解题思路:(1)分析电路的结构,然后根据闭合电路的欧姆定律解答即可;
(2)根据公式:P=I2R即可计算出功率;
(3)根据闭合电路的欧姆定律,计算出两种情况下的电流,然后根据串联电路的电压分配关系计算出两种情况下的电压,最后由Q=CU计算电量即可.
(1)当开关S1闭合、S2断开,电路稳定时,R2与R3串联,P1=
E2
R2+R3+r=2W ①
当开关S1、S2都闭合,电路稳定时,电路中R1与R2并联后与R3串联,R并=
R1R2
R1+R2=
3×6
3+6=2Ω
P2=
E2
R并+R3+r=4W ②
联立①②代入数据得:E=4V,r=0.5Ω
(2)当S1、S2都闭合时电路中的电流:I1=
E
R并+R3+r=
4
2+1.5+0.5A=1A
电源的输出功率:P1=
I21•(R并+R3)=12×(2+1.5)=3.5W
及电源内部产生的热功率:P内=I2•r=12×0.5=0.5W
(3)当开关S1、S2都闭合,电路稳定时,电路中R1与R2并联后与R3串联,此时电容器两端的电压是0,所以电容器上的电量:Q1=0
当开关S1闭合、S2断开,电路稳定时的电流:I2=
E
R2+R3+r=
4
6+1.5+0.5=0.5A
电容器两端的电压是R2两端的电压,即:U2=I2R2=0.5×6=3V
电量:Q2=CU2=20×10−6×3=6×10−5C
答:(1)电源电动势是4V,内电阻是0.5Ω;
(2)当S1、S2都闭合时电源的输出功率是3.5W,电源内部产生的热功率是0.5W;
(3)当S1闭合,分别计算在S2闭合与断开时,电容器上的电量分别是0和6×10-5C.
点评:
本题考点: 闭合电路的欧姆定律;电容;电功、电功率.
考点点评: 在闭合电路的解答过程中,分析清楚电路的结构是解题的关键,分析清楚电路的结构后,结合闭合电路的欧姆定律与相关的公式即可解答.