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2023届高考生物二轮复习学科核心素养专训9科学探究——实验设计含答案
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这是一份2023届高考生物二轮复习学科核心素养专训9科学探究——实验设计含答案，共6页。
1．下列有关酶的探究实验的叙述中，合理的是( )
C [探究酶的高效性时，因H2O2的量相同，故反应后产生的气体总量相同，A错误；探究酶的专一性，需用同一种酶催化分解不同的底物或用不同的酶催化同一种底物，观察底物的分解情况，而该选项中只有淀粉酶催化淀粉水解，B错误；探究温度对酶活性的影响，需要同一种酶在不同的温度下催化相同底物的水解，在相同时间内，检测底物的分解程度，C正确；探究pH对酶活性的影响，需要同一种酶在不同的pH下催化相同底物的水解，相同时间内，检测底物的分解程度，而该选项中H2O2分解后的产物是水和氧气，不能用斐林试剂检测，D错误。]
2．研究发现，细胞分裂素可解除顶端优势。为探究细胞分裂素的作用部位及效果，研究人员用适宜浓度的细胞分裂素溶液、若干生长状况相同的幼苗为材料进行实验。你认为应该设置几组实验，实验的处理方法为( )
D [在①②处同时涂抹等量的细胞分裂素溶液，没有反映出自变量，自变量应该是细胞分裂素作用的部位，即①部位和②部位，A错误；设两个实验组，一组在①处，另一组在②处涂抹等量细胞分裂素溶液，②处自身产生的内源细胞分裂素对实验有影响，缺空白对照，B错误；实验组切除②，在①处涂抹细胞分裂素溶液，与对照组相比有2个自变量，C错误；D项实验设置了空白对照，切除②，排除了尖端内源细胞分裂素的影响，D正确。]
3．(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有_________________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________________________，又能保证________的正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果。)
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] (1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行有氧呼吸，有氧呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)本实验目的是验证“植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式”，根据题干信息“晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中”推断，苹果酸的存在导致细胞液呈酸性，白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放CO2，苹果酸分解释放出CO2后，使得细胞液的pH升高或趋向于呈中性，则实验的自变量为时间，因变量是细胞液的pH，可通过检测白天和夜晚的叶肉细胞中细胞液的pH验证其CO2固定方式。
[答案] (1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 有氧呼吸 (2)蒸腾作用过强导致植物失水 光合作用 (3)实验思路：植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH，统计分析实验数据。预测结果：晚上的pH明显低于白天
4．(2022·湖南长郡中学检测)豌豆素是野生型豌豆(二倍体，一个细胞中的染色体数2N＝16)产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质。研究表明控制产生豌豆素的基因A对a为显性；但在另一对等位基因B、b中，显性基因 B存在时会抑制豌豆素的产生。研究人员对纯种野生型豌豆进行诱变处理，培育出了两个不能产生豌豆素的纯种(品系甲、品系乙)，多次重复实验均获得相同实验结果。利用品系甲和乙，他们进行了如下图所示的实验。请据此回答下列问题：
(1)豌豆是研究遗传实验的好材料，原因之一是豌豆在自然条件下一般都是纯种，因为豌豆是________________植物。
(2)分析实验________(填“一”或“二”)可推知，控制豌豆素是否产生的这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。结合上述两个实验可知，品系甲的基因型为________。如果让实验二 F2中的所有无豌豆素个体在自然适宜条件下随机繁殖，理论上其后代将出现的表型及其比例是____________________________。
(3)某同学想要验证上述实验一中 F1的基因型，请利用上述实验中的材料，帮助该同学设计实验予以验证(要求写出简要的实验思路和实验结果)。
①实验思路：___________________________________________________
______________________________________________________________。
②实验结果：___________________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] (1)豌豆是研究遗传实验的好材料，原因之一是豌豆在自然条件下一般都是纯种，因为豌豆是自花传粉、闭花受粉植物。
(2)根据题干中野生型豌豆能产生抵抗真菌侵染的豌豆素，野生型豌豆有豌豆素的基因型可能为AAbb或Aabb。无豌豆素的植株基因型有A_ B_、aabb或aaB_，根据实验一品系甲和品系乙都是纯种无豌豆素，推知二者基因型可能是AABB、aabb和aaBB。因F1自交后代中有豌豆素∶无豌豆素＝3∶13，所以品系甲只能是AABB或aabb。又由实验二可知，品系甲(AABB或aabb)×野生型纯种(只能是AAbb)，F1均为无豌豆素且后代有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3。可判断品系甲基因型为AABB，品系乙基因型为aabb。 实验二 F2中的所有无豌豆素(AAB_)个体自然适宜条件下随机繁殖，包括1/3AABB、2/3AABb自交，可以得到有豌豆素∶无豌豆素＝1∶5。
(3)验证控制上述实验一中F1的基因型AaBb。可利用测交实验进行验证，即选用实验一的F1(AaBb)与品系乙(aabb)杂交，子代性状及比例应为有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3。
[答案] (1)自花传粉、闭花受粉 (2)一 AABB 有豌豆素∶无豌豆素＝1∶5 (3)①选用实验一的F1与品系乙杂交(或测交)，统计子代性状及比例 ②子代有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3，F1的基因型为AaBb
(教师用书独具)
(2022·广东佛山质检)TRPV1是神经元上的一种阳离子通道，能被辣椒素、前列腺素、缓激肽等物质识别并激活，使阳离子进入细胞内，引起神经元兴奋，最终形成痛觉。回答下列问题：
(1)组织损伤后，局部细胞释放前列腺素、缓激肽等炎症因子，与____________结合，使神经元膜电位变为________，产生兴奋并最终传递到________，形成痛觉。
(2)研究人员对某镇痛药物A的作用机理进行了如下实验。甲组：不作任何处理。乙组：福尔马林处理。丙组：福尔马林处理后，再用药物A处理。将三组大鼠放置于相同且适宜条件下培养，观察其疼痛反应并评分，并测定三组大鼠体内TRPV1 mRNA相对含量。结果如下表及图。
三组大鼠疼痛评分(数值越大代表痛感越强)
①实验中空白对照组为________。与另外两组相比，乙组的作用是
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
②每组用12只大鼠，是为了______________________________________。
③据上述结果分析，用福尔马林处理大鼠，除可造成组织损伤，导致局部细胞释放炎症因子外，还能使_________________________________________，
进而引发强烈的疼痛反应。而药物A能________________________________
____________________________________________________________，减弱福尔马林处理造成的疼痛反应。
[解析] (1)由题干信息“TRPV1是神经元上的一种阳离子通道，能被辣椒素、前列腺素、缓激肽等物质识别并激活，使阳离子进入细胞内，引起神经元兴奋，最终形成痛觉”可知，前列腺素、缓激肽等炎症因子可与TRPV1结合，引起神经元兴奋，即神经元膜电位变为内正外负。感觉中枢位于大脑皮层，故产生兴奋并最终传递到大脑皮层形成痛觉。
(2)①甲组不做任何处理，故作为空白对照组。乙组使用福尔马林处理来建构疼痛模型大鼠，故其与甲组相比，可确定疼痛模型大鼠有没有建构成功；乙、丙组都用福尔马林处理，但乙组没用药物A，丙组使用药物A，则丙组可反映药物A对痛感强度的影响，故与丙组相比，乙组可确定药物A的作用效果及机理。
②实验中若使用少量的大鼠，则实验结果具有较大的偶然性，会影响实验的真实性，故每组用12只大鼠可避免偶然因素对实验结果的影响。
③由柱状图可知，用福尔马林处理的乙组比不作任何处理的甲组TRPV1 mRNA相对含量要高，说明用福尔马林处理大鼠还能使细胞合成更多的TRPV1，更多的TRPV1与炎症因子结合可引发较大的痛感；用药物A处理的丙组比只用福尔马林处理的乙组TRPV1 mRNA相对含量低，说明药物A可以抑制TRPV1的合成，从而减弱痛感。
[答案] (1)TRPV1 内正外负 大脑皮层 (2)①甲组 与甲组相比，乙组可确定疼痛模型大鼠是否建构成功；与丙组相比，乙组可确定药物A的作用效果及机理 ②排除偶然因素对实验结果的影响 ③细胞合成更多的TRPV1与炎症因子结合 抑制细胞合成更多的TRPV1选项
探究内容
实验方案
A
酶的高效性
用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量
B
酶的专一性
用淀粉酶催化淀粉水解，检测是否有大量还原糖生成
C
温度对酶活性的影响
用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测淀粉分解程度
D
pH对酶活性的影响
用过氧化氢酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测
选项
组数
处理方式
A
一
在①②处同时涂抹等量的细胞分裂素溶液
B
二
一组在①处，另一组在②处涂抹细胞分裂素溶液
C
三
一组不作处理，一组切除②，一组在①处涂抹细胞分裂素溶液
D
四
一组不作处理，一组切除②，另两组处理方式同B选项
组别
大鼠数量(只)
1 min
5 min
30 min
60 min
90 min
甲
12
0
0
0
0
0
乙
12
4.9
4.2
3.9
3.2
1.5
丙
12
4.8
3.2
2.5
2.0
1.1
1．下列有关酶的探究实验的叙述中，合理的是( )
C [探究酶的高效性时，因H2O2的量相同，故反应后产生的气体总量相同，A错误；探究酶的专一性，需用同一种酶催化分解不同的底物或用不同的酶催化同一种底物，观察底物的分解情况，而该选项中只有淀粉酶催化淀粉水解，B错误；探究温度对酶活性的影响，需要同一种酶在不同的温度下催化相同底物的水解，在相同时间内，检测底物的分解程度，C正确；探究pH对酶活性的影响，需要同一种酶在不同的pH下催化相同底物的水解，相同时间内，检测底物的分解程度，而该选项中H2O2分解后的产物是水和氧气，不能用斐林试剂检测，D错误。]
2．研究发现，细胞分裂素可解除顶端优势。为探究细胞分裂素的作用部位及效果，研究人员用适宜浓度的细胞分裂素溶液、若干生长状况相同的幼苗为材料进行实验。你认为应该设置几组实验，实验的处理方法为( )
D [在①②处同时涂抹等量的细胞分裂素溶液，没有反映出自变量，自变量应该是细胞分裂素作用的部位，即①部位和②部位，A错误；设两个实验组，一组在①处，另一组在②处涂抹等量细胞分裂素溶液，②处自身产生的内源细胞分裂素对实验有影响，缺空白对照，B错误；实验组切除②，在①处涂抹细胞分裂素溶液，与对照组相比有2个自变量，C错误；D项实验设置了空白对照，切除②，排除了尖端内源细胞分裂素的影响，D正确。]
3．(2021·全国乙卷)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
(1)白天叶肉细胞产生ATP的场所有_________________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和____________释放的CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止______________________________，又能保证________的正常进行。
(3)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。(简要写出实验思路和预期结果。)
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_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] (1)白天植物的叶肉细胞同时进行光合作用和呼吸作用，光合作用过程中产生ATP的场所是叶绿体，呼吸作用过程中产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。据题干信息可知，白天储存在液泡中的苹果酸脱羧释放出CO2用于光合作用，同时叶肉细胞也进行有氧呼吸，有氧呼吸释放出来的CO2也可用于光合作用。(2)干旱的环境中，白天气孔关闭可以降低蒸腾作用，避免植物细胞过度失水；夜间气孔打开吸收CO2，通过生成苹果酸储存在液泡中，白天苹果酸脱羧释放的CO2为光合作用的进行提供原料，保证了光合作用的正常进行。(3)本实验目的是验证“植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式”，根据题干信息“晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中”推断，苹果酸的存在导致细胞液呈酸性，白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放CO2，苹果酸分解释放出CO2后，使得细胞液的pH升高或趋向于呈中性，则实验的自变量为时间，因变量是细胞液的pH，可通过检测白天和夜晚的叶肉细胞中细胞液的pH验证其CO2固定方式。
[答案] (1)叶绿体、细胞质基质、线粒体 有氧呼吸 (2)蒸腾作用过强导致植物失水 光合作用 (3)实验思路：植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH，统计分析实验数据。预测结果：晚上的pH明显低于白天
4．(2022·湖南长郡中学检测)豌豆素是野生型豌豆(二倍体，一个细胞中的染色体数2N＝16)产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质。研究表明控制产生豌豆素的基因A对a为显性；但在另一对等位基因B、b中，显性基因 B存在时会抑制豌豆素的产生。研究人员对纯种野生型豌豆进行诱变处理，培育出了两个不能产生豌豆素的纯种(品系甲、品系乙)，多次重复实验均获得相同实验结果。利用品系甲和乙，他们进行了如下图所示的实验。请据此回答下列问题：
(1)豌豆是研究遗传实验的好材料，原因之一是豌豆在自然条件下一般都是纯种，因为豌豆是________________植物。
(2)分析实验________(填“一”或“二”)可推知，控制豌豆素是否产生的这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。结合上述两个实验可知，品系甲的基因型为________。如果让实验二 F2中的所有无豌豆素个体在自然适宜条件下随机繁殖，理论上其后代将出现的表型及其比例是____________________________。
(3)某同学想要验证上述实验一中 F1的基因型，请利用上述实验中的材料，帮助该同学设计实验予以验证(要求写出简要的实验思路和实验结果)。
①实验思路：___________________________________________________
______________________________________________________________。
②实验结果：___________________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] (1)豌豆是研究遗传实验的好材料，原因之一是豌豆在自然条件下一般都是纯种，因为豌豆是自花传粉、闭花受粉植物。
(2)根据题干中野生型豌豆能产生抵抗真菌侵染的豌豆素，野生型豌豆有豌豆素的基因型可能为AAbb或Aabb。无豌豆素的植株基因型有A_ B_、aabb或aaB_，根据实验一品系甲和品系乙都是纯种无豌豆素，推知二者基因型可能是AABB、aabb和aaBB。因F1自交后代中有豌豆素∶无豌豆素＝3∶13，所以品系甲只能是AABB或aabb。又由实验二可知，品系甲(AABB或aabb)×野生型纯种(只能是AAbb)，F1均为无豌豆素且后代有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3。可判断品系甲基因型为AABB，品系乙基因型为aabb。 实验二 F2中的所有无豌豆素(AAB_)个体自然适宜条件下随机繁殖，包括1/3AABB、2/3AABb自交，可以得到有豌豆素∶无豌豆素＝1∶5。
(3)验证控制上述实验一中F1的基因型AaBb。可利用测交实验进行验证，即选用实验一的F1(AaBb)与品系乙(aabb)杂交，子代性状及比例应为有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3。
[答案] (1)自花传粉、闭花受粉 (2)一 AABB 有豌豆素∶无豌豆素＝1∶5 (3)①选用实验一的F1与品系乙杂交(或测交)，统计子代性状及比例 ②子代有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3，F1的基因型为AaBb
(教师用书独具)
(2022·广东佛山质检)TRPV1是神经元上的一种阳离子通道，能被辣椒素、前列腺素、缓激肽等物质识别并激活，使阳离子进入细胞内，引起神经元兴奋，最终形成痛觉。回答下列问题：
(1)组织损伤后，局部细胞释放前列腺素、缓激肽等炎症因子，与____________结合，使神经元膜电位变为________，产生兴奋并最终传递到________，形成痛觉。
(2)研究人员对某镇痛药物A的作用机理进行了如下实验。甲组：不作任何处理。乙组：福尔马林处理。丙组：福尔马林处理后，再用药物A处理。将三组大鼠放置于相同且适宜条件下培养，观察其疼痛反应并评分，并测定三组大鼠体内TRPV1 mRNA相对含量。结果如下表及图。
三组大鼠疼痛评分(数值越大代表痛感越强)
①实验中空白对照组为________。与另外两组相比，乙组的作用是
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
②每组用12只大鼠，是为了______________________________________。
③据上述结果分析，用福尔马林处理大鼠，除可造成组织损伤，导致局部细胞释放炎症因子外，还能使_________________________________________，
进而引发强烈的疼痛反应。而药物A能________________________________
____________________________________________________________，减弱福尔马林处理造成的疼痛反应。
[解析] (1)由题干信息“TRPV1是神经元上的一种阳离子通道，能被辣椒素、前列腺素、缓激肽等物质识别并激活，使阳离子进入细胞内，引起神经元兴奋，最终形成痛觉”可知，前列腺素、缓激肽等炎症因子可与TRPV1结合，引起神经元兴奋，即神经元膜电位变为内正外负。感觉中枢位于大脑皮层，故产生兴奋并最终传递到大脑皮层形成痛觉。
(2)①甲组不做任何处理，故作为空白对照组。乙组使用福尔马林处理来建构疼痛模型大鼠，故其与甲组相比，可确定疼痛模型大鼠有没有建构成功；乙、丙组都用福尔马林处理，但乙组没用药物A，丙组使用药物A，则丙组可反映药物A对痛感强度的影响，故与丙组相比，乙组可确定药物A的作用效果及机理。
②实验中若使用少量的大鼠，则实验结果具有较大的偶然性，会影响实验的真实性，故每组用12只大鼠可避免偶然因素对实验结果的影响。
③由柱状图可知，用福尔马林处理的乙组比不作任何处理的甲组TRPV1 mRNA相对含量要高，说明用福尔马林处理大鼠还能使细胞合成更多的TRPV1，更多的TRPV1与炎症因子结合可引发较大的痛感；用药物A处理的丙组比只用福尔马林处理的乙组TRPV1 mRNA相对含量低，说明药物A可以抑制TRPV1的合成，从而减弱痛感。
[答案] (1)TRPV1 内正外负 大脑皮层 (2)①甲组 与甲组相比，乙组可确定疼痛模型大鼠是否建构成功；与丙组相比，乙组可确定药物A的作用效果及机理 ②排除偶然因素对实验结果的影响 ③细胞合成更多的TRPV1与炎症因子结合 抑制细胞合成更多的TRPV1选项
探究内容
实验方案
A
酶的高效性
用FeCl3和过氧化氢酶分别催化等量H2O2分解，待H2O2完全分解后，检测产生的气体总量
B
酶的专一性
用淀粉酶催化淀粉水解，检测是否有大量还原糖生成
C
温度对酶活性的影响
用淀粉酶分别在热水、冰水和常温下催化淀粉水解，反应相同时间后，检测淀粉分解程度
D
pH对酶活性的影响
用过氧化氢酶在不同pH条件下催化H2O2分解，用斐林试剂检测
选项
组数
处理方式
A
一
在①②处同时涂抹等量的细胞分裂素溶液
B
二
一组在①处，另一组在②处涂抹细胞分裂素溶液
C
三
一组不作处理，一组切除②，一组在①处涂抹细胞分裂素溶液
D
四
一组不作处理，一组切除②，另两组处理方式同B选项
组别
大鼠数量(只)
1 min
5 min
30 min
60 min
90 min
甲
12
0
0
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0
0
乙
12
4.9
4.2
3.9
3.2
1.5
丙
12
4.8
3.2
2.5
2.0
1.1
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