Республиканская олимпиада по физике 2015, 10 класс, теоретический тур

Черный ящик (10,0 балла)

1. В электрической схеме, показанной на рисунке, все вольтметры одинаковые и имеют сопротивление $R=1,00$ кОм. Найдите показания всех вольтметров, если к ним подключен идеальный источник с напряжением $\varepsilon=9,00$ В;



Вместо одного из вольтметров подключают черный ящик, вольтамперная характеристика которого имеет вид, показанный на рисунке внизу, где $U_0=1,00$ В и $I_0=1,00$ мА. В дальнейшем считайте, что напряжение, даваемое источником, можно регулировать.





2. Какой элемент обязательно находится внутри черного ящика?
3. Найдите максимальную мощность, развиваемую черным ящиком;
4. Найдите напряжение $\varepsilon$ источника, при котором черный ящик развивает максимальную мощность. Чему равны при этом показания вольтметров?
5. Найдите показания вольтметров при напряжении источника равном нулю;
6. Найдите показания вольтметров при напряжении источника равном $\varepsilon=3$ В;
7. Найдите напряжение источника, при котором сила тока в черном ящике максимальна;
8. Найдите показания вольтметров при напряжении источника равном $\varepsilon=2,1$ В;
9. Максимальное напряжение источника, при котором сила тока не равна нулю.