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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$\boldsymbol{?}$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？。
【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$\boldsymbol{?}$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？。
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(如都绕制300匝)，重新进行实验
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
解析
【分析】
本题是探究U形与条形电磁铁磁性强弱的实验，需运用控制变量法、转换法分析：
(1) 实验要保证两电磁铁的线圈总匝数相同，条形电磁铁总匝数为200匝，U形电磁铁分两臂缠绕，因此每臂匝数需为总匝数的一半，控制线圈总匝数这一变量一致。
(2) 电磁铁磁性强弱通过吸引大头针的数量体现（转换法），对比图乙中两电磁铁吸起大头针的数量，判断磁性强弱。
(3) 为避免实验偶然性，使结论更具说服力，需改变实验条件重复操作，验证结论的普遍性。
【解析】
(1) 实验需控制线圈总匝数相同，条形电磁铁总匝数为200匝，U形电磁铁两臂绕制匝数之和应等于200匝，故每臂匝数为200÷2=100匝。
(2) 磁性强弱通过吸引大头针数量判断，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) 为使结论更具普遍性，可调节滑动变阻器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。
【答案】
(1) 100；(2) 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；(3) 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
【知识点】
电磁铁磁性强弱、控制变量法、转换法
【点评】
本题是电磁学重点实验题，考查控制变量法与转换法的应用，需明确实验变量控制和结论普遍性的验证方法，是初中物理常见的探究题型。
【难度系数】
0.6
本题是探究U形与条形电磁铁磁性强弱的实验，需运用控制变量法、转换法分析：
(1) 实验要保证两电磁铁的线圈总匝数相同，条形电磁铁总匝数为200匝，U形电磁铁分两臂缠绕，因此每臂匝数需为总匝数的一半，控制线圈总匝数这一变量一致。
(2) 电磁铁磁性强弱通过吸引大头针的数量体现（转换法），对比图乙中两电磁铁吸起大头针的数量，判断磁性强弱。
(3) 为避免实验偶然性，使结论更具说服力，需改变实验条件重复操作，验证结论的普遍性。
【解析】
(1) 实验需控制线圈总匝数相同，条形电磁铁总匝数为200匝，U形电磁铁两臂绕制匝数之和应等于200匝，故每臂匝数为200÷2=100匝。
(2) 磁性强弱通过吸引大头针数量判断，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) 为使结论更具普遍性，可调节滑动变阻器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。
【答案】
(1) 100；(2) 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；(3) 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
【知识点】
电磁铁磁性强弱、控制变量法、转换法
【点评】
本题是电磁学重点实验题，考查控制变量法与转换法的应用，需明确实验变量控制和结论普遍性的验证方法，是初中物理常见的探究题型。
【难度系数】
0.6
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。
(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。
答案
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)
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)
解析
【分析】
本题围绕植物光合作用的实验展开，利用BTB溶液检测二氧化碳含量变化，结合对照实验的设计原则分析问题：
1. 对照组的作用是排除无关变量对实验结果的干扰，确保实验结果由实验变量（水蕴草的有无）引起；
2. 根据B、A组的实验现象，结合BTB溶液的变色原理和氧气的助燃性，可推导光合作用的相关结论；
3. 探究光照强度对光合速率的影响时，光合速率可通过单位时间内产生的气体量等指标判断，因为光合越强，产生氧气越多，注射器内气体体积变化越明显。
【解析】
(1) C组无装水蕴草，其他条件与B组一致，作为对照组，可排除除水蕴草外的其他因素（如溶液本身、环境等）对实验结果的影响，保证实验结果是由水蕴草的生理活动引起的。
(2) B组有水蕴草且置于光照下，溶液由黄色变蓝说明二氧化碳被吸收，带火星木条复燃说明产生了氧气；A组处于黑暗环境，无明显变化，说明黑暗下植物无法进行光合作用，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) 探究光照强度对光合作用速率的影响时，光合作用速率可通过相同时间内产生的气体体积（或活塞移动的距离等）判断，因为光照越强，光合速率越快，相同时间内产生的氧气越多，注射器内气体体积变化越显著。
【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、影响光合作用的因素
【点评】
本题为实验探究题，结合BTB溶液的特性考查光合作用的核心知识，重点考察对照实验的设计与分析，要求学生理解实验变量控制和现象与结论的对应关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕植物光合作用的实验展开，利用BTB溶液检测二氧化碳含量变化，结合对照实验的设计原则分析问题：
1. 对照组的作用是排除无关变量对实验结果的干扰，确保实验结果由实验变量（水蕴草的有无）引起；
2. 根据B、A组的实验现象，结合BTB溶液的变色原理和氧气的助燃性，可推导光合作用的相关结论；
3. 探究光照强度对光合速率的影响时，光合速率可通过单位时间内产生的气体量等指标判断，因为光合越强，产生氧气越多，注射器内气体体积变化越明显。
【解析】
(1) C组无装水蕴草，其他条件与B组一致，作为对照组，可排除除水蕴草外的其他因素（如溶液本身、环境等）对实验结果的影响，保证实验结果是由水蕴草的生理活动引起的。
(2) B组有水蕴草且置于光照下，溶液由黄色变蓝说明二氧化碳被吸收，带火星木条复燃说明产生了氧气；A组处于黑暗环境，无明显变化，说明黑暗下植物无法进行光合作用，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) 探究光照强度对光合作用速率的影响时，光合作用速率可通过相同时间内产生的气体体积（或活塞移动的距离等）判断，因为光照越强，光合速率越快，相同时间内产生的氧气越多，注射器内气体体积变化越显著。
【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、影响光合作用的因素
【点评】
本题为实验探究题，结合BTB溶液的特性考查光合作用的核心知识，重点考察对照实验的设计与分析，要求学生理解实验变量控制和现象与结论的对应关系，难度适中。
【难度系数】
0.6
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:。
(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:。
答案
④①
③②⑤
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
③②⑤
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
解析
【分析】
本题围绕测定空气中氧气含量的实验展开，需结合实验操作逻辑、空气中氧气的体积分数及实验误差原理分析：
（1）实验步骤需遵循“先检查装置气密性→准备实验装置→进行反应→冷却至室温→观察现象”的逻辑，据此排序；
（2）空气中氧气的体积分数约为21%，结合乙实验结果接近真实值可直接得出；
（3）对比丙实验（氧气未耗尽）和乙实验结果接近真实值，需分析乙实验中操作导致的气体体积变化原因。
【解析】
（1）测定空气中氧气含量的实验步骤：
① 先连接装置，检查装置气密性（④），防止装置漏气影响实验结果；
② 在集气瓶中加少量水后将剩余的容积分成10等份（①），便于后续测量进入集气瓶的水的体积；
③ 点燃红磷，迅速放入集气瓶并塞紧瓶塞（③），防止瓶内气体受热逸出；
④ 火焰熄灭后，冷却至室温（②），避免温度过高导致瓶内压强偏大，使进入的水体积偏小；
⑤ 振荡集气瓶，打开止水夹，观察并记录实验现象（⑤）；
因此步骤排序为④①③②⑤。
（2）空气中氧气的体积分数约为21%，乙实验测得结果接近真实值，故为21%。
（3）乙实验中，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，因此测得的氧气体积分数接近真实值。
【答案】
（1）④①③②⑤；（2）21%；（3）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、实验基本操作、实验误差分析
【点评】
本题考查测定空气中氧气含量的实验，涵盖实验步骤排序、体积分数计算及误差分析，注重对实验细节和原理的理解，需学生掌握实验操作的先后逻辑及误差产生的原因，属于实验基础类题目。
【难度系数】
0.5
本题围绕测定空气中氧气含量的实验展开，需结合实验操作逻辑、空气中氧气的体积分数及实验误差原理分析：
（1）实验步骤需遵循“先检查装置气密性→准备实验装置→进行反应→冷却至室温→观察现象”的逻辑，据此排序；
（2）空气中氧气的体积分数约为21%，结合乙实验结果接近真实值可直接得出；
（3）对比丙实验（氧气未耗尽）和乙实验结果接近真实值，需分析乙实验中操作导致的气体体积变化原因。
【解析】
（1）测定空气中氧气含量的实验步骤：
① 先连接装置，检查装置气密性（④），防止装置漏气影响实验结果；
② 在集气瓶中加少量水后将剩余的容积分成10等份（①），便于后续测量进入集气瓶的水的体积；
③ 点燃红磷，迅速放入集气瓶并塞紧瓶塞（③），防止瓶内气体受热逸出；
④ 火焰熄灭后，冷却至室温（②），避免温度过高导致瓶内压强偏大，使进入的水体积偏小；
⑤ 振荡集气瓶，打开止水夹，观察并记录实验现象（⑤）；
因此步骤排序为④①③②⑤。
（2）空气中氧气的体积分数约为21%，乙实验测得结果接近真实值，故为21%。
（3）乙实验中，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，因此测得的氧气体积分数接近真实值。
【答案】
（1）④①③②⑤；（2）21%；（3）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、实验基本操作、实验误差分析
【点评】
本题考查测定空气中氧气含量的实验，涵盖实验步骤排序、体积分数计算及误差分析，注重对实验细节和原理的理解，需学生掌握实验操作的先后逻辑及误差产生的原因，属于实验基础类题目。
【难度系数】
0.5
