1 . “夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
（1）每个光子的动量p和能量E；
（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。

2 . 在一次学校组织团建活动中，老师们参加了一场真人CS游戏，在游戏过程中，物理梁老师发现当敌人到自己的距离过于远时，无论瞄得多准都无法有效击中敌人，而在射程范围内时，与敌人的距离远近对瞄准的难度几乎没有影响。梁老师觉得这个规律有点意思，回校就查阅了相关的资料，发现在真人CS中使用的枪支对外发出的是具有一定散射角的激光，瞄准目标身上的瞄准点实为激光传感器，当传感器接受到的激光所达的功率足够大时，即可被有效击中。对这一过程简化后可以进行如下建模：一激光源发射功率为，发出的激光波长为，散射角为（是很小的角），激光源在散射范围内向各个方向的发射功率密度都相同，如图所示，图中带虚线的箭头方向为“正中瞄准方向”，该方向为散射激光束的对称方向；激光传感器有一定的面积，但其几何尺寸远小于激光源和传感器之间的距离，因此可以近似视作一个点，使激光传感器产生“击中”输出信号的最小功率阈值为，假设传感器的接收面始终正对激光源。已知普朗克常数为h，真空中的光速为c。
（1）请直接写出该激光源发射的单个激光光子的能量和动量；
（2）如图所示是一次瞄准时的示意图，A点为激光源，B点为激光传感器（可视作一点且在射程范围内），为了使激光传感器产生“击中”输出信号，请在图中画出“正中瞄准方向”的可行范围，并就此说明为何瞄准对象的远近对瞄准难度没有影响；
（3）已知激光传感器的接收面积为，用激光源射击激光传感器时，为了使激光传感器产生“击中”输出信号，求激光源和激光传感器之间的最大距离L，假设所有光子都被传感器完全吸收，再求此时激光对传感器产生的作用力F的大小；（提示：对于小角，可以把到激光源一定距离处的局部球面近似视作平面来进行计算其面积）
（4）根据上面的计算，有人提出可以通过提高激光源功率的方法来增大激光枪的射程，请你评价该建议的可行性和存在的问题，再给出一条更为合理的建议。
   

3 . 太阳帆飞船是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。光压是指光照射到物体上对物体表面产生的压力，从而使航天器获得加速度。假设光子打到帆面上全部反射，地球上太阳光光强（单位时间垂直照射到单位面积上的光能）为，地球轨道半径为，光在真空中传播速度为c，则在离太阳距离为r的地方，正对太阳的单位面积上的光压为（　　）

A．

B．

C．

D．

4 . 为落实国家“双碳”战略，推动能源绿色低碳转型，三明市沙县区推进新型绿色光伏发电。假设太阳光子垂直射到发电板上并全部被吸收。已知光伏发电板面积为，发电板单位面积上受到光子平均作用力为，每个光子动量为（其中为普朗克常量，为光子的频率，为真空中的光速），则秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为（　　）

A．

B．

C．

D．

5 . 如图所示，发出波长为的某种激光的激光器在时间t内发出的光子数为n。已知光在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，下列说法正确的是（       ）

A．每个光子的能量为

B．激光器单位时间内发出的激光对应的能量为

C．假设时间t内发出的激光全部照射到某种物体上，该物体只吸收N个光子且全部转化为内能，则该物体在时间t内增加的内能为

D．假设激光器将电能转化为激光能量的效率为，则激光器在时间t内消耗的电能为

6 . 如图为新型火灾报警装置的核心部件紫外线光电管，所接电源电压为U，火灾时产生的波长为的光照射到逸出功为的阴极材料K上产生光电子，且光电子能全部到达阳极A，回路中形成电流I，从而触发火灾报警器，已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，光速为c。下列说法正确的是（　　）

A．火灾中激发出光电子的光的频率为

B．阴极K上每秒钟产生的光电子数为

C．光电管阴极接受到光照用于激发光电子的功率为

D．光电子经电场加速后到达A时的最大动能为

7 . 红外测温枪主要原理是利用物体表面的红外辐射来求得被测物体温度，下列说法正确的是（       ）

A．一切物体都在辐射红外线，温度越高辐射越强

B．红外线的传播需要介质，其在介质中传播速度小于光速

C．红外线可以杀菌消毒

D．红外线与可见光相比，红外线光子能量大

8 . 如图所示，虚线圆的半径为R，某激光器的一端固定于圆心O点，且绕O点以角速度ω转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出功率为P、波长为的细束激光（不计光束截面积），在虚线圆某处固定一弧形接收屏，该接收屏沿虚线圆的长度为l。已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则在激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为（　　）

A．

B．

C．

D．

9 . 2022年11月30日5时42分，历时6.5小时，神舟十五号对接在核心舱的前向口，中国两个航天员乘组在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影。我国正进行太阳帆推进器和离子推进器的研究，宇宙飞船上携带面积很大反射率极高的太阳帆，太阳帆推进器利用太阳光作用在太阳帆的压力提供动力，离子推进器利用电场加速后的离子气体的反冲作用加速航天器。由量子理论可知每个光子的动量为，光子的能量为（为光子的频率），调整太阳帆使太阳光垂直照射。已知真空中光速为c，光子的频率，普朗克常量h，太阳帆面积为S，时间t内太阳光垂直照射到太阳帆每平方米面积上的太阳光能为E，宇宙飞船的质量为M，所有光子照射到太阳帆上后全部被等速率反射。
（1）求时间t内作用在太阳帆的光子个数；
（2）求在太阳光压下宇宙飞船的加速度大小；
（3）若该飞船离开太阳系后通过加速电压U，加速N个质量为m的二价氧离子，通过反冲原理使宇宙飞船获得加速，不考虑发射粒子后飞船质量变化，元电荷为e。求发射N个氧离子后飞船的速度大小（以发射氧离子前飞船为参考系）。

10 . 被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为v光子的功率为（　　）

A．

B．

C．

D．