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2-Évaluation n°1

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2nde
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2016
Évaluation nº1 - Chapitre 1 - 1 heure
Consignes pour la rédaction
• Noter le numéro complet de la question très lisiblement
(encadré ou en couleur)
La courbe représentant les variations de l'intensité I du faisceau
émergent en fonction de l'épaisseur E traversée a l'allure suivante :
I
• Le numéro de l’exercice est à noter ou à souligner en couleur.
I0
• S’assurer de laisser une marge pour la notation.
Le non respect de ces règles entraînera une pénalité plus ou
moins importante, surtout si votre écriture aggrave votre cas...
1 Tension variable
E
Une tension périodique est représentée sur la figure suivante.
u(t)
(V)
5. Répondez par vrai ou faux aux affirmations suivantes :
3
2
1
0
5
t (ms)
10
-1
-2
-3
1. Déteminer la période de cette tension.
Document 3 : Nature de la matière traversée
2. En déduire sa fréquence.
2 Radiographie
La radiographie est une technique d’imagerie utilisant les rayons X. Ils
traversent la matière mais une partie de ces rayons est absorbée par les
constituants de l’objet.
Les rayons non absorbés sont recueillis sur des films ou autres supports
pour former des images.
Document 1 : Production de rayons X
Document 4 : Une application des rayons X : la radiographie
médicale
Lorsqu'on radiographie la main d'un patient,
on intercale sa main entre la source de
rayons X et une plaque sensible. On obtient
l'image ci-contre.
1. Que signifie Hz ?
2. Citer un autre type de rayonnement électromagnétique.
3. Reproduire le schéma ci-dessous sur votre copie et placer les rayons
X sur cette échelle de fréquences du rayonnement électromagnétique.
visible
UV
f (Hz)
1014
4. Sachant que les rayons X correspondent à un rayonnement
électromagnétique, déterminer la valeur de la vitesse de propagation des
rayons X dans l’air.
Document 2 : Absorption des rayons X en fonction de
l’épaisseur de la matière traversée
Lorsqu'on envoie un faisceau de
rayons X d'intensité I0 sur un
écran d'épaisseur E, le faisceau
de rayons X qui émergent de
l'écran n'ont plus qu'une intensité
I, dite « intensité transmise », qui
dépend de l'épaisseur de la
matière traversé :
L’épaisseur de demi absorption, notée e1/2, est l’épaisseur qui permet
d’absorber la moitié de l’intensité du faisceau incident de rayons X.
Pour des rayons X de fréquence donnée, l'épaisseur de demi-absorption
dépend de l'élément qui constitue l'écran. On recueille les données
suivantes :
Carbone (Z = 6) Cuivre (Z = 29)
Plomb (Z = 82)
e1/2 (mm)
14
0,21
0,05
6. Quelle hypothèse peut-on formuler sur le lien entre l’absorption des
rayons X par un élément et le numéro atomique Z de l’élément ?
Le physicien allemand Röntgen (photo ci-contre)
a découvert les rayons X en 1895. La nature de
ces rayons est longtemps restée inconnue, d'où
leur nom, rayons « X ». Ils correspondent à un
rayonnement
électromagnétique
dont
la
fréquence est comprise entre 1016 Hz et 1020 Hz.
IR
a. L’intensité du faisceau émergent décroît quand l’épaisseur augmente.
b. Les rayons X traversent toujours un écran quelle que soit son
épaisseur.
c. L’intensité du faisceau émergent est proportionnelle à l’épaisseur de
l’écran.
d. Un écran absorbe d’autant plus les rayons X qu’il est de faible
épaisseur.
e. L’absorption des rayons X est d’autant plus importante que
l’épaisseur est grande.
f. Si on divise par deux l’épaisseur de l’écran, l’intensité transmise est
multipliée par deux.
Rayons X
I
I0
Lame de matière
appelée écran,
d’épaisseur E
Par ailleurs, on donne les informations
suivantes :
Principaux éléments constitutifs des tissus :
carbone, hydrogène, oxygène.
Principaux éléments présents dans les os :
calcium, phosphore
7. On peut en déduire que… Indiquer la ou les bonne(s) réponse(s)
a. Les parties qui absorbent le plus de rayons X apparaissent claires.
b. Les parties qui absorbent le plus de rayons X apparaissent foncées.
c. Les éléments formant les os ont un numéro atomique plus élevé que
ceux des tissus.
d. L’intensité transmise en rayons X est plus élevée pour les tissus que
pour les os.
8. Que
peut-on
déduire
de
l’observation de cette radiographie
sur la nature de la matière
constituant les vis ?
9. À faible dose, les rayons X ne
sont pas dangereux mais, en cas de
forte exposition, des troubles
peuvent se manifester. Un industriel
cherche à fabriquer des protections
appelées
« tabliers
pour
les
manipulateurs en radiologie ».
Quel matériau peut-on lui conseiller d’utiliser parmi le carbone, le
cuivre et le plomb ? Justifier la réponse.
-1-
2nde
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Correction
Ex.1
1. T = 3 ms.
1
1
2. f = =
= 333 Hz.
T 3 × 10−3
C si seule la formule est juste
[1 pt]
[1 pt]
Ex.2
1. Hz est l’abréviation de hertz, unité de la fréquence.
[0,5 pt]
2. Infrarouge, lumière, ultra-violet, ondes radio, etc.
[0,5 pt]
3. Position des rayons X
IR
[0,5 pt]
visible
1014
8
4. 3,00·10 m·s
-1
5. Réponses vraies : a, e et f
-1 par erreur
UV
Rayons X
f (Hz)
[0,5 pt]
[1 pt]
6. Plus le numéro atomique d’un élément est élevé, plus celui-ci absorbe
les rayons X
[1 pt]
C si seulement lien entre e1/2 et Z
7. Bonnes réponses : a, c et d
-1 par erreur. Ne pas tenir compte de e.
[1 pt]
8. Le numéro atomique des éléments constituant les vis est élevé [0,5 pt]
9. Il faut choisir le plomb car ce matériau protège mieux que les deux
[0,5 pt]
autres.
-2-
2016
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