Exercices ( 29 points )
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IMRT1 - 2009-2010 NOM : Evaluation n°3 26/03/2010 Prénom : Cours ( 11 points ) A- QCM ( 5 points ) Chaque question possède au moins une proposition vraie. Sans justifier , sélectionner sur la feuille la (ou les ) propositions vraies. 1) L’interaction nucléaire forte : a- Ne s’exerce pas entre un proton et un neutron b- Est attractive entre deux neutrons c- Est répulsive entre deux protons d- Intervient dans le mécanise de l’émission alpha. 2) Les nucléides sont plus stables quand : a- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z > 20 ) b- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z < 20 ) c- Ils ont un nombre pair de neutrons d- Ils ont des nombres pairs de neutrons et de protons. 3) La structure en couches du noyau explique : a- L’existence de nombres magiques de stabilité pour Z et N = A-Z b- les spectres de raies de rayons X c- les spectres de raies de rayons gamma d- les spectre de raies pour les énergies cinétiques des particules alpha 4) Le phénomène de conversion interne : a- S’accompagne de l’émission de photons de fluorescence X b- Permet l’émission de photons c- Permet l’émission d’électrons de valeurs d’énergies bien définies d- Permet l’extraction d’électrons des couches profondes du noyau-père lors d’une émission alpha 5) La valeur moyenne d’une tension variable : a- Est équivalente à la tension continue qui provoquerait le même déplacement de charge dans le même circuit que la tension variable pendant la même durée . b- Se mesure avec un voltmètre en position AC + DC c- Se mesure avec un ampèremètre en position DC d- Est une grandeur qui varie au cours du temps B- Questions et applications de cours ( 6 pts ) Les questions sont indépendantes 1) Interactions fondamentales existant entre particules : a- Nommer et classer ces interactions par intensité décroissante b- Préciser quelles interactions sont à prendre en compte au niveau du noyau et quelle est leur portée dans le noyau. IMRT1 Evaluation n°3 26 mars 2010 Page 1 sur 3 2) On étudie la courbe d’Aston reproduite figure1 : a- Où sont situés les noyaux les plus stables ? b- Annoter la figure en expliquant quels sont les noyaux qui peuvent donner une fusion d’une part, une fission d’autre part figure1 Exercices ( 29 points ) Données numériques : Célérité de la lumière dans le vide : C = 2,99792.108 m.s-1 Charge électrique élémentaire : e = 1,602.10-19 C ; constante de PLANCK : h = 6,62.10-34 J.s Unités de masse : 1 u = 1,66054. 10-27 kg = 931,5 MeV.C-2 Masses des particules : proton : mP = 1,007276 u ; neutron : mN = 1,008665 u ; particule : m = 4,0015 u ; électron : me= 5,48.10-4 u ; Exercice 1 Noyau de Cobalt - DTS 2000 (5 pts ) Le noyau d'un atome de cobalt est représenté par 59 27 Co . 1) Exprimer et calculer le défaut de masse du noyau de cobalt en unité de masse atomique sachant que la masse de ce noyau est: 58,918388 u. 2) Définir l'énergie de liaison d'un noyau, puis la calculer en MeV pour le noyau de cobalt. 3) En déduire l'énergie de liaison par nucléon du noyau de cobalt. Exercice 2 Réaction nucléaire ( 4 pts ) On donne les masses des noyaux : m( 7 Li ) = 7,01436 u ; m( 10 B ) = 10,01019 u . On s’intéresse à la réaction nucléaire : 37 Li 24 He 105 B 01n 1) Cette réaction est-elle exothermique ( libère-t-elle de l’énergie ? ) ou endothermique ( consomme-telle de l’énergie ? ) 2) Peut-elle être spontanée ? IMRT1 Evaluation n°3 26 mars 2010 Page 2 sur 3 Exercice 3 : tensions sinusoïdales ( 11 pts ) On observe à l’oscilloscope une tension sinusoïdale u représentée ci-dessous ( la base de temps de l’oscilloscope est réglée à 200 s/division et sa déviation verticale à 0,5 V/division ) 1) Déterminer sa période, sa fréquence et sa pulsation ( faire apparaître la période sur l’oscillogramme ). 2) Déterminer la valeur moyenne, la valeur efficace de la tension et la valeur crête-à-crête de la tension u 3) Déterminer l’expression de u en fonction du temps t ( on supposera que l’instant t = 0 s se situe au centre de l’écran à l’intersection des deux axes gradués ) . 4) Une tension sinusoïdale a pour expression: u1 1,5 sin(1000 t ) . 2 a- Déterminer sa période, sa phase à l’origine et sa phase à l’instant T/4 b- Représenter u1 sur l’écran de l’oscilloscope. Exercice 4 Radioactivité alpha ( 9 pts ) Le curium 242 96 Cm émet des particules d'énergies différentes, Ec1 = 6,0696 MeV et Ec2= 6,1129 MeV. La masse du noyau-fils est égale à 237,9974 u. On donne un extrait de la classification périodique des éléments . Z 93 94 95 96 97 98 99 100 Elément Neptunium Plutonium Américium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Symbole Np Pu Am Cu Bk Cf Es Fm 1) Écrire les équations et les schémas de désintégration, sachant que l'une des deux émissions est suivie d'une désexcitation dont on calculera l'énergie et la longueur d’onde ( en pm ) 2) Calculer la masse du noyau-père et sa masse atomique. 3) Calculer la vitesse initiale maximale des particules émises ; ces particules sont-elles relativistes ? IMRT1 Evaluation n°3 26 mars 2010 Page 3 sur 3
