高考生物二轮专题强化训练15.2《实验设计与分析》（含详解）

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第二部分　实验设计与分析(45分钟，100分)一、选择题1．(辽宁省大连市考试)蛙受精卵的下部含有一些特殊的蛋白质和mRNA，称为生殖质。用紫外线照射受精卵下部能够破坏生殖质。某研究小组选择蛙受精卵进行探究实验，处理方式和实验结果如下：实验1：受精卵未做任何处理蛙胚生殖腺中有生殖细胞实验2：用紫外线照射受精卵的下部蛙胚生殖腺中无生殖细胞实验3：移植正常生殖质至经紫外线照射过的下部蛙胚生殖腺中有生殖细胞有关分析不正确的是(　　)A．本实验主要是为了探究生殖细胞的形成是否与生殖质有关B．实验1为对照组，可排除其他条件对实验结果造成的影响C．实验2结果产生的直接原因是紫外线破坏了受精卵中的部分基因D．实验3表明生殖质可在不同受精卵之间进行移植且仍能保持活性解析：该探究实验的处理方式是用紫外线照射受精卵下部，破坏生殖质，说明实验主要是为了探究生殖细胞的形成是否与生殖质有关，A正确；实验1未做任何处理，所以可作为对照组，可排除其他条件对实验结果造成的影响，B正确；由于生殖质中只含有一些特殊的蛋白质和mRNA，没有基因，所以实验2结果产生的直接原因不是紫外线破坏了受精卵中的部分基因，C错误；移植正常生殖质至经紫外线照射过的下部后，蛙胚生殖腺中有生殖细胞，说明生殖质可在不同受精卵之间进行移植且仍能保持活性，D正确。答案：C2．(湖南省十校联考)某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的光合作用速率＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(　　)A．下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时C．下午4时后在阳光下照射6小时D．下午4时后将整个实验装置遮光3小时解析：依题意，光合作用速率＝净光合作用速率＋呼吸作用速率，(y－x)/6是净光合作用速率，还需测定呼吸速率，所以遮光3小时，则呼吸速率为(y－z)/3，光合作用速率＝(y－x)/6＋(y－z)/3＝(3y－2z－x)/6 g·cm－2·h－1。答案：D3．(贵州省贵阳市期末卷)鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。下列相关分析正确的是(　　)A．亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是aaBB或AAbbB．F1减数分裂形成的雌配子和雄配子的数量相同C．F2没有红眼黑体的原因是存在致死基因D．F2中的黑眼黄体的基因型有4种解析：根据实验结果中F2的性状分离比9∶3∶4(3＋1)，可知两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律，F1的基因型为AaBb，因此亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是aaBB，黑眼黑体鳟鱼的基因型为AAbb，A错误；F1减数分裂形成的雌配子的数量远远小于雄配子的数量，B错误；根据F2的性状分离比为9∶3∶4，可知在F2中不存在致死基因，C错误；F2中黑眼黄体的基因型为AABB、AaBB、AABb、AaBb，共有4种，D正确。答案：D 4．以三组形态、大小、长势相似的豌豆幼苗为材料，用设施相同的塑料薄膜温室、供气的CO2钢瓶若干等进行实验，以研究不同浓度CO2对豌豆幼苗各项生理指标的影响，所得结果如图所示。下面对该实验及实验结果的分析，正确的是(　　)A．为避免变量对实验结果的干扰，实验中的变量设置应相同且适宜B．A组幼苗可直接放在大气中，B、C组必须放在塑料薄膜温室中以控制CO2浓度C．随着CO2浓度升高，豌豆幼苗还原糖和Rubisco酶的含量也有所增加D．据图可知，有利于豌豆幼苗度过干旱环境的条件是较高CO2浓度解析：实验中的变量有自变量、因变量、无关变量等，其中无关变量应该相同且适宜，以避免对实验结果造成干扰，自变量不能相同，A错误；本实验自变量为CO2浓度，而光照、温度、空气湿度等无关变量可能会影响实验结果，所以，三组幼苗均应放在塑料薄膜温室中以控制无关变量相同且适宜，B错误；随着CO2浓度升高，豌豆幼苗还原糖的含量逐渐增加，Rubisco酶的活性也逐渐增加，但Rubisco酶的含量变化情况图中并未给出，故不能判断其含量变化，C错误；题图显示，随着CO2浓度升高，气孔的开度减小，可减少水分的散失，有利于豌豆幼苗度过干旱环境，D正确。答案：D5．小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案。下列对该实验的实验步骤及预期结果与结论的分析，不恰当的一项是(　　)实验步骤预期结果与结论①取两只健康状况良好且相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，说明下丘脑是调节体温的中枢②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不做处理作为对照③把甲鼠置于0℃环境中，把乙鼠置于25℃环境中作为对照④在相对安静的条件下观察24 h，每隔4 h分别测量一次体温，并做好记录A.步骤①取材不当，应取若干只健康状况良好且体重相同的成年小白鼠B．步骤②还应测量小白鼠的初始体温，以便和步骤④记录的结果进行比较C．不符合单一变量原则，应将两组小白鼠均置于25℃环境中进行实验D．预期结果与结论和实验目的不对应，应对各种可能的结果及结论进行描述解析：一般情况下，用活体做实验时，为避免因个体死亡或个体差异等情况而导致实验不能正常进行，常选取多个相同状况的个体进行研究，A正确；本实验的观测指标为小白鼠体温的变化，所以，在实验开始时要测量小白鼠的初始体温，以进行比较分析，B正确：本实验的单一变量应为下丘脑是否破坏，由步骤③可知，本实验不符合单一变量原则，但结合题干信息可知，实验应在0℃环境中进行，C错误；探究性实验的结果和结论不唯一，应对各种可能的结果和结论进行分项描述，本实验属于探究性实验，而题中结果和结论的描述方式为验证性实验结果和结论的描述方式，D正确。答案：C6．某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸，实验设计如下。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化(忽略其他原因引起的容积变化)。下列有关说法不正确的是(　　)A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵解析：由于甲组装置内放的NaOH溶液用于吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2变化所致。乙组装置内放的是蒸馏水，则乙组右管液面变化是锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的。甲组右管液面升高表明消耗O2，存在有氧呼吸，乙组不变表明释放CO2与消耗O2相等，则可知微生物只进行有氧呼吸。甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵，若微生物进行乳酸发酵，不产生CO2，则乙组液面高度不会变化。答案：D7．玉米的抗病和不抗病、高秆和矮秆是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：实验①：取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗6株，抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养，获得幼苗，经秋水仙素处理后，选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。实验②：以甲和丁为亲本进行杂交，F1都表现为抗病高秆。以下叙述中，不正确的是(　　)A．实验②可以确定这两对相对性状之间的显、隐性关系B．实验①F1中抗病高秆植株能产生四种类型的雌、雄配子C．该育种实验运用了诱变育种、单倍体育种和杂交育种技术D．实验①中的白化苗不能合成叶绿素，不久会死亡，这类变异属于不可遗传的变异解析：实验②中不抗病矮秆植株(甲)与纯合抗病高秆植株(丁)杂交，后代全表现为抗病高秆，这说明抗病对不抗病是显性性状，高秆对矮秆是显性性状；假设控制性状的基因为A(抗病)、a(不抗病)、B(高秆)、b(矮秆)，实验①中乙(抗病矮秆)的基因型为A_bb，丙(不抗病高秆)的基因型为aaB_，则F1中抗病高秆的基因型为AaBb，该个体可以产生AB、Ab、aB、ab四种类型的雌、雄配子；用合适剂量的γ射线照射甲后种植，该过程运用的是诱变育种的方法，用花药进行离体培养获得单倍体后，再用秋水仙素处理获得能稳定遗传的纯合子为单倍体育种；实验①中的白化苗可能是物理射线处理导致遗传物质发生改变而形成的，这种变异是可遗传变异。答案：D8．某生物兴趣小组研究了光照、赤霉素和赤霉素合成抑制剂(图示简称抑制剂)对芹菜的茎伸长生长影响的实验，部分实验结果如图所示，相关推论不正确的是(　　)A．1、4组对照或3、6组对照均可说明适度延长光照可促进芹菜茎的伸长B．该实验第2组的条件为光照(8 h/d)＋抑制剂C．4、5组对照说明该芹菜本身能产生赤霉素D．4、5、6组对照说明赤霉素合成抑制剂只能抑制赤霉素的合成不能抑制赤霉素的作用解析：1、4组对照或3、6组对照的自变量均为光照时间的长短，都可以说明适度延长光照可促进芹菜茎的伸长；据图分析可知，若实验第2组的条件为光照(8 h/d)＋抑制剂，则植株茎的长度应小于第1组；第5组的条件是光照(12 h/d)＋赤霉素合成抑制剂，结果植株茎的长度小于第4组，所以4、5组对照说明芹菜本身能产生赤霉素；6组加入赤霉素后茎生长得比5组快，所以4、5、6组对照说明赤霉素合成抑制剂只能抑制赤霉素的合成不能抑制赤霉素的作用。答案：B9．(山东省胶东模拟考试)下列相关实验的描述中，正确的是(　　)选项实验目的相关描述A证明ATP是直接的能源物质分别给不同组的刚刚熄灭的活萤火虫的发光器添加ATP制剂、0.1%葡萄糖溶液和蒸馏水，观察发光器发光情况B探究植物细胞的吸水和失水采用前后对照，用于实验的外界溶液必须对细胞无毒害，且任何浓度均可以C低温诱导染色体加倍　盐酸、酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离D探究培养液中酵母菌种群数量没有振荡试管分别吸出上、中、下三层培养液进行计数，取平均数作为一次取样的数据解析：选项A正确，活萤火虫的发光器在能量的作用下，可以发光；ATP是直接能源物质，添加后发光器能发光；葡萄糖是主要能源物质，但是不能被直接使用，所以添加后发光器不发光；添加蒸馏水是对照，添加后发光器不发光。选项B错误，用于该实验的外界溶液对细胞应该是无毒害的，且本实验对溶液浓度有要求，外界溶液的浓度应适中，若溶液浓度过高，细胞会因过度失水而死亡，观察不到细胞复原现象，若溶液浓度过低，细胞不会发生质壁分离。选项C错误，卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸、酒精混合液可以使洋葱根尖细胞解离。选项D错误，探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管中取样前应该将培养液振荡均匀，否则会因酵母菌在试管中分布不均匀而使统计出来的结果不准确。答案：A10．(吉林省长春市质量监测)某兴趣小组设计实验研究了几种培养液对草履虫繁殖的影响，实验结果如下表所示，下列说法错误的是(　　)编号1号2号3号4号5号草履虫培养液稻草液蜂蜜液淀粉液酵母液猪瘦肉汁一个视野中开始同时出现5个草履虫的时间　　　　　4天8天一直没有8天3天9天后一个视野中草履虫的数量　　　　30～35个12～17个0个10～15个50～55个A.实验过程中5种草履虫培养液的量应相等B．实验表明，稻草液中草履虫的K值为35个C．多次取样后观察得到的实验结果更接近真实值D．实验结果显示淀粉液不适合用来培养草履虫解析：该实验的自变量为草履虫培养液的种类，而培养液的量为无关变量，各组之间应保持一致，A正确；稻草液中草履虫的K值指的是稻草液中所能容纳的全部草履虫的最大数量，而“35个”仅仅是9天后一个视野中草履虫的数量，B错误；多次取样后观察，计算所得数据的平均值，可使实验结果更接近真实值，C正确；从表中数据可知，草履虫不能在淀粉液中生存，D正确。答案：B二、非选择题11．(全国卷Ⅲ)为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示： 对照组实验组一实验组二实验组三实验组四实验处理温度/℃3636363125相对湿度/%1727525252实验结果光合速率/mgCO2·dm－2·h－111.115.122.123.720.7回答下列问题：(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是________________________________________________________________________；并可推测，________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是________________________________________________________________________。(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。解析：(1)由表可知，对照组、实验组一和实验组二的温度条件相同，相对湿度不同，且随着相对湿度增大，光合速率明显增加；而实验组二、三、四的相对湿度相同，温度依次降低，但光合速率变化不明显，故中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度。增加麦田环境的相对湿度可提高光合速率，推测其能降低小麦光合作用“午休”的程度。(2)实验组二、三、四在相对湿度相同的情况下，环境温度为31℃时光合速率最大，说明环境温度为25℃时没有达到光合作用的最适温度，依据温度对酶活性的影响规律可知适当提高实验组四的环境温度能提高小麦的光合速率。(3)二氧化碳进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白和能量。答案：(1)湿度(或答相对湿度)　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度(3)不需要　不需要12．植物叶片表皮上分布有大量的气孔，当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后会膨胀变形，气孔开启；反之，气孔关闭。某蚕豆品种有矮化特性，于上午9：00采摘生长状况相同的该种蚕豆植株叶片，分别做相应处理。然后撕取下表皮在光学显微镜下观察气孔的开闭情况。结果如表所示： 组号叶片处理完全开放气孔数(%)半开放气孔数( %)关闭气孔数( %)①黑暗条件下处理4 h0.02g/mL NaHCO3溶液01783②0.03 g/mL NaHCO3溶液00100③光照条件下处理4 h0.02 g/mL NaHCO3溶液503614④0.03 g/mL NaHCO3溶液80146(1)该实验的目的是____________________________________________。(2)若要达到实验目的，上述实验还应增加两组：________________________________________________________________________。(3)请根据表中数据用柱形图表示光照条件下NaHCO3溶液对气孔开闭影响的实验结果。(4)为了进一步验证该蚕豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关，用具有2片真叶且长势相同的该品种蚕豆幼苗若干、完全培养液、蒸馏水、适宜浓度的赤霉素溶液、喷壶等为材料进行实验。实验步骤：①将上述蚕豆幼苗平均分成A、B两组，A组为对照组，B组为实验组，分别置于等量的完全培养液中培养。②用喷壶分别将________和________喷洒在A、B两组幼苗上。③将两组幼苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定________。④预期实验结果：________________。解析：(1)通过比较四组实验的差异可知，该实验的自变量有NaHCO3溶液浓度、光照的有无，因变量为气孔开闭状况，故该实验的目的是探究NaHCO3溶液、光照对蚕豆叶片气孔开闭的影响。(2)从实验设计的角度分析，表中实验还缺少在清水中的对照组，所以，应增加黑暗、光照条件下在清水中对叶片进行处理的两组。(3)作图时要注意纵、横坐标的确定以及数值的对应关系。(4)本实验是一个验证性实验，根据实验目的，实验自变量应为蒸馏水和适宜浓度的赤霉素溶液，所以，②中应分别用蒸馏水和适宜浓度的赤霉素溶液喷洒两组幼苗。由于验证的是赤霉素溶液对株高的影响，所以，应测量两组幼苗植株的高度。因赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用，故用赤霉素处理植株后，可以显著增加植株的高度，故该实验预期结果应是A组植株高度小于B组植株高度。答案：(1)探究NaHCO3溶液、光照对蚕豆叶片气孔开闭的影响(2)光照、黑暗条件下在清水中处理叶片(3)如图所示(4)蒸馏水　适宜浓度的赤霉素溶液　两组植株的高度　A组植株高度　小于B组植株高度