Tế bào quang điện

(1)

Bài 31: Hiện tượng quang điện trong

Câu 1: Dụng cụ nào dưới đây hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong?

A. Đèn LED.

B. Pin nhiệt điện.

C. Tế bào quang điện.

D. Quang trở.

Trả lời:

Quang trở là dụng cụ hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong. Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm (10⁶Ω) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng.

Chọn đáp án D

Câu 2: Chọn phát biểu đúng về hiện tượng quang điện trong?

A. Có thể xảy ra đối với cả kim loại.

B. Ánh sáng kích thích phải là ánh sáng tử ngoại.

C. Có bước sóng giới hạn nhỏ hơn bước sóng giới hạn của hiện tượng quang điện ngoài.

D. Có thể xảy ra khi được chiếu bằng bức xạ hồng ngoại.

Trả lời:

A – sai vì hiện tượng quang điện trong xảy ra với chất bán dẫn.

B – sai vì chỉ cần ánh sáng thích hợp thỏa mãn điều kiện   _o thì sẽ xảy ra hiện tượng quang điện trong.

(2)

C – sai vì mỗi chất có giới hạn quang điện khác nhau.

D – đúng vì hiện tượng quang điện trong có thể xảy ra khi được chiếu bằng bức xạ hồng ngoại.

Câu 3: Điều nào sau đây là đúng khi nói về pin quang điện?

A. Pin quang điện là một nguồn điện trong đó quang năng biến đổi hoàn toàn thành điện năng.

B. Pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.

C. Pin quang điện là một nguồn điện trong đó quang năng biến đổi trực tiếp thành điện năng.

D. A, B và C đều đúng Trả lời:

A – sai vì quang năng một phần biến đổi thành nhiệt năng, hiệu suất của pin quang điện chỉ khoảng 10%.

B – sai vì pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong.

C – đúng vì pin quang điện là một nguồn điện trong đó quang năng biến đổi trực tiếp thành điện năng.

D – sai.

Chọn đáp án C

Câu 4: Hiện tượng không thể hiện tính chất hạt của ánh sáng là hiện tượng A. quang điện trong.

(3)

B. tạo thành quang phổ vạch của nguyên từ Hyđrô.

C. quang điện ngoài.

D. nhiễu xạ ánh sáng.

Trả lời:

Hiện tượng không thể hiện tính chất hạt của ánh sáng là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.

Câu 5: Có thể giải thích tính quang dẫn bằng thuyết A. êlectron cổ điển.

B. sóng ánh sáng.

C. phôtôn.

D. động học phân tử.

Lời giải:

Có thể giải thích tính quang dẫn bằng thuyết phôtôn (lượng tử ánh sáng).

Câu 6: Khi chiếu bức xạ điện từ thích hợp vào chất bán dẫn thì giải phóng ra các electron dẫn và để lại các lỗ trống. Chọn phát biểu đúng.

A. Cả các lỗ trống và các electron đóng vai trò là các hạt tải điện.

B. Chỉ các electron đóng vai trò là các hạt tải điện.

C. Cả các lỗ trống và các electron đều không phải là các hạt tải điện.

D. Chỉ các lỗ trống đóng vai trò là các hạt tải điện.

(4)

Trả lời:

– Mỗi electron liên kết khi hấp thụ một photon sẽ trở thành một e dẫn và một lỗ trống mang điện dương

– Các electron và những lỗ trống này có thể di chuyển tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác tham gia vào quá trình dẫn điện.

Chọn đáp án A

Câu 7: Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng

A. bứt êlectron ra khỏi bề mặt kim loại khi bị chiếu sáng.

B. giải phóng êlectron khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi bị chiếu sáng.

C. giải phóng êlectron khỏi kim loại bằng cách đốt nóng.

D. giải phóng êlectron khỏi một chất bằng cách bắn phá ion.

Lời giải:

Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng giải phóng êlectron khỏi mối liên kết trong chất bán dẫn khi bị chiếu sáng.

Chọn đáp án B.

Câu 8: Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng?

A. dẫn sóng ánh sáng bằng cáp quang.

B. tăng nhiệt độ của một chất khi bị chiếu sáng.

C. giảm điện trở của một chất khi bị chiếu.

D. thay đổi màu của một chất khi bị chiếu sáng.

Lời giải:

(5)

Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở của một chất khi bị chiếu.

Câu 9: Giới hạn quang dẫn của chất CdS là 0,9 μm. Năng lượng tối thiểu của photon ánh sáng có thể gây ra hiện tượng quang dẫn CdS là

A. 1,12 eV.

B. 0,56 eV.

C. 2,18 eV.

D. 1,38 eV.

Trả lời:

Giới hạn quang dẫn của chất CdS là 0,9 μm.

Năng lượng tối thiểu của photon ánh sáng có thể gây ra hiện tượng quang dẫn CdS là:

0

34 8

19 6

6,625.10 .3.10

.10 J 1,38eV 0,9 1

hc 2,2 8

. 0 0

− −

− =

 = = =

 .

Câu 10: Chọn ý sai. Pin quang điện A. là pin chạy bằng năng lượng ánh sáng.

B. biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

C. hoạt động dựa trên quang điện trong.

D. có hiệu suất cao (khoảng trên 50%).

Trả lời:

(6)

Pin quang điện chạy bằng năng lượng ánh sáng, hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong, nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng, hiệu suất trên dưới 10%.

Câu 11: Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở hoạt động dựa vào?

A. Hiện tượng quang điện ngoài.

B. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng.

C. Hiện tượng giao thoa ánh sáng.

D. Hiện tượng quang điện trong.

Trả lời:

Quang điện trở hoạt động dựa vào nguyên tắc hiện tượng quang điện trong.

Câu 12: Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 4μm. Năng lượng kích hoạt của chất đó là

A. 4,97.10⁻²⁰ J.

B. 3,26.10⁻²⁰ J.

C. 4,97.10⁻¹⁹ J.

D. 3,261.10⁻¹⁹ J.

Trả lời:

Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 4 μm. Năng lượng kích hoạt của chất đó là

(7)

34 8

20 6

6,625.10 .3.10

.10 J

4 97

.1

hc 4,

0

− −

 = = − =



Câu 13: Gọi c là vận tốc ánh sáng trong chân không, v là vận tốc ánh sáng trong chất phát quang. Muốn một chất phát quang phát ra bức xạ có bước sóng λ, cần chiếu vào chất đó bức xạ có

A. tần số nhỏ hơn ^v

 . B. tần số lớn hơn ^v

 . C. tần số lớn hơn ^c

 . D. tần số nhỏ hơn ^c

 . Trả lời:

Muốn một chất phát quang phát ra bức xạ có bước sóng λ, cần chiếu vào chất đó bức xạ có: λkt ≤ λ => fkt > ^c

 . Chọn đáp án C

Câu 14: Hiện tượng quang điện trong

A. là hiện tượng êlectron hấp thụ photon có năng lượng đủ lớn để bứt ra khỏi khối chất.

B. xảy ra với chất bán dẫn khi ánh sáng kích thích có tần số lớn hơn một tần số giới hạn.

(8)

C. xảy ra với ánh sáng có bước sóng lớn hơn một giá trị nào đó.

D. hiện tượng êlectron chuyển động nhanh hơn khi hấp thụ photon.

Trả lời:

+ Xảy ra với chất bán dẫn.

+ Ánh sáng kích thích có     _o f f_o Chọn đáp án B

Câu 15: Trong hiện tượng quang điện trong: năng lượng cần thiết để giải phóng một electron liên kết thành electron tự do là ε thì bước sóng dài nhất của ánh kích thích gây ra được hiện tượng quang điện trong bằng

A. hc

 . B. h c

. C. ε. D. εhc.

Trả lời:

Ta có năng lượng cần thiết để giải phóng một electron liên kết thành electron tự do là:  = ^hc

 .

Suy ra bước sóng dài nhất của ánh kích thích gây ra được hiện tượng quang điện trong bằng:  = hc

 . Chọn đáp án A

Câu 16: Điều nào sau đây đúng khi nói về pin quang điện?

A. Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n đẩy các lỗ trồng về phía bán dẫn n.

B. Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n đẩy các electron dẫn về phía bán dẫn p.

(9)

C. Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n hướng từ bán dẫn n sang bán dẫn p.

D. Lớp kim loại mỏng phía trên bán dẫn n là cực dương, đế kim loại phía dưới bán dẫn p là cực âm.

Trả lời:

+ Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n đẩy các lỗ trống về phía bán dẫn p và đẩy các electron về phía bán dẫn n, do đó lớp kim loại mỏng phía trên bán dẫn loại p sẽ nhiễm điện dương (cực dương), đế kim loại dưới bán dẫn loại n nhiễm điện âm (cực âm).

+ Điện trường ở lớp chuyển tiếp p-n hướng từ bán dẫn loại n sang bán dẫn loại p.

Câu 17: Pin quang điện hoạt động dựa vào những nguyên tắc nào ? A. Sự tạo thành hiệu điện thế điện hoá ở hai điện cực.

B. Sự tạo thành hiệu điện thế giữa hai đầu nóng lạnh khác nhau của một dây kim loại.

C. Hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.

D. Sự tạo thành hiệu điện thế tiếp xúc giữa hai kim loại.

Lời giải:

Pin quang điện hoạt động dựa vào những nguyên tắc hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.

Câu 18: Dụng cụ nào dưới đây không làm bằng chất bán dẫn?

A. Cặp nhiệt điện.

(10)

B. Điôt chỉnh lưu.

C. Pin quang điện.

D. Quang điện trở.

Lời giải:

Một cặp nhiệt điện bình thường gồm hai dây kim loại khác nhau, mỗi dây được chế tạo từ một kim loại đơn chất hay hợp kim.

Câu 19: Quang điện trở là

A. điện trở có giá trị bằng 0 khi được chiếu sáng.

B. điện trở có giá trị giảm khi được chiếu sáng.

C. điện trở có giá trị tăng khi được chiếu sáng.

D. điện trở có giá trị không đổi khi thay đổi bước sóng ánh sáng chiếu tới.

Trả lời:

Quang điện trở là một điện trở làm bằng chất quang dẫn (chất bán dẫn, chất khí…).

Điện trở của nó có thể thay đổi từ vài mêgaôm (10⁶Ω) khi không được chiếu sáng xuống đến vài chục ôm khi được chiếu sáng.

Chọn đáp án B

Câu 20: Chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn 4,8.10¹⁴ Hz. Chiếu vào chất bán dẫn đó lần lượt các chùm bức xạ đơn sắc có tần số f1 = 4,5.10¹⁴ Hz; f2 = 5,0.10¹³ Hz; f3 = 6,5.10¹³ Hz; f1 = 6,0.10¹⁴ Hz thì hiện tượng quang dẫn xảy ra với bức xạ nào?

A. Chùm bức xạ 1.

(11)

B. Chùm bức xạ 2.

Lời giải:

Điều kiện có hiện tượng quang điện trong khi     _o f f_o.

Từ điều kiện f ≥ f0 để có hiện tượng quang dẫn ta thấy chỉ có bức xạ 4 thỏa mãn điều kiện.

Câu 21: Pin quang điện ứng dụng trong vật nào dưới đây?

A. Máy tính bỏ túi.

B. Nồi cơm điện.

C. Máy giặt.

D. Máy hút bụi.

Lời giải:

Pin quang điện hoạt động dựa vào những nguyên tắc hiện tượng quang điện trong được ứng dụng trong việc làm thiết bị vi mạch cho máy tính bỏ túi.

Chọn đáp án A.

Câu 22: Đoạn mạch điện gồm quang trở nối tiếp bóng đèn. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp một chiều không đổi. Chiếu vào quang trở ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn giới hạn quang điện trong của chất bán dẫn làm quang trở. Độ sáng của đèn A. không đổi khi giảm cường độ ánh sáng chiếu vào.

(12)

B. tăng khi giảm cường độ ánh sáng chiếu vào.

C. không đổi khi tăng cường độ chùm ánh sáng chiếu vào.

D. tăng khi tăng cường độ chùm ánh sáng chiếu vào.

Trả lời:

Quang điện trở là một tấm bán dẫn có giá trị điện trở thay đổi khi cường độ chùm ánh sáng chiếu vào nó thay đổi. Cường độ chùm ánh sáng chiếu vào càng mạnh thì điện trở suất của nó càng nhỏ. Dẫn đến cường độ dòng điện qua quang điện trở tăng lên.

Vậy độ sáng tăng khi tăng cường độ chùm sáng chiếu vào.

Câu 23: Quang điện trở cấu tạo gồm

A. một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

B. một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế dẫn điện.

C. hai vật dẫn bằng kim loại được gắn 2 đầu với nhau.

D. một tấm nhựa trong có thể cho ánh sáng đi qua và một tấm kim loại bên dưới.

Lời giải:

Quang điện trở cấu tạo gồm một sợi dây bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

Câu 24: Chọn phát biểu đúng:

(13)

A. Trong pin quang điện, năng lượng Mặt Trời được biến đổi toàn bộ thành điện năng.

B. Suất điện động của một pin quang điện chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng.

C. Theo định nghĩa, hiện tượng quang điện trong là nguyên nhân sinh ra hiện tượng quang dẫn.

D. Bước sóng ánh sáng chiếu vào khối bán dẫn càng lớn thì điện trở của khối này càng nhỏ.

Trả lời:

A – sai vì hiệu suất pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10% không thể biến đổi toàn bộ thành điện năng

B – đúng vì suất điện động của một pin quang điện chỉ xuất hiện khi pin được chiếu sáng

C – sai vì hiện tượng quang điện trong là sự giải phóng các êlectron liên kết để chúng trở thành êlectron dẫn nhờ tác dụng của một bức xạ điện từ.

D – sai vì mật độ hạt tải điện tăng thì điện trở của nó càng nhỏ.

Câu 25: Pin quang điện là nguồn điện, trong đó

A. quang năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng.

B. cơ năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng.

C. hoá năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng.

D. nhiệt năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng.

Trả lời:

(14)

Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được chuyển hóa trực tiếp thành điện năng.

Câu 26: Tìm phát biểu sai?

A. Dùng thuyết lượng tử về ánh sáng có thể giải thích được nguyên tắc hoạt động của pin quang điện.

B. Hiện tượng điện trở suất của chất bán dẫn giảm mạnh khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào nó là hiện tượng quang dẫn.

C. Giới hạn quang điện trong thường lớn hơn giới hạn quang điện ngoài.

D. Dùng thuyết sóng ánh sáng ta có thể giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô.

Trả lời:

Dùng thuyết sóng ánh sáng ta không thể giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử hyđrô. Phải dựa trên thuyết lượng tử ánh sáng.

Câu 27: Dụng cụ có nguyên tắc hoạt động dựa vào tác dụng của lớp tiếp xúc p – n là

A. pin nhiệt điện.

B. tế bào quang điện.

C. điôt điện tử.

D. quang điện trở.

Trả lời:

(15)

Điôt điện tử là dụng cụ có nguyên tắc hoạt động dựa vào tác dụng của lớp tiếp xúc p – n.

Câu 28: Chọn phát biểu đúng về hiện tượng quang dẫn?

A. Trong hiện tượng quang dẫn, độ dẫn điện của khối chất bán dẫn giảm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

B. Trong hiện tượng quang dẫn, các êlectron bị bứt ra khỏi khối kim loại khi được chiếu sáng thích hợp.

C. Hiện tượng quang dẫn có thể xảy ra đối với cả kim loại và bán dẫn.

D. Trong hiện tượng quang dẫn, điện trở của khối chất bán dẫn giảm khi được chiếu ánh sáng thích hợp.

Trả lời:

Hiện tượng quang dẫn là hiện tượng giảm điện trở suất, tức là tăng độ dẫn điện của bán dẫn, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào. Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa trên hiện tượng quang điện trong.

Câu 29: Chọn phát biểu đúng.

A. Trong hiện tượng quang điện trong, chỉ có các êlectron dẫn tham gia vào quá trình dẫn điện.

B. Pin quang điện biến đổi hoàn toàn quang năng thành điện năng.

C. Chất quang dẫn là những kim loại dẫn điện tốt khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.

(16)

D. Điện trở suất của chất quang dẫn tăng khi được chiếu sáng thích hợp.

Trả lời:

A – sai vì hạt tải điện gồm electron và lỗ trống.

B – sai vì hiệu suất của pin quang điện chỉ vào khoảng 10%.

C – đúng vì pin quang điện (còn gọi là pin Mặt Trời) là một nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Nó biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chặn.

D – sai vì khi cường độ chiếu sang tăng lên thì điện trở suất giảm.

Câu 30: Điểm giống nhau giữa hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài là

A. khi hấp thụ photon có năng lượng thích hợp thì êlectron sẽ bứt ra khỏi bề mặt của khối chất.

B. cùng được ứng dụng để chế tạo pin quang điện.

C. chỉ xảy ra khi tần số của ánh sáng kích thích nhỏ hơn một giá trị nhất định.

D. chỉ xảy ra khi êlectron hấp thụ một photon có năng lượng đủ lớn.

Trả lời:

Điểm giống nhau giữa hiện tượng quang điện trong và hiện tượng quang điện ngoài là chỉ xảy ra khi êlectron hấp thụ một photon có năng lượng đủ lớn.

(17)