UE 3 Organisation des appareils et des systèmes : Bases physiques des méthodes d'exploration Feuille d exercices dirigés N 2 (PACES 2011/12)

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1 Pour les applications numériques, vous aurez besoin des valeurs approchées suivantes : ln vitesse de la lumière m/s nombre d Avogadro mol 1 masse électron 0,0005 u masse proton masse neutron 1,01 u constante de Planck h = J/s perméabilité magnétique du vide 4π.10-7 T.m.A 1 facteurs de conversions : 1 ev 1, J 1 u 1000 MeV 1 an s 1 jour s 1 Ci Bq Remarques : - gomme, crayon et double-décimètre sont vivement recommandés - imprimer les feuilles de papier semi-log Exercice n 1 On considère un aimant supraconducteur utilisé en RMN. La fréquence de résonance (fréquence de Larmor) du carbone-13 est de 120 MHz pour cet aimant. Le rapport gyromagnétique γ du carbone-13 est de rad.s 1.T 1. Calculer le champ magnétique créé par cet aimant. A- Champ magnétique compris entre 1,5 T et 2,5 T. B- Champ magnétique compris entre 3 T et 4 T. C- Champ magnétique compris entre 6 et 7 T. D- Champ magnétique compris entre 12 et 13 T. E- Aucune des propositions ci-dessus. Exercice n 2 Soit un rayonnement de fréquence ν = 0, Hz, calculer l énergie E associée à ce rayonnement en joules puis en électronvolts. En déduire la longueur d onde λ de ce rayonnement en nanomètres. Exercice n 3 (utilisation du papier semi-log) Un laboratoire pharmaceutique cherche la loi d'élimination du nouvel antalgique qu'il vient de mettre au point, sachant que cette élimination est rénale. Les dosages de cette molécule dans les urines des souris du test ont donné les valeurs suivantes : Temps après injection (en heures) Concentration urinaire (en ng.ml 1 ) 5,0 3,9 3,0 1,1 0,2 Quelle est la loi d'élimination de ce produit? Exercice n 4 (utilisation du papier semi-log) Un échantillon de Technétium 99m a une activité de 120MBq le 3 décembre à 8 heures. L'examen programmé à 16 heures nécessite l'injection d'une activité de 50MBq de 99m Tc (période 6 heures). Pourra-t-on effectuer l'examen? 1/4

2 Exercice n 5 (utilisation du papier semi-log) On dispose d'un flacon de produit radioactif dont on ignore la nature et la période. Un comptage du flacon nous donne une activité volumique de 300 MBq. cm 3. Huit heures plus tard, l'activité volumique est de 120 MBq.cm 3. Quelle est la période de ce produit? Quel est-ce produit? Exercice n 6 Masse atomique deutérium 2,0145 u - Masse atomique hélium 4,003 u Calculer les défauts de masse et les énergies de liaison par nucléon du deutérium et de l hélium. En déduire le noyau le plus stable. Exercice n 7 N atomique élément Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ecrire les réactions suivantes : 1- transformation radioactive du fluor-18 (Z = 9) en oxygène-18 (Z = 8) 2- transformation radioactive du molybdène-99 (Z = 42) en technétium-99 (Z = 43) 3- transformation radioactive du bismuth-212 (Z = 83) par radioactivité α 4- transformation (α,p) de l azote-14 (Z = 7) Exercice n 8 Le cuivre-64 (masse atomique 63,9312 u) se désintègre par émission β + pour donner du nickel-64 (masse atomique 63,9280 u). Calculer l énergie libérée lors de cette réaction. Cocher la valeur la plus proche A- 2,2 MeV. B- 2,7 MeV. C- 3,2 MeV. D- 3,7 MeV. E- 4,2 MeV. exercice n 9 Données : période 40 K = 1, ans ; abondance naturelle 40 K 0,01 % Sachant qu une tablette de chocolat de 200 g contient 400 mg de potassium. Calculer son activité en considérant que celle-ci provient en totalité du potassium-40 ( 40 K). exercice n 10 On considère une source radioactive d iode-123 : iode-123 masse molaire 123 g.mol 1 période 14 heures masse initiale 2,46 g date de fabrication inconnue A- Le nombre initial d'atomes d'iode-123 contenu dans la source est de B- Le nombre initial d'atomes d'iode-123 contenu dans la source est de 1, C- La constante radioactive est de h -1. D- La constante radioactive est de h -1. E- Aucune des propositions ci-dessus. 2/4

3 On suppose que l activité initiale de la source radioactive d iode-123 est de Bq. L activité de la source au moment de son utilisation est de Bq. Calculer, en heures, le temps écoulé depuis la date de fabrication de la source. Cocher la valeur la plus proche A- 7 B- 11 C- 18 D- 23 E- 27 exercice n 11 Un service de médecine nucléaire reçoit un échantillon d un composé radioactif pur 2 jours après l expédition. L'activité de l échantillon au moment de la réception est de Bq. L'activité de l échantillon, 8 jours après réception, ne vaut plus que Bq. A- La période du composé radioactif est de 1 jour. B- La période du composé radioactif est de 2 jours. C- L activité de l échantillon, au moment de l expédition, est de 8 GBq. D- L activité de l échantillon, au moment de l expédition, est de 16 GBq. E- L activité de l échantillon, au moment de l expédition, est de 32 GBq. 3/4

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