Question

2012年4月30日4時(shí)50分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭首次采用“一箭雙星”的方式，成功發(fā)射兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（CNSS），其空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，如圖甲所示。
為簡(jiǎn)便起見，認(rèn)為其中一顆衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（如圖乙所示），與地心的距離為地球半徑R₀的2倍，衛(wèi)星上的太陽(yáng)能收集板可以把光能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)能收集板的面積為S，在陽(yáng)光下照射下每單位面積提供的最大電功率為P。已知地球表面重力加速度為g，近似認(rèn)為太陽(yáng)光是平行光，試估算：
（1）衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期；
（2）衛(wèi)星繞地球一周，太陽(yáng)能收集板工作時(shí)間及太陽(yáng)能收集板最多可以轉(zhuǎn)化多少電能？

Answer 1

（1）（2）

（1）地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，
根據(jù)牛頓第二定律：  （2分）
（2分）
故衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為： （2分）
（2）如圖，當(dāng)衛(wèi)星在陰影區(qū)時(shí)不能接受陽(yáng)光，據(jù)幾何關(guān)系：∠AOB = ∠COD =（2分）
故衛(wèi)星繞地球一周，太陽(yáng)能收集板工作時(shí)間為：t = T=（3分）
最多轉(zhuǎn)化的電能： （3分）