Республиканская олимпиада по физике 2012, 11 класс, теоретический тур

Выпрямление переменного тока (8 баллов)
На рисунке приведена схема, предназначенная для питания нагрузки $R=10$ кОм практически постоянным током $I=10,0$ мА. На том же рисунке приведена вольтамперная характеристика диода. Для нормальной работы нагрузки (сопротивления) необходимо, чтобы колебания силы тока в ней удовлетворяли условию $\Delta I/I<0.01\%$.

1. Найдите амплитуду переменного напряжения $U$, приложенного к клеммам схемы. Схематически изобразите на одном графике зависимость напряжения источника и напряжения на резисторе от времени. (2 балла)
2. Найдите среднюю мощность, выделяемую на диоде в рабочем режиме схемы. (2 балла)
3. Найдите минимальную емкость конденсатора, при которой схема работает в заданном режиме. (2 балла)
4. Считая емкость конденсатора минимально возможной, найдите среднюю мощность диода в течении первого периода колебаний после приложения напряжения к клеммам схемы. (2 балла)

Подсказка: можете использовать формулу $\cos x\thickapprox 1-x^2/2$, справедливую при $x\ll1$.