2023届高考生物二轮复习实验与探究 作业含答案

专题十四　第三讲　设计类实验

1．(2022·山东模拟预测)紫色洋葱鳞片叶富含还原糖，鳞片叶外表皮呈紫色，内表皮无色透明，而管状叶呈绿色。因分布广泛，易于取材，洋葱常作为生物学实验材料。下列说法错误的是( A )

A．将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，随即便可观察到砖红色沉淀

B．在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮

C．探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离

D．在低温诱导染色体数目变化的实验中，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态

【解析】　将洋葱鳞片叶组织样液中加入斐林试剂，还需水浴加热才能看到砖红色沉淀，A错误；在观察植物细胞的失水和吸水实验中，宜用紫色洋葱鳞片叶外表皮，因为它是成熟的植物细胞，有紫色大液泡，便于观察质壁分离和质壁分离复原现象，B正确；探究洋葱管状叶中光合色素的种类时，可用纸层析法对色素进行分离，在层析液中溶解度大的色素随层析液扩散速度快，反之则慢，C正确；低温诱导染色体数目变化的实验中，在低温处理后，常用卡诺氏液固定洋葱根尖细胞形态，D正确。

2．生物学研究用到多种科学方法，下列叙述正确的是( C )

A．由于土壤动物体型微小、活动能力差，可用样方法调查土壤动物的丰富度

B．利用模型建构法探究酵母菌种群数量变化时，无须设置空白对照和重复实验

C．摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上

D．卡尔文利用同位素标记法，将18O标记的C18O2供小球藻利用，最终发现了卡尔文循环

【解析】　对土壤小动物丰富度的调查常用取样器取样法，样方法用于蚜虫等活动能力极弱的动物和植物的种群密度的调查，A错误；探究酵母菌种群数量变化实验中为了获得准确的实验数据，必须进行重复实验，B错误；摩尔根用假说—演绎法证明基因在染色体上，C正确；卡尔文在研究光合作用过程时，用14C标记的14CO2进行了相关研究，D错误。

3．(2022·丹东模拟)某实验小组做了探究酵母菌种群数量变化的实验，结果如图。下列说法错误的是( A )

A．若计数室中有气泡，计数的结果必然会偏高

B．ab段酵母菌的增长速率是先增加后降低

C．bc段酵母菌的数量基本不变，此时出生率与死亡率基本相等

D．cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、种内竞争加剧有关

【解析】　气泡会占据计数室的空间，导致计数室中的菌体数目偏小，最后导致计数结果偏小；计数室内的气泡，可影响菌液的随机分布，使计数产生误差，A错误；ab段曲线的斜率先增加后减小，所以酵母菌的增长速率是先增加后降低，B正确；bc段酵母菌的数量保持动态平衡，此时出生率与死亡率基本相等，C正确；cd段种群数量的下降可能与营养物质减少、代谢物的积累和种内竞争加剧有关，D正确。

4．(2021·北京，13)关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是( C )

A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液

B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA

C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离

D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质

【解析】　肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确；不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可粗提取DNA，B正确；依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。

5．(2022·海口模拟)将新鲜的萝卜切成长度为6 cm、粗细相同的萝卜条，再将它们分别放入四组不同浓度的蔗糖溶液以及一组硝酸钾溶液中，一段时间后测得萝卜条长度如表所示。下列相关叙述错误的是( D )

A．该萝卜细胞液的渗透压处于a与b之间

B．c溶液中萝卜细胞的细胞液浓度增大，吸水能力增强

C．d溶液中萝卜细胞可能因失水过多而死亡

D．实验结束时，硝酸钾溶液与b溶液中萝卜细胞液的渗透压相同

【解析】　根据表格可知，萝卜条在a与b溶液之间正好处于吸水与失水之间，因此萝卜细胞液浓度在a与b之间，A正确；c溶液中的萝卜细胞失水，发生质壁分离，细胞液浓度增大，吸水能力增强，B正确；根据表格可知，d溶液中细胞质壁分离程度与c相同，细胞可能失水过多而死亡，C正确；实验结束时，无法判断硝酸钾溶液中萝卜细胞是正处于失水还是吸水过程，也就无法判断细胞液浓度大小，D错误。

6．(2022·丹东模拟)在40 ℃条件下，测得某淀粉酶的活性为a，为了解40 ℃与该淀粉酶最适温度的关系，进行了相关实验，下列叙述不合理的是( D )

A．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度

B．若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃大于该酶的最适温度

C．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度

D．若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性小于a，则可判断40 ℃小于该酶的最适温度

　【解析】　在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性大于a，说明40 ℃超过了该酶的最适温度，温度降低，酶活性增强，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，A正确；若在小于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，故可判断40 ℃大于该酶的最适温度，B正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性等于a，说明最适温度在实验温度和40 ℃之间，且实验温度＞40 ℃，故可判断40 ℃小于该酶的最适温度，C正确；若在大于40 ℃条件下进行实验，酶活性比a小，且超过最适温度后，随着温度的升高，酶活性降低，说明该酶的最适温度低于或等于40 ℃，D错误。

7．(2022·昆明安宁一中模拟)在普通光镜下观察北苍术根尖细胞有丝分裂，观察到如图①～⑤的图像。对观察结果的分析，正确的是( C )

A．制作根尖临时装片的步骤依次是解离—染色—漂洗—制片

B．在细胞①和②中DNA的数目和染色体数目均加倍

C．观察染色体形态、数目的最佳时期为细胞③所处时期

D．联会后同源染色体的相互分离发生在细胞④和⑤中

【解析】　制作根尖临时装片的步骤依次是解离—漂洗—染色—制片，A错误；在细胞①和②中DNA的数目加倍，染色体数目在④时加倍，B错误；图中③是有丝分裂中期的细胞，是观察染色体形态、数目的最佳时期，C正确；图示表示有丝分裂的过程，减数分裂过程中才有联会与同源染色体的分离，D错误。

8．(2022·锦州一模)某兴趣小组为探究不同浓度的生长素类调节剂对植物插条生根数的影响，进行了相关实验，结果如图所示。下列分析错误的是( C )

A．浓度X、Y、Z之间的大小关系可能为Y＜X＜Z

B．植物插条的生理状况对实验结果也有影响

C．将浓度Z溶液稀释后重复上述实验，其生根数不可能大于浓度Y的生根数

D．实验结果体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性

【解析】　与蒸馏水对照，Z的作用是抑制，浓度为高浓度，X、Y起促进作用，为低浓度，Y浓度促进作用更强，在生长素类调节剂最适浓度的左侧或右侧，则Y大于X或X大于Y，因此可能存在Y＜X＜Z，A正确；植物插条的生理状况属于无关变量，也会对实验结果造成影响，因此实验过程中应保证各组植物插条的生理状况相同，B正确；Z的浓度过高，稀释后可能处于促进生根的最适生长素类调节剂浓度范围，则稀释后生根数可能大于浓度Y的生根数，C错误；生长素类调节剂的浓度为X、Y时，插条的生根数大于对照组，为促进作用，当浓度为Z时，插条的生根数低于对照组，即具有抑制作用，体现了生长素类调节剂对植物插条生根的作用具有两重性，D正确。

9．(2022·瑞安市瑞祥中学模拟)S型肺炎链球菌有荚膜、菌落光滑、致病，对青霉素敏感。在多代培养的S型菌中分离出了两种突变型，一种是R型，无荚膜、菌落粗糙、不致病；另一种是抗青霉素的S型(记为PenrS型)。现用PenrS型菌和R型菌进行实验。下列对其结果分析最合理的是( B )

A．甲组部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗均可恢复健康

B．乙组可观察到两种菌落，加入青霉素后只有一种菌落继续生长

C．丙组培养基中含有青霉素，所以生长的菌落是PenrS型菌

D．丁组的DNA被水解而无转化因子，所以无菌落产生

【解析】　甲实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，所以部分小鼠患败血症，注射青霉素治疗不能恢复健康，A错误；乙实验中能转化形成抗青霉素的S型细菌，因此乙组可观察到两种菌落，结合S型细菌可以抗青霉素，但是R型细菌不能抗青霉素，因此加青霉素后只有一种菌落继续生长，B正确；由于R型菌在含有青霉素的培养基中不能生长，所以不能转化出PenrS型细菌，C错误；丁组中因为DNA被水解而无转化因子，所以没有PenrS型细菌的生长，但R型菌的菌落能正常生长，D错误。

9．(不定项)(2022·东营模拟)在研究生命活动过程时，可用同位素标记法追踪物质在生命活动过程中的轨迹。科学家解决下列问题时应用该方法的是( ABC )

A．赫尔希和蔡斯探究噬菌体的DNA能不能从亲代传递给子代

B．验证子代DNA的一条链是重新合成的，一条链来自亲代DNA

C．科学家探索分泌蛋白合成和运输过程中经过哪些细胞结构

D．鲍森·詹森探索胚芽鞘尖端产生的某种“影响”能否向下传递

【解析】　赫尔希和蔡斯分别用35S、32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，追踪亲代噬菌体蛋白质和DNA的去向，证实了DNA是噬菌体的遗传物质，A正确；科学家用15N标记亲代DNA的两条链，证实了DNA的复制方式是半保留复制，B正确；科学家将3H标记的亮氨酸注射到豚鼠胰腺腺泡细胞中，发现了分泌蛋白合成和运输过程中经过了核糖体、内质网、高尔基体等结构，C正确；鲍森·詹森没有确定尖端产生的某种“影响”是什么物质，也就无法使用同位素标记法追踪“影响”的轨迹，D错误。

10．(2022·济宁模拟)为研究光合色素提取实验中二氧化硅颗粒大小(目值越大，表示颗粒越细)对叶绿素提取量的影响，某研究小组利用新鲜的菠菜叶片进行了一系列的色素提取与定量测定实验，实验结果如下表。下列有关叙述错误的是( B )

A．提取色素利用的原理是光合色素易溶于有机溶剂

B．加入二氧化硅对叶绿素a和叶绿素b的提取均有益

C．据表可知，用50目的二氧化硅提取得到的叶绿素总量最多

D．若叶片研磨过程中未加入碳酸钙，则表中数据均减小

【解析】　色素提取的原理是光合色素可以溶于有机溶剂，A正确；加入二氧化硅会使叶绿素b的含量减少，故对叶绿素b的提取无益，加入二氧化硅使叶绿素a的含量增加，对叶绿素a的提取有益，B错误；分析数据可知，二氧化硅为50目时叶绿素总量最高，C正确；碳酸钙可保护叶绿素，防止叶绿素在酸性条件下被分解，因此若叶片在研磨过程中未加入碳酸钙，则提取的叶绿素变少，表中数据均减小，D正确。

10．(不定项)(2022·聊城三模)科研工作者为探究明日叶查尔酮(AC)是否对Ⅱ型糖尿病具有疗效，利用小鼠进行了连续四周的实验，每天测定血糖、胰岛素和肝细胞胰岛素受体表达相对值，结果如下表。下列分析正确的是( BC )

A．Ⅱ型糖尿病是由于胰岛素分泌不足造成的血糖含量高

B．实验表明AC具有降血糖作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强

C．AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的

D．胰岛素和AC均具有降血糖的能力，两者起作用的原理相同

【解析】　由表可知，Ⅱ型糖尿病的胰岛素含量高于对照组，而胰岛素受体表达值相对比较低，因此Ⅱ型糖尿病是由于受体减少造成的，A错误；由实验数据可知，高、中、低剂量的AC具有降低血糖的作用，且随着剂量的增大，降血糖能力增强，B正确；AC是通过增强胰岛素受体的表达，增强胰岛素的敏感性来降低血糖的，C正确；胰岛素和AC均具有降血糖的能力，但两者起作用的原理不相同，D错误。

11．重金属离子会导致蛋白质分子变性。为探究铜离子能否使唾液淀粉酶失活，某同学进行了实验，实验步骤如下(已知SO对实验结果没有影响)，回答下列问题：

(1)实验步骤

(2)讨论与分析

①实验中设置试管乙的目的是 对照  ，表中A处应为 蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL  ；

B处为 适宜温度(37 ℃)下保温一段时间  。

②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，理论上两支试管最可能的实验结果是试管甲中溶液 变蓝  ，试管乙中溶液 不变蓝  (两空均填“变蓝”或“不变蓝”)。

③实验中加入缓冲液的作用是 维持反应液pH的稳定  。

④有同学提出由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，请你提出另外一种结果检测方法并预测实验结果。

a．检测方法： 用斐林试剂检验两支试管中是否含有还原糖  。

b．若铜离子能使唾液淀粉酶失活，预测实验结果应该是试管甲中 无砖红色沉淀产生  ；试管乙中 出现砖红色沉淀  。

【解析】　(2)①实验需要遵循对照原则，实验中设置试管乙的目的是与试管甲进行对照，实验过程中需要控制单一变量，因此试管乙中添加的是蒸馏水和pH为6.8的缓冲液各1 mL。B处应控制温度，放入37 ℃恒温水浴保温一段时间。②若铜离子能使唾液淀粉酶失活，则试管甲中的淀粉不能被分解，加入碘液会变(深)蓝色；试管乙中的唾液淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入碘液后不变蓝色。③加入缓冲液的作用是维持反应液pH的相对稳定。④由于CuSO4溶液呈蓝色，用上述步骤的检测方法可能会对实验结果产生干扰，应用斐林试剂检测，试管甲中的淀粉不能被分解，因淀粉为非还原糖，所以试管甲加入斐林试剂水浴加热后不会呈砖红色(呈蓝色)；试管乙中的淀粉酶可将淀粉水解成还原糖，加入斐林试剂水浴加热后会反应出现砖红色沉淀。

12．向小白鼠注射促甲状腺激素(TSH)，会使下丘脑的促甲状腺激素释放激素(TRH)分泌减少。对此现象的解释有两种观点，观点一：TSH直接对下丘脑进行反馈调节；观点二：TSH促进甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素对下丘脑进行反馈调节。两种观点孰是孰非？某学习小组进行了如下探究实验。回答下列问题：

(1)实验步骤：

①将生理状态相同的小白鼠随机分为A、B小组，测定两组动物血液中 促甲状腺激素释放激素(TRH)  的含量。

②用手术器械将A组小白鼠的 甲状腺  (填器官名称)切除，B组 做相同的外科手术，但不切除甲状腺  。

③向A组小白鼠注射适量的一定浓度的 促甲状腺激素(TSH)  (填激素名称)，向B组小白鼠 注射等量的同浓度的促甲状腺激素(TSH)  。

④在相同且适宜的环境条件下饲养一段时间后，测定A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量。

(2)实验结果及结论：

①若A组小白鼠血液中TRH不减少(或增加)，B组小白鼠血液中TRH减少，则观点 二  正确；

②若A组小白鼠和B组小白鼠血液中TRH减少的量相等，则另一观点正确。

(3)现科学家已证实观点二是正确的。由此可知，下丘脑细胞膜上应含有识别 甲状腺激素  的受体。

【解析】　观点一的核心思想为“TSH→下丘脑”，观点二的核心思想为“TSH→甲状腺→甲状腺激素→下丘脑”，两种观点的主要区别为是否经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节(此为自变量)。所以，实验组(A组)应切除小白鼠的甲状腺，对照组(B组)不切除；为了排除手术本身的干扰，对照组应做相同的外科手术但不切除甲状腺操作。实验要验证的是促甲状腺激素(TSH)导致下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)量的减少原因，所以两组都应注射促甲状腺激素(TSH)，且两组注射量相等。该实验的因变量为血液中TRH的含量变化，所以实验前后需分别对此进行测定并比较。假如观点一正确，即不经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则无论是否切除甲状腺，TRH的分泌量均减少；假如观点二正确，即经过“甲状腺→甲状腺激素”这一环节，则切除甲状腺之后(A组)TSH将不能发挥负反馈调节的作用，TRH的分泌量不减少(或增加)。科学家已证实观点二正确，说明下丘脑细胞膜上含有识别甲状腺激素的受体。

13．(2022·恩施高三模拟)某生态茶场依靠“以草养虫”“以草肥田”及生物防治等生产措施，多年来坚持不打农药、不施化肥和除草剂，获得了良好的经济效益和生态效益。请回答下列问题：

(1)该茶场生态系统的基石是 茶树和杂草  。茶场工人在每年4月、7月和10月各进行一次人工除草。从种间关系分析，人工除草的目的主要是 减轻茶树与杂草间的竞争  。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供 无机盐(或无机盐、CO2)  。

(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的 直接  价值。茶园弃荒的过程中，茶树下首先出现一年生杂草，再逐步演替到灌木阶段。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是 一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰  。

(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。请设计实验验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起(仅写设计思路)。 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  。

【解析】　(1)该茶场生态系统的基石(生产者)是茶树和杂草；从种间关系分析，人工除草的目的主要是减轻茶树与杂草间的竞争。从物质循环的角度分析，人工除草能加快物质循环利用，草秆为茶树提供无机盐。(2)茶场及周边优美的生态环境吸引了游人前来观光、休闲，体现了生物多样性的直接价值。在灌木阶段，茶园内很少有一年生草本植物生长，原因是一年生草本植物与灌木在争夺阳光和空间等的竞争中被淘汰。(3)验证茶园氮损失是否由反硝化细菌数量增加引起，本实验的自变量是是否施加磷肥，因变量是反硝化细菌的数量，据此设计实验：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。

14．(2022·山东青州期末)我国研究人员发现，伤害性感觉神经元能选择性地高表达一种非分泌型成纤维细胞生长因子(简称FGF13)，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，同时发现这些小鼠对组胺引起的抓挠次数(痒觉反应)显著下降。组胺激活胞内信号通路需要先结合相应的受体H1R，H1R与组胺结合后能激活FGF13参与的下游信号通路。进一步研究表明，FGF13对H1R并没有物理上或功能上的直接作用。下图是组胺引起痒觉反应的示意图，其中NaV1.7是一种钠离子通道蛋白。

(1)生理学上把伤害性热刺激引起小鼠产生的规律性应答称为 反射  ；FGF13缺失小鼠对伤害性热刺激无反应，原因是完成这一活动的结构基础中， 传入神经(感觉神经)  的功能受损。

(2)注射组胺后正常小鼠会出现痒觉反应，据图判断，FGF13在这一过程中的作用可能是 与NaV1.7结合，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位  。

(3)有研究人员提出问题：非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？为探究这一问题，请选用下列材料设计实验。写出最简单的实验思路及预期实验现象和结论。

材料：FGF13缺失小鼠若干，正常小鼠若干、五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液、组胺注射液等。

【答案】　(3)实验思路：给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。

预期实验现象和结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)引起的痒觉反应无关。

【解析】　(1)在中枢神经系统参与下，机体对外界或内部的各种刺激产生的规律性应答称为反射。神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础是反射弧。根据题意，将小鼠背根节(简称DRG)伤害性感觉神经元中的FGF13基因特异性敲除后，这些小鼠完全丧失了对伤害性热刺激的反应，是反射弧中的感觉神经部分出现了问题导致无反应。(2)据图可知，胞内的FGF13与NaV1.7相互作用形成复合物，引起NaV1.7打开，Na＋内流产生动作电位。(3)为探究“非组胺类致痒剂引起的痒觉反应是否也与FGF13有关？”这一问题。实验设计思路：构建“FGF13缺失小鼠”，设置对照实验，给FGF13缺失小鼠和正常小鼠分别注射相同剂量的五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂)注射液，观察小鼠抓挠次数。预期结果与结论：若FGF13缺失小鼠抓挠次数少于正常小鼠，则FGF13与非组胺类致痒剂引起的痒觉反应有关；若FGF13缺失小鼠抓挠次数与正常小鼠相当，则FGF13与五羟色胺5-HT(非组胺类致痒剂引)起的痒觉反应无关。