QCM : Radioactivité et rayonnements ionisants (71 questions)

Explication

L’énergie varie dans le même sens que la fréquence et en sens inverse de la longueur d’onde : les deux changements décrits indiquent donc une hausse. Une baisse confond l’effet de la fréquence, une constance inverse celui de la longueur d’onde, et l’indépendance écarte à tort cette relation.

Explication

Dans l’atome d’hydrogène, 13,6 eV est l’énergie de liaison de l’électron et le seuil qui distingue rayonnements ionisants et non ionisants. Dire que tout ultraviolet est ionisant généralise abusivement ce seuil, parler d’une fréquence confond les grandeurs, et placer la frontière entre ultraviolet et visible change la distinction concernée.

Explication

Les rayonnements ionisants ont une fréquence supérieure à $3{,}3 \times 10^{15}$ Hz et une longueur d’onde inférieure à 100 nm ; les deux valeurs du cas satisfont ces critères. L’association d’une faible énergie à une courte longueur d’onde inverse la relation, tandis que les deux autres distracteurs inversent le sens du seuil de fréquence ou de longueur d’onde.

Explication

Le nombre d’enfants permet de mesurer des écarts réguliers et proportionnels, alors que les stades ordonnent des catégories sans garantir un pas quantitatif constant. Traiter les stades comme des écarts réguliers confond ordre et mesure, et les deux autres propositions inversent ou effacent la nature distincte des variables.

Explication

La population cible rassemble tous les individus auxquels les résultats de l’étude doivent s’appliquer. La limiter aux participants confond cible et échantillon, la restreindre aux personnes suivies impose un critère non donné, et la définir par l’exposition confond la population étudiée avec un sous-groupe de mesure.

Explication

L’échantillonnage dénombre un phénomène dans une partie de la population pour estimer les caractéristiques de l’ensemble, avec un risque de non-représentativité et une incertitude. Le recensement porte sur tous les individus, une estimation par échantillon n’est pas exempte d’incertitude, et définir la population cible ne désigne pas cette démarche de mesure.

Explication

La fluctuation d’échantillonnage est la variation des estimateurs entre des échantillons issus d’une même population, y compris lorsqu’ils ont la même taille. Une variation temporelle concerne la population, un biais systématique désigne une déviation dans une direction, et l’écart décrit ne vient pas de calculs sur un échantillon identique.

Explication

Pour un effectif suffisamment grand, ici supérieur à 30, la moyenne d’échantillon est approximée par une loi normale de moyenne $\mu$ et de variance $\sigma^2/n$ ; avec $n=64$, celle-ci vaut $\sigma^2/64$. Garder $\sigma^2$ oublie la division par l’effectif, employer $\sigma$ confond écart-type et variance, et diviser aussi $\mu$ modifie à tort la moyenne.

Explication

Un sondage est une forme d’échantillonnage qui permet de constituer un échantillon issu de la population cible. Le calcul d’une estimation concerne l’estimateur, l’interrogation exhaustive relève d’un recensement, et la définition du phénomène ne constitue pas un sondage.

Explication

Un estimateur est un résultat calculé à partir des données observées dans un échantillon réduit, qui représente la valeur vraie avec un certain degré d’incertitude. L’échantillon désigne les unités observées, tandis que la valeur vraie et la population cible désignent respectivement le phénomène réel et l’ensemble visé.

Explication

Un sondage empirique fixe l’effectif et s’appuie sur des caractéristiques et des quotas prédéfinis. Le sondage probabiliste repose sur des probabilités de sélection connues, tandis que les grappes et le tirage aléatoire simple sont des méthodes probabilistes.

Explication

Le sondage aléatoire simple consiste en un tirage au sort direct donnant à chaque sujet une probabilité identique d’être sélectionné, et nécessite une base de sondage préalable. Le sondage en grappe tire des groupes, le sondage stratifié organise la sélection par strates, et le sondage empirique utilise des quotas.

Explication

Pour deux événements disjoints, la probabilité que l’un ou l’autre se réalise est la somme de leurs probabilités. La multiplication correspond à la réalisation simultanée de deux événements indépendants, tandis que la soustraction évoque plutôt un complément.

Explication

La probabilité du complément est $1-P(A)$, donc $1-0,72=0,28$. La valeur 0,72 reprend la probabilité de A, 1,72 additionne au lieu de compléter jusqu’à 1, et -0,72 soustrait dans le mauvais sens.

Explication

Une variable continue peut prendre une infinité de valeurs dans un intervalle, comme une durée, tandis qu’une variable discrète prend des valeurs distinctes, comme un nombre d’accidents. Intervertir ces catégories confond mesure continue et dénombrement; traiter les deux de la même façon ignore cette distinction.

Explication

L’espérance représente la moyenne de la variable aléatoire sur la totalité de la population sur laquelle elle est définie. La moyenne calculée chez les participants est une moyenne d’échantillon, une réalisation est une observation individuelle et une probabilité décrit la chance d’une issue.

Explication

Les quatre nombres quantiques sont n, l, m et s. Z désigne le numéro atomique, A le nombre de masse, et K une notation de couche, non un nombre quantique.

Explication

La couche L correspond à la deuxième couche, donc à n = 2. n = 1 désigne K, n = 3 désigne M, tandis que l est le nombre quantique azimutal.

Explication

Le principe de Pauli exige que deux électrons d’un même atome diffèrent par au moins un nombre quantique ; des spins différents suffisent. Exiger quatre différences est excessif, imposer un spin identique est l’inverse de la règle, et une même valeur de n est possible.

Explication

La formule est $|\Delta E|=bZ^2\left|\frac{1}{n_1^2}-\frac{1}{n_2^2}\right|$ ; pour n₁ = 1 et n₂ = 2, elle devient $bZ^2\left|1-\frac{1}{4}\right|$. L’expression sans Z² omet sa dépendance en Z, celle avec 1/2 oublie les carrés et celle avec une somme remplace la différence.

Explication

Par définition, une UMA vaut un douzième de la masse d’un atome de carbone 12. La masse entière du carbone 12, un sixième de celle-ci et la masse du proton ne correspondent pas à cette définition.

Explication

Le neutron et le photon sont neutres, le proton et le positon portent une charge positive, et l’électron une charge négative. Attribuer une charge au neutron ou au photon, ou inverser les signes des particules chargées, contredit cette répartition.

Explication

En appliquant $E=q(V_A-V_B)$, on obtient $(-1{,}6\times10^{-19})\times(-2)=3{,}2\times10^{-19}\,\mathrm{J}$. Le résultat négatif vient de l’oubli d’un des deux signes ; l’unité correcte est le joule, et la valeur numérique doit tenir compte du facteur 2.

Explication

Le technétium-99m, employé en scintigraphie conventionnelle, passe transitoirement dans un état excité et possède une période de 6 h. Les autres durées modifient cette période, tandis que l’état fondamental stable ne correspond pas à la caractéristique indiquée.

Explication

Pour un noyau donné, la probabilité de désintégration pendant un intervalle est constante et indépendante de son âge et des conditions physicochimiques. L’âge accru ne change donc pas cette probabilité, le milieu ne la modifie pas, et le nombre de noyaux restants ne définit pas la probabilité individuelle.

Explication

La loi différentielle indique que la variation est proportionnelle au nombre de noyaux présents et à la durée, avec un signe négatif puisque leur nombre diminue. Le signe positif ferait croître l’échantillon, l’absence de $N$ négligerait la quantité présente, et $N/\lambda$ inverserait le rôle de la constante.

Explication

Le nombre de noyaux radioactifs suit une décroissance exponentielle, décrite par $N(t)=N_0e^{-\lambda t}$. Une relation linéaire, une exponentielle croissante ou une expression où le temps est séparé de $\lambda$ ne respecte pas cette loi.

Explication

La période et la constante radioactive sont liées par $T=\frac{\ln 2}{\lambda}$; avec la valeur donnée, on divise donc $\ln 2$ par $0{,}035\ \text{h}^{-1}$. Inverser le rapport, utiliser le logarithme décimal ou multiplier par $\ln 2$ au dénominateur donne une relation différente.

Explication

Les rayons X et γ appartiennent à la famille électromagnétique, tandis que les électrons, positons, protons et neutrons sont des particules; les mêmes mécanismes s’appliquent à la matière vivante et inerte. Classer les rayons X ou les électrons dans la mauvaise famille constitue la confusion visée par ces distracteurs.

Explication

Les rayons γ proviennent du noyau, alors que les rayons X proviennent du cortège électronique. Le distracteur qui inverse ces origines porte directement la confusion entre les deux rayonnements; attribuer les deux à une seule source efface également cette distinction.

Explication

Un rayonnement est ionisant si son énergie atteint ou dépasse $13{,}6\ \text{eV}$, seuil correspondant à l’ionisation de l’hydrogène; $12{,}8\ \text{eV}$ est en dessous. Un seuil fixé à $10\ \text{eV}$ est trop bas, l’énergie inférieure ne satisfait pas le critère, et les photons peuvent ioniser l’atome si leur énergie atteint le seuil.

Explication

Dans l’effet photoélectrique, toute l’énergie du photon est transférée à l’électron: elle sert à vaincre l’énergie de liaison et fournit son énergie cinétique. L’égalité $h\nu=E_c$ omet l’énergie de liaison, l’équation avec $h\nu'$ correspond à l’effet Compton, et la soustraction ne conserve pas le bilan énergétique indiqué.

Explication

Les pontages entre l’ADN et les protéines font partie des lésions primaires de l’ADN. Les mutations sont une conséquence possible des lésions, tandis que les membranes et les enzymes ne figurent pas dans cette classification.

Explication

La modification du matériel génétique par une lésion de l’ADN peut entraîner une mutation. La réparation et l’apoptose sont d’autres issues possibles, mais elles ne sont pas synonymes de mutation.

Explication

La réparation dépend de l’équipement enzymatique cellulaire et ne dépasse généralement pas 90 % des altérations, laissant des lésions résiduelles. L’idée d’une réparation complète néglige cette fraction non ou mal réparée ; les lésions naturelles sont aussi concernées.

Explication

Une courbe de survie représente la proportion de cellules survivantes S en fonction de la dose absorbée D, et S diminue lorsque D augmente. La courbe ne met pas le temps en abscisse ni la dose en fonction de la survie.

Explication

Les effets déterministes sont non aléatoires et apparaissent au-dessus d’un seuil, alors que les effets stochastiques sont aléatoires et leur probabilité augmente avec la dose. Attribuer un seuil aux effets stochastiques reprend précisément la confusion entre ces catégories.

Explication

Les effets déterministes apparaissent précocement et leur gravité augmente avec la dose reçue. L’indépendance de la gravité par rapport à la dose caractérise plutôt les effets stochastiques, qui peuvent aussi être tardifs.

Explication

Les effets stochastiques peuvent apparaître tardivement et leur gravité est indépendante de la dose, même si leur probabilité augmente avec celle-ci. La relation dose-gravité est caractéristique des effets déterministes.

Explication

Du 9e au 60e jour, l’embryogenèse est la phase la plus dangereuse pour les effets tératogènes ; le 25e jour s’inscrit dans cet intervalle. La loi du tout ou rien concerne les jours 0 à 8, tandis que le risque est moindre entre 60 et 270 jours.

Explication

La dose absorbée est l’énergie déposée divisée par la masse : $6\ \mathrm{J}/2\ \mathrm{kg}=3\ \mathrm{J/kg}=3\ \mathrm{Gy}$. 12 Gy résulte d’une multiplication par la masse, 6 Gy confond énergie et dose, et 0,33 Gy inverse le rapport.

Explication

La probabilité des effets tardifs dépend conjointement de la dose absorbée, de la qualité de l’irradiation et de la radiosensibilité de l’organe ou du tissu. La dose seule omet deux facteurs, le facteur tissulaire renvoie à une autre grandeur, et la masse du tissu ne remplace pas la radiosensibilité.

Explication

La dose équivalente se calcule en pondérant la dose absorbée par le facteur du rayonnement : $H_t=W_rD_{tr}=5\times2=10\ \mathrm{Sv}$. 2 Sv omet la pondération, 7 Sv additionne les valeurs et 0,4 Sv divise par le facteur.

Explication

La dose efficace est la somme des doses équivalentes pondérées par les facteurs des tissus : $E=0,25\times4+0,5\times2=1+1=2\ \mathrm{Sv}$. 6 Sv omet les facteurs tissulaires, 1,5 Sv croise les facteurs, et 4,5 Sv les additionne aux doses.

Explication

La dose absorbée, notée D, mesure l’énergie déposée par unité de masse et s’exprime en gray. Le sievert concerne les doses équivalente et efficace, le becquerel mesure l’activité radioactive, et Gy/s exprime un débit de dose.

Explication

La dose équivalente tient compte du rayonnement appliqué en pondérant la dose absorbée par un facteur radiologique, et s’exprime en sieverts. La dose absorbée ne comporte pas cette pondération, la dose efficace pondère selon le tissu, et le débit rapporte une dose au temps.

Explication

Par précaution, en dessous de 100 mSv la relation dose-effet est considérée comme linéaire sans seuil, ce qui conduit à limiter l’irradiation. L’idée d’un seuil ou d’un risque nul contredit cette hypothèse, tandis que le risque présenté comme important est associé au dépassement du seuil cumulatif.

Explication

Les doses indicatives sont de 21 mSv pour un coroscanner, 8 mSv pour un scanner thoracique et 4 mSv pour une scintigraphie osseuse. 8 mSv correspond au scanner thoracique, 15 à 20 mSv à une TEP souvent couplée à un scanner, et 4 mSv à la scintigraphie osseuse.

Explication

Pour un fil long rectiligne, l’intensité vaut $B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$ ; la distance doit donc être au dénominateur et le courant au numérateur. Mettre la distance au numérateur inverse la dépendance, supprimer le facteur 2 modifie la constante, et utiliser $r^2$ ajoute une dépendance incorrecte.

Explication

Dans un long solénoïde, le champ intérieur vaut $B=\mu_0NI$, où $N$ est le nombre de spires par unité de longueur. Omettre le courant néglige un facteur de la relation, le diviser par la densité inverse celle-ci, et multiplier par une distance ajoute une dépendance qui n’y figure pas.

Explication

La force de Lorentz est nulle lorsque la vitesse est parallèle au champ, donc la particule poursuit une trajectoire rectiligne. Le cercle correspond au cas d’une vitesse perpendiculaire au champ, tandis qu’une spirale suppose une composante de vitesse parallèle combinée à une composante perpendiculaire.

Explication

Une onde sonore est un phénomène audible engendré par la vibration de molécules dans un milieu élastique. La propagation dans le vide caractérise la possibilité des ondes électromagnétiques, et l’onde sonore transmet une perturbation plutôt qu’un transport global des particules.

Explication

Une onde sonore transmet une perturbation de proche en proche sans transporter les particules du milieu. Le déplacement des molécules depuis la source confond leur vibration locale avec un transport de matière, tandis qu’un flux permanent d’air décrit un mouvement global du milieu.

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : $f=1/0{,}004=250\,\text{Hz}$. La pulsation vaut $2\pi f=500\pi\,\text{rad/s}$ ; intervertir fréquence et pulsation confond leurs définitions, et omettre $2\pi$ sous-estime la pulsation.

Explication

La longueur d’onde vérifie $\lambda=c/f$, donc $340/170=2\,\text{m}$. Le produit $cf$ confond multiplication et quotient, et les résultats $0{,}5\,\text{m}$ ou $0{,}002\,\text{m}$ proviennent de l’inversion du rapport.

Explication

À une interface d’impédances différentes, l’onde peut être réfléchie, transmise et absorbée. La diffraction, la réfraction et l’interférence ne remplacent pas ces trois interactions dans le principe décrit.

Explication

Les formules donnent $R=\left(\frac{6-2}{6+2}\right)^2=0{,}25$ et $T=\frac{4\times2\times6}{(6+2)^2}=0{,}75$, avec $R+T=1$. La valeur $0{,}75$ pour la réflexion inverse les coefficients, tandis que les valeurs égales ne respectent pas les formules.

Explication

La loi de Beer-Lambert décrit une décroissance exponentielle : $I_2(x)=I_1e^{-\mu x}$. Un exposant positif ferait croître l’intensité, et une décroissance linéaire ne correspond pas à cette loi.

Explication

Une fréquence plus basse augmente la profondeur de pénétration, tandis qu’une fréquence plus élevée la réduit. Choisir une fréquence élevée inverse donc la relation décrite.

Explication

La chaîne ossiculaire comprend le marteau, l’enclume et l’étrier, dont la platine est accolée à la cochlée. L’enclume ne précède pas le marteau, et le vestibule n’est pas un osselet.

Explication

L’oreille moyenne transmet les vibrations tympaniques vers l’oreille interne et, grâce aux osselets, adapte l’impédance entre le milieu aérien et le milieu liquide. L’analyse auditive relève de la cochlée, et l’équilibre du vestibule.

Explication

Sans les osselets, l’inadaptation d’impédance à l’interface air-liquide entraîne la réflexion d’environ 99,9 % de l’énergie acoustique, correspondant à quelque 30 dB d’atténuation. La forte transmission est précisément rendue possible par l’adaptation assurée par les osselets.

Explication

La contraction du muscle stapédien rigidifie la chaîne ossiculaire et atténue le son transmis, mais le réflexe est trop lent pour protéger d’un bruit impulsionnel; il se fatigue après environ dix minutes. Le considérer comme une amplification inverse son effet, et la fatigue n’est pas décrite comme survenant en quelques secondes.

Explication

La réponse du microphone est relativement plate selon la fréquence, alors que celle de l’oreille dépend de la fréquence et du niveau sonore; dans la description considérée, elles ne coïncident qu’à 1 000 Hz. L’inversion des profils attribue à tort la variation au microphone, la coïncidence à 250 Hz déplace la fréquence indiquée, et une coïncidence aux deux fréquences généralise abusivement le cas de 1 000 Hz.

Explication

À 1 000 Hz, le niveau de sonie en phones a la même valeur numérique que le niveau physique en décibels : 42 dB correspond donc à 42 phones. La moitié et le double inversent ou déforment cette correspondance, tandis que dB(A) désigne une mesure pondérée et non le niveau de sonie en phones.

Explication

La pondération A est adaptée aux niveaux sonores faibles compris entre 0 et 55 dB, et le niveau corrigé s’écrit en dB(A). La pondération B correspond aux niveaux intermédiaires, la C aux sons forts, et la notation dB sans A ne précise pas cette correction.

Explication

L’audiométrie tonale est un examen comportemental subjectif qui évalue l’acuité auditive en mesurant les seuils d’audition à différentes fréquences. Les phones concernent le niveau de sonie, la limite dangereuse relève des bornes du champ auditif, et les réponses électriques ne décrivent pas cet examen subjectif.

Explication

Dans la description ondulatoire, les champs électrique et magnétique oscillent en phase et sont perpendiculaires entre eux ainsi qu’à la direction de propagation. Les champs parallèles à la propagation contredisent cette géométrie, l’opposition de phase est incorrecte, et des champs parallèles entre eux ne respectent pas leur perpendicularité mutuelle.

Explication

Une onde électromagnétique est transversale parce que ses champs électrique et magnétique sont perpendiculaires à sa direction de propagation. Des champs parallèles décriraient une oscillation longitudinale, tandis que la vitesse dans le vide et la périodicité ne déterminent pas à elles seules cette classification.

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0,004\ \mathrm{s}}=250\ \mathrm{Hz}$. La valeur 0,004 reprend la période, 4 résulte d’une conversion erronée, et 25 correspond à une inversion ou un facteur de conversion incorrect.

Explication

Dans le vide, $\lambda=\frac{c}{f}$; en remplaçant, $\lambda=\frac{3\times10^8}{6\times10^{14}}=0,5\times10^{-6}=5\times10^{-7}\ \mathrm{m}$. Le produit au lieu du quotient donne une valeur démesurée, et les deux autres propositions déplacent le résultat d’un facteur dix.