高考生物二轮复习限时集训：第15讲 实验分析与设计（解析版）

高考生物二轮复习限时集训
第15讲　实验分析与设计
1.科学家为验证紫外线对酵母菌细胞有丝分裂的抑制作用,进行了相关实验。下列叙述正确的是 (　B　)
A.所选用的酵母菌细胞对紫外线不敏感
B.可以用血细胞计数板测定酵母菌数量
C.紫外线不是引起细胞癌变的致癌因子
D.实验组无紫外线照射,对照组用紫外线照射
[解析] 实验目的是验证紫外线对酵母菌细胞有丝分裂的抑制作用,故应选择对紫外线敏感的酵母菌,A错误;测定酵母菌的数量可以用血细胞计数板进行计数,B正确;紫外线是引起细胞癌变的物理致癌因子,C错误;对照组无紫外线照射,实验组有紫外线照射,D错误。
2.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Z15-1所示,相关推论不正确的是 (　A　)
图Z15-1
A.该实验第2组的条件为光照(8 h/d)+抑制剂
B.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
C.4、5组对照说明芹菜本身能产生赤霉素
D.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] 对比1、2、3组可知,第2组的条件应该是光照+赤霉素,A错误;1、4组对照或3、6组对照的自变量均为光照时间,都可以说明适度延长光照可促进芹菜茎的伸长,B正确;第5组的条件是光照+赤霉素合成抑制剂,结果生长较慢,而4组生长较快,所以说明芹菜本身能产生赤霉素,C正确;6组加入赤霉素后生长比5组快,所以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,D正确。
3.现代医学常用“随机双盲大样本分组对照试验”来评估某种口服新药的疗效,它包括以下三大要素:随机、双盲——观察者(医生)和被观察者(病人)双方都不知道被观察者所属的对象组、大样本,同时要设置三组实验:对照组(不治疗)、安慰剂组(吃安慰剂)、治疗组(吃药)。下列有关分析错误的是 (　A　)
A.不同病人用药量不同,故治疗组要挑选年龄、性别和身体状况相近的病人
B.设置对照组和安慰剂组的目的是依次排除自愈力、心理因素对实验结果的影响
C.对病人分组给药时,安慰剂组实际上给的是淀粉,但在外观上应与真药完全相同
D.“大样本”排除了偶然性,“随机”排除了个体差异,“双盲”排除了主观偏向
[解析] 选取病人时要避免群体的人为分类,应做到随机性,A错误;设置对照组和安慰剂组的目的是依次排除自愈力、心理因素对实验结果的影响,B正确;对病人分组给药时,安慰剂组实际上给的是淀粉,但在外观上应与真药完全相同,用来排除心理因素的作用,C正确;“大样本”排除了偶然性,“随机”排除了个体差异,“双盲”排除了主观偏向,D正确。
4.生物学科核心素养之科学探究,是指能够发现现实世界中的生物学问题,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。图Z15-2是生物探究性实验设计的示意图,相关叙述错误的是 (　A　)
图Z15-2
A.①处应为“因变量”,如“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”实验,两组实验中是否有微生物是因变量
B.②处应为“无关变量”,如“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验,几组实验中过氧化氢溶液的体积是无关变量
C.③处应为“单一变量原则”,如“探究酵母菌的呼吸方式”实验要控制一组通氧气(或空气),另一组为无氧环境,其他条件两组实验应相同
D.④处应为“干扰因素”,如“探究植物光合作用是否产生淀粉”实验,植物中原有淀粉会干扰因变量的检测
[解析] 探究土壤微生物对淀粉的分解作用实验的因变量是淀粉是否被分解,是否有微生物是自变量,A错误;比较过氧化氢在不同条件下的分解实验,几组实验中过氧化氢溶液的体积和浓度都要相同,属于无关变量的控制,B正确;探究酵母菌的呼吸方式实验要控制自变量:一组通氧气(或空气),另一组无氧环境,其他变量如环境温度、酵母菌溶液的量等均属于无关变量,实验过程中无关变量要相同且适宜,遵循单一变量原则,C正确;④处应为“干扰因素”,如“探究植物光合作用产生淀粉”实验,植物中原有淀粉会干扰因变量的检测,实验前应对植物进行“饥饿处理”,消耗其原有的淀粉,确保检测结果的可靠,D正确。
5.科学家用含不同浓度NaF的水溶液喂养小白鼠,一段时间后,培养并测量小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度,分别获得细胞内的ATP浓度数据和产热量曲线如下。下列分析错误的是 (　B　)
组别 NaF浓度/(10-6g·mL-1) ATP浓度/(10-4g·mL-1)
A组 0 2.97
B组 50 2.73
C组 150 1.40
图Z15-3
A.该实验的测量指标是细胞产热量和细胞内的ATP浓度
B.高浓度的NaF组产热量峰值和ATP浓度均低于对照组
C.NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用
D.该实验采用了空白对照和相互对照
[解析] 该实验测定了用含不同浓度NaF的水溶液喂养的小白鼠细胞代谢产热量及细胞内的ATP浓度,A正确;高浓度的NaF组即C组产热量峰值高于A组,而ATP浓度低于A组,B错误;随着NaF浓度增加,细胞代谢产生ATP逐渐减少,说明NaF对细胞代谢产生ATP有抑制作用,C正确;实验中A组未做处理,作为空白对照,B组与C组处理的NaF浓度分别是50×10-6g·mL-1和150×10-6g·mL-1,二者互为对照,D正确。
6.研究人员通过对绿豆芽幼根施加一定浓度的油菜素(BR)和不同浓度的生长素(IAA)处理,观察主根长度,得到如图Z15-4结果。下列叙述正确的是 (　C　)
图Z15-4
A.该实验的自变量是IAA的浓度,因变量是主根的长度
B.该实验中,每一种浓度的IAA处理需要做6组实验,取6组实验的平均值
C.100 nM BR对绿豆芽幼根的伸长具有抑制作用,ab段抑制作用逐渐增强
D.没有BR的情况下,IAA浓度超过100 nM,对绿豆芽幼根的伸长具有抑制作用
[解析] 该实验的自变量是IAA和BR的浓度,A错误;该实验中,每一种浓度的IAA处理需要做有无BR的两种处理,每种处理需做多组实验,并求各组的平均值,B错误;100 nM BR处理的绿豆芽主根长度均小于0 nM BR处理的绿豆芽长度,说明其对绿豆芽幼根的伸长具有抑制作用,且ab段二者的差值越来越大,说明ab段抑制作用逐渐增强,C正确;没有BR的情况下,IAA浓度超过100 nM时,对绿豆芽幼根伸长的促进作用减弱,接近1000 nM时具有抑制作用,D错误。
7.为了研究不同光照强度对植物光合作用强度的影响,科研人员将三株生长状况相同的天竺葵,分别放入三个相同的密闭透明玻璃容器中,然后置于相同且适宜的条件下培养,定时测定密闭容器中的CO2浓度,结果如图Z15-5。回答下列问题:
图Z15-5
(1)在A组天竺葵的叶肉细胞中,葡萄糖氧化分解释放能量的反应,往往与ATP的　合成　(填“合成”或“水解”)相联系。细胞中少量的ATP能及时而持续地满足各种生命活动对能量的需求,原因是　ATP与ADP可以随时相互转化　。
(2)实验结果显示,在测定的时间范围内,B组容器中的CO2浓度保持不变,可能的原因是　光合作用吸收CO2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等　。据图分析预测,若不改变所有条件继续测定C组容器中的CO2浓度,接下来最可能的变化趋势是　下降到一定浓度后保持稳定　。
(3)若要利用已有的实验装置和结果,进一步确定在此条件下,完全光照是否是天竺葵生长的最佳光照强度,实验思路是　在30%光照和完全光照之间,设置多个梯度的光照强度进行实验　。
[解析] (1)葡萄糖氧化分解释放能量的反应为放能反应,细胞中的放能反应一般与ATP的合成反应相联系。由于ATP与ADP可以随时相互转化,因此细胞中少量的ATP就能及时而持续地满足各种生命活动对能量的需求。(2)当光合作用吸收CO2的速率与呼吸作用产生CO2的速率相等时,容器中的CO2浓度保持不变。据图分析预测,若不改变所有条件继续测定C组容器中的CO2浓度,随着CO2浓度降低,光合速率下降,最终会导致光合速率等于呼吸速率,从而使容器中的CO2浓度保持不变,所以C组容器中的CO2浓度最可能的变化趋势是下降到一定浓度后保持稳定。(3)若要利用已有的实验装置和结果,进一步确定在此条件下,完全光照是否是天竺葵生长的最适宜光照强度,需要进一步设置光照强度梯度进行实验,实验思路如下:在30%光照和完全光照之间,设置多个梯度的光照强度进行实验,其他条件与原实验相同。
8.下面是生物兴趣小组研究果蔬中的过氧化氢酶的实验,请回答相关问题。
实验步骤:
①取等量的不同果蔬洗净、晾干,研磨成浆液,各取5 mL装入试管,贴好标签暂时保存。
②分别取3%过氧化氢溶液3 mL,滴入等量的4种果蔬的浆液。
③采用排水集气法测定氧气产生量。
④记录实验数据(见下表)。
　　　　　　 果蔬 氧气产生量/mL 时间/s　　　　　　 马铃薯 胡萝卜 苹果 菠菜
10 - 13 - -
20 - 15 - -
30 - 17 - -
50 15 20 - 13
60 20 20 - 15
(注:表格中“-”代表无明显现象。)
(1)对各种果蔬进行研磨处理的目的是　使细胞中的过氧化氢酶充分释放　。
(2)胡萝卜组50 s后实验数据不发生变化的原因:　过氧化氢已经完全分解 　。
(3)菠菜组与胡萝卜组相比氧气产生速率慢,可能的原因是　过氧化氢酶的含量不同或者过氧化氢酶的活性不同　。
(4)马铃薯和菠菜组实验,在前30 s都没有明显现象,为了使实验现象更明显,需对实验进行改进,请你提出合理的改进措施:　增加过氧化氢的用量或浓度,增加果蔬浆液的　。
[解析] (1)为使细胞中的过氧化氢酶充分释放,需要对各种果蔬进行研磨处理。
(2)在50 s之前,胡萝卜组的氧气产生量随时间延长而增多,但50 s后实验数据不发生变化,原因可能是过氧化氢已经完全分解(底物已经消耗完)。
(3)本实验中酶的催化效率可通过氧气的产生速率进行测定,与胡萝卜组相比,菠菜组的氧气产生速率慢,原因可能为过氧化氢酶的含量不同或者过氧化氢酶的活性不同。
(4)氧气产生速率受酶的活性、数量以及底物浓度的制约,马铃薯和菠菜组实验,在前30 s都没有明显现象,可能是酶的浓度不足或底物数量不足,故可增加过氧化氢的用量或浓度,增加果蔬浆液的量。
9.科学家设计了一个简单有效地测定植物组织细胞的细胞液浓度的方法,部分步骤如下:
步骤一:1号和2号试管加入等量0.125 mol/L的蔗糖溶液;
步骤二:植物叶片打洞,取一定量小圆片放入1号试管30分钟,期间摇动数次,加入一粒极小的亚甲基蓝结晶(它对溶液浓度影响极小,可忽略不计,但溶液浓度变化会引起它定向扩散)轻轻摇动;
步骤三:用毛细滴管吸一滴1号试管的蓝色溶液,然后伸入2号试管中部轻轻放出一滴蓝色溶液,观察蓝色小液滴移动方向并记录。
以下是预期的实验结果和结论。
预期的实验结果 预期的实验结论
第一种 下沉 1号试管中溶液浓度上升
第二种 上浮 1号试管中溶液浓度下降
第三种 蓝色小液滴将均匀扩散 1号试管中溶液浓度不变
(1)在第一种情况中,1号试管中的植物细胞　没有　(填“有”或“没有”)发生质壁分离。
(2)设计该实验的原理是　植物细胞细胞液与外界溶液存在浓度差时会发生渗透吸水或失水现象　,可通过　蓝色小液滴的移动情况　判断溶液浓度的变化情况。实验组是　1　(填“1”或“2”)号试管。
(3)仅靠以上的一组实验不一定就能确定该植物叶细胞的细胞液浓度,还需要增加一定的操作才能达成“测定该植物叶细胞的细胞液浓度”的目的,请写出相关的操作和结果分析。
　替换不同浓度的蔗糖溶液,重复以上实验;当获得第三种预期结果的时候,对应的蔗糖溶液浓度即为该植物叶细胞的细胞液浓度　。
[解析] (1)将小圆叶片放入1号试管的0.125 mol/L的蔗糖溶液中,若植物细胞细胞液的浓度大于0.125 mol/L的蔗糖溶液,则小圆叶片渗透吸水,使蔗糖溶液浓度上升;从1号试管中吸取的蓝色溶液浓度比2号试管的0.125 mol/L的蔗糖溶液浓度高,蓝色小液滴下沉;若植物细胞细胞液的浓度小于0.125 mol/L的蔗糖溶液,则最终蓝色小液滴上浮;若植物细胞细胞液的浓度与0.125 mol/L的蔗糖溶液相等,则最终蓝色小液滴均匀扩散。故在第一种情况中,细胞吸水,植物细胞没有发生质壁分离。
(2)该实验的原理是当植物细胞细胞液与外界溶液存在浓度差时会发生渗透吸水或失水现象。1号试管中加入叶圆片后,外界溶液浓度变化可通过蓝色小液滴的浮沉观察到。实验组是1号试管,植物细胞吸水或失水使溶液浓度改变 。
(3)要想达成实验目的,应该设置不同浓度梯度的实验,即替换不同浓度的蔗糖溶液,重复以上实验,当获得第三种预期结果的时候,对应的蔗糖溶液浓度即为该植物叶细胞的细胞液浓度。