QCM : Optique et circuits électriques (31 questions)

Explication

La loi de Snell-Descartes relie les indices des deux milieux aux angles lors de la réfraction à un dioptre plan. La loi de la réflexion concerne les rayons réfléchis, la loi de Cauchy décrit la dépendance de l’indice à la longueur d’onde et la réflexion totale est une condition distincte.

Explication

L’ouverture numérique est définie comme le sinus de l’angle d’incidence maximal pour lequel le rayon reste propagé dans la fibre par réflexions totales successives. L’angle maximal est l’angle dont on prend le sinus, tandis que l’angle du cône d’acceptance et l’angle de réfraction désignent d’autres angles.

Explication

Pour le trajet considéré dans la sphère, la déviation totale est $D = \pi + 2i - 4r$. L’expression sans $\pi$ omet la contribution angulaire liée à la réflexion, le signe positif devant $4r$ inverse son effet et les coefficients réduits ne comptent pas toutes les déviations du trajet.

Explication

Lorsque le miroir tourne de $\alpha$ autour du point d’incidence, la normale tourne aussi de $\alpha$ et l’orientation du rayon réfléchi change de $2\alpha$. Le choix $\alpha$ ne compte qu’une partie de cette variation, tandis que $0$ et $\frac{\alpha}{2}$ ne correspondent pas à la loi géométrique de la réflexion.

Explication

La construction consiste à déterminer le point d’incidence $I$ qui permet au rayon réfléchi de passer par $B$, puis à tracer le trajet réfléchi. Un trajet réfracté relève d’un changement de milieu, et un point arbitraire ne garantit pas que la réflexion conduise au point $B$.

Explication

La construction des images par lentille mince considère les lentilles convergentes et divergentes ainsi que les objets réels placés de part et d’autre du foyer objet et les objets virtuels. Confondre les types de lentilles, déplacer l’objet à gauche du foyer ou le rendre virtuel change le cas étudié.

Explication

Une loupe est une lentille convergente lorsque l’image observée est droite et agrandie. Une image renversée, une lentille divergente ou une image de même taille ne répond pas à ces caractéristiques.

Explication

Le seuil de flou, situé autour de 10 cm, fournit l’ordre de grandeur de la distance focale recherchée. Les valeurs de 1 cm et 2 cm sous-estiment ce repère, tandis que 100 cm le surestime fortement.

Explication

La position indiquée est celle de l’image virtuelle par rapport à la deuxième lentille : elle se situe à 25 cm de celle-ci. Les 3 cm désignent la focale, les 2 cm l’écartement des lentilles, et la référence à la première lentille confond les deux repères.

Explication

L’écartement requis pour cette lunette est de 7,5 cm. La somme des valeurs absolues donne 17,5 cm, le signe négatif ne convient pas à une distance de séparation et 5 cm correspond à la valeur absolue de la focale de l’oculaire.

Explication

La charge vaut l’intensité multipliée par la durée : $Q=0{,}350\times60=21\ \text{C}$. Le résultat 21 000 C oublie la conversion des milliampères, tandis que les autres choix traduisent une erreur de durée ou l’inversion de la relation.

Explication

À matériau et longueur identiques, la résistance est inversement proportionnelle à la section, et la section d’un fil circulaire est proportionnelle au carré de son diamètre. Une résistance quatre fois plus faible exige donc un diamètre deux fois plus grand ; les autres choix appliquent le rapport directement ou dans le sens inverse.

Explication

Un dipôle est un élément électrique doté de deux bornes. Une branche est une portion comprise entre deux nœuds, tandis qu’un nœud est un point de jonction.

Explication

Une branche est une portion de circuit comprise entre deux nœuds. Un dipôle est un élément à deux bornes et un nœud est un point de jonction.

Explication

La somme des intensités entrantes doit égaler celle des intensités sortantes : $2+3=4+I$, donc $I=1\,\text{A}$. La valeur 5 A additionne les courants entrants sans tenir compte du courant sortant déjà présent.

Explication

L’écriture de la loi d’Ohm dépend des sens de référence choisis pour la tension et le courant sur le schéma. Conserver le signe usuel sans examiner ces sens néglige la convention représentée.

Explication

Des dipôles reliés aux mêmes deux points sont en parallèle ; l’association en série se caractérise par un même courant qui les parcourt successivement. « En série » confond donc les critères de raccordement, tandis qu’« en succession dans une même branche » reprend ce critère de série et qu’« association mixte » ne découle pas du raccordement décrit.

Explication

Pour un montage en parallèle, $R_{eq}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=\frac{6\times3}{6+3}=2\,\Omega$. « $9\,\Omega$ » résulte de l’addition propre à la série, « $4,5\,\Omega$ » d’une inversion dans la formule, et « $3\,\Omega$ » revient à ne garder que la plus petite résistance.

Explication

En série, la résistance équivalente est la somme : $R_{eq}=8+5=13\,\Omega$. « $\frac{40}{13}\,\Omega$ » applique la formule du parallèle, « $3\,\Omega$ » soustrait les valeurs et « $40\,\Omega$ » les multiplie.

Explication

La tension est le terme courant pour désigner la différence de potentiel entre deux points. « Intensité du courant », « résistance électrique » et « puissance électrique » désignent d’autres grandeurs du circuit.

Explication

La relation de Chasles exprime l’additivité des tensions le long d’un chemin : $U_{AC}=U_{AB}+U_{BC}$. La soustraction inverse l’addition, l’égalité des tensions confond addition et égalité, et la somme des courants relève de la loi des nœuds.

Explication

Lorsque la résistance interne du voltmètre est comparable à la résistance mesurée, son effet sur le circuit peut modifier sensiblement la tension relevée. L’influence faible correspond au cas où la résistance du voltmètre est très supérieure, tandis que la résistance interne d’un ampèremètre relève d’une autre erreur de mesure.

Explication

Quand $R \gg R_a$, la résistance interne de l’ampèremètre est petite devant la résistance mesurée et son effet systématique est limité. Une erreur importante correspond plutôt à des résistances comparables ; la résistance interne du voltmètre concerne la mesure d’une tension.

Explication

Le modèle de Thévenin est caractérisé par la force électromotrice $E$ et la résistance interne $r$. Le courant de court-circuit ou les valeurs de fonctionnement ne remplacent pas ces deux paramètres dans la notation du modèle.

Explication

Le court-circuit impose une tension aux bornes nulle ; le courant de court-circuit se lit donc sur la caractéristique au point où la tension vaut zéro. La tension à courant nul correspond à la tension à vide, et non au courant de court-circuit.

Explication

Le théorème de superposition consiste à étudier séparément la contribution de chaque générateur pour déterminer le courant ou la tension recherchés. L’étude simultanée confond superposition et analyse directe, le remplacement par une résistance interne ne décrit pas la démarche, et écarter un générateur néglige sa contribution.

Explication

Le pont de Wheatstone détermine $R_X$ en ajustant la résistance connue $R_3$ jusqu’à l’annulation du courant dans la branche CD. Chercher un courant maximal inverse la condition d’équilibre, annuler la tension aux bornes de $R_X$ impose une autre condition, et une mesure directe ne correspond pas à cette méthode.

Explication

La puissance électrique se calcule par $P=UI$, donc $230\times10=2300\,\text{W}$. Le quotient donne une relation incorrecte, $2300\,\text{Wh}$ est une énergie et non une puissance, et $100\,\text{W}$ provient du carré du courant.

Explication

La puissance absorbée compense la puissance mécanique fournie et les pertes : $1000+150=1150\,\text{W}$. Soustraire les pertes inverse leur rôle dans le bilan, tandis que $150\,\text{W}$ ne représente que les pertes et que leur produit par la puissance mécanique n’est pas une puissance absorbée.

Explication

L’équivalence retenue est de 10 kWh pour un litre de carburant. La valeur de 20 concerne le prix approximatif d’un kilowattheure en centimes, tandis que 1 et 100 résultent d’une erreur d’échelle.

Explication

Au tarif de 0,20 euro par kilowattheure, le coût est $30 \times 0{,}20 = 6$ euros. Le résultat de 0,60 euro oublie un facteur dix, celui de 60 euros multiplie par 2 euros par kilowattheure, et 15 euros provient d’une division au lieu d’une multiplication.