une même direction.
Elles oscillent uniquement lorsque le fluide est chauffé.
Elles restent fixes autour de positions d’équilibre.

Elles sont en mouvement désordonné permanent.

Explication

Les atomes, molécules ou ions qui constituent un fluide sont en mouvement désordonné permanent. Le mouvement n’est pas organisé dans une direction commune et ne dépend pas uniquement d’un chauffage.

12. Un échantillon de masse mm occupe un volume VV : quelle expression donne sa masse volumique ρ\rho ?

ρ=mV\rho=mV, avec mm en kilogrammes et VV en mètres cubes.
ρ=Vm\rho=\frac{V}{m}, avec mm en kilogrammes et VV en mètres cubes.
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}, avec mm en kilogrammes et VV en litres.
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}, avec mm en kilogrammes et VV en mètres cubes.

$$\rho=\frac{m}{V}$$, avec $$m$$ en kilogrammes et $$V$$ en mètres cubes.

Explication

La masse volumique est le quotient de la masse par le volume, et s’exprime en kilogrammes par mètre cube lorsque les unités indiquées sont utilisées. L’inversion du quotient donne une grandeur différente, tandis qu’un volume en litres ne correspond pas à l’unité SI précisée.

13. Que mesure la pression exercée sur une surface ?

La masse du fluide répartie sur le volume disponible.
L’action mécanique rapportée à l’aire de la surface.
L’action mécanique totale indépendamment de l’aire.
L’aire de la surface rapportée à l’action mécanique.

L’action mécanique rapportée à l’aire de la surface.

Explication

La pression caractérise l’action mécanique exercée sur une surface en la rapportant à l’aire de cette surface. L’action totale sans prise en compte de l’aire correspond à une force, et non à la pression.

14. Une pression uniforme PP agit normalement sur une surface d’aire SS : quelle relation permet de calculer la force pressante FF ?

F=PSF=\frac{P}{S}, avec PP en pascals et SS en mètres carrés.
F=P+SF=P+S, avec PP en pascals et SS en mètres carrés.
F=PSF=PS, avec PP en pascals et SS en mètres carrés.
F=SPF=\frac{S}{P}, avec PP en pascals et SS en mètres carrés.

$$F=PS$$, avec $$P$$ en pascals et $$S$$ en mètres carrés.

Explication

La force pressante se calcule en multipliant la pression par l’aire de la surface. Diviser la pression par l’aire ne donne pas la force, même si les grandeurs concernées sont les mêmes.

15. Quelle température absolue correspond à une température de 20 ∘C20\,^{\circ}\mathrm{C} ?

253,15 K253{,}15\,\mathrm{K}
273,15 K273{,}15\,\mathrm{K}
293,15 K293{,}15\,\mathrm{K}
20 K20\,\mathrm{K}

$$293{,}15\,\mathrm{K}$$

Explication

On obtient la température absolue en ajoutant 273,15273{,}15 à la température exprimée en degrés Celsius, soit 20+273,15=293,15 K20+273{,}15=293{,}15\,\mathrm{K}. La valeur 273,15 K273{,}15\,\mathrm{K} correspond à une température de 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C}.

16. Pour une quantité fixe de gaz maintenue à température constante, quelle relation relie ses états initial et final dans la loi de Mariotte ?

P1V1=P2V2\frac{P_1}{V_1}=\frac{P_2}{V_2}, avec des pressions absolues.
P1V2=P2V1P_1V_2=P_2V_1, avec des pressions absolues.
P1+V1=P2+V2P_1+V_1=P_2+V_2, avec des pressions absolues.
P1V1=P2V2P_1V_1=P_2V_2, avec des pressions absolues.

$$P_1V_1=P_2V_2$$, avec des pressions absolues.

Explication

La loi de Mariotte conserve le produit de la pression absolue par le volume entre les deux états, si la quantité de gaz et la température restent fixes. Le rapport pression-volume n’est pas la grandeur conservée par cette loi.

17. À température constante, que se passe-t-il avec le volume d’une quantité fixe de gaz lorsque sa pression absolue augmente ?

Le volume diminue, car pression et volume sont inversement proportionnels.
Le volume augmente, car pression et volume sont directement proportionnels.
Le volume reste constant, car la température ne change pas.
Le volume varie sans lien régulier avec la pression.

Le volume diminue, car pression et volume sont inversement proportionnels.

Explication

Pour une quantité fixe de gaz à température constante, une hausse de pression s’accompagne d’une baisse de volume : ces grandeurs sont inversement proportionnelles. Elles ne sont donc pas directement proportionnelles, contrairement à l’idée proposée par un distracteur.

18. Dans un fluide incompressible au repos, l’altitude étant orientée vers le haut, quelle relation donne la différence de pression entre les points 1 et 2 ?

P2−P1=ρ(z1−z2)P_2-P_1=\rho(z_1-z_2)
P2−P1=ρg(z2−z1)P_2-P_1=\rho g(z_2-z_1)
P2−P1=ρg(z1−z2)P_2-P_1=\rho g(z_1-z_2)
P2−P1=gρ(z1−z2)P_2-P_1=\frac{g}{\rho}(z_1-z_2)

$$P_2-P_1=\rho g(z_1-z_2)$$

Explication

La pression augmente quand l’altitude diminue, ce qui donne le signe et les facteurs de la relation hydrostatique indiquée. Inverser les altitudes donnerait une variation de pression de signe opposé.

19. Dans un même liquide au repos, quelle comparaison de pression s’applique à deux points situés à des altitudes différentes ?

La pression dépend de la forme du récipient plutôt que de l’altitude.
Le point le plus haut a une pression supérieure à celle du point le plus bas.
Le point le plus bas a une pression supérieure à celle du point le plus haut.
Les deux points ont la même pression, quelle que soit leur altitude.

Le point le plus bas a une pression supérieure à celle du point le plus haut.

Explication

Dans un fluide au repos, la pression est plus élevée à plus basse altitude. L’égalité des pressions s’applique à deux points de même altitude, pas à des points séparés verticalement.

20. Un liquide de masse volumique ρ\rho exerce une pression à une profondeur hh sous une surface où la pression vaut PsurfaceP_{\text{surface}}. Quelle expression donne la pression absolue à cette profondeur ?

Psurface−ρghP_{\text{surface}}-\rho gh
Psurfaceρgh\frac{P_{\text{surface}}}{\rho gh}
Psurface+ρghP_{\text{surface}}+\rho gh
ρgh\rho gh

$$P_{\text{surface}}+\rho gh$$

Explication

La pression absolue en profondeur comprend la pression à la surface à laquelle s’ajoute la variation hydrostatique ρgh\rho gh. ρgh\rho gh seul représente la variation due au liquide, et non la pression absolue.

21. Pour déterminer une grandeur inconnue à partir d’une relation physique, quelle démarche respecte un ordre de résolution rigoureux ?

Écrire une relation numérique, supprimer les unités avant le calcul, puis vérifier la cohérence du résultat sans conversion.
Convertir les données, calculer directement la grandeur demandée, puis choisir une relation qui confirme le résultat obtenu.
Remplacer les valeurs dans une relation choisie, calculer, puis convertir le résultat et rechercher les données manquantes.
Relever les données, convertir les unités, écrire la relation, isoler l’inconnue, remplacer les valeurs avec leurs unités, calculer et vérifier le résultat.

Relever les données, convertir les unités, écrire la relation, isoler l’inconnue, remplacer les valeurs avec leurs unités, calculer et vérifier le résultat.

Explication

Une résolution rigoureuse passe des données et conversions à la relation littérale, puis à l’isolement de l’inconnue et au calcul avec unités, avant une vérification. Calculer avant d’avoir établi la relation et identifié l’inconnue risque de conduire à un résultat incohérent.

22. Quelle conversion exprime correctement un volume de 1 mL1\,\text{mL} en mètres cubes ?

1 mL=10−3 m31\,\text{mL}=10^{-3}\,\text{m}^3
1 mL=10−6 m31\,\text{mL}=10^{-6}\,\text{m}^3
1 mL=10−4 m31\,\text{mL}=10^{-4}\,\text{m}^3
1 mL=10−9 m31\,\text{mL}=10^{-9}\,\text{m}^3

$$1\,\text{mL}=10^{-6}\,\text{m}^3$$

Explication

Un millilitre correspond à 10−6 m310^{-6}\,\text{m}^3. La valeur 10−3 m310^{-3}\,\text{m}^3 correspond à un litre, soit mille fois le volume d’un millilitre.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 61 flashcards sur Interactions, champs et fluides.

Qu’est-ce que la charge électrique ?

Une propriété de la matière qui explique les interactions électriques.

Que font deux charges électriques de même signe ?

Elles se repoussent.

Que font deux charges électriques de signes opposés ?

Elles s’attirent.

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