QCM : Rayonnement solaire et fusion nucléaire (14 questions)

Question 1

1. Dans une réaction de fusion solaire, la masse totale mesurée après la réaction est inférieure à celle mesurée avant. Comment interpréter cet écart ?

La différence correspond à une masse gagnée par les produits pendant la réaction.

La différence correspond à la masse perdue entre les réactifs et les produits.

La différence correspond à une masse ajoutée aux réactifs pendant la réaction.

La différence indique que les masses des réactifs et des produits sont égales.

Explication

Lors d’une fusion, la masse des produits est inférieure à celle des réactifs et l’écart constitue la masse perdue. L’interprétation comme un gain des réactifs ou des produits inverse le sens de l’écart, et l’égalité des masses nie cette différence.

Answer

La différence correspond à la masse perdue entre les réactifs et les produits.

Question 2

2. Une réaction de fusion solaire entraîne une perte de masse de $2{,}0\times10^{-9}$ kg. Quelle énergie cette perte de masse libère-t-elle, avec $c=3{,}0\times10^8$ m/s ?

1{,}8\times10^{-1}

J

1{,}8\times10^{17}

J

6{,}0\times10^{-1}

J

1{,}8\times10^8

J

Explication

La relation est $E=mc^2$ : $2{,}0\times10^{-9}\times(3{,}0\times10^8)^2=1{,}8\times10^8$ J. Le résultat en $6{,}0\times10^{-1}$ J oublie le carré, celui en $1{,}8\times10^{-1}$ J décale la puissance de dix et celui en $1{,}8\times10^{17}$ J ne correspond pas à la masse perdue donnée.

Answer

$$1{,}8\times10^8$$ J

Question 3

3. Quel bilan global caractérise la réaction de fusion solaire décrite ?

Un noyau d’hélium et deux positrons donnent quatre noyaux d’hydrogène et de l’énergie.

Quatre noyaux d’hydrogène donnent un noyau d’hélium, deux positrons et de l’énergie.

Quatre noyaux d’hydrogène donnent un noyau d’hélium et deux positrons, sans énergie libérée.

Quatre noyaux d’hydrogène donnent un noyau d’hélium et deux noyaux d’hydrogène.

Explication

Le bilan global transforme quatre noyaux d’hydrogène en un noyau d’hélium et deux positrons, avec libération d’énergie. Inverser les produits et les réactifs ou omettre l’énergie modifie ce bilan; les noyaux d’hydrogène ne sont pas les positrons.

Answer

Quatre noyaux d’hydrogène donnent un noyau d’hélium, deux positrons et de l’énergie.

Question 4

4. Entre quelles longueurs d’onde se situe le spectre de la lumière visible pour l’être humain ?

De 400 à 800 nm.

De 800 à 1 200 nm.

De 400 à 1 200 nm.

De 200 à 400 nm.

Explication

Pour l’être humain, la lumière visible couvre les longueurs d’onde comprises entre 400 et 800 nm. L’intervalle de 200 à 400 nm abaisse la limite basse, tandis que ceux qui vont jusqu’à 1 200 nm étendent la limite haute au-delà du visible.

Answer

De 400 à 800 nm.

Question 5

5. Après avoir chauffé davantage le filament d’une lampe à incandescence, dans quelle direction son spectre s’enrichit-il ?

Vers le violet, donc vers les grandes longueurs d’onde.

Vers le rouge, donc vers les courtes longueurs d’onde.

Vers le violet, donc vers les courtes longueurs d’onde.

Vers le rouge, donc vers les grandes longueurs d’onde.

Explication

Quand le filament est plus chaud, son spectre s’enrichit vers le violet, qui correspond aux courtes longueurs d’onde. Aller vers le rouge ou vers les grandes longueurs d’onde inverse cette évolution.

Answer

Vers le violet, donc vers les courtes longueurs d’onde.

Question 6

6. Un corps noir a une longueur d’onde d’émission maximale de $4{,}0\times10^{-7}$ m. Quelle température de surface obtient-on avec la loi de Wien, $T=\frac{k}{\lambda_{\max}}$ et $k=2{,}898\times10^{-3}$ m·K ?

Environ

1{,}2\times10^{10}

K.

Environ

7{,}2\times10^3

K.

Environ

1{,}2\times10^{-9}

K.

Environ

7{,}2\times10^{-6}

K.

Explication

La loi de Wien donne $T=\frac{2{,}898\times10^{-3}}{4{,}0\times10^{-7}}\approx7{,}2\times10^3$ K; une longueur d’onde plus courte correspond à une température plus élevée. Le résultat en $1{,}2\times10^{-9}$ K vient d’une relation inversée, et les autres valeurs reflètent une erreur de conversion ou de puissance.

Answer

Environ $$7{,}2\times10^3$$ K.

Question 7

7. Deux corps chauffés ont des compositions différentes, mais la même température de surface. Que peut-on conclure sur leur longueur d’onde d’émission maximale d’après la loi de Wien ?

Elle est la même pour les deux corps.

Elle dépend de leur puissance totale respective.

Elle dépend de leur couleur apparente respective.

Elle dépend de leur composition respective.

Explication

La longueur d’onde d’émission maximale dépend de la température de surface, et non de la composition du corps. La composition, l’intensité totale et la couleur apparente ne remplacent pas cette dépendance.

Answer

Elle est la même pour les deux corps.

Question 8

8. Un corps chauffé passe d’une température de 4 000 K à 5 000 K. Quelle évolution de sa longueur d’onde d’émission maximale faut-il prévoir ?

Elle augmente lorsque la température augmente.

Elle reste constante malgré la hausse de température.

Elle varie sans relation avec la température.

Elle diminue lorsque la température augmente.

Explication

La température et la longueur d’onde d’émission maximale sont inversement proportionnelles : une hausse de température entraîne donc une diminution de cette longueur d’onde. L’augmentation et la constance inversent ou ignorent cette relation.

Answer

Elle diminue lorsque la température augmente.

Question 9

9. Le maximum du spectre solaire se trouve dans le bleu-vert, pourtant la lumière du Soleil nous paraît blanche. Quelle explication rend compte de cette apparence ?

Les autres couleurs visibles absorbent le bleu-vert du spectre.

Les couleurs du spectre se combinent par synthèse soustractive.

Les autres couleurs visibles se combinent par synthèse additive.

La lumière solaire ne contient que du bleu-vert, perçu comme blanc.

Explication

Le spectre solaire contient aussi les couleurs visibles de part et d’autre du bleu-vert ; leur combinaison par synthèse additive donne une apparence blanche. Réduire le spectre au seul maximum ou invoquer une synthèse soustractive ne décrit pas ce mécanisme.

Answer

Les autres couleurs visibles se combinent par synthèse additive.

Question 10

10. Quelle est la valeur approximative de la température de surface du Soleil ?

Environ 5 000 K.

Environ 4 500 K.

Environ 20 000 K.

Environ 5 800 K.

Explication

La température de surface du Soleil est d’environ 5 800 K. Les valeurs de 4 500 K et 5 000 K sont des températures de référence plus basses, tandis que 20 000 K est très supérieure.

Answer

Environ 5 800 K.

Question 11

11. Dans un lycée de Normandie, les mesures indiquent 400 W·m⁻² à midi et 150 W·m⁻² à 15 h. Quelle comparaison décrit ces mesures ?

La puissance reçue est identique à midi et à 15 h.

La puissance reçue est plus faible à midi qu’à 15 h.

La puissance reçue est plus forte à midi qu’à 15 h.

La puissance reçue est plus forte à 15 h qu’à midi.

Explication

Les mesures donnent 400 W·m⁻² à midi contre 150 W·m⁻² à 15 h : la puissance reçue par unité de surface est donc plus forte à midi. Inverser les valeurs ou les déclarer égales contredit les mesures.

Answer

La puissance reçue est plus forte à midi qu’à 15 h.

Question 12

12. Une surface est éclairée par un faisceau dont la direction s’écarte davantage de la normale à la surface. Quel effet cette géométrie produit-elle ?

La surface éclairée augmente, tandis que la puissance reçue par unité de surface et la température diminuent.

La surface éclairée diminue, tandis que la puissance reçue par unité de surface et la température diminuent.

La surface éclairée diminue, tandis que la puissance reçue par unité de surface et la température augmentent.

La surface éclairée augmente, tandis que la puissance reçue par unité de surface et la température augmentent.

Explication

Quand l’angle entre la normale et la direction de la lumière augmente, l’énergie se répartit sur une surface plus grande ; la puissance reçue par unité de surface et la température diminuent. Les réponses qui inversent l’un de ces effets confondent la géométrie de l’éclairement avec ses conséquences.

Answer

La surface éclairée augmente, tandis que la puissance reçue par unité de surface et la température diminuent.

Question 13

13. Quels facteurs influencent la puissance solaire reçue par unité de surface à la surface de la Terre ?

L’heure de la journée, l’altitude et la composition du sol.

L’heure de la journée, la latitude et le moment de l’année.

La latitude, la météo et la composition de l’atmosphère.

Le moment de l’année, l’altitude et la distance à l’équateur.

Explication

La puissance solaire reçue par unité de surface dépend de l’heure de la journée, de la latitude et du moment de l’année. L’altitude, la météo ou la composition du sol ne remplacent pas ces trois facteurs établis.

Answer

L’heure de la journée, la latitude et le moment de l’année.

Question 14

14. Dans une étoile où les réactions suivent la même chaîne que dans le Soleil, quels noyaux sont formés à la fin des étapes de fusion de l’hydrogène ?

Des noyaux de tritium

Des noyaux d’hélium 4

Des noyaux de deutérium et d’hélium 3

Des noyaux d’hydrogène

Explication

Dans la chaîne de fusion solaire, le deutérium et l’hélium 3 apparaissent comme intermédiaires, puis les réactions aboutissent à la formation d’hélium 4. Le deutérium et l’hélium 3 sont des intermédiaires, le tritium est une autre confusion sur les étapes, et l’hydrogène est le combustible de départ.

Answer

Des noyaux d’hélium 4

QCM : Rayonnement solaire et fusion nucléaire (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une réaction de fusion solaire, la masse totale mesurée après la réaction est inférieure à celle mesurée avant. Comment interpréter cet écart ?

2. Une réaction de fusion solaire entraîne une perte de masse de $2{,}0\times10^{-9}$ kg. Quelle énergie cette perte de masse libère-t-elle, avec $c=3{,}0\times10^8$ m/s ?

3. Quel bilan global caractérise la réaction de fusion solaire décrite ?

4. Entre quelles longueurs d’onde se situe le spectre de la lumière visible pour l’être humain ?

5. Après avoir chauffé davantage le filament d’une lampe à incandescence, dans quelle direction son spectre s’enrichit-il ?

6. Un corps noir a une longueur d’onde d’émission maximale de $4{,}0\times10^{-7}$ m. Quelle température de surface obtient-on avec la loi de Wien, $T=\frac{k}{\lambda_{\max}}$ et $k=2{,}898\times10^{-3}$ m·K ?

7. Deux corps chauffés ont des compositions différentes, mais la même température de surface. Que peut-on conclure sur leur longueur d’onde d’émission maximale d’après la loi de Wien ?

8. Un corps chauffé passe d’une température de 4 000 K à 5 000 K. Quelle évolution de sa longueur d’onde d’émission maximale faut-il prévoir ?

9. Le maximum du spectre solaire se trouve dans le bleu-vert, pourtant la lumière du Soleil nous paraît blanche. Quelle explication rend compte de cette apparence ?

10. Quelle est la valeur approximative de la température de surface du Soleil ?

11. Dans un lycée de Normandie, les mesures indiquent 400 W·m⁻² à midi et 150 W·m⁻² à 15 h. Quelle comparaison décrit ces mesures ?

12. Une surface est éclairée par un faisceau dont la direction s’écarte davantage de la normale à la surface. Quel effet cette géométrie produit-elle ?

13. Quels facteurs influencent la puissance solaire reçue par unité de surface à la surface de la Terre ?

14. Dans une étoile où les réactions suivent la même chaîne que dans le Soleil, quels noyaux sont formés à la fin des étapes de fusion de l’hydrogène ?

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QCM : Rayonnement solaire et fusion nucléaire (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une réaction de fusion solaire, la masse totale mesurée après la réaction est inférieure à celle mesurée avant. Comment interpréter cet écart ?

2. Une réaction de fusion solaire entraîne une perte de masse de 2,0×10−92{,}0\times10^{-9}2,0×10−9 kg. Quelle énergie cette perte de masse libère-t-elle, avec c=3,0×108c=3{,}0\times10^8c=3,0×108 m/s ?

3. Quel bilan global caractérise la réaction de fusion solaire décrite ?

4. Entre quelles longueurs d’onde se situe le spectre de la lumière visible pour l’être humain ?

5. Après avoir chauffé davantage le filament d’une lampe à incandescence, dans quelle direction son spectre s’enrichit-il ?

6. Un corps noir a une longueur d’onde d’émission maximale de 4,0×10−74{,}0\times10^{-7}4,0×10−7 m. Quelle température de surface obtient-on avec la loi de Wien, T=kλmax⁡T=\frac{k}{\lambda_{\max}}T=λmax​k​ et k=2,898×10−3k=2{,}898\times10^{-3}k=2,898×10−3 m·K ?

7. Deux corps chauffés ont des compositions différentes, mais la même température de surface. Que peut-on conclure sur leur longueur d’onde d’émission maximale d’après la loi de Wien ?

8. Un corps chauffé passe d’une température de 4 000 K à 5 000 K. Quelle évolution de sa longueur d’onde d’émission maximale faut-il prévoir ?

9. Le maximum du spectre solaire se trouve dans le bleu-vert, pourtant la lumière du Soleil nous paraît blanche. Quelle explication rend compte de cette apparence ?

10. Quelle est la valeur approximative de la température de surface du Soleil ?

11. Dans un lycée de Normandie, les mesures indiquent 400 W·m⁻² à midi et 150 W·m⁻² à 15 h. Quelle comparaison décrit ces mesures ?

12. Une surface est éclairée par un faisceau dont la direction s’écarte davantage de la normale à la surface. Quel effet cette géométrie produit-elle ?

13. Quels facteurs influencent la puissance solaire reçue par unité de surface à la surface de la Terre ?

14. Dans une étoile où les réactions suivent la même chaîne que dans le Soleil, quels noyaux sont formés à la fin des étapes de fusion de l’hydrogène ?

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2. Une réaction de fusion solaire entraîne une perte de masse de $2{,}0\times10^{-9}$ kg. Quelle énergie cette perte de masse libère-t-elle, avec $c=3{,}0\times10^8$ m/s ?

6. Un corps noir a une longueur d’onde d’émission maximale de $4{,}0\times10^{-7}$ m. Quelle température de surface obtient-on avec la loi de Wien, $T=\frac{k}{\lambda_{\max}}$ et $k=2{,}898\times10^{-3}$ m·K ?