Giải bài tập SBT Vật Lí 12 Bài 31: Hiện tượng quang điện trong

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 sáng.

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

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa hiện tượng quang dẫn

Hướng dẫn giải

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

- Chọn C

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.

Phương pháp giải

Hiện tượng electron liến kết được giải phóng thành electron tự do khi được chiếu sáng gọi là hiện tượng quang điện trong

Hướng dẫn 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 B

Có thể giải thích tính quang dẫn bằng thuyết

A. êlectron cổ điển.

B. sóng ánh sáng.

C. phôtôn.

D. động học phân tử.

Phương pháp giải

Thuyết photon có thể giải thích hiện tượng quang dẫn

Hướng dẫn giải

- Có thể giải thích tính quang dẫn bằng thuyết photon

- Chọn C

Quang điện trở hoạt động dựa vào nguyên tắc nào?

A. Hiện tượng nhiệt điện

B. Hiện tượng quang điện

C. Hiện tượng quang điện trong

D. Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ

Phương pháp giải

Ứng dụng của hiện tượng quang điện trong là làm quang điện trở

Hướng dẫn giải

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

- Chọn C

Pin quang điện hoạt động dựa vào những nguyên tắc nào?

A. Sự tạo thành hiệu điện thế điện hóa 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.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của pin quang điện

Hướng dẫn giải

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

- Chọn C

Đồ thị nào ở Hình 31.1 có thể là đồ thị U=f(I) của một quang điện trở dưới chế độ rọi sáng không đổi?

I: cường độ dòng điện chạy qua quang điện trở.

U: hiệu điện thế giữa hai đầu quang điện trở.

A. Đồ thị a

B. Đồ thị b

C. Đồ thị c

D. Đồ thị d

Phương pháp giải

Đồ thị U=f(I) của một quang điện trở dưới chế độ rọi sáng không đổi là đường biểu diễn hàm bậc nhất đi qua gốc O

Hướng dẫn giải

- Đồ thị b là đồ thị U=f(I) của một quang điện trở dưới chế độ rọi sáng không đổi

- Chọn B

Dụng cụ nào dưới dây không làm bằng chất bán dẫn?

A. Điôt chỉnh lưu.

B. Cặp nhiệt điện.

C. Quang điện trở.

D. Pin quang điện.

Phương pháp giải

Cặp nhiệt điện không làm bằng chất bán dẫn

Hướng dẫn 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.

- Chọn B

Trong dụng cụ nào dưới đây không có các lớp tiếp xúc?

A. Điôt chỉnh lưu.

B. Cặp nhiệt điện.

C. Quang điện trở.

D. Pin quang điện.

Phương pháp giải

Các dụng cụ hoạt động dựa trên nguyên tắc quang điện trong thường không có lớp tiếp xúc

Hướng dẫn giải

- Quang điện trở là dụng cụ không có lớp tiếp xúc

- Chọn C

Các kí hiệu trong sơ đồ ở Hình 31.2 như sau: (1) Đèn; (2) Chùm sáng; (3) Quang điện trở; (4) Rơle điện từ; (5) Còi báo động.

Rơle điện từ dùng để đóng, ngắt khóa K. Nó chỉ hoạt động được khi cường độ dòng điện qua nó đủ lớn.

Chọn phương án đúng.

A. Đèn 1 tắt thì còi báo động không kêu

B. Rơle 4 hút khóa KK thì còi báo động kêu

C. Còi báo động chỉ kêu khi có chùm sáng 2 chiếu vào quang điện trở 3

D. Còi báo động chỉ kêu khi chùm sáng 2 bị chắn

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được lí thuyết về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của rơ-le

Hướng dẫn giải

- Còi báo động chỉ kêu khi chùm sáng 2 bị chắn

- Chọn D

Trong sơ đồ ở Hình 31.3 : 1 là chùm sáng; 2 là quang điện trở; A là ampe kế; V là vôn kế.

Số chỉ của ampe kế và vôn kế sẽ thay đổi như thế nào, nếu tắt chùm ánh sáng 1?

A. Số chỉ của cả ampe kế và vôn kế đều tăng.

B. Số chỉ của cả ampe kế và vôn kế đều giảm.

C. Số chỉ của ampe kế tăng, của vôn kế giảm.

D. Số chỉ của ampe kế giảm, của vôn kế tăng.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm và nguyên lí hoạt động của hiện tượng quang điện ngoài

Hướng dẫn giải

- Nếu tắt chùm ánh sáng 1 số chỉ của ampe kế giảm, của vôn kế tăng.

- Chọn D

Hình 31.4 biểu diễn dạng của đồ thị U=f(I) của các pin quang điện dưới chế độ rọi sáng nhất định.

U: hiệu điện thế giữa hai đầu pin.

I: cường độ dòng điện chạy qua pin.

Gọi e₁ và r₁ là suất điện động và điện trở trong của pin khi cường độ dòng điện nhỏ; e₂ và r₂ là suất điện động và điện trở trong của pin khi cường độ dòng điện trong mạch rất lớn.

Chọn phương án đúng.

A. e₁>e₂; r₁>r₂

B. e₁>e₂; r₁<r₂

C. e₁<e₂; r₁>r₂

D. e1<e₂; r₁<r₂

Phương pháp giải

Pin quang điện hoạt động dựa trên nguyên tắc hiện tượng quang điện trong, từ độ thị trên, ta thấy khi suất điện động lớn thì điện trở trong lớn và ngược lại

Hướng dẫn giải

- Ta có e₁<e₂; r₁<r₂

- Chọn D

Pin quang điện là nguồn điện trong đó

A. nhiệt năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

B. hóa năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

C. quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

D. cơ năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

Phương pháp giải

Nguồn điện trong pin quang điện biến đổi trực tiếp từ quang năng thành điện năng

Hướng dẫn giải

- Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng.

- Chọn C

Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào

A. hiện tượng quang điện trong

B. hiện tượng tán sắc ánh sáng

C. hiện tượng phát quang của chất rắn

D. hiện tượng quang điện ngoài

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của quang điện trở

Hướng dẫn giải

- Nguyên tắc hoạt động của quang điện trở dựa vào hiện tượng quang điện trong

- Chọn A

Một chất quang dẫn có giới hạn quang dẫn là 5μm. Hãy tính năng lượng kích hoạt cúa chất đó. Lấy h=6,62.10⁻³⁴J.s.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: A= hc/λ₀ để tính năng lượng kích hoạt

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(\begin{array}{l} A = \frac{{hc}}{{{\lambda _0}}}\\ = \frac{{{{6,625.10}^{ - 34}}{{.3.10}^8}}}{{{{5.10}^{ - 6}}}} = {3,975.10^{ - 20}}J \end{array}\)

Một mạch điện gồm một bộ pin có suất điện động 12V và điện trở trong 4Ω mắc nối tiếp với một quang điện trở.

a) Khi quang điện trở không được chiếu sáng thì cường độ dòng điện chạy trong mạch chỉ vào khoảng 1,2μA. Xác định điện trở của quang điện trở ở trong tối.

b) Khi quang điện trở được chiếu sáng thì cường độ dòng điện trong mạch là 0,5A. Tính điện trở của quang điện trở lúc được chiếu sáng.

Phương pháp giải

Từ định luật Ôm I= E/(R+r), tìm điện trở ngoài theo công thức;

\({R = \frac{E}{I} - r}\)

Hướng dẫn giải

a) Ta có:

\(\begin{array}{l} I = \frac{E}{{R + r}}\\ \Rightarrow R = \frac{E}{I} - r = \frac{{12}}{{{{1,2.10}^{ - 6}}}} - 4 = 9999996{\rm{\Omega }} \end{array}\)

b) Lúc được chiếu sáng: 

\(R' = \frac{E}{{I'}} - r = \frac{{12}}{{0,5}} - 4 = 20{\rm{\Omega }}\)

Trên sơ đồ điện ở Hình 31.2, quang điện trở (3) có điện trở là 3MΩ khi không được chiếu sáng; và có điện trở 50Ω khi có ánh sáng từ ngọn đèn (1) chiếu vào. Các nguồn điện một chiều trong mạch có điện trở trong nhỏ không đáng kể. Tính suất điện động của nguồn nằm trong mạch chứa quang điện trở sao cho nam châm điện có thể hoạt động được khi quang điện trở được chiếu sáng. Biết rằng nam châm điện bắt đầu hút được cần rung K khi cường độ dòng điện qua nó bằng hoặc lớn hơn 30mA. Điện trở của nam châm điện là 10Ω.

Phương pháp giải

- Áp dụng định luật ôm:

\(I = \frac{E}{{{R_Q} + {R_N} + r}}\)

để tính E khi được chiếu sáng và không chiếu sáng:

+ \(I \ge 30mA \Rightarrow E \ge 1,8V\)

+ \(I < 30mA \Rightarrow E < 90000V\)

Hướng dẫn giải

Gọi R_Q; R_N là điện trở của quang điện trở khi được chiếu sáng và điện trở của nam châm điện

- Ta có:

\(\begin{array}{l} I = \frac{E}{{{R_Q} + {R_N} + r}};\\ {R_Q} = 50{\rm{\Omega }};{R_N} = 10{\rm{\Omega }} \end{array}\)

- Ta có:

\(I \ge 30mA \Rightarrow E \ge 1,8V\)

- Khi quang điện trở không được chiếu sáng: 

\({R_Q} = 50{\rm{\Omega }};I < 30mA \Rightarrow E < 90000V\)

Bảng dưới đây cho biết sự phụ thuộc của cường độ dòng điện (I) chạy qua một quang điện trở vào hiệu điện thế (U) đặt vào hai đầu của quang điện trở đó.

a) Hãy vẽ đồ thị U=f(I) của quang điện trở này, nếu cho U biến thiên từ 1,5V đến 9V.

b) Tính điện trở của quang điện trở này.

c) Đồ thị này ứng với chế độ được chiếu sáng hay không được chiếu sáng của quang điện trở?

Phương pháp giải

 Áp dụng công thức tính điện trở: R=U/I

Hướng dẫn giải

a) Vẽ hình:

b) Điện trở: 

\(R = \frac{U}{I} = \frac{{1,5}}{{{{30.10}^{ - 3}}}} = 50{\rm{\Omega }}\)

c) Đồ thị này ứng với chế độ được chiếu sáng của quang điện trở