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CONCOURS PACES AMIENS 2010-2011

UE3a : sujet


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Présentation de l’épreuve PACES UE3a

Questions 1 à 4 : Etats de la matière et leur caractérisation

Questions 5 à 7 : Les très basses fréquences du spectre électromagnétique

Question 8 : question mixte

Questions 9 à 12 : Rayons X et gamma

Questions 13 à 15 : Méthodes d’étude en électrophysiologie jusqu’à l’ECG

Questions 16 à 20 : Le domaine de l’optique

• Durée totale: �� ; ��é�

• Un formulaire (donné au concours) est présent en fin de fascicule

• Pour chaque question, il n’y a qu’une et une seule bonne réponse

Valeurs numériques à utiliser :

ln 2 = 0,69 ln 3 = 1,10 ln5 = 1,61

log 2 = 0,30

log 3 = 0,48 log5 = 0,70

cos$45°& = sin$45°& = 0,707 cos$30°& = 0,866 sin$30°& = 0,5

Constantes :

( = 3,14

constante des Gaz Parfaits : ) = 8,31 unités S.I ;

1 atmosphère = 101300*+ = 750,,-.

Accélération de la pesanteur : . = 10,. 012 ;

Zéro de l’échelle Celsius des températures : 3 = 273°4

Masse volumique de l’eau : 5 = 16.. 718

Constante de Boltzmann : 6 = 1,38. 10129 unités S.I.

Vitesse de la lumière dans l’air : : = 3000006,. 018

Constante de Planck : ℎ = 6,62. 1019<=. 0

Abréviations :

seconde : s ; mètre : m ; centimètre : cm ; Hertz : Hz ; électron-volt : eV ; gramme : g ; litre : l ;

kilo : k (ex : keV=kiloeV) ; kiloVolt : kV ; méga : M ; couche de demi-atténuation : CDA ; gray =

Gy ; Milligray = mGy ; millisievert = mSv ; tesla : T ; joule : J


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Concours LS1 décembre 2010 Question 1 :

Soit >? la chaleur spécifique à volume constant et >@ la chaleur spécifique à pression constante d’un gaz. On

notera A?la transformation à volume constant et A@ la transformation à pression constante.

Quelle est la proposition exacte ?

A. Les chaleurs spécifiques sont des fonctions d’état

B. La valeur de >? est inférieure à celle de >@ car le travail est nul au cours de la transformation A@

C. La valeur de >? est inférieure à celle de>@ donc une même quantité de chaleur augmente plus la

température dans la transformationA? que dans une transformation A@

D. La valeur de >? est inférieure à celle de>@ donc pour obtenir une même température finale, il faut

apporter moins de chaleur dans la transformation A@ que dans une transformation A?

E. Dans le cas des gaz parfaits, >? et >@sont égaux

F. Au cours de la transformation A@, la chaleur est égale à la variation d’énergie interne du système

G. Au cours de la transformation A@, le travail est égale à la variation d’énergie interne du système

Question 2 :

Un autocuiseur, de volume B = �C��, est rempli à la température = DE°> d’une masse d’eau F��, et

d’air sous une pression G� = ��CG�. On le ferme, et on porte sa température à �D�°>(état final).

On considérera qu’il y a assez d’eau pour éviter l’évaporation complète de l’eau.

Quelle est la proposition exacte à l’état final ?

A. Si l’on considère l’air comme un gaz parfait, sa pression GH à 120°C est approximativement de

C. ��CG�, ce qui correspond à un rapport GH/G� = �D�/DE

B. La pression de vapeur (vapeur d’eau) est la pression de vapeur saturante, à l’équilibre.

C. La pression totale est la somme de la pression de l’air et de la pression de vapeur sèche

D. A la température de�D�°>, il n’y a plus de différence évidente entre vapeur d’eau et eau liquide, on

parle alors de fluide supercritique

E. A l’équilibre, la pression de vapeur sèche est égale à la pression de vapeur saturante

F. Si la valeur de la pression de vapeur saturante de l’eau (notée GBJ) est donnée par l’expression

GBJ = KA°>��LE [unité de GBJ en atmosphère, si T en °C], alors à 120°C,GBJest inférieure à ��CG�

G. Le couvercle étant fixe, la transformation est adiabatique

Question 3 :

Au sujet de la pression osmotique d’une solution, notée M, quelle est la proposition fausse ?

A. La mesure de la pression osmotique M d’une solution fait intervenir une membrane perméable à

l’eau.

B. Mse manifeste par une différence de pression hydrostatique, véritable pression mécanique

susceptible d’entraîner une rupture de la membrane sur laquelle elle s’exerce.

C. M se manifeste par une différence de pression hydrostatique qui, à l’équilibre, annule le flux

volumique net à travers la membrane.

D. M permet de traduire une différence d’osmolalité efficace, par une différence de pression

hydrostatique.

E. Les solutés non osmotiquement efficaces exercent une pression osmotique négative sur la

membrane

F. La mesure de M s’applique de préférence aux solutés macromoléculaires osmotiquement efficaces, en

faible concentration molale.

G. La mesure de M s’applique de préférence aux solutés macromoléculaires osmotiquement efficaces,

pour lesquels la membrane est imperméable.


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Question 4 :

On mesure chez un malade alité une température centrale égale à 38,7°N vers 8ℎ du matin

Quelle est la combinaison des propositions exactes ?

1. Ce malade a de la fièvre

2. Ses thermorécepteurs centraux sont inactivés

3. Des frissons pendant toute la nuit précédente ont pu faire augmenter sa température

4. Sa température centrale ne présente plus de variation circadienne

5. L’hypothalamus antérieur est fortement activé

6. Sa température de consigne est augmentée par rapport à 37°N

7. Sa température rectale est plus basse que sa température cutanée

A : 1 + 2 + 7 B : 5 + 6 + 7 C : 3 + 4 + 7 D : 2 + 4 + 6

E : 1 + 3 + 6 F : 2 + 3 + 5 G : 4 + 5 + 6

Question 5 :

Dans un champ magnétique statique OP, on effectue une bascule de 90° de l’aimantation résultante des

protons, dans le plan transversal (O, x, y) en un temps � Quelle est la proposition exacte ?

A. Le temps QR dépend des temps de relaxation T1 et T2

B. Le temps QR doit être divisé par 2 pour réaliser une bascule de 180°

C. Cette bascule des spins est d’autant plus rapide que la valeur de OP est grande

D. La fréquence de rotation des spins autour du champ radiofréquence O8 est de l’ordre de 42 MHz si

OP est égal à 1 Tesla

E. Les spins se déphasent pendant l’impulsion radiofréquence

F. Cette bascule n’est possible que si les gradients de champ magnétique sont à la résonance

G. On mesure le signal RMN dans le plan transversal (O, x, y)

Question 6 :

Au sujet du temps de relaxation transversal AD, quelle est la proposition exacte ?

A. Il s’agit d’une constante de temps, qui peut être exprimée en 018

B. La vitesse de relaxation transversale est d’autant plus grande que ADest petit

C. AD dépend des inhomogénéités du champ magnétique OP

D. AD est souvent inférieur àAD∗

E. AD dépend du temps d’écho dans une séquence spin-écho

F. AD dépend du temps de répétition dans une séquence spin-écho

G. ADest influencé par les échanges de type spin-réseau

Question 7 :

Pour réaliser une image en IRM, on applique un gradient sélection de coupe TU dans la direction $V, W&Quelle est la proposition exacte ?

A. Le gradient TU doit être appliqué avant l’impulsion radiofréquence de 90°

B. Le gradient TU permet de faire des coupes parallèles à l’axe (Oz)

C. Le gradient TU est une variation linéaire du champ magnétique radiofréquence

D. Le gradient TU permet de distinguer les protons en fonction de leur position sur l’axe $V, W& E. TU doit être augmenté pour augmenter l’épaisseur de coupe

F. Le temps d’application de TU doit être court pour obtenir une pondération T2

G. Le temps d’application deTU doit être long pour obtenir une pondération T1


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Question 8 :

La fonction X = X�. �1�Y peut correspondre à divers phénomènes.


A. Si X est un nombre de photons transmis à travers un écran d’épaisseur Y, + est une CDA (couche de

demi-atténuation)

B. Si X X�⁄ = �/D pour Y = Y�, alors � Y�⁄ = ��D

C. Si X X�⁄ = �/D pour Y = Y�, alors X X�⁄ = �/�� pourY = ��Y�

D. Si X est un signal RMN au temps d’écho Y d’une séquence spin-écho, �est une vitesse de relaxation

longitudinale

E. Si X est un signal RMN au temps d’écho Y d’une séquence spin-écho, �est une vitesse de relaxation

transversale

F. Si X est un nombre de noyaux radioactifs au temps Y, � est une période radioactive

G. Pour un radioélément donné, si X est le nombre de noyaux radioactifs au temps Y, il est impossible

de modifier � pour réaliser un examen scintigraphique

Question 9 :

Concernant la production de rayons X, quelle est la proposition fausse ?

A. Dans un tube à rayons X, l’interaction entre un électron accéléré et le champ coulombien du noyau

d’un atome de l’anode est le mécanisme de production des rayons X le plus important sur le plan

quantitatif

B. Dans un tube à rayons X, plus de 95% de l’énergie des électrons arrivant sur l’anode est dissipée

sous forme de chaleur

C. En augmentant l’intensité de chauffage du filament du tube à rayons X, on augmente le nombre

d’électrons émis par effet thermoélectronique et donc le nombre de photons X émis par l’anode

D. Les photons X émis par un tube à rayons X ne sont pas tous des photons de fluorescence mais, de

façon générale, tous les photons de fluorescence sont des rayons X

E. Dans le spectre du rayonnement émis par un tube à rayons X, la position des raies dépend de la

nature du matériau constituant l’anode, mais l’énergie de la raie 4[ est toujours inférieure à celle

de la raie 4\

F. On peut utiliser en imagerie radiologique des photons X de 1406]^ par exemple

G. Il peut exister des photons X de 1406]^ et des photons _ de 1406]^ ; seule l’origine de ces photons

permet de les différencier

Question 10 :

Concernant les applications des rayonnements ionisants, quelle est la proposition fausse ?

A. Sur une image radiologique, le contraste entre 2 tissus dépend de la différence de leurs coefficients

d’atténuation

B. En imagerie radiologique, le détecteur reçoit les photons transmis par le patient, tandis qu’en

imagerie scintigraphique, le détecteur reçoit les photons émis par le patient

C. En tomographie par émission de positons, ce sont des photons _ qui sont détectés

D. Le fluor 18 est, parmi les radioéléments utilisables en tomographie par émission de positons, un de

ceux qui émet les photons les moins énergétiques

E. La radiothérapie interne vectorisée nécessite l’administration au patient d’un radiopharmaceutique

portant un radioélément émetteur [ ou \

F. La curiethérapie est une technique de radiothérapie utilisant des sources radioactives scellées

introduites dans l’organisme

G. La radiothérapie externe met en œuvre des rayonnements électromagnétiques ionisants (X ou _), ou

des faisceaux de particules chargées accélérées


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Question 11 :

Concernant les interactions rayonnement-matière, quelle est la proposition fausse ?

A. La principale différence entre une interaction par effet photo-électrique et une interaction par effet

Compton réside dans le fait que, lors de la 1ère, le photon est totalement absorbé, tandis que lors de

la 2ème, il ne perd qu’une partie de son énergie

B. Dans un milieu donné, la probabilité d’interaction par effet photoélectrique décroît rapidement

quand l’énergie des photons incidents diminue

C. Le rayonnement diffusé Compton pose un problème de radioprotection car il peut être émis dans

toutes les directions

D. Dans les tissus mous, l’effet Compton est le mécanisme d’interaction le plus probable pour un

photon de 1006]^

E. Pour se protéger des rayonnements ` ou _, on utilise le plus souvent des écrans en plomb, tandis

que pour se protéger des rayonnements \1, il vaut mieux utiliser des écrans constitués d’un

matériau de faible numéro atomique, comme du plexiglas

F. Les photons utilisés en imagerie médicale ne sont pas susceptibles d’interagir avec les tissus par

effet de production de paires car leur énergie est trop faible

G. Si la couche de demi-atténuation $Nab& d’un matériau pour des photons de 1006]^ est de 2:,,

alors l’atténuation d’un faisceau de photons de 1006]^ après traversée de 6:, de ce matériau est

de 87,5%

Question 12 :

Concernant la radioactivité, quelle est la proposition fausse ?

A. L’activité d’une source constituée d’un radioélément décroît d’autant plus vite que la constante

radioactive de ce radioélément est faible

B. Un radioélément peut être à la fois émetteur _ et émetteur \1

C. L’émission d’un photon _ peut résulter de la transformation isomérique d’un noyau métastable

D. Un noyau peut se désexciter en émettant un photon _ ou un électron de conversion interne

E. Un atome peut se désexciter en émettant un photon de fluorescence

F. Un atome peut se désexciter en émettant un électron Auger

G. La capture électronique est une transformation isobarique qui, comme la transformation \d,

concerne les noyaux contenant un excès de protons

Question 13 :


A. Le champ électrostatique créé par une charge e en un point M est inversement proportionnel au

carré de la distance qui sépare e et M

B. Pour une charge positive les lignes de champ s’orientent vers l’intérieur

C. La force électrostatique produite par un champ électrique est susceptible de déplacer une particule ;

le travail fourni lors du déplacement de cette particule est dépendant du chemin suivi

D. Le travail fourni lors du déplacement de cette particule est égal à la somme des énergies

potentielles existant au point de départ et au point d’arrivée

E. Les surfaces équipotentielles sont de plus en plus proches au fur et à mesure que l’on s’éloigne du

centre


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Question 14 :

Quelle est la proposition fausse ?

A. Un condensateur est constitué de plaques chargées symétriquement en charges positives et

négatives

B. Dans un condensateur, le champ électrique entre les plaques est orienté de la plaque négative vers

la plaque positive

C. Dans un condensateur plan, le potentiel électrostatique diminue avec la distance de la plaque

positive vers la plaque négative

D. Lors de la charge d’un condensateur, la constante de temps correspond au temps mis pour que la

charge atteigne 63% de sa valeur maximum

E. Dans un oscilloscope l’accélération de la particule est le premier stade de la progression de la

particule vers l’écran

F. Le potentiel du moment dipolaire dépend de l’inverse du carré de la distance séparant le barycentre

des charges du point où s’exerce le champ électrique

G. Le champ créé à distance par un dipôle est proportionnel au gradient du potentiel

Question 15 :

Quelle est la proposition fausse ?

A. dans le cas des canaux calciques, pour un potentiel de membrane de −60,^, le courant calcique est

nul car le gradient électrochimique est nul

B. on parle d’hyperpolarisation quand le potentiel de membrane passe de −60,^ à −84,^

C. dans la méthode du potentiel imposé on mesure un courant et on maintient un potentiel

D. en analysant les canaux sodium en potentiel imposé on observe une entrée de sodium quand le

potentiel de membrane passe de −60,^ à 0,^

E. le courant sodium s’estompe rapidement du fait de l’inactivation des canaux sodium

F. le courant sodium est lié à des canaux voltage dépendant


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Question 16 :

Le schéma ci-dessous présente plusieurs chemins lumineux à travers des milieux d’indice de réfraction

différents :

• Chemin ABCDE à travers les milieux transparents g8, g2, g9 puis g8

• Chemins (a) et (b) dans le milieu g2

• Chemins (c) dans le milieu g8, puis (d) dans le vide

• Chemins (e) et (f) dans le milieu g9

Soient les propositions suivantes :

1. Le trajet ABCDE existe

2. Le trajet ABCDE implique g2 > g8 et g9 > g8

3. Le trajet ABCDE implique g9 < g8 < g2

4. Les trajets (a) et (b) existent

5. Les trajets (c), (d), (e), (f) n’existent pas 6. j8 = j< = jk

7. Les vitesses V1, V2 et V3 de l’onde lumineuse respectivement dans les milieux matériels

n1,n2 et n3 sont telles que V2> V1> V3

Quelle est la série de combinaisons exactes ?

A :1 + 2 + 4 + 6 B :1 + 3 + 5 + 7 C :2 + 4 + 5 + 7 D :1 + 4 + 5 + 6

E :1 + 3 + 6 + 7 F :1 + 3 + 4 + 6 G :+mQn]:o,pqg+q0og


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Question 17 :

Le tableau suivant correspond à l’étude de trois miroirs. Sur chaque ligne, propre à un miroir, se trouvent

des données permettant de déduire les valeurs manquantes.

Les distances sont exprimées en centimètres. Si une donnée est précédée d’un point d’interrogation ( ?), il

faudra en déterminer le signe.

Miroir Type H @ @′ Grandissement

transversal

Image

réelle ?

Image

renversée ?

1 −10 1

2 +10 +30

3 −24 $? &0,5 omq


1. Les miroirs 1 et 2 donnent une image virtuelle droite

2. Les miroirs 2 et 3 donnent une image réelle renversée

3. Les miroirs 2 et 3 sont convexes

4. Le miroir 3 est convergent

5. L’image produite par les miroirs 2 et 3 est deux fois plus grande que l’objet

6. Le miroir 1 est un miroir plan

7. Les miroirs 1 et 2 donnent une image virtuelle

8. Le miroir 2 est divergent

Quelle est la série de combinaisons exactes ?

A :2 + 3 + 4 + 6 B :1 + 2 + 5 + 7 C :1 + 5 + 6 + 8 D :1 + 3 + 4 + 7

E :4 + 6 + 7 + 8 F :2 + 3 + 5 + 8 G :+mQn]:o,pqg+q0og


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Question 18 :

Soit le schéma suivant représentant deux lentilles L1 et L2 séparées d’une distance D. Les points F1 et F2

sont respectivement les foyers de L1 et L2.

Un objet réel est placé à gauche de la lentille L1. Soit p1 la position de cet objet. En considérant que l’image

obtenue à travers L1 devient l’objet pour L2, déterminer l’image définitive obtenue à travers le système formé

par les lentilles L1 et L2 pour les trois situations données dans le tableau :

Situation L1 L2 Condition

1 convergente convergente |u8| < |v8| 2 divergente convergente |u8| > |v8| 3 divergente divergente |u8| < |v8|


A. Les situations 2 et 3 donnent une image définitive renversée

B. Les situations 1 et 2 donnent une image définitive droite

C. Les situations 1 et 3 donnent une image définitive réelle

D. Les situations 1 et 2 donnent une image définitive réelle et renversée

E. Les situations 2 et 3 donnent une image définitive réelle et droite

F. La situation 3 donne une image définitive virtuelle et renversée

G. Toutes les propositions suivantes sont fausses


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Question 19 :


1. Lorsque deux ondes monochromatiques de pulsations différentes, issues de deux sources lumineuses

S1 et S2, existent simultanément, on observe un phénomène d’interférences. L’éclairement en un

point M de l’écran d’observation est alors égal à la somme de leur éclairement respectif.

2. Deux vibrations lumineuses monochromatiques qui ont des amplitudes différentes donnent des

éclairements différents.

3. Deux ondes monochromatiques synchrones et sensiblement parallèles issues de deux sources

lumineuses secondaires cohérentes S1 et S2 donnent un phénomène d’interférences. L’éclairement

en un point M de l’écran d’observation est alors égal à : w = w� + wD + D√w� × wD ×< z{|∆~ >

w��wD étant les éclairements respectifs des deux ondes au point M lorsqu’elles existent seules et

∆~ la différence de phase des deux ondes au point M.

4. On parle de cohérence temporelle si les deux sources secondaires S1 et S2 sont atteintes au même

instant par le même train d’onde.

5. Les franges d’interférences sont destructives lorsque les deux vibrations arrivent en phase au point

M sur l’écran, c’est-à-dire lorsque :∆~ = $D� + �&M = DM��. $�D − ��&

où �D − �� représente la différence de marche des deux vibrations au point M et �� leur longueur

d’onde.

6. Les franges d’interférences lumineuses sont imparfaitement contrastées lorsque le contraste C est

tel que 0 < N < 1

7. Les franges d’interférences lumineuses sont parfaitement contrastées lorsque les deux ondes

monochromatiques issues des deux sources lumineuses secondaires cohérentes ont des amplitudes

différentes.

Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?

A :1 + 2 + 4 + 6 B :2 + 3 + 5 + 6 C :3 + 4 + 5 + 7 D :2 + 4 + 6 + 7

E :2 + 3 + 4 + 6 F :1 + 4 + 5 + 7 G :+mQn]:o,pqg+q0og


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Question 20 :

On considère le dispositif des fentes d’Young et l’on place devant chaque fente un tube de verre de longueur

intérieure ℓ = 3:, dont on négligera l’épaisseur des parois.

On éclaire ce dispositif au moyen d’une lumière monochromatique de longueur d’onde � = 660g,.

• on dispose d’abord dans ces deux tubes de verre identiques de l’air sous pression atmosphérique

(indice de l’air g� = 1,00029)

• on remplace ensuite, dans le tube placé devant F2, l’air par un gaz inconnu dont on veut déterminer

l’indice de réfraction g�. On constate alors, sur l’écran d’observation, un déplacement du système de

franges du côté de F2 correspondant à 22 interfranges.


1. Lorsque les deux tubes sont remplis tubes sont remplis d’air (d’indice nA), l’expression littérale de la

différence de marche des deux ondes au point M (d’abscisse x) sur l’écran est égale à : �Y�

où +est la distance entre les deux fentes et a celle entre les fentes et l’écran.

2. En présence de gaz dans l’un des tubes, la valeur de l’interfrange n’est pas modifiée.

3. Lorsqu’on place le gaz dans le tube devant F2, la différence de marche des deux ondes au point M

devient : �Y� − �$�T − ��& ��

4. Le déplacement des franges sur l’écran est alors égal à : �$�T − ��& ��

5. L’expression littérale de la valeur de �T est : �T = �� + DD �� .

��

6. L’expression littérale de la valeur de �T est : �T = �� + DD ��

7. L’expression littérale de la valeur de �T est : �T = �� − DD ��

Quelle est la combinaison de toutes les propositions exactes ?

A : 1 + 2 + 7 B : 1 + 3 + 4 + 5 C :1 + 2 + 6 D : 1 + 2 + 4 + 7

E : 1 + 2 + 3 + 5 F : 3 + 4 + 6 G : +mQn]:o,pqg+q0og

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