题目内容

15.人体的细胞膜内外存在的电势差(膜电位差)U约为0.035V,细胞膜厚度d约为7.0×10-9m.细胞膜有选择的让钾离子或钠离子通过,以保持细胞内外的电势差和渗透压.当一个一价的钠离子(电荷量q=1.6×10-19C),从图中的A到B通过细胞膜时(细胞膜内的电场看做匀强电场,且细胞膜内外电势为φA>φB),则:
(1)细胞膜内的电场强度多大?
(2)钠离子在细胞膜内受到的电场力多大?
(3)电场力对钠离子做的功是多少?

分析 匀强电场电场强度与电势差的关系,E=$\frac{U}{d}$,可求E,电场力做功与电势差的关系w=qU可求每个钠离子沿电场方向透过膜时电场力做功.

解答 解:(1)由题意得,膜内电场强度为:
E=$\frac{U}{d}$
代入数据得:E=5×106V/m
(2)钠离子在细胞膜内受到的电场力F=qE
代入数据得:F=8×10-13N
(3)由电场力做功与电势差的关系有:
W=qU=1.6×10-19×0.035=5.6×10-21J
答:(1)细胞膜内的电场强度5×106V/m;
 (2)钠离子在细胞膜内受到的电场力8×10-13N;
 (3)电场力对钠离子做的功5.6×10-21J.

点评 考查了匀强电场的电场强度与与电势差的关系、电场力做功与电势差的关系,灵活选择公式.

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