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微專題(一)膜電位變化曲線分析及電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題真題測(cè)評(píng)·試能力1.(2023·浙江6月選考)神經(jīng)元的軸突末梢可與另一個(gè)神經(jīng)元的樹突或胞體構(gòu)成突觸。通過(guò)微電極測(cè)定細(xì)胞的膜電位,PSP1和PSP2分別表示突觸a和突觸b的后膜電位,如圖所示。下列敘述正確的是()A.突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì),分別使突觸a后膜通透性增大、突觸b后膜通透性降低B.PSP1和PSP2由離子濃度改變形成,共同影響突觸后神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏漠a(chǎn)生C.PSP1由K+外流或Cl-內(nèi)流形成,PSP2由Na+或Ca2+內(nèi)流形成D.突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)增多,分別使PSP1幅值增大、PSP2幅值減小解析:選B由題圖可知,突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)均能引起突觸后膜電位改變,突觸a、b后膜通透性均增大,A錯(cuò)誤;PSP1由Na+或Ca2+內(nèi)流形成,PSP2由K+外流或Cl-內(nèi)流形成,膜電位的幅值由膜內(nèi)外離子濃度差決定,突觸a、b前膜釋放的遞質(zhì)增多,PSP1、PSP2幅值均增大,C、D錯(cuò)誤。2.(2021·湖南高考)研究人員利用電壓鉗技術(shù)改變槍烏賊神經(jīng)纖維膜電位,記錄離子進(jìn)出細(xì)胞引發(fā)的膜電流變化,結(jié)果如圖所示,圖a為對(duì)照組,圖b和圖c分別為通道阻斷劑TTX、TEA處理組。下列敘述正確的是()A.TEA處理后,只有內(nèi)向電流存在B.外向電流由Na+通道所介導(dǎo)C.TTX處理后,外向電流消失D.內(nèi)向電流結(jié)束后,神經(jīng)纖維膜內(nèi)Na+濃度高于膜外解析:選A據(jù)題圖分析可知,TEA處理后,阻斷了外向電流,只有內(nèi)向電流存在,A正確;TEA阻斷鉀通道,從而阻斷了外向電流,說(shuō)明外向電流與鉀通道有關(guān),B錯(cuò)誤;由題圖可知,TTX處理后,內(nèi)向電流消失,C錯(cuò)誤;內(nèi)向電流與鈉通道有關(guān),神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)K+濃度高,Na+濃度低,內(nèi)向電流結(jié)束后,神經(jīng)纖維膜內(nèi)Na+濃度依然低于膜外,D錯(cuò)誤。3.(2022·浙江6月選考)聽到上課鈴聲,同學(xué)們立刻走進(jìn)教室,這一行為與神經(jīng)調(diào)節(jié)有關(guān)。該過(guò)程中,其中一個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)及其在某時(shí)刻的電位如圖所示。下列關(guān)于該過(guò)程的敘述,錯(cuò)誤的是()A.此刻①處Na+內(nèi)流,②處K+外流,且兩者均不需要消耗能量B.①處產(chǎn)生的動(dòng)作電位沿神經(jīng)纖維傳播時(shí),波幅一直穩(wěn)定不變C.②處產(chǎn)生的神經(jīng)沖動(dòng),只能沿著神經(jīng)纖維向右側(cè)傳播出去D.若將電表的兩個(gè)電極分別置于③④處,指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)解析:選A根據(jù)興奮傳遞的方向?yàn)棰邸埽瑒t①處恢復(fù)靜息電位,為K+外流,②處Na+內(nèi)流,A錯(cuò)誤;動(dòng)作電位沿神經(jīng)纖維傳導(dǎo)時(shí),其電位變化總是一樣的,不會(huì)隨傳導(dǎo)距離而衰減,B正確;該反射弧中,興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)是單向的,由軸突傳導(dǎo)到軸突末梢,即向右傳播出去,C正確;將電表的兩個(gè)電極置于③④處時(shí),由于神經(jīng)沖動(dòng)會(huì)使神經(jīng)上不同點(diǎn)產(chǎn)生電位差,指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),D正確。深化學(xué)習(xí)·提素養(yǎng)1.膜電位的測(cè)量及膜電位的曲線解讀(1)膜電位測(cè)量的兩種方法(2)膜電位變化曲線解讀2.電流表指針的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題(1)在神經(jīng)纖維上電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題(2)在神經(jīng)元之間電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題[典例]將一靈敏電流計(jì)電極置于蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌的神經(jīng)上(如圖1),在①處給予一適宜強(qiáng)度的刺激,測(cè)得的電位變化如圖2所示。若在②處給予同等強(qiáng)度的刺激,測(cè)得的電位變化是()[解析]分析圖1、圖2可知,靈敏電流計(jì)電極置于蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌的神經(jīng)上的外側(cè),靜息電位時(shí)靈敏電流計(jì)電位為0,當(dāng)①處給予一適宜強(qiáng)度的刺激,指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn),如圖2所示;而當(dāng)在②處給予同等強(qiáng)度的刺激時(shí),指針也發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn),但是每一次偏轉(zhuǎn)的方向正好與刺激①處時(shí)相反,故選B。[答案]B[思維建模]兩看法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題(電極位于膜的同側(cè))考法訓(xùn)練·融會(huì)通考法(一)膜電位的測(cè)量及膜電位變化曲線解讀1.某神經(jīng)纖維在產(chǎn)生動(dòng)作電位的過(guò)程中,鈉、鉀離子通過(guò)離子通道的流動(dòng)造成的跨膜電流如圖所示(內(nèi)向電流是指正離子由細(xì)胞膜外向膜內(nèi)流動(dòng),外向電流則相反)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.a(chǎn)點(diǎn)之前神經(jīng)纖維膜可能處于靜息狀態(tài)B.a(chǎn)b段和bc段鈉離子通道開放C.c點(diǎn)時(shí)神經(jīng)纖維的膜內(nèi)電位等于0mVD.cd段的外向電流是鉀離子外流引起的解析:選Ca點(diǎn)之后,細(xì)胞存在內(nèi)向電流,即鈉離子內(nèi)流,形成動(dòng)作電位,所以推測(cè)a點(diǎn)之前神經(jīng)纖維膜沒(méi)有受到刺激,處于靜息狀態(tài),A正確;ab段和bc段存在內(nèi)向電流,鈉離子通道開放導(dǎo)致鈉離子內(nèi)流,形成動(dòng)作電位,B正確;c點(diǎn)時(shí)動(dòng)作電位達(dá)到峰值,膜兩側(cè)表現(xiàn)為外負(fù)內(nèi)正的電位,C錯(cuò)誤;cd段的外向電流是恢復(fù)靜息電位的過(guò)程,由鉀離子外流引起,D正確。2.圖1是測(cè)量離體神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位的裝置,圖2是測(cè)得的膜電位變化。下列有關(guān)敘述正確的是()A.圖1中B測(cè)出的電位大小相當(dāng)于圖2中A點(diǎn)的電位B.若細(xì)胞外鈉離子濃度適當(dāng)降低,在適宜條件刺激下圖2中A點(diǎn)下移C.圖2中B點(diǎn)鈉離子通道開放,是由于乙酰膽堿與鈉離子通道相結(jié)合D.圖1中,神經(jīng)纖維的狀態(tài)由B轉(zhuǎn)變?yōu)锳的過(guò)程,膜對(duì)鉀離子的通透性增大解析:選D圖1中B為動(dòng)作電位,相當(dāng)于圖2中C點(diǎn)的電位,A錯(cuò)誤;若細(xì)胞外鈉離子濃度適當(dāng)降低,則適宜條件刺激下,膜外鈉離子內(nèi)流量下降,造成動(dòng)作電位降低,故圖2中C點(diǎn)下移,B錯(cuò)誤;圖2中B點(diǎn)鈉離子通道開放,是由于神經(jīng)纖維在A點(diǎn)和B點(diǎn)之間受到一定強(qiáng)度的刺激,而乙酰膽堿是神經(jīng)遞質(zhì),它只作用于突觸后膜上的相應(yīng)受體,而本裝置測(cè)量的是離體神經(jīng)纖維的膜電位變化,C錯(cuò)誤;圖1中,神經(jīng)纖維的狀態(tài)由B轉(zhuǎn)變?yōu)锳的過(guò)程,即為動(dòng)作電位恢復(fù)為靜息電位,是由于膜對(duì)鉀離子的通透性增大,鉀離子外流,導(dǎo)致膜外電位高于膜內(nèi)電位,D正確。考法(二)電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題3.如圖1為坐骨神經(jīng)腓腸肌實(shí)驗(yàn),其中電流計(jì)放在傳出神經(jīng)纖維的表面,圖2是某反射弧的部分結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是()A.如果分別刺激圖1中的①②,都不會(huì)引起肌肉收縮B.刺激圖1中②能檢測(cè)到電流計(jì)指針有兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)C.刺激圖2中c點(diǎn),電流計(jì)①指針不偏轉(zhuǎn),電流計(jì)②指針偏轉(zhuǎn)兩次D.刺激圖2中c點(diǎn),如果a處檢測(cè)不到電位變化,原因是突觸前膜釋放了抑制性遞質(zhì)解析:選C刺激圖1中的①時(shí),神經(jīng)纖維能將興奮傳到肌肉使肌肉收縮,直接刺激肌肉(②)也能引起肌肉收縮,A錯(cuò)誤;由于傳出神經(jīng)和與其相連接的肌肉之間存在類似于突觸的結(jié)構(gòu),所以刺激圖1中的②時(shí),興奮不能傳遞到神經(jīng)纖維上,電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn),B錯(cuò)誤;由于興奮在突觸處的傳遞是單向的,刺激圖2中c點(diǎn)時(shí),興奮不能在突觸處向左傳遞,電流計(jì)①指針不偏轉(zhuǎn),而興奮向右傳導(dǎo)時(shí),能引起電流計(jì)②指針發(fā)生兩次方向相反的偏轉(zhuǎn),C正確;刺激圖2中c點(diǎn),a處檢測(cè)不到電位變化,原因是興奮不能從突觸后膜向突觸前膜傳遞,D錯(cuò)誤。4.某科研小組利用槍烏賊的神經(jīng)纖維進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)以槍烏賊的粗大神經(jīng)為材料測(cè)定神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差,將電壓表的兩電極均接于神經(jīng)纖維膜外,測(cè)得結(jié)果如圖甲所示;將測(cè)量電極一極接于膜外,另外一極接于膜內(nèi),測(cè)得結(jié)果如圖乙所示。該實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________。(2)將2條槍烏賊的粗大神經(jīng)纖維(保持活性)編號(hào)為甲、乙,甲組不作處理,乙組抑制膜上運(yùn)輸K+的通道蛋白的活性,置于相同且適宜濃度的鹽溶液中,檢測(cè)靜息電位并觀察比較其絕對(duì)值大小。預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是____________________________________________________。(3)已知圖丙中電表1的兩個(gè)電極分別接于b、c兩處的膜外,電表2的兩個(gè)電極分別接于d處膜內(nèi)、e處膜外,靜息狀態(tài)下兩個(gè)電表指針的偏轉(zhuǎn)方向如圖所示。適宜刺激作用于a處,可以觀察到電表1的偏轉(zhuǎn)方向是______________________________(填“先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn)”“先向右偏轉(zhuǎn)回位后再向左偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”);興奮傳到c處后,神經(jīng)遞質(zhì)釋放的生理過(guò)程是_______________________________________________________,突觸后膜上將發(fā)生的生理過(guò)程是________________________________________________________________________________________________________。(4)毒品成癮的機(jī)制復(fù)雜,其一是突觸后膜上多巴胺受體減少,突觸間隙中多巴胺含量異常增加,使突觸后膜持續(xù)興奮,多巴胺含量減少,引起繼續(xù)吸食毒品,以維持突觸后膜的興奮性。有研究表明,運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)腦內(nèi)多巴胺的合成,也可加快多巴胺的分解,毒品成癮者通過(guò)適度運(yùn)動(dòng)能有效抑制復(fù)吸沖動(dòng),但急性劇烈運(yùn)動(dòng)卻無(wú)法有效抑制復(fù)吸沖動(dòng),甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為,對(duì)此可能的解釋是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析:(1)圖甲中電壓表的兩電極均接于神經(jīng)纖維膜外,顯示為0mV,說(shuō)明膜外不同位置電位差為0,圖乙中電壓表的電極一極接于膜外,另外一極接于膜內(nèi),電壓表顯示為-70mV,說(shuō)明槍烏賊神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差為70mV。(2)靜息狀態(tài)下膜電位為外正內(nèi)負(fù),是由K+外流造成的。甲組不作處理,乙組抑制膜上運(yùn)輸K+的通道蛋白的活性,K+外流受阻,因此甲組靜息電位絕對(duì)值大于乙組。(3)適宜刺激作用于a處,a處興奮,產(chǎn)生動(dòng)作電位,沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至b處,使得電表1向左偏轉(zhuǎn),動(dòng)作電位傳至c處,使得回正的電表1向右偏轉(zhuǎn),動(dòng)作電位傳到c的右側(cè),電表1回正,因此電表1的偏轉(zhuǎn)方向是先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn);興奮傳到c處后,突觸小泡向突觸前膜移動(dòng)并與它融合,同時(shí)釋放出神經(jīng)遞質(zhì);突觸后膜上有神經(jīng)遞質(zhì)的受體,與神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合后,離子通道改變,突觸后膜發(fā)生電位變化。(4)急性劇烈運(yùn)動(dòng)對(duì)多巴胺分解的促進(jìn)作用超過(guò)了對(duì)多巴胺合成的促進(jìn)作用,減少了突觸間隙中多巴胺的含量,因此急性劇烈運(yùn)動(dòng)無(wú)法有效抑制毒品成癮者的復(fù)吸沖動(dòng),甚至?xí)T發(fā)復(fù)吸行為。答案:(1)槍烏賊神經(jīng)纖維膜內(nèi)外電位差為70mV(2)甲組靜息電位絕對(duì)值大于乙組(3)先向左偏轉(zhuǎn)回位后再向右偏轉(zhuǎn)突觸小泡向突觸前膜移動(dòng)并與它融合,同時(shí)釋放出神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合(離子通道改變),突觸后膜發(fā)生電位變化(4)急性劇烈運(yùn)動(dòng)對(duì)多巴胺分解的促進(jìn)作用超過(guò)了對(duì)多巴胺合成的促進(jìn)作用,減少了突觸間隙中多巴胺的含量
[重難強(qiáng)化訓(xùn)練(一)]一、選擇題1.(2023·青島統(tǒng)考)位置膜電位是指某一時(shí)刻在不同位置的膜電位變化。研究人員利用槍烏賊大軸突進(jìn)行動(dòng)作電位的傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖所示。其中b、c位點(diǎn)接有靈敏電位計(jì)。下列敘述正確的是()A.d位點(diǎn)膜內(nèi)外電位相同,此時(shí)K+外流與Na+內(nèi)流速率相等B.此時(shí)e位點(diǎn)Na+大量?jī)?nèi)流,引發(fā)去極化和反極化過(guò)程C.由圖可以判斷,興奮的傳導(dǎo)方向是從左向右D.若適當(dāng)增加外界溶液的Na+濃度,則靈敏電位計(jì)每次偏轉(zhuǎn)的幅度增加解析:選Dd位點(diǎn)是動(dòng)作電位的形成過(guò)程,此時(shí)主要是Na+通道開放,Na+內(nèi)流速率大于K+外流速率,A錯(cuò)誤;e位點(diǎn)為靜息電位的恢復(fù)過(guò)程,此時(shí)主要是K+外流,B錯(cuò)誤;d位點(diǎn)是動(dòng)作電位的形成過(guò)程,e位點(diǎn)為靜息電位的恢復(fù)過(guò)程,則興奮的傳導(dǎo)方向是從右向左,C錯(cuò)誤;動(dòng)作電位是Na+內(nèi)流形成的,若增加外界溶液的Na+濃度,膜內(nèi)外Na+濃度差變大,形成的動(dòng)作電位峰值變大,則靈敏電位計(jì)每次偏轉(zhuǎn)的幅度增加,D正確。2.(2023·淄博統(tǒng)考)圖甲為研究神經(jīng)細(xì)胞膜電位變化的實(shí)驗(yàn)裝置,兩個(gè)神經(jīng)元以突觸聯(lián)系,并連有電表Ⅰ(電極分別在Q點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)外側(cè))、Ⅱ(電極分別在R、S點(diǎn)的細(xì)胞外側(cè)),下列分析正確的是()A.靜息電位時(shí),若升高細(xì)胞外K+濃度,則電表Ⅰ的指針右偏幅度增大B.刺激P點(diǎn),電表Ⅰ和電表Ⅱ記錄到的電位變化波形分別為圖乙和圖丙C.刺激P點(diǎn),電表Ⅰ記錄到②處電位值時(shí),Q點(diǎn)膜內(nèi)Na+濃度可能高于膜外D.若S點(diǎn)電極移至膜內(nèi),再刺激P點(diǎn),電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似解析:選D靜息電位時(shí),若升高細(xì)胞外K+濃度,K+外流減少,則電表Ⅰ的指針右偏幅度減小,A錯(cuò)誤;由于興奮在神經(jīng)元之間的傳遞是單向的,只能由突觸前膜到突觸后膜,所以刺激P點(diǎn),興奮只能傳到Q點(diǎn)、R點(diǎn),不能傳到S點(diǎn),所以電表Ⅰ、Ⅱ的指針均只能發(fā)生1次偏轉(zhuǎn),電表Ⅰ記錄到的電位變化波形與圖乙基本相同,電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖丙不同,B錯(cuò)誤;刺激P點(diǎn),Na+內(nèi)流產(chǎn)生動(dòng)作電位,電表Ⅰ記錄到②處電位值時(shí),Q點(diǎn)膜外Na+濃度仍高于膜內(nèi),C錯(cuò)誤;若S點(diǎn)電極移至膜內(nèi),則電表Ⅰ、Ⅱ的電極都是一極在膜外、一極在膜內(nèi),再刺激P點(diǎn),電表Ⅱ記錄到的電位變化波形與圖乙相似,D正確。3.如圖甲所示,在神經(jīng)纖維上安裝兩個(gè)相同的靈敏電表,表1兩電極分別在a、b處的膜外,表2兩電極分別在d處膜的內(nèi)外側(cè)。在b、d的中點(diǎn)c處給予一適宜刺激,相關(guān)的電位變化如圖乙、丙所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線B.圖乙①點(diǎn)時(shí)Na+的內(nèi)流速率比②點(diǎn)時(shí)更大C.圖丙中④→⑤是恢復(fù)靜息電位的過(guò)程D.圖丙曲線處于⑤點(diǎn)時(shí),圖甲a處膜外表現(xiàn)為正電位解析:選B表1兩電極分別在a、b處的膜外,可測(cè)定動(dòng)作電位,興奮依次通過(guò)b、a處時(shí),指針會(huì)發(fā)生兩次方向不同的偏轉(zhuǎn),因此表1記錄得到圖丙所示的電位變化曲線;表2兩電極分別在d處膜的內(nèi)外側(cè),興奮傳導(dǎo)到d處時(shí),d處膜內(nèi)外電位同時(shí)變化,故只會(huì)發(fā)生1次偏轉(zhuǎn),因此表2記錄得到圖乙所示的電位變化曲線,A正確;圖乙②點(diǎn)時(shí)處于產(chǎn)生動(dòng)作電位的過(guò)程,動(dòng)作電位的產(chǎn)生與Na+的內(nèi)流有關(guān),①點(diǎn)時(shí)處于靜息電位,因此圖乙②點(diǎn)時(shí)Na+的內(nèi)流速率比①點(diǎn)時(shí)更大,B錯(cuò)誤;圖丙中④→⑤是恢復(fù)靜息電位的過(guò)程,C正確;圖丙曲線處于⑤點(diǎn)時(shí),圖甲a處處于靜息電位(興奮還沒(méi)有傳到此處),a點(diǎn)膜外為正電位,D正確。二、非選擇題4.無(wú)脊椎動(dòng)物槍烏賊的星狀神經(jīng)節(jié)具有巨大的化學(xué)突觸結(jié)構(gòu),可用微電極來(lái)檢測(cè)突觸前動(dòng)作電位和突觸后電位的變化。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)在突觸結(jié)構(gòu)中,突觸前神經(jīng)元興奮后,由突觸前膜釋放的________作用于突觸后膜的________,導(dǎo)致突觸后神經(jīng)元產(chǎn)生相應(yīng)的電位變化。(2)河豚毒素(TTX)是一種鈉離子通道阻斷劑。用TTX處理突觸前神經(jīng)纖維,然后每隔5min施加一次刺激,分別測(cè)量突觸前和突觸后神經(jīng)元的電位變化,結(jié)果如上圖所示。推測(cè)TTX導(dǎo)致突觸前和突觸后神經(jīng)元電位發(fā)生變化的原因是TTX作用于鈉離子通道,阻斷了鈉離子內(nèi)流,導(dǎo)致________________________________________________________________________________________________________。(3)在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,研究者檢測(cè)到,在使用TTX處理后突觸前膜處的鈣離子內(nèi)流逐漸減弱,由此推測(cè)“突觸前神經(jīng)纖維動(dòng)作電位通過(guò)提高突觸小體內(nèi)鈣離子濃度來(lái)促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放”。研究者利用槍烏賊星狀神經(jīng)節(jié)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),獲得了支持上述推測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)材料:BAPTA(能夠快速與鈣離子結(jié)合,從而阻斷鈣離子與相應(yīng)分子的結(jié)合)、“籠鎖鈣”(一種緩沖液,暴露在強(qiáng)紫外線下會(huì)釋放鈣離子;強(qiáng)紫外線不影響正常神經(jīng)纖維興奮)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果:第一組:對(duì)突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:先檢測(cè)到突觸前神經(jīng)纖維內(nèi)動(dòng)作電位的發(fā)生,之后檢測(cè)到突觸后神經(jīng)纖維電位的變化。第二組:先向突觸小體注射適量BAPTA,接著在突觸前神經(jīng)纖維施加適宜電刺激。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:____________________________________________________。第三組:____________
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