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    3．随着人们环保意识的提高，“风光互补路灯”（如图所示）得到了广泛的应用．它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用．为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出．如表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数．
    风力发电机太阳能电池组件
    最小启动风速1.0 m/s太阳能电池180W
    最小充电风速3.0m/s太阳能转换效率15%
    最大限制风速12.0m/s蓄电池400Ah-12V
    最大输出功率400W大功率LED 路灯80W-12V
    （1）若遇到阴天并且无风，仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光多长时间？
    （2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2 范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
    （3）当风速为6.0m/s 时，风力发电机的输出功率将变为50W．在这种风速下，持续光照12h，蓄电池的电量也只由20%充到了70%．求此过程中太阳能电池板发电的平均功率．

    分析 （1）由题意计算蓄电池供电容量，已知蓄电池的容量和灯泡的功率，利用t=$\frac{W}{P}$计算时间；
    （2）太阳能转换效率15%即：15%P太=P电，由此计算1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率；
    （3）计算出12小时充电的量，由P=$\frac{W}{t}$计算发电功率．

    解答 解：
    （1）充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电路输出．
    蓄电池的供电容量：
    W=12V×400A•h×（90%-20%）=12V×400A×3600s×（90%-20%）=1.2096×107J，
    由P=$\frac{W}{t}$得可供灯具正常发光时间：
    t灯=$\frac{W}{{P}_{灯}}$=$\frac{1.2096×1{0}^{7}J}{80W}$=151200s=42h；
    （2）太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，
    所以太阳能电池板每1m2发电功率为：P电=$\frac{180W}{5s}$=36W，
    由表格数据可知：15%P太=P电=36W，
    所以1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率：P太=240W；
    （3）蓄电池的电量由20%充到70%，
    W′=12V×400A•h×（70%-20%）=12V×400A×3600s×（70%-20%）=8.64×106J，
    由P=$\frac{W}{t}$得，风力发电机发电为：
    W电机=P电机t=50W×12×3600s=2.16×106J；
    太阳能电池板发电：
    W太阳能=W′-W电机=8.64×106J-2.16×106J=6.48×106J；
    所以发电功率：P′=$\frac{W′}{t′}$=$\frac{6.48×1{0}^{6}J}{12×3600s}$=150W．
    答：（1）仅靠蓄电池供电，最多可供灯具正常发光42h；
    （2）当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接受太阳辐射的最大功率为240W；
    （3）当风速6.0m/s时，持续光照12h，太阳能电池板发电的平均功率为150W．

    点评 本题体现了物理与生活的紧密相连，有一定难度，要能从表格中获取有用的信息，会计算电池容量，所以解题关键是读懂题目中所给出的条件．

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