(新高考)高考生物二轮复习第1部分 专题突破 专题7 重难大题集训(五) 开放性实验(含解析)

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重难大题集训(五)　开放性实验
1．(2020·东北师大附中高三一模)日常生活中，黄曲霉素和苯是两种常见的有害物质。为了探究黄曲霉素、苯对细胞癌变的影响，某生物实验小组以小鼠作为实验对象设计并实施了如下实验：
(1)材料：取________________________的小鼠若干，均分为A、B、C、D四组，生理盐水配制的0.01 mol/L黄曲霉素溶液，生理盐水配制的0.01 mol/L苯溶液，生理盐水，注射器等。
实验过程：
组别
注射物
癌变率
A
黄曲霉素溶液1 mL
＋＋
B
苯溶液1 mL
＋＋
C
黄曲霉素溶液0.5 mL＋苯溶液0.5 mL
＋＋＋＋＋＋＋
D

0

注：癌变率＝癌变小鼠数/每组小鼠总数×100%，“＋”的数量表示癌变率的高低。
(2)上表中D组小鼠的注射物是______________。黄曲霉素和苯属于________致癌因子，在这些致癌因子的作用下，细胞中__________________发生突变从而导致细胞癌变。
(3)上述实验结果可以得出的结论是_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)为探究紫杉醇是否有治疗癌症的作用，请用上述A组实验结果中已经发生癌变且癌变程度相同的小鼠为材料，以肿瘤体积的改变量为检测指标，写出实验思路。
答案　(1)生长发育状况相似且健康的(相同性别的)　(2)1 mL(等量)的生理盐水　化学　原癌基因和抑癌基因　(3)黄曲霉素和苯在致癌作用方面具有协同作用(或黄曲霉素和苯都有明显的致癌作用，在致癌作用方面具有协同作用)　(4)选取A组实验结果中已经发生癌变且癌变程度相同的小鼠为材料平均分为两组，分别用等量的紫杉醇和生理盐水处理这两组小鼠，饲养一段时间后，检测这两组小鼠肿瘤体积的改变量
解析　(1)小鼠为实验材料，作为无关变量，须保证样品一致，则选取生长发育状况相似且健康的(相同性别的)小鼠若干只。
(2)为排除生理盐水的干扰，D组作为空白对照，应注射1 mL(等量)的生理盐水。致癌因子有化学致癌因子、物理致癌因子和病毒致癌因子。黄曲霉素和苯属于化学致癌因子，在这些致癌因子的作用下，细胞中原癌基因和抑癌基因发生突变从而导致细胞癌变。
(3)实验结果分别对应不同的癌变率：1 mL黄曲霉素溶液和苯溶液的癌变率相同且较低，但同时加入黄曲霉素溶液0.5 mL＋苯溶液0.5 mL，癌变率大大增加。上述实验结果可以得出的结论是：黄曲霉素和苯都有明显的致癌作用，在致癌作用方面具有协同作用。
2．(2020·广东省化州市高三二模)为了研究在适宜的光照下，CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响，研究人员选取生理状态相同的某种植物若干，分为四组，分别设置不同的CO2浓度和施氮量，测算了净光合速率(Pn)，平均结果如图所示。回答下列问题：

(1)实验中每一组种植多盆并进行多次测定，其目的是______________________________。
(2)据图分析，最有利于植物积累有机物的条件组合是__________________________。氮元素被该植物吸收后运送到叶肉细胞内可用于合成________________等多种化合物，细胞中的[H]主要用于________________。
(3)要达成本实验目的，还需补充的实验是____________________________________________
_________________________________________________________________(写出实验思路)。
答案　(1)减少实验误差对结果的影响　(2)高浓度CO2和200 mg·kg－1施氮量　ATP、DNA、RNA　与O2结合形成水　(3)在黑暗条件下重复上述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率
解析　(1)实验中每一组种植多盆并进行多次测定，是为了防止实验的偶然性，减少实验误差对实验结果的影响。
(2)分析柱状图中数据可知，最有利于植物积累有机物的条件组合是高浓度CO2和200 mg·kg－1施氮量；[H]主要用于有氧呼吸第三阶段与O2结合形成水。
(3)分析题干可知，图中所测数据为光合作用的净光合速率，而实验目的是研究CO2浓度及施氮量对植物总光合速率的影响，故为达到本实验目的，还需要测定植物的呼吸速率，即在黑暗条件下重复题述实验，测出各组实验条件组合下植物的呼吸速率。
3．赤霉素GA3是一种常见的植物激素，如表表示用GA3处理后不同茄子种子的发芽率。据表回答下列问题：
保存时间
发芽率
处理
品种
30～35天
115～120天
GA3 1 000 (mg·L－1)
清水
清水
甲
98.0
0.5
100.0
乙
58.5
2.0
100.0
丙
27.0
0.0
71.0
丁
74.5
0.0
94.5

注：(1)表中“保存时间”是指茄子种子在室温下干燥保存的时间；(2)表中发芽率的数据为重复三次实验得到的平均发芽率。
(1)根据上表可知，保存时间在30～35天时，赤霉素GA3有________________的作用，这一作用效果与________有显著关系。
(2)根据国家规定，室温下保存4个月后，茄子杂交种达到种子发芽率≥85%这一标准的，可称为茄子杂交一级良种，上述符合这一标准的品种有________。
(3)请写出简要实验思路以探究促进品种丙种子萌发的最适GA3浓度：___________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)促进(茄子)种子萌发[或打破(茄子)种子休眠]　茄子品种
(2)甲、乙、丁
(3)用若干不同浓度的GA3溶液处理相同的丙种茄子种子；将各组种子置于相同且适宜的条件下培养；重复多次并求出各浓度对应的平均发芽率，促进品种丙种子萌发的最适GA3浓度在最大发芽率对应的范围内(需考虑浓度梯度、无关变量、最值范围等问题)
解析　(1)由表格数据可知，保存时间在30～35天时，赤霉素GA3与清水相比，在不同程度上提高了几个品种茄子种子的发芽率，说明GA3有促进种子萌发的作用；但GA3对不同品种茄子种子的作用效果不一样，所以这种促进作用与茄子的品种有显著的关系。(2)根据表格数据可知，室温干燥保存4个月后，只有品种丙的发芽率小于85%(为71.0%)，其余三个品种都超过了这一指标。(3)本实验设计需要找出促进品种丙种子萌发的最适GA3浓度，需要考虑浓度梯度设置、无关变量控制、平行重复和最值范围等问题，但只要求写实验思路，不需要写出具体浓度梯度的值和具体实验步骤等。
4．摩尔根及其团队在研究果蝇眼色时，发现F1的雌雄红眼果蝇杂交，后代白眼占1/4，且都是雄果蝇(如下图所示)。

针对这个现象，有以下三种假设：
假设1：控制白眼的基因(w)只位于Y染色体上。
假设2：控制白眼的基因(w)位于X和Y染色体上。
假设3：控制白眼的基因(w)只位于X染色体上。
请分析回答下列问题：
(1)假设1不成立的理由是__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)若假设2成立，则该实验中从P→F1→F2，关于眼色的基因型有________种。
(3)摩尔根还做了一个回交实验(让亲代白眼雄果蝇和F1红眼雌果蝇交配)，该实验的结果不能否定假设2或假设3，理由是_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)若要证明假设3正确，试以F2中个体和野生型果蝇为材料，设计一个杂交方案(要求写出实验思路)：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。后代应出现的结果是___________________________________________________________________。
答案　(1)如果控制白眼的基因只位于Y染色体上，则F1雄性个体应全为白眼，与事实不符　(2)4　(3)根据假设2和假设3推导出的结果相同，回交实验的结果都是雌、雄果蝇中均有一半红眼，一半白眼　(4)让F2中红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，选出子代中的白眼雌果蝇；再用选出的白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇杂交，统计子代表现型及比例　子代雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼(子代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1)
解析　(1)如果控制白眼的基因只位于Y染色体上，则F1雄性个体应全为白眼，而事实是F1雄性个体中白眼占1/4，与事实不符，所以假设1不成立。
(2)若假设2成立，则该实验亲本的基因型为XWXW、XwYw，F1的基因型为XWXw、XWYw，F2的基因型及其比例为XWXW∶XWXw∶XWYw∶XwYw＝1∶1∶1∶1，因此从P→F1→F2，关于眼色的基因型有4种。若假设3成立，则该实验亲本的基因型为XWXW、XwY，F1的基因型为XWXw、XWY，F2的基因型及其比例为XWXW∶XWXw∶XWY∶XwY＝1∶1∶1∶1。
(3)若假设2或假设3成立，结合(2)分析可推知：让亲代白眼雄果蝇(XwYw或XwY)和F1红眼雌果蝇(XWXw)交配，子代的基因型及其比例为XWXw∶XwXw∶XWYw∶XwYw＝1∶1∶1∶1或XWXw∶XwXw∶XWY∶XwY＝1∶1∶1∶1，即根据假设2和假设3推导出的结果相同，回交实验的结果都是雌雄果蝇中均有一半红眼一半白眼，所以该实验的结果不能否定假设2或假设3。
(4)若要证明假设3正确，则应采用测交方案(让白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交)，据此依题意可知，该实验的思路为：让F2中红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交，选出子代中的白眼雌果蝇；再用选出的白眼雌果蝇与野生型红眼雄果蝇杂交，统计子代表现型及比例。若假设3正确，则白眼雌果蝇的基因型为XwXw，野生型红眼雄果蝇的基因型为XWY，二者杂交，子代的基因型及其比例为XWXw∶XwY＝1∶1，因此后代应出现的结果是：子代雌果蝇均为红眼，雄果蝇均为白眼(子代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇＝1∶1)。
5．(2020·吉林省通化市梅河口市第五中学高三一模)土壤中微生物数量大、种类多，在富含有机质的土壤表层有较多的微生物和小动物生长。某中学高三生物兴趣小组围绕土壤微生物和小动物的作用进行了相关探究，回答下列问题：
(1)在调查土壤小动物类群丰富度的过程中，通过调查样本地块中小动物的____________来估测该区域土壤动物的丰富度，丰富度是指___________________________________________。
(2)在验证“土壤中落叶的分解是由于土壤微生物的作用”的实验中，将带有落叶的表层土壤均分为甲、乙两组，甲组作为对照组，对乙组进行灭菌处理，目的是________________，预期甲、乙组未分解的落叶量随时间的变化情况，请将结果以曲线的形式画出来。

(3)反硝化细菌能将硝酸盐转化成氨和氮，施用磷肥能促进土壤反硝化细菌的繁殖，进而导致土壤氮损失。请设计实验验证稻田氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起(仅写设计思路)。
答案　(1)种类和数量　群落中物种数目的多少　(2)排除土壤微生物的作用　如图所示

(3)将样本土壤分为相同的两组并检测含氮量，一组不做处理，一组施用适量磷肥。一段时间后测量并比较两组土壤中反硝化细菌的数量和剩余氮量