tutorat physique

TUTORAT UE3 2010-2011 – Physique
Colle 1
Etats de la matière
QCM n°1 : B-C
On calcule d’abord l’incertitude absolue Δx :
8+9+7+11
1) On fait la moyenne : x =
= 8,75 cm d’eau
4
2) On calcule l’écart maximal à la moyenne en prenant la valeur la plus petite et la plus grande : 8,757=1,75 et 11-8,75=2,25 : on garde le plus grand écart à la moyenne.
3) On arrondit par majoration pour ne garder qu’un seul chiffre non nul : Δx=3cm d’eau.
a) FAUX
b) VRAI
∆𝑥
On détermine ensuite l’incertitude relative sur la 4ème mesure en prenant la valeur de Δx non arrondie
𝑥
2,25
c)
d)
e)
f)
:
= 0,204. Il faut maintenant arrondir par majoration en ne gardant qu’un seul chiffre non nul.
11
Mais ici ATTENTION, cette année le professeur nous dit que la majoration n’a pas lieu d’être si le
premier chiffre non nul est suivi d’un zéro. On arrondit ici à 20%.
VRAI
FAUX
∆𝑥
2,25
FAUX : =
= 0,28125….= 0,3=30%
𝑥
8
FAUX
QCM n°2 : B-C-E
Les règles de présentation d’un résultat de mesure biomédicale :
- Pas plus de 3 chiffres
- Unités du SI ou multiples ou sous-multiples sauf unité de volume (le litre L)
- Intervalle de normalité (ici négligé)
a) FAUX : avec les puissances il y a 4 chiffres significatifs. Il faudrait 100L.
b) VRAI
c) VRAI
d) FAUX : L’Angstrom n’est pas une unité du SI et il y a aussi 4 chiffres au lieu de 3.
e) VRAI
f)FAUX
QCM n°3 : A-D-E
La vitesse angulaire est de : ω = 2000 tours/min =
𝑣
2000 ×2𝜋
60
= 209,4 rad.s-1.
Or ω = donc la vitesse est de v = ω.r = 209,4x0,2 = 42 m.s-1
𝑟
L’accélération possède une composante tangentielle qui est nulle car la vitesse et constante, mais aussi
𝑣²
𝑟
une composante normale N = =
2010-2011
42²
0,2
= 8820 m.s-2
Tutorat UE 3 _ Physique – Colle n° 1
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QCM n°4 : A-B-D
a) VRAI : V 
4
4
. .r 3  . .0,02 3  33,5.10 6 m 3  33,5cm 3
3
3
b) VRAI : La poussée d’archimède est une force correspondant au poids de liquide déplacé donc
P  V . huile.g  33,5.10 6.920.9,81  0,3N
c) FAUX : attention à bien prendre en compte la masse volumique du liquide !!
d) VRAI : le poids apparent est : P  V .g. balle   huile   33,5.10 6.9,81.1050  920  0,043N
e) FAUX: cf item précédent.
f) FAUX
QCM n°5 : B-D-E
a) FAUX : l’angle solide est :  
S 3.10 4

 7,5.10 3 sr
r²
0,2²
b) VRAI :la surface reçoit 0,15 J en une minute (60s) donc la puissance reçue est :
E 0,15
P

 2,5mW
t
60
2,5.10 3.4
 4,19W .
c) FAUX : Donc on a 7,5.10-3sr2,5mW et 4sr ? donc Psource 
7;5.10 3
d) VRAI :cf itemprécédent.
e) VRAI : la source émet 4,19W donc 4,19J.s-1. L’énergie émise en une heure est E=4,19.3600=15kJ.
f) FAUX
QCM n°6 :C-E
- Pour faire passer la glace de - 20°C à 0°C il faut une quantité de chaleur :
ΔQ1=cgl×masseg×Δθ soit ΔQ1 = 0,5×500×20 = 5000 cal
- Pour faire fondre la glace à 0°C il faut : ΔQ2=Lfusion×masseg soit ΔQ2=80×500=40 000 cal
- Pour faire passer l’eau de 0°C à 5°C il faut : ΔQ 3= ce×massee×Δθ soit ΔQ3=
1×500×5=2 500 cal
Au total :ΔQ=ΔQ1+ΔQ2+ΔQ3=5 000+ 40 000 +2 500=47 500cal = 47,5
kcal=47,5.4,185=199KJ.
QCM n°7 : A-D
𝐾
a) VRAI : d’après la loi de Wien, λm = 𝑇 .où λm est exprimé en mètre, T en kelvin et K en K.m. λm
correspond à la longueur d’onde pour laquelle l’énergie rayonnée est maximale (si on regarde le
spectre d’émission, il existe une énergie rayonnée pour chaque longueur d’onde et celle-ci passe
par un maximum pour la longueur d’onde λm).
Il nous suffit donc de convertir la température donnée en degrés Fahrenheit en degrés Celsius puis
T
−32
100−32
en kelvin : TFahrenheit = 1.8 Tcelsius + 32 ↔ Tcelsius = Fahrenheit
=
= 37,8°C
De plus, TKelvin = Tcelsius + 273
On a donc λm =
𝐾
𝑇
=
3.10 −3 .
310,8
↔
1,8
T = 273 + 37,8 = 310,8 K
1,8
= 9,65.10-6 m = 10 μm à 4% près.
b) FAUX : cf ci-dessus, on trouvait ce résultat si on conservait la température en Celsius.
c) FAUX : cf a)
d) VRAI : A température ambiante comme ici à 37°C, un corps noir émet son énergie maximale dans
l’infrarouge (attention, le spectre en lui-même est très étendu et s’étend sur une gamme très large).
Il vous faut connaitre les limites du spectre visible ainsi que les types de rayonnements adjacents :
rayons X et γ
ultraviolet
visible
400 nm
2010-2011
infrarouge
hertzien
longueur d’onde du REM
800 nm
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e) FAUX : le spectre d’émission s’étend sur une infinité de longueur d’onde comme nous pouvons le
voir ci-dessous. La courbe n’a pas la forme d’une droite donc il n’y a aucun rapport de
proportionnalité entre l’énergie et la longueur d’onde.
f) FAUX
QCM n°8 : B
L’équation d’état des gaz parfait donne : 𝑃𝑉 = 𝑁𝑅𝑇. Or, dans le cas présent, le ballon est étanche, donc
𝑃𝑉
𝑃𝑉
𝑁 sera constant, ainsi que le produit 𝑁𝑅. Etant donné que 𝑁𝑅 = , nous pouvons en déduire que
est
𝑇
𝑇
constant. Nous pouvons donc établir la relation suivante :
𝑃𝑓 𝑉𝑓
𝑃𝑖 𝑉𝑖
=
, avec 𝑃𝑖 , 𝑉𝑖 et 𝑇𝑖 les pressions, température et volume gazeux du ballon sur la plage et 𝑃𝑓 , 𝑉𝑓
𝑇𝑖
𝑇𝑓
et 𝑇𝑓 les mêmes variables pour le ballon se trouvant dans la voiture. Etant donné que la pression reste
constante, nous pouvons ramener l’égalité précédente à
𝑉𝑓 =
𝑉𝑖 .𝑇𝑓
𝑇𝑖
4
4
𝑉𝑖
𝑇𝑖
=
𝑉𝑓
𝑇𝑓
. Ainsi, nous pouvons établir la relation :
↔ . 𝜋. 𝑟𝑓 3 = . 𝜋. 𝑟𝑖 3
3
𝑑𝑜𝑛𝑐 ∶ 𝑟𝑓 =
3
3
3.𝑉𝑓
4𝜋
=
3
3.4,08.10 −3
4𝜋
= 9,91.10−2 𝑚 = 9,91 𝑐𝑚
Ainsi, la variation du rayon du ballon sera égale à 𝑟𝑓 − 𝑟𝑖 = 9,91 − 10 = −0,09 𝑐𝑚 = −900 𝜇𝑚 soit une
diminution de 900 μm.
QCM n°9 : F
La fuite provoque la perte de 5% du CO2, il reste donc nCO2 final=2,0×10-3×0,95=1,9×10-3 mol.
𝑛𝑅𝑇
D’après l’équation des gaz parfaits, on a : V= 𝑃
Donc ici, VCO2 final =
1,9×10−3 ×8,31×310
1,013×105
VCO2 final = 4,83×10-5 m3
VCO2 final = 4,83×10-2L.
QCM n°10 : A-C-D
Equation de dissociation du sulfate de cuivre anhydre : CuSO4 Cu2+ + SO42-.
a) VRAI: cf équationci-dessus.

 
b) FAUX : M(CuSO4)=63,5+32+16.4=159,5g.mol-1 et Cu 2  SO4
2
320 1
  Mm . V1  159
.  1,11mol
,5 1,8
c) VRAI : Cf ci-dessous
d) VRAI :.1L de solution de densité 1,075 correspond à 1075 grammes et donc à 1075 –
(320/1,8) = 897,22 grammes d'eau ou encore (897,22/18)= 49,85 moles d'eau, la fraction
nCu2
1,11
1,11
molaire sera donc: xCu2 


 0,021
nCu2  nSO4  nH 2O 1,11.2  49,85 52,06
1,11
 1000  1,24mol  kg 1
897,22
La solution n'est pas assez diluée pour confondre cp et mp
2-
2+
e) FAUX : Pour SO4 comme pour Cu
, mp 
f) FAUX
2010-2011
Tutorat UE 3 _ Physique – Colle n° 1
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QCM n°11 : A-C-E
a) VRAI :on a n 
m 0,154

 6,16.10 3 mol dans 74,1g de solvant donc
M
25
6,16.10 3
C
 0,083mol.kg 1 . Or cette molécule donne deux ions monovalents en dissociation
3
74,1.10
totale dont l’osmolalité est double donc de 0,166mol.kg -1.
b) FAUX : cf item précédent.
c) VRAI : T= 64,83-64,7=0,13K ou 0,13°C ; donc :. T  K ' '.c  K ' ' 
T
0,13

 0,8L.mol 1K 1
c
0,166
d) FAUX : attention, c’est Csoluté qu’il faut prendre en compte dans les calculs !!
e) VRAI :  
f)
m
m
74
V  
 93, 7cm3  0, 094 L
V
 0, 79
FAUX
QCM n°12: A-B-C-E
a) VRAI :Si on fait le calcul après dissociation des osmolarités, on remarque que c 2>c1 et qu’on aura
donc une diffusion du compartiment le plus concentré vers le moins concentré.
b) VRAI : à l’équilibre, la fraction qui aura diffusé est :
2
X
C2
25

 1,92 103 mol  L1
(m.C1  2.C2 ) (3.1  2.5)
c) VRAI : Le potentiel de Gibbs-Donnan est tel que :
V1  V2  
R.T C2
8,31.310 5  1,92
ln( )  
ln(
)  0,0126V  13mV .
F
X
96500
1,92
d) FAUX :cf item précédent.
e) VRAI :du fait de la diffusion des ions influencée par le gradient électrique imposé par le macro ion
non diffusible, le compartiment 1 pour maintenir l’électroneutralité va se charger en cations mais
sans redonner des anions car P3- est non diffusible : on va avoir une pression oncotique qui se met
en place.
f) FAUX
QCM n°13: A-C-D-E
a) VRAI : cf item E) du qcm précédent.
b) FAUX
c) VRAI : le macro ion non diffusible même s’il n’était pas chargé serait à la base d’une pression
osmotique. Mais il se trouve qu’il est chargé donc qu’il influence aussi la diffusion des autres ions
en solution en retenant des osmoles dans son compartiment.
d) VRAI : Si on se place au pHi du macro ion, celui-ci perd sa charge et donc se comporte comme
une force osmolaire simple, sans charge et les ions chargés diffusent librement et n'induisent
aucune pression osmotique supplémentaire.
e) VRAI : cf item précédent.
f) FAUX
QCM n°14 : B-E
a) FAUX : attention la fraction molaire du soluté !
b) VRAI: on a 638g de soluté pour 1000g de solvant donc 63,8g pour 100g de solvant.
c) FAUX : cf item précédent.
2010-2011
Tutorat UE 3 _ Physique – Colle n° 1
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mS
638
P  P0
P
638(1  0,06) 1000.0,06
MS
MS
 xp 

 0,06 



m
1000
638
1000
P0
MS
18
S
d) FAUX : P0


M S M eau
MS
18
18.638(1  0,06)
 180 g.mol 1
1000.0,06
e) VRAI : cf item précédent.
f) FAUX
MS 
QCM 15 : A-C
a) VRAI : 𝐼 =
𝑑𝑄
𝑑𝑡
Ici dQ = nombre de charges électriques en Coulombs.
On a 3.1019 électrons portant chacun une charge élémentaire de 1,6.10 -19 C
I
n.e 3.1019.1, 6.1019

 0, 08 A
dt
60
b) FAUX :Pour calculer R on utilise la loi d’Ohm : U=R.I. Donc R 
U
50

 625
I 0, 08
c) VRAI : La résistivité est donnée par la formule :
R  .
l
R.S 625.4.10 4


 0, 25 .m
S
l
1
d) FAUX : La conductance est l’inverse de la résistance, donc soit C la conductance, C = 1/R
C
1
1

 1, 6.103 S Attention à ne pas confondre résistance R et résistivité
R 625
e) FAUX :La conductivité est l’inverse de la résistivité : Soit c la conductivité, alors
C
f)
1


1
 4S .m1
0, 25
FAUX
QCM 16 : A-B-D-E
a) VRAI : 𝑷 = 𝑹. 𝑰² = 𝟔𝟐𝟓. 𝟎, 𝟎𝟖² = 𝟒𝑾
b) VRAI: 𝑬 = 𝑷. ∆𝑻 = 𝟒. 𝟔𝟎 = 𝟐𝟒𝟎𝑱
c) FAUX : La loi de Joule est également valable pour un courant alternatif à condition d’utiliser
l’intensité efficace
d) VRAI
e) VRAI
f) FAUX
QCM 17 : A,B et E
a) VRAI: =
𝐼𝑚𝑎𝑥
2
=
30
2
= 21,21𝑚𝐴
b) VRAI : ω= 2π/T. Or T = 0,3 h soit 1080s, donc ω = 5,82.10-3 rad.s-1
c) FAUX : f = 1/T = 1/1080 = 9,26.10-4 Hz !!!
d) FAUX : Umax = RImax donc 𝑅 =
𝑈𝑚𝑎𝑥
𝐼𝑚𝑎𝑥
=
220
30.10 −3
= 7333Ω
e) VRAI
f) FAUX
QCM 18 : B et D
2010-2011
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5/6
a) FAUX: Dans un circuit où les résistances sont montées en dérivation :
1 1
1 1 1


   2 / 3  R  3/ 2  1,5
R R1 R2 6 2
b) VRAI :Dans un circuit où les résistances sont montées en série :
R = R1 + R2 donc ici R = 8 Ω.
c) FAUX : R AB = 1,5Ω.
Calcul de VA ( circuit où les résistances sont montées en dérivation ) à partir de la loi
d’Ohm : I = (VA – VB)/R donc VA = I.R + VB = (1.1,5)+7 = 8,5 V.
d) VRAI : RAC = 8 Ohm ( cf item B)
Calcul de VA (circuit où les résistances sont montées en série )
R.I = VA-VC
Donc VA = RI + VC = (4.8)+3 = 35V
e) FAUX : D’après la loi des nœuds, l’intensité va se répartir en intensité I1 et I2 différente dans
chaque branche du circuit
f) FAUX
QCM19 : B,D
On peut donc déduire que l’axe du cœur est perpendiculaire à VL, ensuite il est de sens inverse à VR et
doit être proche de D2, c’est à dire de 60°.
VL=-30°  LA perpendiculaire = -30+90= 60°
D2= 60°
L’axe du cœur est donc proche de 60°. Il fait partie de l’intervalle de normalité.
a)
FAUX
b)
VRAI
c)
FAUX
d)
VRAI
e)
FAUX : l’axe est normal.
f)
FAUX
QCM 20 : B,C,D
a) FAUX : Au DESSUS de 100bpm, on peut parler de tachycardie.
b) VRAI.
c) VRAI. C’est la définition .
d) VRAI.
e) FAUX Ce sont les personnes âgées et les obèses qui possède un axe du cœur compris entre 0 et 30°.
Les enfants sont comme les longilignes, leur axe est au delà de 90°.
f) FAUX
2010-2011
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