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Raisonner sur la lumière (5e)

QCM · 15 questions Difficile · Physique-chimie · Publié le

Chapitre : La lumière (5e) ›

Programme de référence : Programme d'enseignement de physique-chimie du cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020)

Le chapitre « La lumière » du programme de 5e explique comment nous voyons les objets et comment la lumière se propage. Ce quiz associe quelques rappels de cours à des situations à analyser, comme une lampe et un écran, un astronaute dans l'espace, une feuille éclairée dans une pièce noire ou un élève qui se trompe de raisonnement. Il porte sur les sources de lumière, les objets diffusants, les ombres, les éclipses, les rayons lumineux et la vitesse de la lumière. Une seule réponse est juste à chaque question ; la correction explique le raisonnement attendu.

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Raisonner sur la lumière (5e)

Une seule bonne réponse par question. La correction et l’explication s’affichent aussitôt.

15 questions

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  1. Question 1 / 15

    On assimile une vitre transparente à un milieu qui laisse passer la lumière. Placée entre une lampe allumée et un écran, que prévoit le modèle du cours ?

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Astuce : touches 1–4 ou A–D pour répondre.

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Raisonner sur la lumière (5e)

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Réponses et explications

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La bonne réponse de chaque question, avec son explication.

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  1. On assimile une vitre transparente à un milieu qui laisse passer la lumière. Placée entre une lampe allumée et un écran, que prévoit le modèle du cours ?

    Réponse B : Aucune ombre portée nette n'apparaît : la vitre transmet l'essentiel de la lumière

    Une vitre transparente transmet l'essentiel de la lumière. Dans ce modèle, elle ne bloque pas les rayons comme un objet opaque et ne forme donc pas d'ombre nette.

  2. La lumière du Soleil met environ 8 minutes à nous parvenir ; celle de la Lune met environ 1,3 seconde. Que peut-on en déduire ?

    Réponse C : Le Soleil est beaucoup plus éloigné de nous que la Lune

    La lumière voyage à la même vitesse dans les deux cas, environ 300 000 km/s dans le vide. Plus son trajet dure, plus la distance parcourue est grande.

  3. Une étoile est située à 4 années-lumière de la Terre. Pourquoi la lumière que nous recevons aujourd'hui de cette étoile est-elle partie il y a environ 4 ans ?

    Réponse D : Parce que la lumière met environ un an pour parcourir une année-lumière, donc environ 4 ans pour 4 années-lumière

    Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année. Plus une étoile est loin, plus sa lumière met de temps à nous parvenir.

  4. Un astronaute, hors de l'atmosphère, voit le Soleil briller dans l'espace, où il n'y a pas d'air. Quelle explication est la bonne ?

    Réponse A : Le Soleil émet sa propre lumière, qui se propage dans le vide

    Le Soleil est une source primaire : il émet sa propre lumière. Cette lumière se propage dans le vide, à la différence du son.

  5. Une lampe de poche éclaire une feuille blanche posée sur une table, dans une pièce noire. Un élève affirme que la feuille est une source primaire, puisqu'elle brille. Quelle réponse est correcte ?

    Réponse D : Non : la feuille est un objet diffusant, qui renvoie dans toutes les directions la lumière qu'elle reçoit

    Une source primaire émet sa propre lumière. La feuille reçoit celle de la lampe et la renvoie dans toutes les directions : c'est un objet diffusant.

  6. Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Un observateur se trouve dans la zone d'ombre totale projetée par la Lune sur la Terre. Que se passe-t-il pour lui ?

    Réponse B : Il ne reçoit plus la lumière directe du disque solaire, que la Lune masque entièrement

    La Lune opaque masque entièrement le disque solaire depuis l'ombre totale. L'observateur n'en reçoit plus la lumière directe.

  7. Dans une pièce éclairée, un élève dit : « Je vois les objets parce que mes yeux envoient de la lumière vers eux. » Que faut-il lui répondre ?

    Réponse C : De la lumière doit arriver à l'œil depuis les objets : l'œil ne produit pas de lumière, il la reçoit

    La lumière est à l'origine de la sensation visuelle. L'œil reçoit la lumière venant des objets : il n'en émet pas.

  8. Une lampe éclaire un écran. Un élève place sa main entre les deux : l'ombre projetée sur l'écran reproduit la forme de la main. Pourquoi ?

    Réponse A : Parce que la lumière se propage en ligne droite : la main bloque les rayons qui iraient vers l'écran

    Dans un milieu transparent et homogène, la lumière suit une ligne droite. Un objet opaque bloque donc les rayons situés derrière lui, ce qui dessine une ombre.

  9. Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Certains habitants ne voient qu'une partie du Soleil masquée. Pourquoi ?

    Réponse A : Ils se trouvent dans la pénombre de la Lune, où seule une partie de la lumière du Soleil est bloquée

    La pénombre est la zone partiellement éclairée qui entoure l'ombre portée. Dans cette zone, la Lune ne bloque qu'une partie de la lumière du Soleil.

  10. Une lampe éclaire un objet opaque posé devant un écran : une ombre se dessine. Un élève éteint la lampe puis affirme : « L'ombre reste, puisque l'objet la contient. » Quelle est son erreur ?

    Réponse D : Une ombre suppose une lumière qui éclaire l'objet : sans lampe allumée ni autre source, il n'y a plus d'ombre

    Une source primaire émet sa propre lumière : éteinte, la lampe n'éclaire plus l'objet. Sans lumière qui le frappe, l'objet opaque ne projette plus d'ombre.

  11. Un élève trace la lumière d'une lampe vers un mur par un simple trait, sans flèche, et affirme que son schéma est complet. Que faut-il lui faire remarquer ?

    Réponse A : Il faut ajouter une flèche : un rayon lumineux est une droite orientée, qui indique le sens de propagation

    Un rayon lumineux modélise la trajectoire de la lumière : c'est une droite orientée. La flèche indique le sens dans lequel la lumière se propage.

  12. Pourquoi peut-on souvent modéliser le faisceau très fin d'un laser par un rayon, alors que le faisceau large d'un projecteur demande plusieurs rayons pour être représenté ?

    Réponse B : Parce que le laser forme un faisceau très fin, contrairement au faisceau large du projecteur

    Un rayon modélise une direction de propagation. Un seul peut résumer un faisceau très fin, tandis que plusieurs sont nécessaires pour en représenter un large.

  13. Dans un orage, la lumière de l'éclair se propage près d'un million de fois plus vite que le son dans l'air. Si un signal lumineux et un signal sonore étaient émis au même instant, au même endroit, et voyageaient à la même vitesse, que percevrait-on ?

    Réponse C : L'éclair et le tonnerre seraient perçus en même temps, puisque les deux se propageraient à la même vitesse

    Dans l'air, le son voyage à environ 340 m/s, tandis que la lumière se propage près d'un million de fois plus vite. Émis ensemble au même endroit, deux signaux de même vitesse arriveraient ensemble.

  14. Les astronomes expriment souvent les distances entre étoiles en années-lumière. Pourquoi cette unité est-elle commode ?

    Réponse B : Parce que ces distances donneraient des nombres énormes en kilomètres, bien plus petits en années-lumière

    Une année-lumière est une distance : celle que la lumière parcourt dans le vide en un an. Les distances entre étoiles deviennent ainsi des nombres plus maniables.

  15. Une éclipse de Soleil et une éclipse de Lune reposent sur un alignement entre le Soleil, la Terre et la Lune. Quelle affirmation les distingue correctement ?

    Réponse C : Dans une éclipse de Lune, la Terre se place entre le Soleil et la Lune, qui entre dans son ombre

    Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Lors d'une éclipse de Lune, la Terre fait écran : la Lune traverse son ombre.

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Raisonner sur la lumière (5e)

QCM · 15 questions · niveau difficile

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Une seule bonne réponse par question. Entourez la lettre de votre choix.

Questions

  1. 1

    On assimile une vitre transparente à un milieu qui laisse passer la lumière. Placée entre une lampe allumée et un écran, que prévoit le modèle du cours ?

    • AUne ombre nette apparaît, car la vitre arrête une partie de la lumière
    • BAucune ombre portée nette n'apparaît : la vitre transmet l'essentiel de la lumière
    • CUne pénombre seule apparaît, car la lumière se disperse en traversant la vitre
    • DUne ombre plus claire apparaît, car la vitre renvoie la lumière dans toutes les directions
  2. 2

    La lumière du Soleil met environ 8 minutes à nous parvenir ; celle de la Lune met environ 1,3 seconde. Que peut-on en déduire ?

    • ALa lumière du Soleil voyage plus lentement que celle de la Lune
    • BLa lumière de la Lune voyage plus vite, parce qu'elle vient d'un astre plus petit
    • CLe Soleil est beaucoup plus éloigné de nous que la Lune
    • DLe Soleil et la Lune sont à la même distance, mais la Lune renvoie moins de lumière
  3. 3

    Une étoile est située à 4 années-lumière de la Terre. Pourquoi la lumière que nous recevons aujourd'hui de cette étoile est-elle partie il y a environ 4 ans ?

    • AParce que l'étoile n'a émis de la lumière que pendant 4 ans
    • BParce que la lumière s'affaiblit et disparaît au bout de 4 ans de voyage
    • CParce que la lumière voyage à la vitesse du son dans l'air, soit environ 340 m/s
    • DParce que la lumière met environ un an pour parcourir une année-lumière, donc environ 4 ans pour 4 années-lumière
  4. 4

    Un astronaute, hors de l'atmosphère, voit le Soleil briller dans l'espace, où il n'y a pas d'air. Quelle explication est la bonne ?

    • ALe Soleil émet sa propre lumière, qui se propage dans le vide
    • BL'air situé plus loin réfléchit la lumière du Soleil jusqu'à l'astronaute
    • CLe Soleil est un objet diffusant qui renvoie la lumière d'une étoile voisine
    • DLe Soleil émet un son très aigu que l'œil transforme en lumière
  5. 5

    Une lampe de poche éclaire une feuille blanche posée sur une table, dans une pièce noire. Un élève affirme que la feuille est une source primaire, puisqu'elle brille. Quelle réponse est correcte ?

    • AOui : elle brille, donc elle émet sa propre lumière
    • BOui : elle est vue de partout dans la pièce, donc elle émet de la lumière dans toutes les directions
    • CNon : la feuille est un milieu transparent, car on voit nettement la table à travers elle
    • DNon : la feuille est un objet diffusant, qui renvoie dans toutes les directions la lumière qu'elle reçoit
  6. 6

    Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Un observateur se trouve dans la zone d'ombre totale projetée par la Lune sur la Terre. Que se passe-t-il pour lui ?

    • AIl voit le Soleil briller à travers la Lune, simplement un peu plus pâle
    • BIl ne reçoit plus la lumière directe du disque solaire, que la Lune masque entièrement
    • CLa Lune devient transparente pour lui, car elle laisse passer la lumière du Soleil
    • DLa Lune devient une source primaire, qui éclaire alors la Terre à sa place
  7. 7

    Dans une pièce éclairée, un élève dit : « Je vois les objets parce que mes yeux envoient de la lumière vers eux. » Que faut-il lui répondre ?

    • AC'est exact : les yeux émettent une lumière faible, invisible à l'œil nu
    • BLes objets se voient grâce au son qu'ils renvoient vers les oreilles
    • CDe la lumière doit arriver à l'œil depuis les objets : l'œil ne produit pas de lumière, il la reçoit
    • DLa vision dépend de la couleur des yeux, pas de la lumière qui les atteint
  8. 8

    Une lampe éclaire un écran. Un élève place sa main entre les deux : l'ombre projetée sur l'écran reproduit la forme de la main. Pourquoi ?

    • AParce que la lumière se propage en ligne droite : la main bloque les rayons qui iraient vers l'écran
    • BParce que la main renvoie la lumière dans toutes les directions, en épousant sa forme
    • CParce que la lumière contourne les objets et se courbe autour de la main
    • DParce que la main est une source primaire qui émet une lumière sombre
  9. 9

    Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Certains habitants ne voient qu'une partie du Soleil masquée. Pourquoi ?

    • AIls se trouvent dans la pénombre de la Lune, où seule une partie de la lumière du Soleil est bloquée
    • BIls se trouvent dans l'ombre portée de la Terre, qui couvre une partie du Soleil
    • CLa Lune est plus proche d'eux que du reste de la planète
    • DLa lumière du Soleil est moins intense à cet endroit de la Terre
  10. 10

    Une lampe éclaire un objet opaque posé devant un écran : une ombre se dessine. Un élève éteint la lampe puis affirme : « L'ombre reste, puisque l'objet la contient. » Quelle est son erreur ?

    • AL'objet opaque devient une source de lumière quand la lampe s'éteint
    • BL'écran retient l'ombre : elle ne peut disparaître qu'en retirant l'écran
    • CUne ombre est une zone qui garde sa forme même sans lumière, car l'objet la contient
    • DUne ombre suppose une lumière qui éclaire l'objet : sans lampe allumée ni autre source, il n'y a plus d'ombre
  11. 11

    Un élève trace la lumière d'une lampe vers un mur par un simple trait, sans flèche, et affirme que son schéma est complet. Que faut-il lui faire remarquer ?

    • AIl faut ajouter une flèche : un rayon lumineux est une droite orientée, qui indique le sens de propagation
    • BIl faut noter la couleur de la lumière au-dessus du trait, car elle change le sens de propagation
    • CIl faut tracer une courbe, car la lumière s'incurve en s'éloignant de la lampe
    • DIl faut dessiner plusieurs traits parallèles, car la lumière n'est jamais un seul rayon
  12. 12

    Pourquoi peut-on souvent modéliser le faisceau très fin d'un laser par un rayon, alors que le faisceau large d'un projecteur demande plusieurs rayons pour être représenté ?

    • AParce que l'intensité du faisceau détermine le nombre de rayons à tracer
    • BParce que le laser forme un faisceau très fin, contrairement au faisceau large du projecteur
    • CParce que le laser se propage dans le vide, alors que le projecteur se propage dans l'air
    • DParce que le projecteur est une source primaire, alors que le laser est un objet diffusant
  13. 13

    Dans un orage, la lumière de l'éclair se propage près d'un million de fois plus vite que le son dans l'air. Si un signal lumineux et un signal sonore étaient émis au même instant, au même endroit, et voyageaient à la même vitesse, que percevrait-on ?

    • AL'éclair serait vu avant que le tonnerre ne soit entendu, comme aujourd'hui
    • BLe tonnerre serait entendu avant que l'éclair ne soit vu
    • CL'éclair et le tonnerre seraient perçus en même temps, puisque les deux se propageraient à la même vitesse
    • DRien ne serait perçu, car le son ne se propage pas dans l'air
  14. 14

    Les astronomes expriment souvent les distances entre étoiles en années-lumière. Pourquoi cette unité est-elle commode ?

    • AParce qu'une année-lumière est une durée, plus facile à mesurer qu'une longueur
    • BParce que ces distances donneraient des nombres énormes en kilomètres, bien plus petits en années-lumière
    • CParce qu'une année-lumière est plus petite que le kilomètre, ce qui évite les fractions
    • DParce qu'une année-lumière est une unité de vitesse, égale à la vitesse de la lumière
  15. 15

    Une éclipse de Soleil et une éclipse de Lune reposent sur un alignement entre le Soleil, la Terre et la Lune. Quelle affirmation les distingue correctement ?

    • ADans les deux cas, la Lune se place entre le Soleil et la Terre
    • BDans une éclipse de Soleil, la Terre se place entre le Soleil et la Lune
    • CDans une éclipse de Lune, la Terre se place entre le Soleil et la Lune, qui entre dans son ombre
    • DDans une éclipse de Lune, la Lune se place entre le Soleil et la Terre, et masque le Soleil

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Corrigé et explications

Raisonner sur la lumière (5e)

La bonne réponse de chaque question, avec son explication.

  1. 1

    B · Aucune ombre portée nette n'apparaît : la vitre transmet l'essentiel de la lumière

    Une vitre transparente transmet l'essentiel de la lumière. Dans ce modèle, elle ne bloque pas les rayons comme un objet opaque et ne forme donc pas d'ombre nette.

  2. 2

    C · Le Soleil est beaucoup plus éloigné de nous que la Lune

    La lumière voyage à la même vitesse dans les deux cas, environ 300 000 km/s dans le vide. Plus son trajet dure, plus la distance parcourue est grande.

  3. 3

    D · Parce que la lumière met environ un an pour parcourir une année-lumière, donc environ 4 ans pour 4 années-lumière

    Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année. Plus une étoile est loin, plus sa lumière met de temps à nous parvenir.

  4. 4

    A · Le Soleil émet sa propre lumière, qui se propage dans le vide

    Le Soleil est une source primaire : il émet sa propre lumière. Cette lumière se propage dans le vide, à la différence du son.

  5. 5

    D · Non : la feuille est un objet diffusant, qui renvoie dans toutes les directions la lumière qu'elle reçoit

    Une source primaire émet sa propre lumière. La feuille reçoit celle de la lampe et la renvoie dans toutes les directions : c'est un objet diffusant.

  6. 6

    B · Il ne reçoit plus la lumière directe du disque solaire, que la Lune masque entièrement

    La Lune opaque masque entièrement le disque solaire depuis l'ombre totale. L'observateur n'en reçoit plus la lumière directe.

  7. 7

    C · De la lumière doit arriver à l'œil depuis les objets : l'œil ne produit pas de lumière, il la reçoit

    La lumière est à l'origine de la sensation visuelle. L'œil reçoit la lumière venant des objets : il n'en émet pas.

  8. 8

    A · Parce que la lumière se propage en ligne droite : la main bloque les rayons qui iraient vers l'écran

    Dans un milieu transparent et homogène, la lumière suit une ligne droite. Un objet opaque bloque donc les rayons situés derrière lui, ce qui dessine une ombre.

  9. 9

    A · Ils se trouvent dans la pénombre de la Lune, où seule une partie de la lumière du Soleil est bloquée

    La pénombre est la zone partiellement éclairée qui entoure l'ombre portée. Dans cette zone, la Lune ne bloque qu'une partie de la lumière du Soleil.

  10. 10

    D · Une ombre suppose une lumière qui éclaire l'objet : sans lampe allumée ni autre source, il n'y a plus d'ombre

    Une source primaire émet sa propre lumière : éteinte, la lampe n'éclaire plus l'objet. Sans lumière qui le frappe, l'objet opaque ne projette plus d'ombre.

  11. 11

    A · Il faut ajouter une flèche : un rayon lumineux est une droite orientée, qui indique le sens de propagation

    Un rayon lumineux modélise la trajectoire de la lumière : c'est une droite orientée. La flèche indique le sens dans lequel la lumière se propage.

  12. 12

    B · Parce que le laser forme un faisceau très fin, contrairement au faisceau large du projecteur

    Un rayon modélise une direction de propagation. Un seul peut résumer un faisceau très fin, tandis que plusieurs sont nécessaires pour en représenter un large.

  13. 13

    C · L'éclair et le tonnerre seraient perçus en même temps, puisque les deux se propageraient à la même vitesse

    Dans l'air, le son voyage à environ 340 m/s, tandis que la lumière se propage près d'un million de fois plus vite. Émis ensemble au même endroit, deux signaux de même vitesse arriveraient ensemble.

  14. 14

    B · Parce que ces distances donneraient des nombres énormes en kilomètres, bien plus petits en années-lumière

    Une année-lumière est une distance : celle que la lumière parcourt dans le vide en un an. Les distances entre étoiles deviennent ainsi des nombres plus maniables.

  15. 15

    C · Dans une éclipse de Lune, la Terre se place entre le Soleil et la Lune, qui entre dans son ombre

    Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune se place entre le Soleil et la Terre. Lors d'une éclipse de Lune, la Terre fait écran : la Lune traverse son ombre.

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