22. 日常使用的电磁铁多为U形，是因为U形电磁铁的磁性比条形电磁铁的磁性强吗？为了解开这个疑惑，小科开展了相关探究。
【实验器材】漆包线(长约1~2m)、横截面积相同的条形铁棒和U形铁棒、开关、电源、滑动变阻器、大头针、电流表等。

【实验步骤】①制作电磁铁:将漆包线紧密缠绕在条形铁棒上，绕制总匝数为200匝，制成条形电磁铁。将漆包线分两臂缠绕在U形铁棒上，每臂绕制$\underline{100}$匝，缠绕方向保持一致，制成U形电磁铁。②电路连接:将两电磁铁按图甲所示接入电路，调节滑动变阻器，使电流表示数为0.5A。③测试磁性:闭合开关，缓慢下移两个电磁铁直至接触大头针堆，记录被吸起的大头针数量。
【实验现象及结论】小科观察到的实验现象如图乙所示，说明U形电磁铁的磁性确实比条形电磁铁的磁性强。
(1)请补充步骤①中“?”处的内容:。
(2)实验中能说明U形电磁铁的磁性比条形电磁铁的磁性强的证据是。
(3)为使实验结论更具说服力，小科接下来可以如何进行实验?。

100
U形
电磁铁a端(或b端)吸起的大头针数量比条形电磁铁c端多
调节滑动
变阻器的滑片改变电流大小，重复实验，或改变线圈匝数(如都绕制300匝)，重新进行实验

【分析】
本题探究U形电磁铁与条形电磁铁的磁性强弱，需运用控制变量法，保证除铁芯形状外其他影响磁性的因素（如线圈匝数、电流等）相同，通过吸引大头针数量判断磁性强弱。第（1）问需使U形电磁铁总匝数与条形的200匝相等，故每臂匝数为100；第（2）问磁性强弱由吸引大头针数量体现，对比图乙中两端的大头针数量即可；第（3）问为避免实验偶然性，需多次改变变量重复实验。
【解析】
（1）实验中要控制线圈总匝数相同，条形电磁铁总匝数为200匝，因此U形铁棒两臂每臂绕制的匝数为200÷2=100匝，故补充“100”。
（2）电磁铁磁性强弱可通过吸引大头针的数量来反映，图乙中U形电磁铁的a端（或b端）吸起的大头针数量比条形电磁铁的c端多，说明U形电磁铁磁性更强。
（3）为使实验结论更具普遍性，需多次实验，可调节滑动变阻器的滑片改变电路中的电流大小，重复实验；或保持电流等其他条件不变，改变线圈匝数（如都绕制300匝），重新进行实验，避免偶然性。
【答案】
100；U形电磁铁a端（或b端）吸起的大头针数量比条形电磁铁c端多；调节滑动变阻器的滑片改变电流大小，重复实验（或改变线圈匝数，重新进行实验）
【知识点】
电磁铁磁性强弱、控制变量法
【点评】
本题是探究电磁铁磁性强弱的对比实验，重点考查控制变量法的应用和实验结论的可靠性分析，需明确磁性强弱的判断依据，理解多次实验的意义。
【难度系数】
0.5

23. 小科利用如图所示的装置开展“植物光合作用”的相关实验，步骤如下：①向装有适量清水的烧杯中加入1mL 0.1%的BTB溶液（BTB溶液是一种显色剂，随着其中二氧化碳溶解量增大，溶液由蓝色逐渐变成绿色再变成黄色），用吸管缓慢向溶液中吹气，直至溶液呈现黄色。②取3个100mL的注射器，标为A、B、C，在A、B注射器中各装入3片长为10cm的水蕴草，C注射器不装水蕴草。并在3支注射器中各加入80mL吹成黄色的BTB溶液，排尽空气后，用橡皮帽密封注射器。③先用黑色塑料袋包裹A注射器，再同时将3支注射器置于光照下。④35min后，取回实验装置，观察到B注射器中的溶液变蓝，且收集到一定体积的气体，A、C注射器内无明显变化。⑤小科打开B组橡皮帽，将带火星的木条放在注射器口，推动活塞，观察到带火星的木条复燃。

(1)C组为本实验的对照组，其作用是。
(2)根据实验现象，得出的结论是。
(3)为了进一步探究光照强度对植物光合作用速率的影响，小科制作了三组如图中B所示的装置，放置在不同光照强度的环境中，通过比较来判断水蕴草光合作用的速率。

排除其他因素对实验结果的影响
水蕴草在光照下能进行光合作用，吸收二
氧化碳并释放氧气
相同时间内注射器中产生的气体体积(或相同时间内活塞移动的距离；或产生相同体积的气体所需要的时间；或活塞移动相同距离所需要的时间；或相同时间内BTB溶液的变色程度；或BTB溶液由黄色变为蓝色所需要的时间，合理即可)

【分析】
本实验为探究植物光合作用的对照实验，设置了A（黑暗+水蕴草）、B（光照+水蕴草）、C（光照+无水蕴草）三组。需结合各组的变量控制和实验现象分析各问题：（1）对照组的作用是排除无关变量干扰；（2）通过对比B组与A、C组的现象，推导光合作用的条件和产物；（3）探究光照强度对光合速率的影响，需利用光合作用产生气体的量作为判断指标。
【解析】
（1）C组无加水蕴草，其他条件与B组一致，其作用是排除除水蕴草外的其他因素（如溶液自身变化、环境因素等）对实验结果的影响，确保实验结果由水蕴草的生理活动引起。
（2）B组在光照下，水蕴草使BTB溶液由黄变蓝（说明吸收了二氧化碳），且产生的气体能使带火星木条复燃（说明产生氧气）；A组黑暗中水蕴草无法进行光合作用，无明显变化；C组无水蕴草无变化，因此结论为：水蕴草在光照下能进行光合作用，吸收二氧化碳并释放氧气。
（3）光合作用产生氧气，会使注射器内气体体积增加，活塞移动，因此可通过相同时间内注射器产生的气体体积（或相同时间内活塞移动距离等合理指标）判断光合速率。
【答案】
（1）排除其他因素对实验结果的影响
（2）水蕴草在光照下能进行光合作用，吸收二氧化碳并释放氧气
（3）相同时间内注射器中产生的气体体积(或相同时间内活塞移动的距离；或产生相同体积的气体所需要的时间；或活塞移动相同距离所需要的时间；或相同时间内BTB溶液的变色程度；或BTB溶液由黄色变为蓝色所需要的时间，合理即可)
【知识点】
光合作用、对照实验、BTB溶液特性
【点评】
本题通过对照实验考查光合作用的相关知识，实验设计清晰，需结合变量控制和实验现象分析结论，重点考查学生的实验分析能力，属于中等难度的实验探究题。
【难度系数】
0.5

24.科学实验可以从实验装置、材料选择、操作方法等多方面进行改进以提高实验精确度。为提高测量空气中氧气含量实验的精确度，小科对教材实验进行了创新改进，实验所用红磷均足量。

(1)图甲为教材实验,请对实验步骤进行排序:(填序号)。
①在集气瓶中加少量水后将剩余的容积分成10等份
②火焰熄灭后,冷却至室温
③点燃红磷,迅速放入集气瓶并塞紧瓶塞
④连接装置,检查装置气密性
⑤振荡集气瓶,打开止水夹,观察并记录实验现象
(2)小科利用量筒来提高测量精确度(图乙),结果如表所示,他测得空气中氧气的体积分数为。
(3)小科采用传感器和电烙铁进行图丙所示的实验,结果如图丁所示。小科发现红磷燃烧结束后集气瓶内的氧气并未耗尽,而图乙实验测得的氧气体积分数却接近真实值,请分析原因:。

④①③②⑤
21%
当燃着的红磷放入集气瓶(或止水
夹未夹紧)时，集气瓶内逸出气体的体积与剩余的氧气体积接近

【分析】
第(1)问：测定空气中氧气含量的实验，需遵循“先查气密性，再准备装置，接着反应，后冷却，最后读数”的逻辑：先检查装置气密性防止漏气，再标记集气瓶容积便于测量，然后点燃红磷反应，冷却至室温避免气体膨胀误差，最后打开止水夹观察记录，据此排序。
第(2)问：图乙通过量筒测量进入集气瓶的水体积，计算后氧气体积分数接近空气中氧气的真实占比。
第(3)问：图丙显示氧气未耗尽，但图乙结果接近真实值，原因是图乙实验中红磷伸入时部分空气逸出，逸出气体体积与剩余氧气体积接近，抵消了氧气未耗尽的影响。
【解析】
(1) 实验步骤排序：
① 连接装置，检查气密性（④），避免装置漏气影响结果；
② 集气瓶加水并将剩余容积分10等份（①），为体积测量做准备；
③ 点燃红磷迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞（③），消耗瓶内氧气；
④ 火焰熄灭后冷却至室温（②），防止温度高气体膨胀导致测量误差；
⑤ 振荡集气瓶，打开止水夹观察记录（⑤），测量氧气体积。
故顺序为④①③②⑤。
(2) 图乙实验测得氧气体积分数接近空气中氧气的真实体积分数21%，故答案为21%。
(3) 图乙实验中，燃着的红磷放入集气瓶时，瓶内空气受热膨胀逸出，或止水夹未夹紧导致部分气体逸出，逸出气体的体积与红磷燃烧后剩余的氧气体积接近，因此测得结果接近真实值，即使氧气未耗尽，也会因逸出气体的影响使结果接近21%。
【答案】
④①③②⑤；21%；当燃着的红磷放入集气瓶(或止水夹未夹紧)时，集气瓶内逸出气体的体积与剩余的氧气体积接近
【知识点】
空气中氧气含量测定、实验误差分析、化学实验基本操作
【点评】
本题围绕空气中氧气含量测定实验，考查实验步骤排序、结果计算及误差分析，注重对实验操作逻辑和原理的理解，是初中化学常规重点题型，需学生掌握实验细节和误差产生原因。
【难度系数】
0.6