QCM : Structure et origine des atomes (13 questions)

Question 1

1. Un atome neutre de cuivre a un numéro atomique $Z=29$ . Combien d’électrons possède-t-il ?

28 électrons

58 électrons

29 électrons

30 électrons

Explication

Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au numéro atomique $Z$ ; cet atome possède donc 29 électrons. 30 ou 28 supposent une charge ionique, et 58 double à tort le nombre d’électrons.

Answer

29 électrons

Question 2

2. À quel moment les noyaux des éléments les plus légers, comme l’hydrogène et l’hélium, ont-ils été synthétisés ?

Durant les premières minutes après le Big Bang

Lors des explosions de supernovas, après le Big Bang

Au cours du refroidissement des planètes rocheuses

Au cœur des étoiles, jusqu’à la formation du fer

Explication

Les noyaux légers, notamment ceux de l’hydrogène et de l’hélium, se sont formés durant les premières minutes après le Big Bang. Les étoiles synthétisent des éléments jusqu’au fer, tandis que les supernovas contribuent à produire des éléments plus lourds que le fer.

Answer

Durant les premières minutes après le Big Bang

Question 3

3. Un atome neutre possède 12 protons dans son noyau. Combien d’électrons se déplacent autour de celui-ci ?

13 électrons

11 électrons

24 électrons

12 électrons

Explication

Un atome électriquement neutre possède autant de protons que d’électrons : 12 protons correspondent donc à 12 électrons. Le nombre de neutrons et le nombre total de nucléons ne déterminent pas cette égalité.

Answer

12 électrons

Question 4

4. Dans un modèle atomique, une particule du noyau est neutre et une autre porte une charge négative. De quelles particules s’agit-il, respectivement ?

Un neutron et un électron

Un proton et un électron

Un électron et un neutron

Un neutron et un proton

Explication

Le neutron ne porte pas de charge électrique, tandis que l’électron porte une charge négative. Le proton est positif, et lui attribuer la charge négative inverse sa charge avec celle de l’électron.

Answer

Un neutron et un électron

Question 5

5. Une équipe cherche à expliquer la formation du cuivre, plus lourd que le fer, et estime qu’il faut une température de quelques milliards de degrés. Quel lieu correspond à ce processus ?

Au sein des étoiles ordinaires

Durant les premières minutes du Big Bang

Au sein des planètes rocheuses

Au sein des supernovas

Explication

La synthèse d’éléments plus lourds que le fer, comme le cuivre, nécessite des températures de quelques milliards de degrés et se produit dans les supernovas. Les étoiles produisent des éléments jusqu’au fer, et les noyaux légers se sont formés dans les premiers instants après le Big Bang.

Answer

Au sein des supernovas

Question 6

6. Dans un modèle simplifié, on compare un nucléon et un électron. Quelle conclusion sur leurs masses est correcte ?

La masse d’un électron est du même ordre que celle d’un nucléon.

La masse d’un électron est proche de celle d’un proton, mais inférieure à celle d’un neutron.

La masse d’un électron est beaucoup plus faible que celle d’un nucléon.

La masse d’un électron est beaucoup plus élevée que celle d’un nucléon.

Explication

La masse des électrons est beaucoup plus faible que celle des nucléons, ce qui explique leur faible contribution à la masse de l’atome. L’option qui inverse la comparaison, celle qui rend les masses comparables et celle qui distingue à tort protons et neutrons ne respectent pas cette relation.

Answer

La masse d’un électron est beaucoup plus faible que celle d’un nucléon.

Question 7

7. Dans le modèle d’un atome, quelle organisation décrit correctement ses constituants ?

Des protons et des électrons regroupés dans le noyau

Un noyau central entouré d’électrons en mouvement

Un noyau central entouré de protons en mouvement

Des électrons centraux entourés d’un noyau mobile

Explication

L’atome possède un noyau central autour duquel se déplacent les électrons. Placer les électrons au centre confond leur position avec celle du noyau, tandis que les protons ne gravitent pas autour du noyau.

Answer

Un noyau central entouré d’électrons en mouvement

Question 8

8. Un modèle représente un atome dont le noyau mesure $3\,\text{mm}$ de diamètre. Quel diamètre attribue-t-on à l’atome si le rapport des diamètres est respecté ?

3\,\text{km}

300\,\text{m}

0{,}003\,\text{m}

30\,\text{m}

Explication

Le diamètre de l’atome est $10^5$ fois celui du noyau : $3\,\text{mm}\times100\,000=300\,\text{m}$ . Le choix de $0{,}003\,\text{m}$ confond les deux diamètres, celui de $30\,\text{m}$ utilise un facteur trop faible, et celui de $3\,\text{km}$ multiplie par un facteur dix trop grand.

Answer

$$300\,\text{m}$$

Question 9

9. Un atome agrandi aurait un diamètre de $250\,\text{m}$ . En conservant le rapport réel entre les diamètres, quelle serait la taille de son noyau ?

25\,\text{mm}

250\,\text{m}

2{,}5\,\text{mm}

25\,\text{km}

Explication

Le noyau mesure $10^5$ fois moins que l’atome : $250\,\text{m}/100\,000=0{,}0025\,\text{m}=2{,}5\,\text{mm}$ . $25\,\text{mm}$ correspond à une division par 10 000, tandis que les autres valeurs résultent d’une absence ou d’une inversion de la division.

Answer

$$2{,}5\,\text{mm}$$

Question 10

10. Dans la description du noyau d’un atome, quel nom désigne collectivement ses protons et ses neutrons ?

Les atomes

Les électrons

Les nucléons

Les protons

Explication

Les protons et les neutrons qui constituent le noyau sont appelés nucléons. Les électrons se déplacent autour du noyau, et les protons ne désignent qu’un seul type de nucléon.

Answer

Les nucléons

Question 11

11. Lors d’une estimation de la masse d’un atome, quelle approximation convient si 99,97 % de sa masse est concentrée dans son noyau ?

m_{\text{atome}} \approx m_{\text{électrons}}

m_{\text{atome}} \approx 2m_{\text{noyau}}

m_{\text{atome}} \approx m_{\text{noyau}}/2

m_{\text{atome}} \approx m_{\text{noyau}}

Explication

Comme 99,97 % de la masse atomique est concentrée dans le noyau, la masse de l’atome est approximativement celle du noyau. L’approximation par la masse des électrons surestime leur contribution, et les facteurs 2 ou $1/2$ ne sont pas justifiés.

Answer

$$m_{\text{atome}} \approx m_{\text{noyau}}$$

Question 12

12. Un atome possède 17 protons dans son noyau. Quel est son numéro atomique $Z$ ?

16

17

18

34

Explication

Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons du noyau : ici, $Z=17$ . $34$ confond protons et nucléons, tandis que $18$ et $16$ ne correspondent pas au nombre de protons donné.

Answer

Jusqu’au fer

Question 13

13. Une étoile atteint des températures élevées et synthétise des éléments chimiques. Jusqu’à quel élément ce processus stellaire peut-il aller ?

Jusqu’au fer

Jusqu’au cuivre

Jusqu’au béryllium

Jusqu’à l’argent

Explication

Les fortes températures au sein des étoiles permettent la synthèse d’éléments de plus en plus lourds jusqu’au fer. Le cuivre et l’argent, plus lourds que le fer, sont associés à la synthèse dans les supernovas; le béryllium fait partie des éléments légers formés au début de l’Univers.

QCM : Structure et origine des atomes (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un atome neutre de cuivre a un numéro atomique $Z=29$ . Combien d’électrons possède-t-il ?

2. À quel moment les noyaux des éléments les plus légers, comme l’hydrogène et l’hélium, ont-ils été synthétisés ?

3. Un atome neutre possède 12 protons dans son noyau. Combien d’électrons se déplacent autour de celui-ci ?

4. Dans un modèle atomique, une particule du noyau est neutre et une autre porte une charge négative. De quelles particules s’agit-il, respectivement ?

5. Une équipe cherche à expliquer la formation du cuivre, plus lourd que le fer, et estime qu’il faut une température de quelques milliards de degrés. Quel lieu correspond à ce processus ?

6. Dans un modèle simplifié, on compare un nucléon et un électron. Quelle conclusion sur leurs masses est correcte ?

7. Dans le modèle d’un atome, quelle organisation décrit correctement ses constituants ?

8. Un modèle représente un atome dont le noyau mesure $3\,\text{mm}$ de diamètre. Quel diamètre attribue-t-on à l’atome si le rapport des diamètres est respecté ?

9. Un atome agrandi aurait un diamètre de $250\,\text{m}$ . En conservant le rapport réel entre les diamètres, quelle serait la taille de son noyau ?

10. Dans la description du noyau d’un atome, quel nom désigne collectivement ses protons et ses neutrons ?

11. Lors d’une estimation de la masse d’un atome, quelle approximation convient si 99,97 % de sa masse est concentrée dans son noyau ?

12. Un atome possède 17 protons dans son noyau. Quel est son numéro atomique $Z$ ?

13. Une étoile atteint des températures élevées et synthétise des éléments chimiques. Jusqu’à quel élément ce processus stellaire peut-il aller ?

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QCM : Structure et origine des atomes (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un atome neutre de cuivre a un numéro atomique Z=29Z=29Z=29. Combien d’électrons possède-t-il ?

2. À quel moment les noyaux des éléments les plus légers, comme l’hydrogène et l’hélium, ont-ils été synthétisés ?

3. Un atome neutre possède 12 protons dans son noyau. Combien d’électrons se déplacent autour de celui-ci ?

4. Dans un modèle atomique, une particule du noyau est neutre et une autre porte une charge négative. De quelles particules s’agit-il, respectivement ?

5. Une équipe cherche à expliquer la formation du cuivre, plus lourd que le fer, et estime qu’il faut une température de quelques milliards de degrés. Quel lieu correspond à ce processus ?

6. Dans un modèle simplifié, on compare un nucléon et un électron. Quelle conclusion sur leurs masses est correcte ?

7. Dans le modèle d’un atome, quelle organisation décrit correctement ses constituants ?

8. Un modèle représente un atome dont le noyau mesure 3 mm3\,\text{mm}3mm de diamètre. Quel diamètre attribue-t-on à l’atome si le rapport des diamètres est respecté ?

9. Un atome agrandi aurait un diamètre de 250 m250\,\text{m}250m. En conservant le rapport réel entre les diamètres, quelle serait la taille de son noyau ?

10. Dans la description du noyau d’un atome, quel nom désigne collectivement ses protons et ses neutrons ?

11. Lors d’une estimation de la masse d’un atome, quelle approximation convient si 99,97 % de sa masse est concentrée dans son noyau ?

12. Un atome possède 17 protons dans son noyau. Quel est son numéro atomique ZZZ ?

13. Une étoile atteint des températures élevées et synthétise des éléments chimiques. Jusqu’à quel élément ce processus stellaire peut-il aller ?

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8. Un modèle représente un atome dont le noyau mesure $3\,\text{mm}$ de diamètre. Quel diamètre attribue-t-on à l’atome si le rapport des diamètres est respecté ?

9. Un atome agrandi aurait un diamètre de $250\,\text{m}$ . En conservant le rapport réel entre les diamètres, quelle serait la taille de son noyau ?

12. Un atome possède 17 protons dans son noyau. Quel est son numéro atomique $Z$ ?