Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 5 № 1727
i

Кле­точ­ная мем­бра­на  — это мо­ле­ку­ляр­ная струк­ту­ра, со­сто­я­щая из бел­ков и жиров. Ос­нов­ная функ­ция мем­бра­ны  — «ба­рьер­ная»  — от­де­лять со­дер­жи­мое живой клет­ки от внеш­ней среды, обес­пе­чи­вать це­лост­ность клет­ки.

Из­вест­но, что при не­боль­ших на­пря­же­ни­ях, при­ло­жен­ных к мем­бра­не  левая круг­лая скоб­ка U мень­ше 200 минус 300 м пра­вая круг­лая скоб­ка , она ведёт себя как ре­зи­стор и под­чи­ня­ет­ся за­ко­ну Ома. При на­пря­же­ни­ях свыше 200−300 мВ мем­бра­на пе­ре­стаёт под­чи­нять­ся за­ко­ну Ома: при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния ток резко воз­рас­та­ет, и мем­бра­на раз­ру­ша­ет­ся.

1.  Рас­счи­тай­те со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны ис­хо­дя из сле­ду­ю­щих оце­нок её па­ра­мет­ров:

—  сред­няя тол­щи­на мем­бра­ны со­став­ля­ет 8 · 10−9 м;

—  удель­ное со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны равно 107 Ом · м;

—  пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны при­мер­но равна 3,2 · 10−12 м2.

2.  Рас­счи­тай­те силу тока, про­хо­дя­ще­го через стен­ку мем­бра­ны, к ко­то­рой при­ло­же­но на­пря­же­ние 80 мВ. Ответ вы­ра­зи­те в пи­ко­ам­пе­рах  левая круг­лая скоб­ка 1 nA = 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 12 пра­вая круг­лая скоб­ка А пра­вая круг­лая скоб­ка .

3.  При рас­тя­же­нии мем­бра­ны под дей­стви­ем ос­мо­ти­че­ско­го дав­ле­ния про­ис­хо­дит уве­ли­че­ние пло­ща­ди её по­верх­но­сти. Мем­бра­на при этом ста­но­вит­ся тонь­ше. Во сколь­ко раз из­ме­нит­ся сила тока, те­ку­ще­го через мем­бра­ну, если пло­щадь по­верх­но­сти мем­бра­ны уве­ли­чит­ся на 5%? Счи­тай­те, что объём мем­бра­ны и при­ло­жен­ное к ней на­пря­же­ние оста­ют­ся не­из­мен­ны­ми.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  Рас­счи­та­ем со­про­тив­ле­ние мем­бра­ны:

 R=\rho дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: S конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 10 в сте­пе­ни 7 умно­жить на 8 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 9 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 3,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 12 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби =2,5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 10 пра­вая круг­лая скоб­ка Ом .

2.  К мем­бра­не при­ло­же­но на­пря­же­ние 40 мВ, что мень­ше 200 мВ. При дан­ном зна­че­нии на­пря­же­ния она под­чи­ня­ет­ся за­ко­ну Ома, зна­чит:

 I = дробь: чис­ли­тель: U, зна­ме­на­тель: R конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 80 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 3 пра­вая круг­лая скоб­ка В , зна­ме­на­тель: 2,5 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 10 пра­вая круг­лая скоб­ка Ом конец дроби =3,2 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 12 пра­вая круг­лая скоб­ка А =3,2 nA.

3.  Так как объём мем­бра­ны остаётся не­из­мен­ным, при уве­ли­че­нии пло­ща­ди на 5% (в 1,1 раза) тол­щи­на умень­шит­ся в 1,05 раза, а со­про­тив­ле­ние умень­шит­ся в 1,1025 раза:

 R в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка =\rho дробь: чис­ли­тель: l в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: S в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = \rho дробь: чис­ли­тель: дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: 1,05 конец дроби , зна­ме­на­тель: 1,05 умно­жить на S конец дроби = дробь: чис­ли­тель: , зна­ме­на­тель: 1,1025 конец дроби .

В это же ко­ли­че­ство раз уве­ли­чит­ся сила тока:

 I в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: U, зна­ме­на­тель: R в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 1,1025 умно­жить на U, зна­ме­на­тель: R конец дроби \approx 1,1 .

 

Ответ: 1)  2,5 · 1010 Ом; 2)  3,2 nA; 3)  1,1.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

№ во­про­саКри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
1При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на пер­вый во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния), и по­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ1
2При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на вто­рой во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния), и по­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ1
3При­ве­де­ны пра­виль­ные рас­суж­де­ния, не­об­хо­ди­мые для от­ве­та на тре­тий во­прос за­да­чи (пра­виль­но за­пи­са­ны фи­зи­че­ские за­ко­ны и фор­му­лы; про­ве­де­ны нуж­ные ма­те­ма­ти­че­ские пре­об­ра­зо­ва­ния) 1
По­лу­чен вер­ный чис­лен­ный ответ на тре­тий во­прос за­да­чи1
Мак­си­маль­ный балл4
Источник: ВПР 2024 год по фи­зи­ке 8 класс. Ва­ри­ант 1