Тест: Introduction à la physique nucléaire et solaire — 20 въпроса

1. Quelle grandeur mesure la vitesse à laquelle une énergie est transférée ou transformée par unité de temps ?

A. La puissance

B. La température

C. Le travail

D. L’énergie

Answer: (A)

Обяснение

La puissance est définie comme un débit d’énergie par unité de temps. L’énergie est la quantité disponible, pas la vitesse du transfert.

2. Quelle relation traduit, lorsque la puissance est constante, l’énergie transférée pendant une durée donnée ?

A. E = P × t

B. P = E × t

C. P = t / E

D. E = P / t

Answer: (A)

Обяснение

Si la puissance est constante, l’énergie transférée est égale à la puissance multipliée par le temps. Le watt correspond d’ailleurs à un joule par seconde.

3. Dans le cœur des étoiles comme le Soleil, quelle transformation nucléaire est principalement responsable de la production d’hélium ?

A. La désintégration du fer en carbone

B. La fission de l’hélium en hydrogène

C. L’ionisation de l’hydrogène en plasma

D. La fusion de l’hydrogène en hélium

Answer: (D)

Обяснение

Le Soleil transforme l’hydrogène en hélium par fusion nucléaire. La fission concerne au contraire la séparation de noyaux lourds.

4. À quel moment de l’évolution de l’Univers la force nucléaire relance-t-elle l’assemblage des nucléons en premiers noyaux, surtout en hélium ?

A. Après un million d’années, vers 3000 degrés

B. Au moment de la formation des atomes d’hydrogène seulement

C. Vers la première seconde, à environ un milliard de degrés

D. Uniquement dans les géantes rouges

Answer: (C)

Обяснение

Le cours indique qu’autour de la première seconde, l’Univers atteint environ un milliard de degrés et les nucléons s’assemblent sous l’effet de la force nucléaire. La phase à 3000 degrés correspond plutôt à la formation des atomes.

5. Quelle relation d’Einstein relie une variation de masse à une variation d’énergie ?

A. E = mc²

B. E = m / c²

C. E = m²c

D. E = c / m²

Answer: (A)

Обяснение

La relation d’Einstein montre qu’une masse peut être convertie en énergie, ou l’inverse. C’est la base du lien entre défaut de masse et énergie libérée.

6. Qu’appelle-t-on défaut de masse pour un noyau atomique ?

A. La masse perdue lors d’une réaction chimique

B. La masse totale des électrons autour du noyau

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

D. L’excès de charge positive du noyau

Answer: (C)

Обяснение

Le défaut de masse est bien l’écart entre la masse des nucléons libres et celle du noyau formé. Cette différence est associée à une énergie de liaison.

7. Pourquoi le technétium-99m nécessite-t-il une production régulière à partir de molybdène-99 ?

A. Parce qu’il émet uniquement des particules α

B. Parce que sa demi-vie est trop courte pour être stocké longtemps

C. Parce qu’il est stable une fois injecté

D. Parce qu’il ne peut pas être détecté par imagerie

Answer: (B)

Обяснение

Le 99mTc a une demi-vie courte, ce qui empêche un stockage prolongé. C’est pourquoi on conserve du 99Mo pour en produire en continu.

8. Quel effet fait partie des conséquences possibles d’une exposition à la radioactivité ?

A. Une disparition des cellules sanguines sans autre effet

B. Une augmentation systématique de la masse osseuse

C. Des mutations génétiques et des cancers

D. Une hausse immédiate de la température corporelle

Answer: (C)

Обяснение

Le cours cite notamment des mutations génétiques et des cancers parmi les conséquences possibles. La radioactivité peut aussi provoquer des brûlures et des atteintes aux organes.

9. Quel type de rayonnement est associé au radium dans le cours ?

A. Des particules α

B. Des particules β+

C. Des ondes radio

D. Des rayons infrarouges

Answer: (A)

Обяснение

Le radium est présenté comme un noyau radioactif émettant des particules α. Ces rayonnements sont dangereux pour la santé et l’environnement.

10. Dans les salles de radiothérapie, quelles particules sont explicitement prises en compte pour la protection ?

A. Les neutrons uniquement

B. Les particules α et β

C. Les particules de poussière

D. Les photons uniquement

Answer: (B)

Обяснение

Le cours indique que la protection vise à réduire les radiations, notamment celles liées aux particules α et β. Il ne s’agit pas d’un blindage contre des particules de poussière.

11. Que signifie la demi-vie d’un noyau radioactif ?

A. Le temps de propagation du rayonnement dans l’air

B. La durée pendant laquelle un noyau reste stable

C. Le temps nécessaire pour que tous les noyaux disparaissent

D. Le temps au bout duquel la moitié des noyaux initiaux a disparu

Answer: (D)

Обяснение

La demi-vie est définie comme le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux initiaux se désintègrent. Ce n’est donc ni une durée de stabilité ni le temps de disparition totale.

12. Pourquoi le combustible d’ITER associe-t-il deutérium et tritium ?

A. Parce qu’ils sont les seuls noyaux capables d’émettre des rayons γ

B. Parce qu’ils servent à produire directement du plutonium

C. Parce que ces noyaux sont choisis pour leur faible toxicité et leur durée de vie radioactive plus courte

D. Parce qu’ils ont une demi-vie identique à celle de l’uranium

Answer: (C)

Обяснение

Le cours explique que le choix des noyaux pour ITER privilégie des combustibles à toxicité faible et à durée de vie radioactive plus courte. Le deutérium et le tritium constituent le combustible de fusion visé.

13. Quelle interprétation le rapprochement entre puissance radiative et température moyenne globale cherche-t-il à tester ?

A. L’idée que la radioactivité rend toujours le climat plus froid

B. L’idée qu’une variation du rayonnement pourrait expliquer une partie de l’évolution de la température

C. L’idée que la température détermine uniquement la composition des océans

D. L’idée que la puissance radiative ne varie jamais dans le temps

Answer: (B)

Обяснение

Le cours présente des courbes de puissance radiative et de température pour tester un lien possible entre rayonnement et évolution climatique. L’objectif est de discuter cette explication, pas de la valider d’emblée.

14. Dans cette étude, quelle grandeur est exprimée en W·m⁻² ?

A. La longueur d’onde maximale

B. La demi-vie

C. La puissance radiative

D. La variation de température moyenne

Answer: (C)

Обяснение

La puissance radiative est donnée en watts par mètre carré. La variation de température moyenne est, elle, exprimée en degrés Celsius.

15. Qu’explique la présence de nombreuses bandes d’absorption noires dans un spectre stellaire observé ?

A. La disparition de la température de surface

B. L’absence totale de rayonnement émis

C. L’absorption de certaines radiations par des atomes de la photosphère

D. Une fusion immédiate des photons en neutrons

Answer: (C)

Обяснение

La photosphère absorbe certaines radiations, ce qui crée des bandes d’absorption sur un spectre autrement continu. Ce n’est pas un spectre sans émission.

16. Que se passe-t-il quand la température d’un corps noir augmente selon la loi de Wien ?

A. La longueur d’onde du maximum diminue

B. Le spectre cesse d’exister

C. L’énergie totale devient nulle

D. La longueur d’onde du maximum augmente

Answer: (A)

Обяснение

La loi de Wien montre que plus la température est élevée, plus le pic d’émission se déplace vers les courtes longueurs d’onde. C’est l’inverse d’une augmentation de λmax.

17. Quelle expression permet de relier la température d’un corps noir à sa longueur d’onde maximale en utilisant la constante de Wien ?

A. T = λmax² / 2,90 × 10⁻³

B. T = 2,90 × 10⁻³ / λmax

C. T = 2,90 × 10⁻³ × λmax

D. T = λmax / 2,90 × 10⁻³

Answer: (B)

Обяснение

Le cours donne directement la relation de Wien sous la forme T = 2,90 × 10⁻³ / λmax, avec λ en mètres. Elle relie le pic du spectre à la température de surface.

18. Pour le Soleil, quelle température de surface approximative obtient-on à partir de la longueur d’onde maximale lue sur le graphe ?

A. Environ 273 K

B. Environ 10 000 000 K

C. Environ 6440 K

D. Environ 3000 K

Answer: (C)

Обяснение

La lecture du graphe conduit à une longueur d’onde maximale proche de 450 nm, ce qui donne une température d’environ 6440 K. C’est la valeur indiquée dans le cours.

19. Quel est l’objectif principal du projet ITER ?

A. Mesurer la température du Soleil depuis l’espace

B. Remplacer directement les centrales à charbon

C. Démontrer une fusion nucléaire contrôlée pour produire de l’énergie

D. Étudier la radioactivité naturelle des roches

Answer: (C)

Обяснение

ITER est présenté comme un projet expérimental visant à produire de l’énergie par fusion contrôlée. Il ne s’agit pas d’un projet d’observation solaire.

20. Pourquoi peut-on dire que la réaction visée dans ITER n’est pas identique à celle du cœur du Soleil ?

A. Parce qu’ITER utilise uniquement de la fission

B. Parce que les conditions et les chaînes de réactions ne sont pas les mêmes

C. Parce que le Soleil ne réalise aucune fusion

D. Parce qu’ITER fonctionne à température ambiante

Answer: (B)

Обяснение

Le cours précise que la réaction visée dans ITER diffère de celle du Soleil, car les conditions et les chaînes de réactions ne coïncident pas. Le Soleil et ITER relèvent tous deux de la fusion, mais pas dans les mêmes conditions.