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三、实验与探究题(本题有5小题,每空2分,共40分)
23.小塘在实验室里用氯酸钾固体制取氧气。
(1)如图甲所示,检查装置气密性时,将导管的一端浸入水中,用手握住试管,观察到,说明装置气密性良好。
(2)实验步骤:①在试管中加入试剂并固定好装置;②把导管移出水面;③点燃酒精灯加热;④熄灭酒精灯;⑤检查装置的气密性。以上步骤的正确顺序为(填序号)。
(3)若用排空气法收集氧气,应选择图丙所示的收集装置(填“a”或“b”)。利用此装置收集氧气,检验氧气是否已集满的具体操作是。
23.小塘在实验室里用氯酸钾固体制取氧气。
(1)如图甲所示,检查装置气密性时,将导管的一端浸入水中,用手握住试管,观察到,说明装置气密性良好。
(2)实验步骤:①在试管中加入试剂并固定好装置;②把导管移出水面;③点燃酒精灯加热;④熄灭酒精灯;⑤检查装置的气密性。以上步骤的正确顺序为(填序号)。
(3)若用排空气法收集氧气,应选择图丙所示的收集装置(填“a”或“b”)。利用此装置收集氧气,检验氧气是否已集满的具体操作是。
答案
导管口有气泡冒出
⑤①③
②④
a
将带
火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已集满
⑤①③
②④
a
将带
火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已集满
解析
【分析】
本题围绕实验室用氯酸钾制取氧气的实验，考查装置气密性检查、实验操作步骤、气体收集与验满方法。解题时需结合气体热胀冷缩原理判断气密性，牢记制取氧气的操作顺序（查、装、定、点、收、离、熄），根据氧气密度选择收集装置，明确氧气验满的操作要点。
【解析】
（1）检查装置气密性利用气体热胀冷缩原理：将导管一端浸入水中，手握住试管时，试管内空气受热膨胀，若装置气密性良好，导管口会有气泡冒出，因此观察到导管口有气泡冒出说明装置气密性良好。
（2）实验室制取氧气的步骤需遵循“查（检查气密性）、装（加试剂固定装置）、点（点燃加热）、离（移导管）、熄（熄灭酒精灯）”的顺序，防止水倒吸炸裂试管，故正确顺序为⑤①③②④。
（3）氧气密度比空气大，应选用向上排空气法收集，对应图丙的装置a；验满氧气时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已集满。
【答案】
导管口有气泡冒出；⑤①③②④；a；将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已集满
【知识点】
装置气密性检查；氧气制取步骤；氧气收集与验满
【点评】
本题是实验室制取氧气的基础实验题，考查实验核心操作的细节，属于必须掌握的基础知识点，难度较低，学生易得分。
【难度系数】
0.3
本题围绕实验室用氯酸钾制取氧气的实验，考查装置气密性检查、实验操作步骤、气体收集与验满方法。解题时需结合气体热胀冷缩原理判断气密性，牢记制取氧气的操作顺序（查、装、定、点、收、离、熄），根据氧气密度选择收集装置，明确氧气验满的操作要点。
【解析】
（1）检查装置气密性利用气体热胀冷缩原理：将导管一端浸入水中，手握住试管时，试管内空气受热膨胀，若装置气密性良好，导管口会有气泡冒出，因此观察到导管口有气泡冒出说明装置气密性良好。
（2）实验室制取氧气的步骤需遵循“查（检查气密性）、装（加试剂固定装置）、点（点燃加热）、离（移导管）、熄（熄灭酒精灯）”的顺序，防止水倒吸炸裂试管，故正确顺序为⑤①③②④。
（3）氧气密度比空气大，应选用向上排空气法收集，对应图丙的装置a；验满氧气时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已集满。
【答案】
导管口有气泡冒出；⑤①③②④；a；将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已集满
【知识点】
装置气密性检查；氧气制取步骤；氧气收集与验满
【点评】
本题是实验室制取氧气的基础实验题，考查实验核心操作的细节，属于必须掌握的基础知识点，难度较低，学生易得分。
【难度系数】
0.3
24.某兴趣小组利用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量大气压。实验方案如下:A.把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔。B.如图甲所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使细线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F。C.读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。D.用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
(1)实验时发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,这将会使测量结果。
(2)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,再插入针筒中,这样做的好处是。
(3)若同学们用图乙中的注射器②测量时,弹簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动,则可以改用图乙中的注射器(填“①”或“③”)。
(4)用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则$p=$。
(1)实验时发现注射器顶端装针头处的空气无法排尽,这将会使测量结果。
(2)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,再插入针筒中,这样做的好处是。
(3)若同学们用图乙中的注射器②测量时,弹簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动,则可以改用图乙中的注射器(填“①”或“③”)。
(4)用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则$p=$。
答案
偏小
密封效果好，减小摩擦力对实验的影响
③
$\frac{FL}{V}$
密封效果好，减小摩擦力对实验的影响
③
$\frac{FL}{V}$
解析
【分析】
本题是利用注射器测量大气压的实验题，需结合实验原理、误差分析、压强公式等知识解答各问题：
1. 分析空气未排尽的影响：内部残留气压会抵消部分外界大气压，导致拉力测量值偏小，进而影响大气压计算结果；
2. 分析涂抹润滑油的作用：既提升密封性防止漏气，又减小活塞与筒壁的摩擦，避免摩擦力干扰拉力测量；
3. 分析注射器选择：根据F=pS，大气压一定时，活塞面积越大所需拉力越大，拉力不足时需换面积更小的注射器；
4. 推导大气压表达式：利用注射器容积V与长度L求出活塞横截面积S，再结合压强公式p=F/S推导得出结果。
【解析】
(1) 若注射器顶端空气无法排尽，内部空气会产生向外的压强，此时弹簧测力计的拉力需克服外界大气压与内部气压的差值，即$F=(p_{外}-p_{内})S$，因此测得的拉力F偏小，根据$p=\frac{F}{S}$计算出的大气压会偏小。
(2) 在活塞周围涂抹润滑油，一方面可以增强活塞与针筒间的密封性，防止注射器漏气；另一方面能减小活塞与针筒之间的摩擦力，避免摩擦力对拉力测量产生干扰，使拉力更接近大气压产生的力。
(3) 根据公式$F=pS$，大气压p一定时，活塞的横截面积S越大，拉动活塞所需的拉力F越大。用注射器②测量时，拉力5N仍无法拉动活塞，说明该注射器活塞面积过大，需换用活塞面积更小的注射器。图乙中注射器③的有刻度部分长度更短、容积更小，活塞面积更小，因此应选用注射器③。
(4) 注射器有刻度部分的容积V等于活塞横截面积S与有刻度部分长度L的乘积，即$V=SL$，因此活塞横截面积$S=\frac{V}{L}$。根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，将S代入可得：$p=\frac{F}{\frac{V}{L}}=\frac{FL}{V}$。
【答案】
偏小；密封效果好，减小摩擦力对实验的影响；③；$\frac{FL}{V}$
【知识点】
大气压强的测量、压强公式应用
【点评】
本题考查大气压测量实验的误差分析、实验改进及公式推导，核心是理解实验原理，掌握压强与压力、受力面积的关系，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.5
本题是利用注射器测量大气压的实验题，需结合实验原理、误差分析、压强公式等知识解答各问题：
1. 分析空气未排尽的影响：内部残留气压会抵消部分外界大气压，导致拉力测量值偏小，进而影响大气压计算结果；
2. 分析涂抹润滑油的作用：既提升密封性防止漏气，又减小活塞与筒壁的摩擦，避免摩擦力干扰拉力测量；
3. 分析注射器选择：根据F=pS，大气压一定时，活塞面积越大所需拉力越大，拉力不足时需换面积更小的注射器；
4. 推导大气压表达式：利用注射器容积V与长度L求出活塞横截面积S，再结合压强公式p=F/S推导得出结果。
【解析】
(1) 若注射器顶端空气无法排尽，内部空气会产生向外的压强，此时弹簧测力计的拉力需克服外界大气压与内部气压的差值，即$F=(p_{外}-p_{内})S$，因此测得的拉力F偏小，根据$p=\frac{F}{S}$计算出的大气压会偏小。
(2) 在活塞周围涂抹润滑油，一方面可以增强活塞与针筒间的密封性，防止注射器漏气；另一方面能减小活塞与针筒之间的摩擦力，避免摩擦力对拉力测量产生干扰，使拉力更接近大气压产生的力。
(3) 根据公式$F=pS$，大气压p一定时，活塞的横截面积S越大，拉动活塞所需的拉力F越大。用注射器②测量时，拉力5N仍无法拉动活塞，说明该注射器活塞面积过大，需换用活塞面积更小的注射器。图乙中注射器③的有刻度部分长度更短、容积更小，活塞面积更小，因此应选用注射器③。
(4) 注射器有刻度部分的容积V等于活塞横截面积S与有刻度部分长度L的乘积，即$V=SL$，因此活塞横截面积$S=\frac{V}{L}$。根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，将S代入可得：$p=\frac{F}{\frac{V}{L}}=\frac{FL}{V}$。
【答案】
偏小；密封效果好，减小摩擦力对实验的影响；③；$\frac{FL}{V}$
【知识点】
大气压强的测量、压强公式应用
【点评】
本题考查大气压测量实验的误差分析、实验改进及公式推导，核心是理解实验原理，掌握压强与压力、受力面积的关系，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.5
25. 为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小塘做了如下实验：①在水平桌面上放置一小车，小车上固定一块条形磁体。②当闭合开关时，小车会沿水平方向向右运动，记录小车在水平桌面上运动的距离。③断开开关，把小车重新放在起始位置，依次向右移动滑动变阻器的滑片，闭合开关，记录电流表的示数以及小车在水平桌面上运动的距离。实验数据如下：
(1)本实验中通过比较来判断电磁铁的磁性强弱。
(2)下列实验中，与本实验的研究方法相同的是(填字母)。
A. 用磁感线描述磁场
B. 借助水压学习电压
C. 用铁屑显示磁体周围磁场分布
D. 用敲响的音叉接触水面来判断音叉有没有振动
(3)通过本实验可得出结论：线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越。
(4)小塘在第4次实验后结束了实验，小钱觉得实验数据还不够，又重新连接电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电流表均有示数并分别记为第5次和第6次数据，小车却出现向左运动的情况，你认为其原因可能是（写出一点即可）。
(1)本实验中通过比较来判断电磁铁的磁性强弱。
(2)下列实验中，与本实验的研究方法相同的是(填字母)。
A. 用磁感线描述磁场
B. 借助水压学习电压
C. 用铁屑显示磁体周围磁场分布
D. 用敲响的音叉接触水面来判断音叉有没有振动
(3)通过本实验可得出结论：线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越。
(4)小塘在第4次实验后结束了实验，小钱觉得实验数据还不够，又重新连接电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电流表均有示数并分别记为第5次和第6次数据，小车却出现向左运动的情况，你认为其原因可能是（写出一点即可）。
答案
小车运动的距离
CD
强
对调了条形磁体的磁极或改变了电流的方向，使电磁铁与条形磁体相互吸引，小车向左运动
CD
强
对调了条形磁体的磁极或改变了电流的方向，使电磁铁与条形磁体相互吸引，小车向左运动
解析
【分析】
本题围绕探究电磁铁磁性强弱的实验展开，核心思路是利用转换法将不易直接观察的电磁铁磁性强弱转化为易测量的小车运动距离；同时结合磁极间的相互作用规律分析小车运动方向变化的原因，以及判断实验所用的研究方法。
【解析】
1. 对于第(1)问：电磁铁磁性强弱无法直接观察，实验中利用电磁铁对条形磁体的力的作用效果来体现，磁性越强，对条形磁体的排斥力越大，小车运动的距离越远，因此通过比较小车运动的距离判断电磁铁磁性强弱。
2. 对于第(2)问：本实验采用转换法（将抽象的磁性强弱转化为直观的小车运动距离）。A选项用磁感线描述磁场是建立模型法；B选项借助水压学习电压是类比法；C选项用铁屑显示磁体周围磁场分布、D选项用敲响的音叉接触水面判断音叉振动，均是将不易观察的现象转化为直观现象，属于转换法，故选CD。
3. 对于第(3)问：实验中线圈匝数一定时，移动滑片增大电流，小车运动距离更远，说明电磁铁对条形磁体的力更大，即磁性越强，因此结论为线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。
4. 对于第(4)问：小车原本向右运动，说明电磁铁与条形磁体相互排斥；现在向左运动，说明两者变为相互吸引，原因可能是对调了条形磁体的磁极，或改变了电流方向，使电磁铁的磁极改变，导致异名磁极相互吸引，小车向左运动。
【答案】
小车运动的距离；CD；强；对调了条形磁体的磁极（或改变了电流的方向，使电磁铁与条形磁体相互吸引，小车向左运动）
【知识点】
电磁铁磁性强弱的影响因素、磁极间的相互作用、转换法
【点评】
本题是探究电磁铁磁性强弱的典型实验题，重点考查转换法的应用、磁极间的相互作用规律，要求学生理解实验设计原理，掌握相关物理方法和知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕探究电磁铁磁性强弱的实验展开，核心思路是利用转换法将不易直接观察的电磁铁磁性强弱转化为易测量的小车运动距离；同时结合磁极间的相互作用规律分析小车运动方向变化的原因，以及判断实验所用的研究方法。
【解析】
1. 对于第(1)问：电磁铁磁性强弱无法直接观察，实验中利用电磁铁对条形磁体的力的作用效果来体现，磁性越强，对条形磁体的排斥力越大，小车运动的距离越远，因此通过比较小车运动的距离判断电磁铁磁性强弱。
2. 对于第(2)问：本实验采用转换法（将抽象的磁性强弱转化为直观的小车运动距离）。A选项用磁感线描述磁场是建立模型法；B选项借助水压学习电压是类比法；C选项用铁屑显示磁体周围磁场分布、D选项用敲响的音叉接触水面判断音叉振动，均是将不易观察的现象转化为直观现象，属于转换法，故选CD。
3. 对于第(3)问：实验中线圈匝数一定时，移动滑片增大电流，小车运动距离更远，说明电磁铁对条形磁体的力更大，即磁性越强，因此结论为线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。
4. 对于第(4)问：小车原本向右运动，说明电磁铁与条形磁体相互排斥；现在向左运动，说明两者变为相互吸引，原因可能是对调了条形磁体的磁极，或改变了电流方向，使电磁铁的磁极改变，导致异名磁极相互吸引，小车向左运动。
【答案】
小车运动的距离；CD；强；对调了条形磁体的磁极（或改变了电流的方向，使电磁铁与条形磁体相互吸引，小车向左运动）
【知识点】
电磁铁磁性强弱的影响因素、磁极间的相互作用、转换法
【点评】
本题是探究电磁铁磁性强弱的典型实验题，重点考查转换法的应用、磁极间的相互作用规律，要求学生理解实验设计原理，掌握相关物理方法和知识点，难度适中。
【难度系数】
0.5
