QCM : Introduction aux Ondes et Interactions — 22 questions

Question 1

1. Quand la résonance d’un oscillateur forcé devient-elle aiguë ?

Quand la période d’excitation est très différente de la période propre

Quand l’amortissement est très fort

Quand l’amortissement est faible

Quand la masse de l’oscillateur est nulle

Explication

Avec des frottements faibles, l’amplitude maximale n’apparaît que pour une excitation très proche de la période propre : la résonance est alors aiguë. Un amortissement fort rend au contraire la résonance plus floue.

Answer

Quand l’amortissement est faible

Question 2

2. Dans un pendule simple à petites oscillations, de quoi dépend la période propre ?

De la masse du solide seulement

De la longueur du pendule et de l’intensité de la pesanteur

De la résistance de l’air uniquement

De l’amplitude initiale seulement

Explication

Pour de petites amplitudes, la période propre vaut T0 = 2π√(L/g) : elle dépend de L et de g. Elle ne dépend pas de l’amplitude initiale dans le cadre de l’isochronisme.

Answer

De la longueur du pendule et de l’intensité de la pesanteur

Question 3

3. Quelle grandeur permet de comparer la stabilité de noyaux différents ?

Le nombre d’électrons autour de l’atome

La vitesse des nucléons dans le noyau

La charge électrique totale du noyau

L’énergie de liaison par nucléon

Explication

L’énergie de liaison par nucléon sert à comparer la stabilité des noyaux : plus elle est grande, plus le noyau est stable. La charge électrique ou le nombre d’électrons ne donnent pas cette comparaison.

Answer

L’énergie de liaison par nucléon

Question 4

4. Que stipule le principe d’inertie lorsqu’aucune force extérieure ne s’exerce sur un système ?

Son centre d’inertie accélère dans le sens du mouvement

Sa trajectoire devient circulaire

Son centre d’inertie reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme

Sa vitesse devient forcément nulle

Explication

Si la somme des forces extérieures est nulle, le centre d’inertie conserve son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme. C’est l’énoncé de la première loi de Newton.

Answer

Son centre d’inertie reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme

Question 5

5. Que désigne le nombre atomique Z d’un noyau ?

Le nombre total de nucléons du noyau

Le nombre de protons contenus dans le noyau

La masse du noyau en unités atomiques

Le nombre de neutrons du noyau

Explication

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons dans le noyau. Le nombre total de nucléons est donné par A, pas par Z.

Answer

Le nombre de protons contenus dans le noyau

Question 6

6. Sans frottements, que devient l’énergie mécanique du système solide-ressort ?

Elle devient entièrement thermique

Elle diminue régulièrement

Elle se conserve

Elle est proportionnelle au temps

Explication

En l’absence de frottements, le système est conservatif et l’énergie mécanique se conserve. L’énergie se transfère alors périodiquement entre énergie potentielle élastique et énergie cinétique.

Answer

Elle se conserve

Question 7

7. Quelle expression donne l’énergie potentielle élastique d’un ressort non déformé à l’origine ?

Ep(x) = kx

Ep(x) = 1/2 kx^2

Ep(x) = 1/2 mv^2

Ep(x) = k/x^2

Explication

L’énergie potentielle élastique d’un ressort est proportionnelle au carré de l’allongement ou de la compression : Ep(x) = 1/2 kx^2. Elle est nulle lorsque x = 0, au repos.

Answer

Ep(x) = 1/2 kx^2

Question 8

8. Quelle relation traduit la tension aux bornes d’une bobine réelle parcourue par un courant variable ?

uAB = L i + r di/dt

uAB = L di/dt + q/C

uAB = r i + L di/dt

uAB = r i + C du/dt

Explication

Pour une bobine réelle, la tension comprend une partie résistive r i et une partie inductive L di/dt. Les autres propositions mélangent des relations de condensateur ou inversent les grandeurs.

Answer

uAB = r i + L di/dt

Question 9

9. Quelle expression donne la période propre d’un circuit LC de résistance nulle ?

T0 = L/R

T0 = RC

T0 = 2π√(L/C)

T0 = 2π√(LC)

Explication

La période propre d’un circuit LC idéal est T0 = 2π√(LC). Les expressions avec R correspondent à d’autres dipôles, et √(L/C) est incorrecte ici.

Answer

T0 = 2π√(LC)

Question 10

10. Quelle valeur prend la tension d’un condensateur en décharge à la date t=τ ?

U0/2

U0

0,63 U0

0,37 U0

Explication

Pendant la décharge, u_c(t)=U0 e^{-t/τ}, donc à t=τ on obtient u_c(τ)=U0/e≈0,37 U0. La valeur 0,63 U0 correspond au cas de la charge.

Answer

La différence entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau

Answer

Quand la dimension de l’ouverture est comparable à la longueur d’onde

Answer

Elle reste continue et vérifie uAB = r i

Answer

Une perturbation de courte durée qui se propage dans un milieu matériel élastique

Answer

Le régime apériodique

Answer

Son caractère ondulatoire

Answer

La loi de Newton

Answer

ΣFext = m aG

Answer

N(t)=N0 e^{-λt}

Answer

Elles se repoussent avec une force répulsive

Answer

Leur déformation résultante est la somme algébrique des deux déformations

Question 11

11. Que représente le défaut de masse d’un noyau ?

La différence entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau

La masse totale des protons dans le noyau

La masse perdue par l’électron lors d’une émission

L’énergie libérée par une réaction chimique

Explication

Le défaut de masse est la différence entre la masse des nucléons libres au repos et la masse du noyau. Cette différence est liée à l’énergie de liaison par la relation E_l=Δm c^2.

Question 12

12. Dans quel cas la diffraction d’une onde est-elle la plus marquée ?

Quand l’ouverture est très grande devant la longueur d’onde

Quand l’onde se propage dans le vide

Quand la fréquence de l’onde est nulle

Quand la dimension de l’ouverture est comparable à la longueur d’onde

Explication

La diffraction est importante lorsque la dimension de l’ouverture est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde. Si l’ouverture est très grande devant la longueur d’onde, l’effet devient faible.

Question 13

13. Dans un circuit RL, que devient l’intensité du courant lorsque le régime est permanent en courant continu ?

Elle reste continue et vérifie uAB = r i

Elle suit uAB = L di/dt sans terme résistif

Elle croît linéairement avec le temps

Elle devient nulle à cause de l’auto-induction

Explication

En régime permanent, la variation du courant est nulle, donc di/dt = 0 et la bobine se comporte comme une résistance r. L’auto-induction empêche un saut de courant lors des transitions, mais pas un courant nul en régime établi.

Question 14

14. Qu’est-ce qu’un signal mécanique ?

Une perturbation de courte durée qui se propage dans un milieu matériel élastique

Un mouvement circulaire d’un point autour de sa position d’équilibre

Une variation de pression qui se propage uniquement dans le vide

Une oscillation électrique d’un circuit fermé

Explication

Un signal mécanique est bien une perturbation courte qui se propage dans un milieu matériel élastique en y créant des déformations. Les autres propositions décrivent soit un phénomène électromagnétique, soit une oscillation, soit un circuit électrique.

Question 15

15. Quel régime correspond à une tension qui s’annule sans oscillation dans un circuit RLC ?

Le régime LC non amorti

Le régime de résonance

Le régime pseudo-périodique

Le régime apériodique

Explication

Quand la résistance est grande, la décharge se fait sans oscillation : c’est le régime apériodique. Le régime pseudo-périodique, lui, présente des oscillations d’amplitude décroissante.

Question 16

16. Que montre la diffraction de la lumière ?

Que sa fréquence change à la traversée d’une ouverture

Qu’elle ne peut pas se propager dans le vide

Son caractère uniquement corpusculaire

Son caractère ondulatoire

Explication

La diffraction prouve que la lumière a un comportement ondulatoire. La fréquence ne change pas lors du passage par une ouverture, et la lumière se propage bien dans le vide.

Question 17

17. Quelle loi décrit la force gravitationnelle entre deux corps ponctuels ?

La loi d’Ohm

La loi de Coulomb

La loi de Hooke

La loi de Newton

Explication

La gravitation entre deux masses ponctuelles est décrite par la loi de Newton, avec une dépendance en 1/AB². La loi de Coulomb concerne au contraire les charges électriques.

Question 18

18. Quelle est l’expression de la constante de temps d’un circuit RC ?

τ=C/R

τ=RC

τ=L/R

τ=R/C

Explication

Dans un circuit RC, la constante de temps vaut τ=RC. Elle caractérise la rapidité de la charge ou de la décharge du condensateur.

Question 19

19. Quelle écriture traduit la deuxième loi de Newton pour un système de masse constante dans un référentiel galiléen ?

ΣFext = m vG

ΣFext = m aG

ΣFext = 0 si la vitesse est non nulle

ΣFext = aG / m

Explication

Dans un référentiel galiléen, la somme des forces extérieures est égale au produit de la masse par l’accélération du centre d’inertie. La vitesse seule ne permet pas d’écrire cette relation.

Question 20

20. Quelle relation caractérise la décroissance radioactive ?

N(t)=N0 e^{-λt}

N(t)=N0+λt

N(t)=N0/λt

N(t)=N0 e^{λt}

Explication

La loi de décroissance radioactive est exponentielle décroissante : N(t)=N0 e^{-λt}. Les autres expressions ne décrivent pas la diminution spontanée des noyaux instables.

Question 21

21. Comment deux charges ponctuelles de même signe interagissent-elles électrostatiquement ?

Elles n’exercent aucune force l’une sur l’autre

Elles s’attirent avec une force toujours attractive

Elles se repoussent avec une force répulsive

Elles s’attirent seulement si elles ont la même masse

Explication

En électrostatique, des charges de même signe se repoussent, alors que des charges de signes contraires s’attirent. La masse n’intervient pas dans cette interaction.

Question 22

22. Que se passe-t-il lorsque deux signaux de même nature se croisent ?

Ils se transforment en signaux lumineux

Leur déformation résultante est la somme algébrique des deux déformations

Ils s’annulent définitivement après la rencontre

Ils changent durablement de vitesse de propagation

Explication

Lors du croisement, les déformations s’additionnent algébriquement, puis chaque signal repart sans être modifié. Il n’y a donc ni destruction définitive ni changement durable de vitesse.

QCM : Introduction aux Ondes et Interactions — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quand la résonance d’un oscillateur forcé devient-elle aiguë ?

2. Dans un pendule simple à petites oscillations, de quoi dépend la période propre ?

3. Quelle grandeur permet de comparer la stabilité de noyaux différents ?

4. Que stipule le principe d’inertie lorsqu’aucune force extérieure ne s’exerce sur un système ?

5. Que désigne le nombre atomique Z d’un noyau ?

6. Sans frottements, que devient l’énergie mécanique du système solide-ressort ?

7. Quelle expression donne l’énergie potentielle élastique d’un ressort non déformé à l’origine ?

8. Quelle relation traduit la tension aux bornes d’une bobine réelle parcourue par un courant variable ?

9. Quelle expression donne la période propre d’un circuit LC de résistance nulle ?

10. Quelle valeur prend la tension d’un condensateur en décharge à la date t=τ ?

11. Que représente le défaut de masse d’un noyau ?

12. Dans quel cas la diffraction d’une onde est-elle la plus marquée ?

13. Dans un circuit RL, que devient l’intensité du courant lorsque le régime est permanent en courant continu ?

14. Qu’est-ce qu’un signal mécanique ?

15. Quel régime correspond à une tension qui s’annule sans oscillation dans un circuit RLC ?

16. Que montre la diffraction de la lumière ?

17. Quelle loi décrit la force gravitationnelle entre deux corps ponctuels ?

18. Quelle est l’expression de la constante de temps d’un circuit RC ?

19. Quelle écriture traduit la deuxième loi de Newton pour un système de masse constante dans un référentiel galiléen ?

20. Quelle relation caractérise la décroissance radioactive ?

21. Comment deux charges ponctuelles de même signe interagissent-elles électrostatiquement ?

22. Que se passe-t-il lorsque deux signaux de même nature se croisent ?

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