Physique 2006 Université Paris 12

Emmanuel Itti

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Examen du Supérieur Université Paris 12. Sujet de Physique 2006. Retrouvez le corrigé Physique 2006 sur Bankexam.fr.

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• Physique
• 2006

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• Publié le: 27 juin 2007
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Extrait

 

Concours – PCEM 1 – Physique   - 1   

CONCOURS DE PHYSIQUE – PCEM 1 – 9 Juin 2006 –

      · 20 QCM · Pour toutes les questions à réponse numérique, on   demande de sélectionner, parmi les réponses proposées, la plus proche de celle issue du calcul. · Les calculatrices ne sont pas autorisées.     On donne :    Célérité de la lumière dans le vide ( c ) = 3.10 8 m.s -1    Constante de Planck ( h ) = 2   3   0       .10 -34 J.s  Charge de l'électron ( e ) = 5 3       .10 -19 C  Nombre d'Avogadro (  ) = 6.10 23 mol -1    Énergie de liaison couche K de l'hydrogène = 13,6 eV  1   u.m.a. = 5 3        .10 -27 kg  L   n 2 = 1 7 0    

Concours – PCEM 1 – Physique -   2   

  BASES PHYSIQUES DE L'IMAGERIE ET DE LA RADIOBIOLOGIE

    Q1. Parmi les différents isotopes de l'iode, certains ont une importance particulière en médecine. Une ou plusieurs propositions exactes.   A. L'iode 123 ( 123 I), émetteur gamma pur, est utilisé pour l'imagerie scintigraphique du métabolisme thyroïdien. B. L'iode 123 peut être utilisé en tomographie par émission de positons C. L'iode 127 ( 127 I), stable, est utilisé comme produit de contraste en radiologie car son numéro atomique élevé lui confère une bonne absorption des photons X. D. L'iode 131 ( 131 I), émetteur bêta moins et gamma, est utilisé pour le traitement par radiothérapie métabolique des cancers thyroïdiens. E. L'iode 131 peut être utilisé en imagerie scintigraphique.   Q2. L'échographie possède des particularités physiques par rapport aux autres familles d'imagerie. Une ou plusieurs propositions exactes.     A. Les ondes ultrasonores peuvent se propager dans le vide. B. Le contraste repose sur la différence d'impédance des tissus. C. Les ultrasons ne peuvent pas avoir d'application thérapeutique. D. Lorsqu'il existe une interface tissu-air, l'air a pour effet de bloquer les ultrasons, agissant comme un "miroir acoustique". E. La propagation des ultrasons se fait à la vitesse de la lumière.

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  Q3. Le schéma ci-dessous représente les raies d'émission de l'hydrogène de la “série de Balmer” (transitions des couches extenr es vers la couche L). Calculer l'énergie de liaison de la couche L et l'énergie libérée lors de la transition H a (on prendra l = 6560 Å). Une proposition exacte.  

  A. Énergie de liaison = 3,4 eV et énergie de transition H a = 0,19 eV. B. Énergie de liaison = 0,19 eV et énergie de transition H a = 0,19 eV. C. Énergie de liaison = 4,9 eV et énergie de transition H a = 1,89 eV. D. Énergie de liaison = 3,4 eV et énergie de transition H a = 1,89 eV. E. Énergie de liaison = 0,19 eV et énergie de transition H a = 4,9 eV.   Q4. e, un noyau d'hélium ( 4     He) est émis. Lors d'une transformation radioactiv 2 Connaissant les masses du noyau constitué (m He = 4,002 u.m.a.) et des nucléons (m p = 1,007 u.m.a. et m n = 1,009 u.m.a.), calculer l'énergie de liaison du noyau d'hélium. Une proposition exacte.     A. 9.10 -2 eV. B. 4,5.10 -12 eV. C. 7,5.10 -31 eV. D. 5,4.10 33 eV. E. 2,7.10 7 eV.

 

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  Q5. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) fait appel à certaines propriétés physiques du noyau d'hydrogène.   Une ou plusieurs propositions exactes.     A. Le noyau d'hydrogène possède une énergie de liaison de 1/2 eV. B. Dans un champ magnétique, les moments magnétiques nucléaires (µ) des noyaux d'hydrogène s'orientent spontanément à 90°du champ. C. Dans un champ magnétique, les µ s'orientent majoritairement dans le sens du champ, définissant une aimantation macroscopique. D. Dans un champ magnétique, les µ ont un mouvement de précession autour du champ à une fréquence caractéristique dite de Larmor. E. Dans un champ magnétique, les noyaux d'hydrogène émettent spontanément un signal radiofréquence formant une image.   Q6. On considère la transformation radioactive lors de laquelle le carbone 11 se transforme en bore selon le schéma suivant : 1 6 1 C |   1   5 1  B Au cours de cette désintégration, une particule chargée est émise. Une ou plusieurs propositions exactes.   A. Il s'agit d'une transformation isobarique. B. Le bore est un isotope du carbone possédant un neutron de moins. C. La particule chargée émise possède une charge positive. D. La particule chargée émise possède une charge négative. E. La particule chargée émise peut s'annihiler avec un électron du milieu en émettant deux photons de 511 keV et ainsi être détectée en tomographie par émission de positons (TEP).

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  Q7 & Q8. Q7. Un service de Médecine Nucléaire reçoit 7 jours après l'avoir commandé un flacon contenant un radionucléide dont l'activité au moment de la commande était de 4 GBq. Deux semaines après réception, l'activité mesurée dans le flacon ne vaut plus que 500 MBq. Une ou plusieurs propositions exactes.     A. La période du radionucléide est de 7 jours. B. La période du radionucléide est de 4,7 jours. C. La constante radioactive du radionucléide est de 0,15 jour -1 . D. La constante radioactive du radionucléide est de 0,10 jour -1 . E. La constante radioactive est l'inverse de la période.   Q8. L'activité minimale nécessaire pour réaliser une scintigraphie de bonne qualité avec ce radionucléide est de 100 MBq. Dans ces conditions, de combien de temps dispose-t-on, après réception du flacon, pour réaliser l'examen ? Une proposition exacte.   A. Environ 3 semaines. B. Environ 4 semaines. C. Environ 5 semaines. D. Environ 6 semaines. E. Environ 7 semaines.

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  Q9. Parmi les propositions suivantes concernant l’effet Compton, laquelle ou lesquelles sont exactes ?     A. Il n'y a que deux géométries d'interaction possibles entre le photon incident et l'électron, un choc tangentiel (0°) ou un choc frontal (180°). B. Le photon incident transmet une partie de son énergie sous forme d’énergie cinétique à l'électron et change de direction. C. Pour un milieu de numéro atomique Z donné et pour les énergies inférieures à 1 MeV, la probabilité d’effet Compton diminue quand l’énergie du photon incident augmente. D. Si le transfert d’énergie du photon incident à l'électron est minimal (choc tangentiel), l'électron n'est pas arraché à sa couche. E. Si le transfert d’énergie du photon incident à l'électron est maximal (choc frontal), le photon est dit rétrodiffusé.   Q10. Parmi les propositions suivantes concernant l’effet photoélectrique, laquelle ou lesquelles sont exactes ?     A. Le photon incident disparaît après son interaction avec un électron lié: on parle d'absorption totale. B. Une partie de l’énergie du photon incident est nécessaire pour vaincre l’énergie de liaison de l’électron et l'arracher à sa couche.   C. La probabilité d’effet photoélectrique diminue au profit de l'effet Compton lorsque le numéro atomique Z du milieu traversé augmente. D. Les photons diffusés après ce type d'interaction ont une énergie proche de zéro. E. Lorsque le photon ne parvient pas à arracher l'électron, ce dernier peut voir sa charge s'inverser et se transformer en positon.

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  Q11 & Q12. Q11.  Le principe de l'imagerie radiologique repose sur la transmission d'un faisceau de rayons X à travers la matière (patient). Que peut-on dire à propos de la production des rayons X dans un tube de type Coolidge ? Une ou plusieurs propositions exactes.     A. Les rayons X sont majoritairement émis par désintégration radioactive d'une source de tungstène. B. Les rayons X sont majoritairement émis lors de la collision des électrons avec d'autres électrons au niveau de la cathode.   C. Les rayons X sont majoritairement émis lors du freinage des électrons par les noyaux au niveau de l'anode. D. Le spectre d'émission des rayons X combine un spectre continu et un spectre de raies. E. Les caractéristiques du spectre d'émission des rayons X dépendent de la valeur de la haute tension (en kV).   Q12. Que peut-on dire de l'atténuation du faisceau de rayons X lors de la traversée du patient. Une ou plusieurs propositions exactes.     A. L'atténuation du faisceau suit une loi exponentielle décroissante. B. La couche de demi-atténuation (CDA) s'exprime en m -1 . C. La CDA représente la profondeur au bout de laquelle le nombre de photons dans le faisceau est divisé par Ln 2. D. Le contraste de l'image radiologique dépend directement de la valeur des coefficients d'atténuation (µ) des tissus traversés. E. Si l'énergie maximale du faisceau est de 1,022 eV, les coefficients µ résulteront essentiellement de l'effet de création de paires.

 

 

Q13.

Co

RADIOBIOLOGIE

 

ncours – PCME1 – P yhsqieu  

8    -

Au cours d’une expérimentation, une irradiation homogène est délivrée à un rat par des neutrons d’énergie moyenne 1 MeV. La dose absorbée est de 0,5 Gy au corps entier. Une ou plusieurs réponses exactes.  

On donne les tableaux de facteurs de pondération Wr et Wt  

 Wr

Wt

 

 

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  A. La dose équivalente au corps entier est : 10 Sv. B. La dose équivalente au corps entier est : 20 Sv. C. La dose efficace au corps entier est : 5 Sv. D. La dose efficace au foie est : 0,025 Sv. E. La dose efficace au foie est : 0,5 Sv.   Q14. Interaction des rayonnements avec la matière. Une ou plusieurs réponses exactes.     A. Les rayonnements gamma sont plus ionisants que les rayonnements alpha de même énergie. B. La longueur de la trajectoire d’une particule alpha de 5 MeV dans les tissus mous est comprise entre 1 et 2 cm. C. La trajectoire des particules alpha se fait en ligne droite. D. Les neutrons rapides (de l’ordre de 1 MeV) sont plus ralentis par une épaisseur de plomb que par la même épaisseur d’eau. E. Le long de la trajectoire d’une particule bêta moins dans un tissu biologique homogène, l’énergie est cédée de façon uniforme.

Concours – PCEM 1 – Physique   10    -

  Q15. Propositions concernant la D 0  pour un type de cellules de mammifères en culture soumises à différentes conditions. Une ou plusieurs réponses exactes.     A. Elle est diminuée par l’augmentation du débit de dose. B. Elle est diminuée par la baisse de pression partielle en oxygène. C. Elle correspond à la dose absorbée qui laisse 37% de cellules survivantes. D. Elle est plus faible pour des cellules en mitose que pour des cellules en phase S. E. Elle est plus élevée sous un faisceau de rayons gamma que sous un faisceau de rayons alpha de même énergie délivrant le même débit.   Q16. Effets radio-induits déterministes et stochastiques sur une population donnée. Une ou plusieurs réponses exactes.     A. Les mutations de l’ADN induisent des effets de type déterministe. B. Les effets déterministes ne sont observables que pour une dose supérieure à une valeur seuil. C. Dans les conditions de manifestation d’un effet stochastique, la fréquence d’apparition de cet effet augmente en fonction de la dose absorbée. D. Un effet de type déterministe est observable chez tous les individus ayant reçu une dose supérieure à la valeur seuil. E. Dans les conditions de manifestation d’un effet stochastique, la gravité de cet effet augmente en fonction de la dose absorbée.  

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  Q17. Radiosensibilité cellulaire. Une ou plusieurs réponses exactes.     A. Les érythrocytes sont plus radiosensibles que les lymphocytes. B. Les cellules gliales sont plus radiosensibles que les lymphocytes. C. Les cellules souches hématopoïétiques sont plus radiosensibles que les cellules musculaires. D. Après une irradiation de 2 à 4 Gy au corps entier, l’anémie s’observe plus précocement que la neutropénie. E. L’épithélium intestinal est plus radiosensible que les cellules gliales.   Q18. Propositions s’appliquant à l’irradiation homogène du corps entier, par une dose unique, en l’absence de traitement. Une ou plusieurs réponses exactes.     A. L’hospitalisation est obligatoire si la dose reçue dépasse 2 Gy. B. Une dose de 0,5 à 1 Gy provoque l’aplasie dans 50% des cas. C. Les patients présentant des vomissements intenses survenant moins de 6 heures après l’irradiation ont reçu une dose supra-létale actuellement au-delà de toute thérapeutique. D. Pour une dose de 2 à 4 Gy, la manifestation prédominante est l’œdème cérébral. E. La mort est inévitable pour une dose supérieure à 6 Gy.