2023届高考生物二轮复习专题提升练专题9实验与探究作业含答案

专题9　实验与探究

一、单项选择题

1.(2022陕西渭南一模)下列关于生物学实验的叙述,错误的是(　　)

A.所有实验都需要设计空白对照,确保单一变量

B.质壁分离的过程中植物细胞的吸水能力逐渐增强

C.番茄含有丰富的葡萄糖,但不可用于还原糖的鉴定

D.用酸性重铬酸钾检验酒精会变成灰绿色

2.(2022山东淄博一模)生物学实验常用对照原则,通过设置对照实验,可增加实验结果的可信度和说服力。下列说法错误的是(　　)

A.“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是对照实验,也叫相互对照实验

B.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,实验组中添加肝脏研磨液体现了“加法原理”

C.“探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”的正式实验,必须设置空白对照

D.“探究培养液中酵母菌种群数量变化”实验中,在时间上形成了自身前后对照

3.(2022山东淄博二模)同位素标记法是生物学研究的常用技术。下列关于同位素的应用实例,说法正确的是(　　)

A.用14C标记CO2探明了CO2中碳元素在光合作用过程中的转移途径

B.小白鼠吸入18O2后呼出的二氧化碳不含有18O,尿液中含有O

C.用32P标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌,意在证明蛋白质不是遗传物质

D.探究DNA的复制方式时,15N15N-DNA位于离心管的底部,放射性强于15N14N-DNA

4.(2022山东卷)根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1 000条鱼售卖,第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布,则该鱼塘中鱼的初始数量约为(　　)

A.2×104条　　　　　

B.4×104条

C.6×104条 

D.8×104条

5.(2022陕西西安三模)下列相关实验中涉及“分离”的叙述,错误的是(　　)

A.研究细胞内各种细胞器的功能时,常用差速离心法将细胞器分离分别进行研究

B.由于不同种色素在无水乙醇中的溶解度不同,从而使色素随着无水乙醇在滤纸上扩散而分离开

C.植物细胞质壁分离的实验中,滴加蔗糖溶液的目的是使原生质层与细胞壁分离

D.证明DNA分子进行半保留复制的实验中,可利用离心技术将试管中含15N的DNA和含14N的DNA进行分离

6.(2022广东惠州一模)选择合适的实验材料可以更好地达成实验目的。下列实验材料与实验目的对应不合理的一项是(　　)

7.(2022广东江门模拟)为探究月季紫红叶片中的色素种类和性质,某实验小组使用不同的试剂作为层析液对该叶片色素提取物进行分离,结果如图,以下分析错误的是(　　)

A.甲组的实验结果说明在该组层析液中各种色素的溶解度差异较大

B.光合色素易溶于无水乙醇,因此无水乙醇适用于光合色素的分离

C.分析甲、乙组实验结果可排除紫红色素属于类胡萝卜素的可能性

D.分析丙组实验结果可推测,紫红色素可能是位于液泡内的水溶性色素

8.(2022湖南衡阳模拟)某研究小组对洞庭湖地区2 hm2(1 hm2=104 m2)范围内褐家鼠的种群密度进行调查,第一次捕获并标记393只鼠,第二次捕获340只鼠,其中有标记的鼠85只。标记物不影响鼠的生存和活动,但鼠有记忆,再次被捕的概率会降低,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有93只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定。下列相应叙述正确的是              (　　)

A.该调查结果比实际值偏小

B.褐家鼠的出生率和死亡率是该种群最基本的数量特征

C.调查期间,褐家鼠种群的数量波动不会引起K值发生改变

D.通过计算可得该地区褐家鼠的种群密度约为1 200只/hm2

9.(2022湖南娄底二模)紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞吸收Mo后,紫色洋葱会由紫色变为绿色。某同学取若干紫色洋葱鳞片叶外表皮,均分为2组,甲组包裹若干层保鲜膜密封,乙组暴露在空气中,处理12 h后,将两组洋葱鳞片叶外表皮制成装片并置于一定浓度的Na2MoO4溶液中,观察细胞出现绿色的时间并统计变色细胞所占的比例,结果如下图所示。下列说法错误的是(　　)

A.实验中甲组为对照组,乙组为实验组

B.洋葱表皮细胞吸收的Mo可能改变了细胞液的pH

C.该实验应控制的无关变量有处理时间和Na2MoO4溶液浓度等

D.甲组出现绿色的时间长的原因可能是细胞呼吸被抑制

10.(2022湖南卷)洋葱根尖细胞染色体数为8对,细胞周期约12 h。观察洋葱根尖细胞有丝分裂,拍摄照片如图所示。下列分析正确的是(　　)

A.a为分裂后期细胞,同源染色体发生分离

B.b为分裂中期细胞,含染色体16条,核DNA分子32个

C.根据图中中期细胞数的比例,可计算出洋葱根尖细胞分裂中期时长

D.根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理,分裂间期细胞所占比例降低

二、不定项选择题

11.(2022天津二模)某同学为了测定洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度范围,将其放入不同浓度的物质A溶液中,记T为细胞体积与原生质体的比值,一段时间后,测定T的值。假设在细胞发生质壁分离和复原的过程中,细胞均保持活性,则下列有关说法不正确的是(　　)

A.T的值等于1,则物质A可能是甘油

B.T在变化过程中,都有物质A不断进入细胞内

C.T的值越小,物质A溶液的渗透压与细胞液的渗透压的差值越大

D.T的值越大,物质A浓度越高,细胞的失水量越多,液泡的紫色越深

12.(2022湖南衡阳二模)土壤线虫与农作物的健康和土壤群落的稳定性密切相关。为研究不同种植条件对土壤线虫的影响,某研究小组进行了相关实验,结果如下图所示。下列有关叙述或推测正确的是(　　)

A.可用取样器取样法调查土壤线虫的种群密度和丰富度

B.与番茄连作相比,水稻—番茄轮作条件下,真菌和细菌的丰富度可能更高

C.番茄连作条件下,土壤环境条件最不利于番茄生长

D.轮作条件下,土壤线虫的个数最少,因此土壤生态系统的抵抗力稳定性最低

三、非选择题

13.(2022浙江杭州二模)小球藻是一种单细胞藻类,常用于光合作用的相关研究。回答下列问题。

(1)为研究光合作用释放的O2来源于什么物质,鲁宾等以小球藻为实验材料,用18O标记的K2CO3、KHCO3、H2O进行了三组实验,结果如表所示。分析表中数据可知,光合产物O2中的氧来源于　　　　　,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中小球藻光合作用所需CO2来源于　　　　　　　　　　(填场所)。若在光源和小球藻之间放置红色滤光片而获得单一波长的红光,则小球藻产生O2的速率将　　　　　。 

(2)为研究光合作用中碳的同化和去向,卡尔文等用14CO2处理小球藻不同时间,随后　　　　　　　　　　　　　　(填“停止光照”“加热杀死小球藻”或“停止光照或加热杀死小球藻”)从而终止反应。通过双向纸层析分离小球藻中的有机物,进行放射自显影处理后形成若干斑点,每个斑点对应一种化合物,结果如图所示。据图甲分析,含量最多的化合物最可能是　　　　　　　　(填图中字母)。已知,点样处位于图中滤纸的左下角;双向纸层析是第一次层析后,将滤纸旋转90°进行第二次层析的方法;层析液中溶解度越大的物质在滤纸上扩散得越快。据图分析,两次层析过程中使用　　　　　　　　　(填“相同”或“不同”)的层析液,判断依据是　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 

甲(14CO2处理5s)

乙(14CO2处理90s)

14.(2022浙江卷)坐骨神经由多种神经纤维组成,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。

欲研究神经的电生理特性,请完善实验思路,分析和预测结果(说明:生物信号采集仪能显示记录电极处的电位变化,仪器使用方法不要求;实验中标本需用任氏液浸润)。

图1

图2

图3

(1)实验思路:

①连接坐骨神经与生物信号采集仪等(简图如图1,a、b为坐骨神经上相距较远的两个点)。

②刺激电极依次施加由弱到强的电刺激,显示屏1上出现第一个动作电位时的刺激强度即阈刺激,记为Smin。

③　　　　　　　　　　　　　　　　　,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。 

(2)结果预测和分析:

①当刺激强度范围为　　　　　　　　　　　　　　　时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。 

②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,其幅值与电刺激强度成正比,不影响动作电位(见图2)。伪迹的幅值可以作为　　　　　　　　的量化指标;伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上　　　　　　　　　　　所需的时间。伪迹是电刺激通过　　　　　　　传导到记录电极上而引发的。 

③在单根神经纤维上,动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有　　　　　性。而上述实验中a、b处的动作电位有明显差异(如图2),原因是不同神经纤维上动作电位的　　　　　　　不同导致b处电位叠加量减小。 

④以坐骨神经和单根神经纤维为材料,分别测得两者的Smin和Smax。将坐标系补充完整,并用柱形图表示两者的Smin和Smax相对值。

专题提升练9

1.A　解析:并不是所有实验都需要设计空白对照,如细胞的质壁分离及复原实验存在前后自身对照,不需要设计空白对照,A项错误;质壁分离的过程中细胞失水,细胞液浓度升高,植物细胞的吸水能力逐渐增强,B项正确;番茄含有丰富的葡萄糖,但其颜色存在干扰,不可用于还原糖的鉴定,C项正确;酒精可用酸性重铬酸钾溶液鉴定,颜色由橙色变成灰绿色,D项正确。

2.C　解析:“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验是对照实验,也叫有氧组与无氧组的相互对照实验,A项正确;“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中,实验组中添加肝脏研磨液体现了“加法原理”,B项正确;“探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度”的预实验需要设置空白对照,但正式实验不需要设置空白对照,C项错误;“探究培养液中酵母菌种群数量变化”实验中,在时间上形成了自身前后对照,因此不需要再设置对照实验,D项正确。

3.A　解析:用14C标记CO2探明了CO2中碳元素在光合作用过程中的转移途径,即CO2→C3→有机物,A项正确;氧气参与有氧呼吸的第三阶段,反应产物为水,给小白鼠供应18O2,首先生成含有18O的水,含有18O的水可以参与有氧呼吸的第二阶段,与丙酮酸反应生成含有18O的二氧化碳,因此呼出气体中可能含有C18O2,B项错误;用32P标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌,意在证明DNA是遗传物质,C项错误;探究DNA的复制方式时,15N15N-DNA位于离心管的底部,但15N、14N没有放射性,D项错误。

4.A　解析:由题“根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量”可知,假设该种群总数为N,则有1000/N=950/(N-1000),计算得出N=2×104,即该鱼塘中鱼的初始数量为2×104条。

5.B　解析:利用细胞内各细胞器的比重不同,在分离时常用差速离心法将细胞器分离,A项正确;绿叶中色素的提取和分离实验中,色素分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同,不同色素随层析液在滤纸上扩散速度也不同,B项错误;观察植物细胞质壁分离实验中,蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度,细胞失水,导致原生质层与细胞壁分离,C项正确;证明DNA分子进行半保留复制的实验中,由于含15N的DNA比含14N的DNA的重,所以可利用密度梯度离心技术将试管中只含15N的DNA、含15N与14N的DNA和只含14N的DNA进行分离,D项正确。

6.B　解析:黑藻叶片中含有叶绿体和光合色素,可用于光合色素的提取与分离,A项不符合题意;人的成熟红细胞中没有细胞核和细胞器,不能用于观察分泌蛋白的合成与运输,B项符合题意;水绵细胞含有带状叶绿体,可用于观察光合作用的放氧部位,C项不符合题意;蝴蝶兰的茎尖分生区细胞分裂旺盛,可用于观察细胞的有丝分裂,D项不符合题意。

7.B　解析:甲组的色素分离效果较好,各种色素区别较明显,说明在该组层析液中各种色素的溶解度差异较大,A项正确;光合色素易溶于无水乙醇,因此无水乙醇适用于光合色素的提取,B项错误;甲组类胡萝卜素明显分离开来,同时紫红色存在于滤液细线的位置,乙组实验结果也表现为紫红色处于滤液细线的位置,而此时的类胡萝卜素却没有分离开来,两组实验结果说明紫红色素不属于类胡萝卜素,C项正确;丙组实验的层析液是水,此时紫红色素分离开来,说明该色素为水溶性色素,因此,可推测紫红色素可能是位于液泡内的水溶性色素,D项正确。

8.C　解析:标记物不影响鼠的生存和活动,但鼠有记忆,再次被捕的概率会降低,因此会导致第二次捕获的个体中含有标记的个体数减少,根据种群密度的计算公式,可知该调查结果会比实际值偏大,A项错误;种群最基本的数量特征是种群密度,B项错误;根据题干“因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定”,可知褐家鼠种群的数量波动不会引起K值发生改变,C项正确;该地区褐家鼠的种群密度约为(393-93)×340÷85÷2=600(只/hm2),D项错误。

9.A　解析:甲组经过包裹保鲜膜处理,为实验组,乙组未处理,直接暴露在空气中,属于对照组,A项错误;花青素的颜色会随着pH的变化而发生变化,Na2MoO4溶液和洋葱表皮细胞中的花青素混合后可以使液泡由紫色变为绿色,说明洋葱表皮细胞吸收的Na2MoO4可能改变了细胞液的pH,B项正确;该实验中,处理时间和Na2MoO4溶液浓度等是无关变量,C项正确;甲组包裹若干层保鲜膜,导致出现绿色的时间长,其原因可能是细胞呼吸被抑制,影响了主动运输,D项正确。

10.B　解析:根尖细胞进行有丝分裂,不发生同源染色体的分离,A项错误;b细胞中着丝粒排列在赤道板上,为有丝分裂中期细胞,此时DNA复制已经完成,含染色体16条,核DNA分子32个,B项正确;图中细胞数量较少,不能准确计算各时期细胞的比例,无法计算各时期的时长,C项错误;根尖培养过程中用DNA合成抑制剂处理,能使细胞停止在分裂间期,因此间期细胞所占比例升高,D项错误。

11.BC　解析:甘油可以通过自由扩散的方式进入细胞,若将洋葱鳞片叶外表皮细胞置于甘油中,细胞先发生质壁分离,后自动复原,因此可能测得T的值等于1,即细胞的体积等于原生质体的体积,A项正确;若将洋葱鳞片叶外表皮细胞置于蔗糖溶液中,则蔗糖不能进出细胞,B项错误;T的值越小,物质A溶液的渗透压与细胞液的渗透压的差值越小,即细胞内外溶液的浓度差越小,细胞越不易发生质壁分离,C项错误;T的值越大,物质A溶液的浓度越高,细胞的失水量越多,液泡的紫色越深,D项正确。

12.ABC　解析:调查土壤线虫的种群密度和丰富度可采用取样器取样法,A项正确;据图可知,与番茄连作相比,水稻—番茄轮作条件下,食真菌线虫和食细菌线虫的个数较少,推测真菌和细菌的丰富度可能更高,B项正确;番茄连作条件下,各种线虫的个数均较多,推测土壤环境条件最不利于番茄生长,C项正确;据图可知,轮作条件下,各种线虫的个数较少,土壤生态系统的抵抗力稳定性较高,D项错误。

13.答案:(1)H2O　O2中18O的比例与H2O中18O的比例基本一致　细胞外、线粒体　降低

(2)加热杀死小球藻　A　不同　若干斑点在水平方向上的扩散距离无明显差异,而在垂直方向上差异明显

解析:(1)根据表格的数据可知,O2中18O的比例与H2O中18O的比例基本一致,所以可以判定光合产物O2中的氧来源于H2O;光合作用需要的CO2可以来源于细胞外(外部环境)和线粒体(通过细胞呼吸产生二氧化碳),植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光,如果只用红光照射,则光合作用速率会降低。(2)为研究光合作用中碳的同化和去向,卡尔文等用14CO2处理小球藻不同时间,随后加热杀死小球藻,防止反应继续进行,如果停止光照,小球藻还会进行短时间的暗反应,固定CO2;用纸层析法分离有机物的原理是不同物质在层析液中的溶解度不同,而各种物质的含量是依据物质在滤纸上形成斑点的宽度判断的,从图甲中可以看出,A物质的宽度最大,所以A物质含量最多。从图中可以看出,若干斑点(表示的不同的物质)在水平方向上的扩散距离无明显差异,而在垂直方向上差异明显,扩散的距离表示溶解度的大小,说明用双向纸层析时,两次层析使用的层析液不同。

14.答案:(1)在阈刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激

(2)①小于Smax且不小于Smin

②电刺激强度　钠离子通道开放　任氏液

③不衰减　传导速率

④

解析:(1)据题意可知,本实验要研究神经的电生理特性,坐骨神经由多种神经纤维组成,在一定范围内改变刺激强度会改变被兴奋的神经根数,它们叠加到一起的动作电位幅值就会改变,因此在刺激的基础上依次施加由弱到强的电刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax。(2)①Smin是出现第一个动作电位时的刺激强度,即阈刺激,当动作电位幅值不再随刺激增强而增大时,刺激强度即为最大刺激,记为Smax,因此当刺激强度范围为小于Smax且不小于Smin时,坐骨神经中仅有部分神经纤维发生兴奋。②实验中,每次施加电刺激的几乎同时,在显示屏上都会出现一次快速的电位变化,称为伪迹,伪迹的幅值可以作为电刺激强度的量化指标。受到刺激时,神经纤维膜上的钠离子通道开放,会出现动作电位,伪迹与动作电位起点的时间差,可估测施加刺激到记录点神经纤维膜上钠离子通道开放所需的时间。实验中的标本需要任氏液浸润,因此伪迹是电刺激通过任氏液传导到记录电极上而引发的。③在单根神经纤维上动作电位不会因传导距离的增加而减小,即具有不衰减性,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,上述实验中a、b处的动作电位有明显差异,原因是不同神经纤维上动作电位的传导速率不同导致b处电位叠加量减小。④坐骨神经是由多种神经纤维组成的,不同神经纤维的兴奋性和传导速率均有差异,多根神经纤维同步兴奋时,其动作电位幅值(即大小变化幅度)可以叠加;单根神经纤维的动作电位存在“全或无”现象。因此坐骨神经的Smin和Smax不同,单根神经纤维的Smin和Smax相同,图示见答案。