Cours

IMRT1 - 2009-2010
Corrigé partiel de l’évaluation n°3 26/03/2010
Cours ( 11 points )
A- QCM ( 5 points )
1) L’interaction nucléaire forte :
a- Ne s’exerce pas entre un proton et un neutron FAUX : elle s’exerce entre tous les
nucléons
b- Est attractive entre deux neutrons VRAI voir le cours
c- Est répulsive entre deux protons FAUX : elle est toujours attractive
d- Intervient dans le mécanisme de l’émission alpha : VRAI voir le cours
2) Les nucléides sont plus stables quand :
a- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z > 20 ) FAUX : ils en ont autant
b- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z < 20 ) FAUX : on a N> Z
c- Ils ont un nombre pair de neutrons VRAI voir le cours
d- Ils ont des nombres pairs de neutrons et de protons VRAI voir le cours
3) La structure en couches du noyau explique :
a- L’existence de nombres magiques de stabilité pour Z et N = A-Z VRAI voir le cours
b- les spectres de raies de rayons X FAUX : c’est la structure en couches de l’atome qui
les explique
c- les spectres de raies de rayons gamma VRAI voir le cours
d- les spectre de raies pour les énergies cinétiques des particules alpha VRAI voir le cours
4) Le phénomène de conversion interne :
a- S’accompagne de l’émission de photons de fluorescence X VRAI ( éjection d’un
électron des couches profondes donc création d’une vacance )
b- Permet l’émission de photons FAUX : elle est concurrente de l’émission 
c- Permet l’émission d’électrons de valeurs d’énergies bien définies VRAI voir le cours
d- Permet l’extraction d’électrons des couches profondes du noyau-père lors d’une
émission alpha FAUX : cela concerne le noyau-fils et pas le noyau-père
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 VRAI voir le cours
b- Se mesure avec un voltmètre en position AC + DC FAUX : voltmètre en position DC
c- Se mesure avec un ampèremètre en position DC FAUX : voltmètre en position DC
d- Est une grandeur qui varie au cours du temps FAUX : seule la valeur instantanée u(t)
évolue au cours du temps
B- Questions et applications de cours ( 6 pts )
1) Interactions fondamentales existant entre particules :
a- Nommer et classer ces interactions par intensité décroissante : voir le cours
b- Au niveau du noyau, on doit prendre en compte :
- l’interaction forte ( attractive entre tous les nucléons ) ; portée : le noyau
- l’interaction électromagnétique ( répulsive entre les protons ) : portée infinie ( donc le
tout le noyau )
- l’interaction faible ( attractive entre tous les nucléons ) ; portée : un nucléon donc les
nucléons voisins immédiats d’un nucléon.
2) Voir le cours
IMRT1 Corrigé partiel de l’évaluation n°3 26 mars 2010
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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 )
1) Défaut de masse du noyau de cobalt : m  (Z  mP  ( A  Z )  mN )  mnoyau soit
m  (27 1, 007276  (32) 1, 008665)  58,918388  0,55534 u
2) L'énergie de liaison d'un noyau est l’énergie à fournir pour séparer tous les constituants d’un noyau et
les mettre sous forme de particules libres . El  m  C 2  0,55534  931,5  517,3 MeV .
3) Energie de liaison par nucléon du noyau de cobalt :
El 517,3

 8, 77 MeV .nucléon1
A
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Exercice 4 Radioactivité alpha ( 9 pts )
1) Pour 1 :
242
238
4
96 Cm  94 Pu  2 He
238
*
4
Pour 2 : 242
96 Cm  94 Pu  2 He puis
238
*
238
0
94 Pu  94 Pu  0  soit globalement
242
238
4
0
96 Cm  94 Pu  2 He  0  .
:
Energie du photon  émis :
E  Edisponible  Ec 2  Ec1  Ec 2  6,1129  6,0696  0,0433 MeV
Longueur d’onde :  
hC
6, 62.1034  2,9972.108

 2,86.1011 m  28, 6 pm
6

19
E
0, 0433 10 1, 602.10
ATTENTION : Pour le calcul de , il faut utiliser les unités SI.
2) Le bilan énergétique de la désintégration ( pour 1 ) est :
mCm  C 2  mPu  C 2  m  C 2  EcPu  Ec1 On peut négliger le terme EcPu ( faible énergie
de recul pour un gros noyau ) .
On en déduit mCm  mPu  m 
Ec 1
C
2
 237,9980  4, 0015 
6,1129
 242, 0055 u
931,5
La masse de l’atome est mat Cm  mCm  96  me  242,0055  96  5, 48.104  242,0581u
3) Vitesse initiale maximale des particules  émises : ce cas correspond à l’émission de noyaux de
plutonium à l’état stable ( sans émission  ) donc avec une énergie cinétique maximale pour les
particules  ( soit Ec1  6,1129 MeV ) .
Si on suppose les particules non relativistes, on a alors : Ec 1 
obtient finalement v 
2Ec 1

2 Ec 1
1
m  v 2 soit v 2 
; on
2
m
2  6,1129 106 1, 602.1019
27
 1, 72.107 m.s 1
4, 0015 1, 66054.10
C
 3, 0.107 m.s 1 : les particules sont donc non
On observe que v  1,72.107 m.s 1 est inférieure à
10
relativistes : l’hypothèse de départ est vérifiée.
m
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