揭秘高考新趋势（真题例证与高分突破）：5 更加注重创新实验设计与科学探究能力的考查（含解析）

揭秘高考新趋势
新趋势5　更加注重创新实验设计与科学探究能力的考查
[考情分析]
近年高考对于实验的考查一直在创新，选择题部分给出实验结果曲线图，让考生针对实验进行相关分析，而非选择题部分，从2017年全国卷Ⅰ第29题探究新病毒的类型，到2018年全国卷Ⅱ第32题涉及筛选产蛋能力强的家禽，再到2019年和2020年全国卷(如下表)，考查形式越来越灵活，对考生的实验探究能力要求越来越高。提醒考生备考时，要重视实验探究的方法、步骤，对实验结果的预测与分析，并能利用科学思维分析实验的相关问题、得出结论。
年份 题号 考查内容
2021年全国甲卷 T2 酵母菌细胞呼吸的相关实验
T30 利用放射性同位素标记法判断基因在染色体上的位置相关实验
2021年全国乙卷 T29 设计实验验证干旱环境中植物特殊的固定CO2方式
T30 用双小核草履虫和大草履虫为实验材料验证竞争排斥原理
T32 果蝇杂交实验选育所需品种
2020年全国卷Ⅰ T3 与甲状腺相关的实验探究
T31 血糖调节、水盐调节有关的实验探究
2020年全国卷Ⅱ T3 教材基础实验
T5 植物细胞的吸水与失水的实验分析
2020年全国卷Ⅲ T32 设计实验获得作物新品种
1.(2021·选择性考试广东卷，13)保卫细胞吸水膨胀使植物气孔张开。适宜条件下，制作紫鸭跖草叶片下表皮临时装片，观察蔗糖溶液对气孔开闭的影响，下图为操作及观察结果示意图。下列叙述错误的是(　　)
A.比较保卫细胞细胞液浓度，③处理后>①处理后
B.质壁分离现象最可能出现在滴加②后的观察视野中
C.滴加③后有较多水分子进入保卫细胞
D.推测3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③
答案　A
解析　蔗糖分子属于二糖，不能进入保卫细胞，在清水中，保卫细胞因渗透吸水导致气孔开放，据题图可知，滴加蔗糖溶液①，保卫细胞气孔张开程度几乎与初始状态一样，推测蔗糖溶液①的浓度近似等于保卫细胞细胞液浓度，滴加蔗糖溶液②，保卫细胞气孔关闭，推测蔗糖溶液②的浓度高于保卫细胞细胞液浓度，故质壁分离最可能出现在滴加蔗糖溶液②后观察的视野中，B正确；滴加蔗糖溶液③，保卫细胞气孔张开比初始状态更大，推测蔗糖溶液③的浓度低于保卫细胞的细胞液浓度，滴加蔗糖溶液③后有更多的水分子进入保卫细胞，故蔗糖溶液③处理后的保卫细胞细胞液浓度<蔗糖溶液①处理后的保卫细胞细胞液浓度，A错误，C正确；由以上分析可知，3种蔗糖溶液浓度高低为②>①>③，D正确。
2.(2021·选择性考试湖南卷，11)研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位，记录离子进出细胞引发的膜电流变化，结果如图所示，图a为对照组，图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是(　　)
A.TEA处理后，只有内向电流存在
B.外向电流由Na＋通道所介导
C.TTX处理后，外向电流消失
D.内向电流结束后，神经纤维膜内Na＋浓度高于膜外
答案　A
解析　由题图可知，TEA处理后，只有内向电流存在，A正确；由题图可知，TEA处理后，阻断了K＋通道，外向电流消失，说明外向电流由K＋通道所介导，B错误；由题图可知，TTX处理后，内向电流消失，C错误；内向电流结束后，神经纤维膜内Na＋浓度依然低于膜外，D错误。
3.(2019·全国卷Ⅲ，29)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题：
(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是________。
(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
答案　(1)蛋白质　核酸　叶绿素
(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。
解析　(1)植物细胞内的含氮有机物有蛋白质、磷脂、ATP、核酸等，其中在核糖体上合成的为蛋白质，在细胞核中合成的是DNA和RNA，植物叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中含氮的光合色素是叶绿素。(2)本实验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的NH和NO的吸收具有偏好性，因变量是作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的NH和NO的浓度，最后进行比较，如果实验后营养液中的NH的浓度低于NO，可说明作物甲对硝酸铵中的NH的吸收具有偏好性；反之，则说明作物甲对硝酸铵中的NO的吸收具有偏好性。
1.(2021·广东中山市调研)为验证动物体内甲状腺激素分泌的调节机制，某同学设计了如下实验：将经等量适宜浓度的放射性碘溶液处理后的生理状况一致的成年狗随机分为甲、乙、丙三组，假如放射性碘均被细胞所利用，四天后给甲组狗注射一定量的生理盐水，给乙组狗注射等量的促甲状腺激素，给丙组狗注射等量的甲状腺激素，且给三组狗正常饲喂食物，一段时间后分别测定这三组狗的甲状腺中放射性碘的含量。下列相关叙述正确的是(　　)
A.上述实验中丙组设置为实验组，甲组和乙组设置为对照组
B.含放射性碘的甲状腺激素会通过体液定向运输至组织细胞
C.实验中，乙组狗的甲状腺中放射性碘含量的变化趋势与丙组狗的相同
D.与甲组狗相比，乙组狗的甲状腺中放射性碘的含量下降得更快
答案　D
解析　本题主要考查甲状腺激素分泌的调节机制，考查学生的理解能力、实验与探究能力和获取信息的能力。根据实验中甲组狗注射一定量的生理盐水，乙组狗注射等量的促甲状腺激素，丙组狗注射等量的甲状腺激素可知，甲组设置为对照组，乙组和丙组设置为实验组，A错误；给三组狗注射等量的放射性碘溶液，碘会用于甲状腺激素的合成，含放射性碘的甲状腺激素会通过体液运输至组织细胞，但不会定向运输，B错误；由于甲组狗为对照组，乙组狗被注射等量的促甲状腺激素后，会促进其不含放射性的甲状腺激素的合成，因此，乙组狗的甲状腺中放射性碘的含量下降较快；丙组狗被注射甲状腺激素后，会反馈抑制下丘脑及垂体的活动，使得不含放射性的甲状腺激素的合成减少，故丙组狗的甲状腺中放射性碘的含量下降较慢，C错误，D正确。
2.(2021·江西金太阳全国大联考)荷兰植物学家温特做了以下实验：把切下的燕麦胚芽鞘尖端放在琼脂块上，几小时后，移去胚芽鞘尖端，将琼脂切成小块。再将经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果胚芽鞘会向对侧弯曲生长。但是，如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，胚芽鞘则既不生长也不弯曲。下列分析错误的是(　　)
A.该实验可以证明琼脂块中不含有促进植物生长的物质
B.该实验可以证明引起幼苗弯曲生长的是某种化学物质
C.该实验揭示了植物向光性现象和顶端优势现象的原理
D.该实验可以证明某种化学物质分布不均导致了弯曲生长
答案　C
解析　顶端优势现象的原理：顶芽产生的生长素大量地往下运输，大量积累在侧芽的部位，使侧芽的生长素含量过高，从而抑制侧芽的生长。顶端优势现象的原理与生长素的两重性有关，该实验未能揭示顶端优势现象的原理。
3.(2021·天一大联考)在对照实验中，与常态比较，人为增加某种影响因素的称为“加法原理”；而与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。下列实验设计中采用“加法原理”的是(　　)
A.“验证Mg是植物生活的必需元素”实验中，完全培养液作为对照，实验组是缺Mg培养液
B.“验证光是光合作用的条件”实验中，对照组在光下进行实验，实验组做遮光处理
C.格里菲思将R型活菌和加热杀死的S型菌混合后向小鼠注射，观察小鼠是否存活
D.艾弗里的肺炎双球菌转化实验的一组实验组中，添加DNA和DNA酶溶液
答案　C
解析　据题干信息，“加法原理”是人为添加某种影响因素，为“实验组”。实验组和常态情况的对照组进行对照实验。“验证Mg是植物生活的必需元素”实验中，对照组是完全培养液，实验组是缺Mg培养液，属于减法原理，A错误；“验证光是光合作用的条件”实验中，对照组有光，实验组无光，属于减法原理，B错误；在肺炎双球菌的转化实验中，格里菲思向小鼠体内单独注射R型活菌、S型活菌及加热杀死后的S型菌，观察存活情况作为对照组，然后将R型活菌和加热杀死的S型菌混合后向小鼠注射，观察小鼠是否存活作为实验组，增加了实验的影响因素，属于加法原理，C正确；艾弗里的肺炎双球菌转化实验的一组实验组中，添加DNA和DNA酶溶液，除去DNA，属于减法原理，D错误。
4.(2021·1月八省联考江苏卷，8)通过紫外线照射可获得电子传递链功能部分缺失的酵母。将野生型及突变体酵母分别接种于含充足碳源的液体培养基中，静置培养，测定的生长曲线如图所示。 下列相关叙述错误的是(　　)
A.8 h时两株酵母生长速度均较慢，有氧呼吸强度最低
B.16 h时突变株培养液中可检测到乙醇生成
C.16～24 h期间野生型酵母增殖最旺盛
D.32 h时无法判断两株酵母发酵液中乙醇浓度的高低
答案　A
解析　由题图可知8 h时，两株酵母生长速度均较慢，但根据题干信息可知突变体酵母的电子传递链功能部分缺失，即失去了有氧呼吸的功能，而野生型能进行有氧呼吸，培养开始的一段时间应该是氧气含量最高时，对于野生型酵母来说，有氧呼吸强度应最强，并非有氧呼吸强度最低，A错误；由于突变菌株不能进行有氧呼吸，只能进行无氧呼吸，所以在16 h时突变株培养液中可检测到乙醇生成，B正确；16～24 h时，野生型酵母的生长曲线斜率最大，增殖最旺盛，C正确；无法判断两种酵母的无氧呼吸强弱，无法判断乙醇含量，D正确。