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1 POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux - Section i-Prépa LS1 / LS0- Olivier CAUDRELIER [email protected]

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POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux

- Section i-Prépa LS1 / LS0-

Olivier CAUDRELIER [email protected]

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Partie exercices

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exercice 6 :

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exercice 7 :

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exercice 8 :

73Li + 3

1H → 42He + 42He

Exercice 9 :

a) �����β�� �����β�

� � �� � �����β�� �����β�

� � ��

� ������ 4,39 � 0,440 � �������

� �, �� � !

b) �����β�" �����β�

" � �� 2,66 � 0,440

� ������%" �, �& � !

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c) • Pour le 1er schéma (réaction '�) , il y a une libération d’énergie :

∆� ∆). +² -)� ./�0�1 � )� .2��

�1 � )�/�3. +² Or d’après le cours, en '� : ∆� 45 6 7

8 9 � 45 :; 7"�8 9 avec < : masse atomique

(que l’on prend car l’énoncé nous donne la masse atomique de Na���1 )

� ∆� -<� ./�0

�1 � <� .2���1 3. +²

De plus, si toute l’énergie est emportée par les électrons ?�� (c-à-d si l’atome ./�0

�1 émis est considéré au repos),alors : ∆� �����?�

@ABù: -)� ./�0�1 � )� .2��

�1 3. +² �����?��

EBFG H )� ./�0�1

�����?��

+� � )� .2���1

4,39931,5

� 23,001768

� �5 M �&

%� 9 %�, &&NOP&P� Q��

• Pour le 2e schéma (réaction '"), il y a libération d’énergie : ∆� ∆). +² -)� RS��

�1 � )� .2���1 � )�/�3. +²

Or d’après le cours, en '" : ∆� 45 6 7

8 9 � 45 :; 7"�8 9 � %. �� � avec < :

masse atomique (que l’on prend car l’énoncé nous donne la masse atomique de Na���1 )

� ∆� -<� ./�0

�1 � <� .2���1 � 2. )�/�3. +²

� ∆� -<� ./�0

�1 � <� .2���1 3. +² � 2. )�/�. +²

� ∆� -<� ./�0

�1 � <� .2���1 3. +² � 1,022

De plus, si toute l’énergie est emportée par les électrons ?�

" (c-à-d si l’atome .2���1 émis

est considéré au repos),alors : ∆� �����?�"

@ABù: -)� RS��

�1 � )� .2���1 3. +² � 1,022 �����?�

"

EBFG H )� RS���1

�����?�" � 1,022+� � )� .2��

�1 3,10 � 1,022

931,5� 23,001768

� �5 �T�%

%� 9 %�, &&N����% Q��

d) Transformation isomérique ; la conversion interne est également possible

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Partie QCM QCM 1 :

a) VRAI – il faut penser à l’énergie libérée en fonction des énergies de liaison : �UVW �U�XYB@ZFGE � �U�Yé2+GF\E ] 0

BY �U ^). +², @B_+ H �`Fa -^)�XYB@ZFGE � ^)�Yé2+GF\E3. +² ] 0

� b��cé�defgh i b��jcklQfeh

b) VRAI – d’après les Lois de Soddy : m�%

%�� � n&� o ph��

�O& � 6 � % n&�

�q�O

c) FAUX - 6�q

�O

d) VRAI - diffusion élastique ; le ralentissement est d’autant plus efficace que le noyau a une masse proche de celle du neutron : noyaux d’Hydrogène (eau légère), de Deutérium (eau lourde) � modérateurs des réacteurs nucléaires

e) FAUX – voir courbe de Soddy - la fission de m�%

%�� est possible car son énergie de liaison par nucléon est plus faible et donc plus instable (et donnera un élément plus stable)

� Réponses a + b + d

QCM 2 :

a) FAUX - la radioactivté alpha concerne les noyaux lourds (voir courbe de la vallée de la stabilité) et émet un noyau d’Hélium

b) FAUX - spectre d’énergie quantifié c) FAUX - Pouvoir de pénétration faible : ce sont des particules facilement arrêtées par

quelques cm d’air ou une feuille de papier d) FAUX e) VRAI

QCM 3 :

a) FAUX – les transformations isomériques ont lieu pour des isomères métastables, c-à-d pour des isotopes d’un élément qui sont dans un état d’énergie élévé à l’état « naturel », mais très instable � rayonnement

b) VRAI - la radioactivité ββββ++++ affecte les nucléides X présentant un excès de protons c) FAUX - la capture d’un photon par le noyau est la matérialisation, qui crée effectivement un

positon /"�0 �?", mais également un électron

d) FAUX : émission d’un positon e) FAUX

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QCM 4 :

a) VRAI r o 6;P

�P�

�P � �& s;

t�t contient 8 protons et 18 � 8 10 neutrons

(Oxygène 18) b) FAUX

�UVW u)5 r��P 9 � ^)5 v;

P�P 9 � )�/�w. +�

�UVW u)5 r�

�P 9 � ^)5 v;P

�P 9w. +� � )�/�. +²

��q, ��Oqq � �q, ��N&&. ���, � � &, ��� &, N�� � ! Si toute l’énergie est emportée par le positon, c-à-d si le noyau d’oxygène 18 émis est considéré au repos, alors �x,����?" �UVW 0,635 R/y N�� z !

c) VRAI

d) VRAI - le spectre des rayonnements béta est continu e) VRAI -

QCM 5 :

A) FAUX : {0 |.0 � .0 }~

� ��}~

U� � �����1�00���

U��

� M& �, �q. �&N nk��Q�

B) VRAI : le 16 mai 2007 après-midi :

o prise du 1er mai : 16 mai – 1er mai = 15 jours = 3 T � Il reste }~

�� ��

t % ��

o prise du 6 mai : 16 mai - 6 mai = 10 jours = 2 T � Il reste }~

�� ��

� O ��

o prise du 11 mai : 5 jours = T � Il reste }~

�� ��

� P ��

o prise du 16 mai à midi: �N ��

________________

Soit une activité totale de 2 � 4 � 8 � 16 �& ��

C FAUX

D) VRAI ��

{�� ��V 10�

15 �� L’activité a chuté de moitié, soit ½ vie plus tard : 5 jours 16 mai + 5 jours = 21 mai 2007

E) FAUX

� Réponses B + D

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QCM 6 : 1ère méthode :

de 7h à 12h30, il y a 5h30, soit 330 minutes, c-à-d 3�

comme on sait que à _. G�� il reste

�~

�� , à 3T, il reste �~

��

on veut que ��G 3� 500 R��, donc �~

�� 500 et �0 500 � 8 O&&& ���

2ème méthode :

��G �0. /� �� � �0 ��G. /"�� ��G. /U� �

� �

�0 500. /`_ 2110�330 500 /3`_2 500 /`_23

500 /`_8 500 � 8 O&&& ��� On a 4000 R�� 4. 10��� et 1 �F 3,7. 10�0��

� 4. 10��� 4. 10�

3,7. 10�0 0,108 �F �&P �pf

�éjknh h � � l

QCM 7 :

a) la réaction ?"n'a lieu que si la différence énergétique entre atome-père et atome-fils ] 1,022 R/y

BY u<5 y�1

�0 9 � <5 �F���0 9w. +� �49,947164 � 49,944789 � 931,5 %, %�% � ! ] 1,022 R/y

La réaction '" est donc possible, et l’énergie libérée vaut alors :

∆� u45 6 78 9 � 45 :; 7"�

8 9w. d² � �, &%% (cf cours sur ?")

EBFG F+F H ∆� u<5 y�1�0 9 � <5 �F��

�0 9w. +² � 1,022

� ∆� 2,212 � 1,022 1,19 R/y

b) la réaction ?�n'a lieu que si la différence énergétique entre atome-père et atome-fils ] 0

BY -<� �a1�t� � <� �Y1t

t� 3. +² �86,909180 � 86,908890 � 931,5 &, %q& � ! ] 0

La réaction '� est donc possible, et l’énergie libérée vaut alors :

∆� u45 6 78 9 � 45 :; 7"�

8 9w. d� �dg dkQch hQc ?"

EBFG F+F H ∆� -<� �a1�t� � <� �Y1t

t� 3. +²

� ∆� &, %q& � !

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c) la réaction ?"n'a lieu que si la différence énergétique entre atome-père et atome-fils ] 1,022 R/y

BY u<5 �Q�O

%�O 9 � <5 Mj��%�O 9w. +� �234,043290 � 234,042830 � 931,5 &, O%P � ! i 1,022 R/y

La réaction '" est donc impossible ici

QCM 8 :

a) FAUX

��{ |. � .�{ ��{

|

��{ � �`_2

69,3. 101 � 1000

`_2 �&& &&& &&& nk��Q�

A et B sont en équilibre de régime

� ��{ ��� � .�� ���

��� �������

U�� ��,1.�0���0

U�� � &&& &&& nk��Q�

Donc le nombre de noyaux dans la cuve à t = 0 est .�{ � .�� �&� &&& &&& noyaux

b) VRAI - au bout d’une demi-vie, la moitié des noyaux se sont désintégrés ; comme il y avait

100 000 noyaux de B à t = 0, il en apparaît 1 000 0002� �&& &&& noyaux

cccc VRAI - 16 )F_ 40 E 16 � 60 � 40 1 000 E

Au bout de 1000s, A a perdu la moitié de son activité : 69,32� 34,65 ��

Au bout de 1000 s, c-à-d 100 ���, ���&&&h 69,3

2�00� 0

�pe ��

e .�p

�p � ��. 5� � � ��p��� e9

�p�&&& ��

�&&&.�p

�p � ��. 5� � � ��p�����&&& 9 &

d) FAUX

2� 46 )F_ 2 � 3600 � 46 � 60 9960 ~ 10 000 E 1000 � ���

Il restera donc .0��2�000� 1 000 000

2�000� 0

e) FAUX – aucune information sur la période de C

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QCM 9 :

�U ^). +² avec : ̂ ) ¡)¢ � �{ � ¡)� � )£

�U u¡)¢ � �{ � ¡)� � )£w. +�

�U -92 � 938,28132 � �235 � 92 � 939,5668 � 235,043918 � 931,53. +�

�U -92 � 938,256 � �235 � 92 � 939,550 � 235,043918 � 931,53. +�

�U -1455,8 R/y/+²3. +² 1736,5 R/y

�`8� 5 m�%

%�� 9 �q�N, �%��� q, O � !/nQd¥ékn

Réponse b) QCM 10 :

un noyau de ¦���1� libère 163 R/y

dans 1 S de ¦���1� , il y a : N =

�.§¨

© ���,0�.�0��

�1� %, �N%. �&%�noyaux

donc 1 S de ¦��

�1� libère 2,562. 10�� � 163 4,176. 10�1 R/y 4,176. 10�1 � 1,6. 10��1 6,689. 10�0ª ~ Nq. �&�«

�éjknh �

QCM 11 :

Au cours d’une annihilation, un électron et un positon disparaissent en libérant :

�UVW 2�� �. d% % � �, �. �&��� � 5�. �&P9%

�, NO. �&���«

�UVW �, NO. �&��� � &, N. �&�� &, �P � !

Réponse d) QCM 12 : Pour avoir une activité inférieure à 1 Bq, il faut que l’activité de 1 kBq du récipient soit divisée par

1000 � �&%n �&

�&&&

� 2� 1000 ¬ _. `_2 `_ 1000 ¬ _ 9,96 ~ n �&

� Réponse b)

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QCM 13 :

La double émission est caractéristique du β+ � céjknh d QCM 14 :

1. Quel est le schéma de désintégration de l’étain 113 ?

D’après les lois de conservation de Soddy, on aurait pu avoir une désintégration '" selon :

­n o ®nO�����

�&��� � �

& Or cette solution n’est pas proposée dans les items ; il pourrait donc éventuellement s’agir d’une capture électronique CE selon :

­n � ��& o ®nO�

���� ��&��� ¯ jQfh H ®nO�

���� ° ®nO���� � ±

� céjknh 8

2. La période de désintégration (en mois) de l’étain 113 est : A : 12 B : 8 C : 4 D : 2 E : 24

`BF @/ `A2+GF²FGé H ��G �0. /� �� ¬ ln�

�0 `_ /� |G � |G

ln��0

� |G � | �1G

. ln��0

�1

2 )BFE. ln

��2)BFE�0

�12

. ln3550

0,178 )BFE��

� ln 2

|

ln 20,178

3,9 )BFE ~ O �kfh � céjknh p

3. La période (en heures) de l’Indium 113m est : A : 1,2 B : 1,5 C : 4 D : 1,7 E : 3,8

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`BF @/ `A2+GF²FGé H ��G �0. /� �� ¬ ln�

�0 `_ /� |G � |G

ln��0

� |G � | �1G

. ln��0

�1

3600. ln

��1 ��0

�1

3600. ln

3350

1,665. 10�� E��

� ln 2

|

ln 21,665. 10��

6000 E ~ �, q µ � céjknh ¶

QCM 15 :

� Réponse D

QCM 16 : réponse C

QCM 17 : réponse B

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QCM 18 :

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