高考生物专题强化训练：13实验与探究（含解析）

十三　实验与探究
(30分钟　100分)
一、选择题:本题共9小题,每小题6分,共54分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列有关实验材料选择的说法,错误的是 (　　)
A.观察质壁分离及复原的实验可选择洋葱鳞片叶内表皮为材料
B.研究叶绿体的放氧功能时,可选择发菜和好氧菌为材料
C.探究培养液中生物种群数量变化时,可选择酵母菌为材料
D.验证基因的自由组合定律时,可选择玉米为杂交实验材料
【解析】选B。观察质壁分离及复原实验,需保证实验材料为成熟的植物细胞,最佳材料为洋葱鳞片叶外表皮、叶肉细胞等,其次也可选用洋葱鳞片叶内表皮或根尖成熟区细胞,但观察时需将视野调暗,A正确;研究叶绿体放氧功能时,一般选用含有条带状叶绿体的水绵和好氧菌,而发菜是蓝藻的一种,不含叶绿体,B错误;探究培养液中生物种群数量变化时,可选用酵母菌,便于观察计数,C正确;验证遗传规律时,杂交用的材料要有易于区分的相对性状,杂交后代数量要足够多以方便统计学计数,上述特点玉米均符合,D正确。
2.(2021·武汉一模)下列进行的科学调查或统计方法中,其估算结果可能偏高的一组是 (　　)
A.调查某湖泊内鲫鱼的种群密度时用中等网孔的渔网捕捞
B.取样调查土壤动物丰富度时未除去表层落叶
C.统计培养瓶中草履虫密度时取瓶中下部的培养液统计
D.抽样检测溶液中酵母菌数量时未将计数板上多余培养液用滤纸吸去
【解析】选D。用中等网孔的渔网捕捞只能估算中等大小以上的该鱼的密度,结果偏小,A不符合题意;取样器取样时要除去表层落叶,否则取样土壤厚度不够,导致调查的土壤动物丰富度较低,B不符合题意;草履虫为需氧型生物,主要生活在水体上层,下层草履虫的密度偏小,C不符合题意;血球计数板统计酵母菌数量实验中要用滤纸吸去多余的液体,否则在统计过程中周围液体中的酵母菌可能会进入计数室,导致统计结果偏高,D符合题意。
　　　【加固训练】
　　昆虫诱捕器是一种常用的昆虫种群检测和调查的装置,可悬挂于林间引诱采集昆虫。现要调查某林地的昆虫多样性,下列林间样地中诱捕器(符号★)的投放位置安排最合理的是 (　　)
【解析】选C。要调查某林地的昆虫多样性,可在林间均匀放置昆虫诱捕器,减少调查结果的误差,提高调查结果的准确性,由图示可知,林间样地中诱捕器的投放位置分布最均匀、安排最合理的是C。
3.(2021·太原三模)恰当的研究方法有利于实验目的的实现,请选择恰当的研究方法与实验目的组合 (　　)
A.研究方法:假说-演绎法;实验目的:证明基因在染色体上
B.研究方法:32P标记噬菌体的DNA,并以此侵染大肠杆菌;实验目的:证明DNA是主要的遗传物质
C.研究方法:物理模型建构的方法;实验目的:获得动物细胞亚显微结构照片
D.研究方法:记名计算法;实验目的:调查土壤中小动物类群丰富度
【解析】选A。摩尔根通过假说-演绎法证明基因在染色体上,A正确;用32P标记噬菌体的DNA,并以此侵染大肠杆菌,通过密度梯度离心,放射性主要出现在沉淀物中,因此证明DNA是遗传物质,B错误;动物细胞亚显微结构照片不属于模型,更不属于物理模型,C错误;通过取样器取样法调查土壤中小动物类群丰富度,通过记名计算法和目测估计法对土壤中小动物类群丰富度进行统计,D错误。
4.(2021·天津二模)将刚刚萌发、带有小芽的大麦充分研磨后,过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后振荡均匀。下列有关实验现象及结论的叙述,不正确的是 (　　)
A.加入碘液,溶液呈蓝色,说明发芽的大麦中含有淀粉
B.加入双缩脲试剂,溶液呈紫色,说明发芽的大麦中含有蛋白质
C.加入苏丹Ⅲ染液,溶液呈红色,证明发芽的大麦中含有脂肪
D.加入斐林试剂并水浴加热,溶液呈砖红色,说明发芽的大麦中含有还原糖
【解析】选C。淀粉遇碘液变蓝,因此加入碘液,溶液呈蓝色,说明发芽的大麦中含有淀粉,A正确;要想观察组织样液中是否有蛋白质,可采用双缩脲试剂检测,发生紫色反应,B正确;苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成橘黄色,而不是红色,C错误;加入斐林试剂并水浴加热,溶液呈砖红色,说明发芽的大麦中含有还原糖,D正确。
5.对照原则是设计生物学实验的重要原则之一,以下有关对照实验的分析正确的是 (　　)
A.探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验时,需要设置对照组
B.观察质壁分离及复原实验时只需观察蔗糖溶液处理后和清水处理后的细胞即可
C.研究H2O2在不同条件下的分解速率的实验中,需设置对H2O2不作任何处理的对照组
D.探究土壤微生物对落叶的分解作用,需设置对土壤进行高温灭菌的对照组
【解析】选C。探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验为前后自身对照实验,不需要另外设置对照组,A错误;观察植物细胞的质壁分离和复原实验,需先观察细胞的初始状态,观察用蔗糖溶液处理后和用清水处理后的细胞,B错误;一般情况下,自然状态下的是对照组,施加实验变量处理的是实验组,研究H2O2在不同条件下的分解速率的实验中,需设置对H2O2不作任何处理的空白对照组,C正确;探究土壤微生物对落叶的分解作用设置的实验组既要对土壤进行灭菌,又要对落叶进行灭菌,对土壤进行灭菌处理组为实验组,D错误。
6.黑藻是一种多年生沉水草本植物,是常用的生物实验材料。在光学显微镜下观察,相关叙述正确的是 (　　)
A.可观察到叶绿体中含丰富的类囊体
B.可观察到叶绿体随细胞质按一定方向运动
C.将黑藻叶浸泡在0.5 g·mL-1蔗糖溶液中10 min后,可观察到质壁分离复原现象
D.黑藻根尖经解离、染色后制作临时装片,可观察到大多数细胞含有染色体
【解析】选B。光学显微镜下,看不到叶绿体中的类囊体,A错误;活细胞的细胞质是流动的,故在光学显微镜下可观察到叶绿体随细胞质按一定方向运动,B正确;将黑藻叶浸泡在0.5 g·mL-1蔗糖溶液中10 min后,细胞会先发生质壁分离,然后细胞会因过度失水死亡,死细胞的细胞膜变为全透性,外界的蔗糖溶液进入细胞,故看不到质壁分离复原现象,C错误;只有处于分裂期的细胞,经解离、染色后制作临时装片,才能看到染色体,而黑藻根尖分生区细胞大部分处于分裂间期,看不到染色体,D错误。
7.关于生物学实验和研究方法的叙述,不正确的是 (　　)
A.鲁宾和卡门用同位素标记法证明了光合作用中碳的转移途径
B.采用纸层析法将绿叶提取液中的色素分离
C.采用对比实验探究酵母菌细胞呼吸的方式
D.调查个体数较少的植物种群密度时应适当扩大样方面积
【解析】选A。美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧气全部来自水;卡尔文用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪其放射性,发现了碳原子的转移途径为14CO2→14C3→(14CH2O),A错误;叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同,根据这个原理用纸层析法就能够将绿叶提取液中的色素分离,B正确;探究酵母菌细胞呼吸的方式通常采用对比实验的方法,C正确;若某地域调查个体数较少,用样方法调查其种群密度,应随机取样,并适当扩大样方的面积,D正确。
8.为探究胰岛素的功能,某同学给几只刚进食的小鼠腹腔注射一定剂量的胰岛素溶液(用生理盐水配制),观察小鼠是否出现惊厥。为了完善该实验,下列有关叙述错误的是 (　　)
A.为排除无关变量的影响,应设置口服胰岛素溶液的实验组
B.需设置对照组注射等量生理盐水,且注射的部位、方法同实验组
C.若出现惊厥,还应对其中的一半小鼠注射葡萄糖溶液抢救,另一半不处理
D.要使实验现象更明显,可在实验前对实验小鼠进行饥饿处理
【解析】选A。胰岛素的化学本质是蛋白质,口服会失去活性,A错误;应设置注射等量生理盐水的对照组,且注射的部位、方法同实验组,排除此实验结果不是由溶剂引起的,B正确;当给刚进食的小鼠腹腔注射一定剂量的胰岛素溶液(用生理盐水配制)后,小鼠出现惊厥,为了证明惊厥是胰岛素降低血糖引起的,应该对一半的惊厥动物注射葡萄糖溶液使其血糖恢复正常,而另一半不作处理,C正确;要使实验现象更明显,可在实验前对实验小鼠进行饥饿处理,D正确。
　　　【加固训练】
　　(2021·北京二模)为研究不同温度对灵芝抗氧化活性的影响,进行了相关实验,结果如图,在实验范围内下列说法不正确的是 (　　)
A.随温度升高,AsA含量、CAT酶活性先升高后下降
B.随温度升高,SOD酶活性呈不断升高的趋势
C.30～32 ℃温度范围内,有利于CAT酶活性的提高
D.随温度升高,灵芝的抗氧化能力逐渐增强
【解析】选D。图中实验结果显示, AsA含量、CAT酶活性随温度升高,先升高后下降,在32 ℃时达到最高,A正确;图中实验结果显示,SOD酶活性随温度升高,不断升高,B正确;图中实验结果显示,30～32 ℃温度范围内,CAT酶活性随温度升高而不断升高且上升幅度大,C正确;据图可知,灵芝的总抗氧化能力随温度升高,先升后降,在32 ℃时达到最高,D错误。
9.(能力挑战题)为研究光和脱落酸(ABA)对水稻生长的影响,测定了野生型水稻和光受体缺失突变体水稻中ABA的含量,结果如图a所示;测定了不同条件下的种子萌发率,结果如图b所示。下列分析错误的是 (　　)
A.据图a推测,光抑制植物ABA合成相关基因的表达
B.图b所示实验中自变量有3个
C.据图b推测,黑暗条件下对野生型种子萌发的抑制效果比光受体缺失突变体更显著
D.据图b推测,光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果
【解析】选C。在图a中,光受体缺失突变体的ABA含量相对野生型高,可以推测光作用的时候会减少ABA的含量,可能光抑制植物ABA合成相关基因的表达,A正确;观察图b可以看出自变量有ABA的浓度、植物类型(是否为光受体突变体)和是否光照处理,共有3个,B正确;分析图b,在黑暗条件下,光受体缺失突变体的萌发率更低,所以黑暗条件下对光受体缺失突变体种子萌发的抑制效果更显著,C错误;对于野生型个体来说,黑暗条件下种子的萌发率会随着ABA浓度的增加而逐渐降低,而光照条件下种子的萌发率随ABA浓度的增加变化不大,降低缓慢,因此推测可能光信号减弱了ABA对种子萌发的抑制效果,D正确。
二、非选择题:本题共2小题,共46分。
10.(23分)(2021·南充三模)1983年美国牧羊人在羊群中筛选种羊时,偶然发现一只公羊拥有无与伦比的大屁股(大臀),该羊臀部及后腿中肌肉含量显著增多,但脂肪含量减少。研究发现,大臀相对于普通臀是显性,受一对等位基因控制。让该大臀公羊与多只野生型母羊(普通臀) 交配生了多只小羊,子代公羊都表现为大臀,母羊都表现为普通臀。请回答:
(1)大臀出现的根本原因是　　　　。
(2)大臀性状的遗传方式是否是伴X染色体遗传 请说明理由: 　　。
(3)请以该羊的子代为实验材料,验证大臀性状的遗传方式是常染色体遗传。请写出实验思路及预期结果: 　 　 　 　 　 　　。
(4)现代分子生物学技术能够利用荧光标记法进行基因定位,从而确定基因在染色体上的位置。请写出利用荧光标记法进行基因定位的思路: 　 　　。
【解析】(1)基因突变是新基因产生的途径,是生物变异的根本来源。(2)大臀公羊与多只野生型母羊(普通臀) 交配生了多只小羊,子代公羊都表现为大臀,母羊都表现为普通臀。若是伴X染色体遗传,大臀公羊与野生型母羊杂交的后代中,母羊应全是大臀,公羊应全是普通臀,所以大臀性状的遗传方式不是伴X染色体遗传。(3)大臀公羊与多只野生型母羊交配生了多只小羊,子代公羊都表现为大臀,母羊都表现为普通臀。若要验证大臀性状的遗传方式是常染色体遗传,不同的性别表现型又不一样,这要考虑从性遗传,即杂合子中雌雄表现不同,所以实验思路为:让多只子代公羊与子代母羊相互交配,统计子代的表现型及比例。预期结果及结论:后代公羊中大臀与普通臀的比例为3∶1,母羊中大臀与普通臀的比例为1∶3;大臀性状的遗传是常染色体遗传。(4)现代分子生物学技术能够利用特定的分子,与染色体上的某一个基因结合,这个分子又能被带有荧光标记的物质识别,通过荧光显示,就可以知道基因在染色体上的位置。利用荧光标记法进行基因定位的思路:用能被带有荧光标记的物质识别的特定分子与染色体上的大臀基因结合,再通过荧光显示来确定基因在染色体上的位置。
答案:(1)基因突变
(2)不是,若是伴X染色体遗传,大臀公羊与野生型母羊杂交的后代中,母羊应全是大臀,公羊应全是普通臀　
(3)实验思路:让多只子代公羊与子代母羊相互交配,统计子代的表现型及比例。预期结果及结论:后代公羊中大臀与普通臀的比例为3∶1,母羊中大臀与普通臀的比例为1∶3;大臀性状的遗传是常染色体遗传　(4)用能被带有荧光标记的物质识别的特定分子与染色体上的大臀基因结合,再通过荧光显示来确定基因在染色体上的位置
11.(23分)(能力挑战题)小麦是主要的粮食作物,小麦蚜虫是小麦的主要害虫,瓢虫是麦蚜的天敌。目前,麦蚜的防治主要依赖农药。请回答:
(1)在此生态系统的组成成分中,瓢虫属于　　　者,它同化的能量去向包括　
　　　　。
(2)为研发麦蚜绿色防治新技术,比较了虫害诱导植物挥发物水杨酸甲酯海藻酸钠缓释球(MeSA)和植物免疫激发子寡糖·链蛋白(OAP)以及二者共同处理对麦蚜及其天敌瓢虫种群数量动态的影响。
共设置3个实验组,分别为OAP处理、MeSA缓释球处理、OAP与MeSA缓释球共同处理,另设空白对照。重复三次。每个实验小区面积为10 m×10 m。
①调查方法:有翅蚜采用黄板(20 cm×25 cm)诱集,将1张黄板悬挂于小区中央。无翅蚜采用　　　　法取样,统计百株蚜量。瓢虫用黄盆诱集。
②据图1可知,在调查期间,处理组与对照组麦蚜的种群数量变化趋势　　　,MeSA和OAP以及二者共同处理组蚜量　　　　　　。
③根据图2分析MeSA和OAP对瓢虫种群数量的影响是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。说明MeSA在驱避蚜虫的同时还能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
④MeSA是麦蚜取食诱导产生的小麦挥发物组分,属于生态系统中的化学信息,该信息在生态系统中的作用是调节生物的　　　　关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。
注:CK为空白对照。
(3)MeSA和OAP对小麦产量的影响见图3,综合以上结果,你会选择哪种处理办法防控麦蚜 并说明原因。 　　　　　　。
【解析】(1)题干中描述瓢虫是麦蚜的天敌,因此属于消费者;它同化的能量有四个去路:自身呼吸消耗、流入下一个营养级、分解者的分解作用和未利用。
(2)①无翅麦蚜的活动能力弱、活动范围小,因此调查其种群密度适合使用样方法,由于调查地块面积为10 m×10 m,因此适合用五点取样法进行取样,统计百株蚜量。②分析图1中处理组和对照组曲线的变化趋势,可以发现虽然种群数量高低有别,但整体的变化趋势基本一致。且处理组中MeSA和OAP以及二者共同处理组的数量比较接近,均低于对照组。③图2中,OAP单独处理与对照组CK差别不大,可判定其单独作用对瓢虫种群数量无显著影响,MeSA处理以及MeSA与OAP共同处理组的瓢虫数量明显较高,且高于其他处理组;因此可以判断MeSA既可以驱避蚜虫,也可以吸引瓢虫,即麦蚜的天敌。④MeSA可以驱避蚜虫,也可以吸引瓢虫,体现了该信息在生态系统中的作用是调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。(3)根据图3可以看出,MeSA和OAP共同使用的时候,与对照组相比,提升产量最多,同时根据以上的检测结果可以看出,两者共同使用还可以降低麦蚜的数量,吸引麦蚜的天敌,减少杀虫剂的使用。
答案:(1)消费　自身呼吸消耗、流入下一个营养级、分解者的分解作用和未利用　(2)①五点取样　②基本一致　接近,且均低于对照组　③MeSA处理以及MeSA与OAP共同处理组的瓢虫量显著高于其他处理组,OAP单独处理对瓢虫种群数量无显著影响　吸引麦蚜的天敌　④种间
(3)二者混合使用。提高小麦的产量,降低麦蚜的数量,减少杀虫剂的使用
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