《传感器应用技术》项目六：课题1 光电效应与光电元件 45分钟专题训练（原卷版+解析版）

浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目五： 光电式传感器 课题一 光电效应与光电元件 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.光电效应现象最早是由谁发现的？ A. 爱因斯坦 B. 赫兹 C. 普朗克 D. 密立根 2.爱因斯坦解释光电效应时提出的理论是： A. 波动说 B. 量子说 C. 电磁说 D. 相对论 3.光电效应中，光电子最大初动能与什么有关？ A. 光强 B. 照射时间 C. 入射光频率 D. 金属面积 4.以下哪种光的频率可能无法从某金属表面激发出光电子？ A. 紫外光 B. 红外光 C. 可见光 D. X射线 5.光电效应中，截止频率是指： A. 能产生光电效应的最低频率 B. 能产生光电效应的最高频率 C. 光电子最大动能为零时的频率 D. 光强最大时的频率 6.光电管的工作原理基于： A. 热电效应 B. 光电效应 C. 霍尔效应 D. 塞贝克效应 7.光敏电阻的阻值随光照强度的变化是： A. 光照越强，阻值越大 B. 光照越强，阻值越小 C. 与光照无关 D. 先增大后减小 8.光电二极管工作在反向偏置时称为： A. 发光二极管 B. 光电导模式 C. 光伏模式 D. 光电倍增管 9.下列哪种元件可以将光信号直接转换为电信号？ A. 光电二极管 B. 发光二极管 C. 普通二极管 D. 稳压二极管 10.光电倍增管的特点是： A. 灵敏度低 B. 响应速度慢 C. 内部有电子倍增系统 D. 只能检测可见光 11.CCD(电荷耦合器件)主要应用于： A. 光强度测量 B. 图像传感 C. 光谱分析 D. 以上都是 12.太阳能电池的工作原理基于： A. 光电导效应 B. 光伏效应 C. 光热效应 D. 光化学效应 13.光电池的开路电压主要取决于： A. 光照强度 B. 光电池面积 C. 半导体材料 D. 环境温度 14.光电效应实验中，增加入射光强度会导致： A. 光电子最大初动能增加 B. 光电子数量增加 C. 截止频率改变 D. 逸出功改变 15.某金属的逸出功为2.3eV，其红限波长约为： A. 540nm B. 620nm C. 680nm D. 720nm 16.光电导效应是指： A. 光照射下材料电阻率变化 B. 光照射下产生电动势 C. 光照射下发射电子 D. 光照射下温度升高 17.下列哪种光电元件响应速度最快？ A. 光敏电阻 B. 光电二极管 C. 光电三极管 D. 光电池 18.光电三极管相比光电二极管： A. 灵敏度更高 B. 响应速度更快 C. 暗电流更小 D. 线性度更好 19.光电耦合器的主要作用是： A. 光电转换 B. 电光转换 C. 电气隔离 D. 信号放大 20.在光纤通信系统中，光电探测器通常采用： A. PIN光电二极管 B. 雪崩光电二极管 C. 光电倍增管 D. A或B 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比。 （ ）2.任何频率的光只要强度足够大，都能引起光电效应。 （ ）3.光电效应现象证实了光的粒子性。 （ ）4.光敏电阻的暗电阻是指无光照时的电阻值。 （ ）5.光电二极管在无光照时反向电阻很小。 （ ）6.光电倍增管可以检测单个光子。 （ ）7.太阳能电池工作时不需要外加电源。 （ ）8.所有光电元件的光谱响应范围都相同。 （ ）9.CCD器件通过电荷的转移来读取信号。 （ ）10.光电耦合器的输入和输出端之间是电气导通的。 三、解析题（本大题共3小题，共20分） 1.用波长为400nm的光照射逸出功为2.0eV的金属表面。 (1) 求光电子的最大初动能(以eV为单位)； (2) 求该金属的截止频率； (3) 如果入射光强度增加一倍，光电子的最大初动能如何变化？ 2.一个光电二极管在反向偏压5V下工作，其暗电流为2nA。当受到光照时，光电流为50μA。 (1) 计算该光电二极管的电流灵敏度(单位A/W)，已知入射光功率为100μW； (2) 若负载电阻为10kΩ，求负载两端的电压变化； (3) 讨论反向偏压大小对光电二极管性能的影响。 3.分析比较光电二极管、光电三极管和光敏电阻三种光电元件的主要特性(包括灵敏度、响应速度、线性度、暗电流等)，并分别举例说明它们的典型应用场景。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目五： 光电式传感器 课题一 光电效应与光电元件 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.光电效应现象最早是由谁发现的？ A. 爱因斯坦 B. 赫兹 C. 普朗克 D. 密立根 【答案】B 【解析】 赫兹最早发现了光电效应现象 2.爱因斯坦解释光电效应时提出的理论是： A. 波动说 B. 量子说 C. 电磁说 D. 相对论 【答案】B 【解析】爱因斯坦用量子理论成功解释了光电效应。 3.光电效应中，光电子最大初动能与什么有关？ A. 光强 B. 照射时间 C. 入射光频率 D. 金属面积 【答案】C 4.以下哪种光的频率可能无法从某金属表面激发出光电子？ A. 紫外光 B. 红外光 C. 可见光 D. X射线 【答案】B 【解析】红外光频率可能低于某些金属的截止频率，无法产生光电效应。 5.光电效应中，截止频率是指： A. 能产生光电效应的最低频率 B. 能产生光电效应的最高频率 C. 光电子最大动能为零时的频率 D. 光强最大时的频率 【答案】A 【解析】截止频率是能产生光电效应的最低频率。 6.光电管的工作原理基于： A. 热电效应 B. 光电效应 C. 霍尔效应 D. 塞贝克效应 【答案】B 7.光敏电阻的阻值随光照强度的变化是： A. 光照越强，阻值越大 B. 光照越强，阻值越小 C. 与光照无关 D. 先增大后减小 【答案】B 【解析】光敏电阻光照越强，阻值越小。 8.光电二极管工作在反向偏置时称为： A. 发光二极管 B. 光电导模式 C. 光伏模式 D. 光电倍增管 【答案】B 9.下列哪种元件可以将光信号直接转换为电信号？ A. 光电二极管 B. 发光二极管 C. 普通二极管 D. 稳压二极管 【答案】A 10.光电倍增管的特点是： A. 灵敏度低 B. 响应速度慢 C. 内部有电子倍增系统 D. 只能检测可见光 【答案】C 【解析】光电倍增管内部有电子倍增系统，灵敏度极高。 11.CCD(电荷耦合器件)主要应用于： A. 光强度测量 B. 图像传感 C. 光谱分析 D. 以上都是 【答案】D 【解析】CCD广泛应用于光强度测量、图像传感和光谱分析。 12.太阳能电池的工作原理基于： A. 光电导效应 B. 光伏效应 C. 光热效应 D. 光化学效应 【答案】B 【解析】太阳能电池基于光伏效应工作。 13.光电池的开路电压主要取决于： A. 光照强度 B. 光电池面积 C. 半导体材料 D. 环境温度 【答案】C 14.光电效应实验中，增加入射光强度会导致： A. 光电子最大初动能增加 B. 光电子数量增加 C. 截止频率改变 D. 逸出功改变 【答案】B 【解析】增加光强会增加光电子数量，但不改变最大初动能。 15.某金属的逸出功为2.3eV，其红限波长约为： A. 540nm B. 620nm C. 680nm D. 720nm 【答案】A 16.光电导效应是指： A. 光照射下材料电阻率变化 B. 光照射下产生电动势 C. 光照射下发射电子 D. 光照射下温度升高 【答案】A 【解析】光电导效应指光照射下材料电阻率变化。 17.下列哪种光电元件响应速度最快？ A. 光敏电阻 B. 光电二极管 C. 光电三极管 D. 光电池 【答案】B 18.光电三极管相比光电二极管： A. 灵敏度更高 B. 响应速度更快 C. 暗电流更小 D. 线性度更好 【答案】A 【解析】光电三极管比光电二极管灵敏度更高。 19.光电耦合器的主要作用是： A. 光电转换 B. 电光转换 C. 电气隔离 D. 信号放大 【答案】C 20.在光纤通信系统中，光电探测器通常采用： A. PIN光电二极管 B. 雪崩光电二极管 C. 光电倍增管 D. A或B 【答案】D 【解析】光纤通信中常用PIN或雪崩光电二极管。 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.光电效应中，光电子的最大初动能与入射光强度成正比。 【答案】B 【解析】最大初动能与频率有关，与光强无关。 （ ）2.任何频率的光只要强度足够大，都能引起光电效应。 【答案】B 【解析】只有频率高于截止频率的光才能引起光电效应。 （ ）3.光电效应现象证实了光的粒子性。 【答案】A （ ）4.光敏电阻的暗电阻是指无光照时的电阻值。 【答案】A （ ）5.光电二极管在无光照时反向电阻很小。 【答案】B 【解析】 光电二极管无光照时反向电阻很大。 （ ）6.光电倍增管可以检测单个光子。 【答案】A （ ）7.太阳能电池工作时不需要外加电源。 【答案】A （ ）8.所有光电元件的光谱响应范围都相同。 【答案】B 【解析】不同光电元件的光谱响应范围不同。 （ ）9.CCD器件通过电荷的转移来读取信号。 【答案】A （ ）10.光电耦合器的输入和输出端之间是电气导通的。 【答案】B 【解析】光电耦合器输入输出端电气隔离。 三、解析题（本大题共3小题，共20分） 1.用波长为400nm的光照射逸出功为2.0eV的金属表面。 (1) 求光电子的最大初动能(以eV为单位)； (2) 求该金属的截止频率； (3) 如果入射光强度增加一倍，光电子的最大初动能如何变化？ 【解析】 (1) 光子能量E=hc/λ≈4.97×10-19J≈3.1eV 最大初动能Ek=E-φ=3.1-2.0=1.1eV (2) 截止频率ν₀=φ/h≈2.0×1.6×10⁻¹⁹/6.63×10⁻³⁴≈4.8×10¹⁴Hz (3) 光强增加不改变光电子最大初动能，只增加光电子数量。 2.一个光电二极管在反向偏压5V下工作，其暗电流为2nA。当受到光照时，光电流为50μA。 (1) 计算该光电二极管的电流灵敏度(单位A/W)，已知入射光功率为100μW； (2) 若负载电阻为10kΩ，求负载两端的电压变化； (3) 讨论反向偏压大小对光电二极管性能的影响。 【解析】 (1) 电流灵敏度=光电流/光功率=50μA/100μW=0.5A/W (2) 暗电流时负载电压=2nA×10kΩ=0.02mV 光电流时负载电压≈50μA×10kΩ=0.5V 电压变化≈0.5V (3) 适当增加反向偏压可提高响应速度和灵敏度，但过大会增加噪声和暗电流。 3.分析比较光电二极管、光电三极管和光敏电阻三种光电元件的主要特性(包括灵敏度、响应速度、线性度、暗电流等)，并分别举例说明它们的典型应用场景。 【解析】 光电二极管： 特性：灵敏度中等，响应速度快(ns级)，线性度好，暗电流小 应用：光纤通信、精密光测量 光电三极管： 特性：灵敏度高(放大作用)，响应较慢(μs级)，线性度较差，暗电流较大 应用：光电开关、简单光控电路 光敏电阻： 特性：灵敏度高，响应慢(ms级)，非线性，无极性，暗电阻大 应用：照度计、光控继电器 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$