如图所示的电路中,电源两端电压不变,灯的电阻不变.当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片P移到B端时,R1的电功率为P1,电流表示数为I1;当开关S1断开,S2闭合时,R1的电功率为 P1′,电流表示数为I2,此时灯L正常发光.已知P1:P1′=9:25.当开关S1、S2 都断开,滑动变阻器的滑片P在C点时,变阻器接入电路的电阻为RC,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,已知U1:U2=3:2,RC的电功率为9W,电路消耗的总功率为P总.此电路通过断开、闭合开关以及移动滑动变阻器的滑片P,形成的不同电路所消耗的最大电功率与最小电功率之比为3:1.求:
(1)电流表I1与I2的比值;
(2)灯的电阻与滑动变阻器最大阻值之比;
(3)总功率为P总;
(4)灯L的额定功率PL0.
(请画出相关电路状态的等效电路图)

相关电路状态的等效电路图如所示:
(1)由题可知,P1=I12R1,P1′=I22R1,因为,P1:P1′=9:25,所以,I1:I2=3:5;
(2)当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片P移到B端时,灯泡短路,R1和滑动变阻器串联,如图1所示,
当开关S1断开,S2闭合时,滑动变阻器短路,R1和灯泡串联.如图2所示,由I1:I2=3:5,
可得,
=R1+R3 R1+RL
…①;5 3
当开关S1、S2 都断开,滑动变阻器的滑片P在B点时,R1、RL、R3串联,如图4所示,电路中电阻最大,功率最小;
P最小=
,U2 R1+RL+R3
当开关S1、S2 都闭合时,滑动变阻器和灯泡短路,电路中电阻是R1电阻最小,如图5所示,功率最大.
P最大=
,因为,最大电功率与最小电功率之比为3:1,U2 R1
所以,
=R1+RL+R3 R1
…②,3 1
由①②得,
=RL R3
,R1=2RL.1 3
(3)当开关S1、S2 都断开,滑动变阻器的滑片P在C点时,如图3所示,U1:U2=3:2,
所以,得
=R1+RL RL+RC
…③将R1=2RL代入③式,可得RL=RC,3 2
又PC=(
)2×RC=9W.U R1+RL+RC
P总=
,将U2 R1+RL+RC
=RL R3
,R1=2RL,RL=RC代入两式整理得,P总=36W.1 3
(4)当开关S1断开,S2闭合时,滑动变阻器短路,R1和灯泡串联.如图2所示,灯泡正常发光,
PL=(
)2×RL,U R1+RL
又PC=(
)2×RC=9W.将R1=2RL,RL=RC代入以上两式整理得,PL=16W.U R1+RL+RC
答:(1)电流表I1与I2的比值是3:5;
(2)灯的电阻与滑动变阻器最大阻值之比是1:3;
(3)总功率为P总是36W;
(4)灯L的额定功率是16W.