学科核心素养专训(七) 科学思维——模型与建模
1.(2024·北京昌平二模)下列关于模型建构的叙述,不正确的是( )
A.根据细胞的形态和结构,建构细胞亚显微结构模型
B.根据科学史实的实验结果,建构光合作用概念模型
C.摘除垂体后测甲状腺激素含量,建构反馈调节模型
D.根据第七次人口普查数据,建构人口年龄结构模型
C [根据细胞的形态和结构,建构细胞亚显微结构模型,可以以实物或图片形式直观表达,A正确;根据科学史实的实验结果,建构光合作用概念模型,属于概念模型的构建,B正确;甲状腺激素的分泌存在下丘脑—垂体—甲状腺的分级调节,摘除垂体后测甲状腺激素含量,属于分级调节模型的构建,C错误;年龄结构是指一个种群中各年龄时期的个体数目比例,分为增长型、稳定型和衰退型,根据第七次人口普查数据,建构人口年龄结构模型,D正确。]
2.(2024·天津河西一模)如图是某生命活动的模型,有关叙述正确的是( )
A.若A为线粒体,a为葡萄糖,则b、c可分别代表CO2和H2O
B.若A为类囊体薄膜,a为光照,则b、c可分别代表NADH和ATP
C.若A为细胞膜,a为葡萄糖,则b、c可分别代表CO2和H2O
D.若A为某营养级同化量,a为该营养级的摄入量,则b、c可分别代表粪便量和用于生长、发育和繁殖的能量
C [线粒体能进行有氧呼吸的第二、第三阶段,分解的底物是丙酮酸,若A代表线粒体,a代表丙酮酸,则b、c代表H2O和CO2,A错误;光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,故若a代表光,A代表叶绿体类囊体膜,则b、c可分别代表光反应产生的NADPH和ATP,B错误;若A代表细胞膜,a代表葡萄糖,即表示呼吸作用,则b、c分别代表CO2和H2O,C正确;若A代表某营养级同化的能量,a代表摄入的食物,则b、c可分别代表被呼吸作用消耗的能量和生长、发育和繁殖的能量,D错误。]
3.(2024·江西赣州二模)如图是加拉帕戈斯群岛地雀的一种物种分化模型,对该模型理解错误的是( )
A.a、b物种是由同一祖先经地理隔离、突变和重组、自然选择逐渐形成的
B.乙到丙过程中小岛上的a地雀发生了进化,b地雀没有发生进化
C.迁移到小岛的a地雀没有进化成b地雀的原因之一是生态位构成竞争
D.在自然选择的作用下,各岛屿地雀种群的基因频率会发生定向改变
B [加拉帕戈斯群岛的地雀祖先由南美洲大陆迁来,分到不同的岛屿上,不同岛屿上的地雀进行着不同的突变和重组,不同岛屿上环境不一样,对基因的选择也不一样,久而久之这些种群基因库就会形成明显的差异,并逐渐形成生殖隔离,形成了不同的物种,A正确;乙到丙过程中小岛上的a地雀发生了进化形成了地雀c,b地雀虽然没有形成其他物种,但也可能因为环境的变化导致基因频率的改变,所以b地雀也可能发生了进化,B错误;生态位的竞争排斥原理(指亲缘关系密切或其他方面相似的两个物种难以占有相同或相似的生态位)使小岛上的a、b地雀发生生态分离,所以a地雀不能进化成b地雀,C正确;在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化,D正确。]
4.(2024·安徽芜湖模拟)下图所示为大肠杆菌乳糖操纵子模型。结构基因表达的相关酶有利于大肠杆菌利用乳糖。当阻遏物结合到DNA上,结构基因不表达。当培养基中无乳糖时,结构基因几乎不表达;当培养基中含有乳糖时,结构基因能够表达。其调控机制如图所示,相关叙述正确的是( )
A.该模型中阻遏物在翻译水平上调控结构基因的表达
B.培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质
C.培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合在DNA上
D.图中mRNAⅡ的a端为5′端,其上含有多个启动子
B [该模型中阻遏物在转录水平上调控结构基因的表达,阻遏物的存在阻止了转录过程的进行,A错误;培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质,指导合成的阻遏物与结构基因的调控部位结合,阻止了结构基因的表达,B正确;培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合,导致阻遏物构象改变脱离原来结合的DNA,进而使结构基因得以表达,C错误;图中mRNAⅡ的a端为5′端,其上含有多个起始密码,因而能翻译出多条多肽链,D错误。]
5.(2024·江西上饶二模)生长激素、胰岛素、胰高血糖素、甲状腺激素和肾上腺素是人体中重要的激素,某同学根据它们的功能及之间的关系,建立了如下模型,在该模型中除了④⑤两种激素的作用相抗衡外,其余相邻激素之间在某些生理作用方面均表现为协同关系。下列分析正确的是( )
A.婴幼儿时期①分泌不足,可能会引起呆小症
B.②分泌过多时人体对低氧耐受性增强
C.③的分泌存在分级调节
D.④和⑤的分泌可受神经的支配
D [据题意分析可知,胰岛素降低血糖,胰高血糖素能升高血糖,这两种激素具有相抗衡作用,因此④⑤为两者之一;又由于其他均为协同作用,由此确定④为胰高血糖素,⑤为胰岛素;③和④为协同作用,则③为肾上腺素,和胰高血糖素都有升高血糖作用;②为甲状腺激素,和肾上腺素都有提高代谢强度作用;①为生长激素,和甲状腺激素都有促进生长发育作用,故婴幼儿时期①生长激素分泌不足,可能会引起侏儒症,A错误;②为甲状腺激素,分泌过多时,细胞代谢增强,机体耗氧量增加,对低氧耐受性降低,B错误;③为肾上腺素,③的分泌不存在分级调节,C错误;④为胰高血糖素,⑤为胰岛素,二者的分泌可接受神经的支配,血糖的平衡存在神经—体液调节,D正确。]
6.(2024·山东泰安二模)海兔神经系统的研究为神经生物学的发展做出了重大贡献。轻触海兔的喷水管,其鳃就会收缩,这一反射称为缩鳃反射。若连续重复此种轻触刺激,海兔的缩鳃反射将逐渐减弱甚至消失,这种现象称为习惯化。再给予海兔喷水管一个强刺激,可以去除习惯化。图1表示海兔缩鳃反射习惯化的神经环路示意图,图2表示习惯化前后轴突末梢变化模型。下列说法正确的是( )
A.当神经纤维某处处于外负内正的状态时,K+通道不可能处于开放状态
B.刺激a点,b点能检测到膜电位变化,则说明兴奋传递只能是单向的
C.习惯化后再给予喷水管强刺激,可能使神经末梢释放的物质增加
D.若提高突触后膜产生动作电位的“阈值”,则可能消除习惯化
C [当恢复静息电位时,刚开始神经纤维也处于外负内正的状态,K+通道是打开的,A错误;要证明单向传递,还需要设计刺激b点,检测a点的膜电位变化的对照实验,只刺激a点,b点能检测到膜电位变化,不可以说明兴奋传递是单向的,B错误;从图2可以看出习惯化是神经递质释放减少导致的,习惯化后再给予海兔以喷水管强刺激,可以去除习惯化,可能使神经末梢释放的物质增加,C正确;由题意可知,习惯化是连续重复弱刺激(轻触刺激),缩鳃反射逐渐减弱甚至消失而引起的,如果能降低此突触后膜产生动作电位的“阈值”,就会发生正常兴奋,则可能消除习惯化现象,D错误。]
7.(2024·广东东莞模拟)如图为物种丰富度的简单模型。在此模型中,R代表群落的有效资源范围,群落中每一物种只能利用R的一部分。n表示群落中某个物种的生态位宽度,δ表示生态位之间的重叠。该模型旨在阐明群落所含物种数多少的原因。下列说法正确的是( )
A.一个物种在群落中所处的空间位置和占用资源的情况,称为这个物种的生态位
B.根据“收割理论”,由于捕食者的存在,群落的物种丰富度受到影响,更易成为群落2
C.若图中三个群落的R相同,群落3中将有最高的物种丰富度
D.若图中三个群落的R相同,群落2的种间竞争最激烈
C [一个物种在群落中的地位和作用,包括所处的空间位置和占用资源的情况,以及与其他物种的关系等,称为这个物种的生态位,A错误;根据“收割理论”可知,由于捕食者的存在,群落有更大的物种丰富度,更易成为群落3,B错误;若图中三个群落的R相同,因为群落3的R之间重叠的最多,所以群落3将有最高的物种丰富度,种间竞争最激烈,C正确,D错误。]
8.(2024·重庆模拟)下图为科研人员对某人工渔场进行调查后,构建的渔场生态系统的能量流动模型(部分)。下列相关叙述正确的是( )
A.此生态系统中生产者固定的总能量为2 122.373
B.第二营养级能量的去路几乎无未被利用的能量
C.第三第四营养级之间的能量传递效率比第四第五营养级之间的低
D.第三营养级输出的111.3 能量中包含有第三营养级生物粪便中的能量
B [生产者固定的总能量除了流向下一营养级和流向分解者外,还用于呼吸作用散失以及未被利用,因此此生态系统中生产者固定的总能量大于2 122.373,A错误;分析第二营养级能量的输入与输出可知,输入量(873.8+4 449=5 322.8)≈输出量(86.75+427.4+2 871+1 937=5 322.15),因此第二营养级能量的去路几乎无未被利用的能量,B正确;第四第五营养级之间的能量传递效率为4.964÷58.22×100%≈8.53%,第三第四营养级之间的能量传递效率为58.22÷427.4×100%≈13.62%,第三第四营养级之间的能量传递效率比第四第五营养级之间的高,C错误;第三营养级生物粪便中的能量是第二营养级输出的能量中所包含的能量,D错误。]
9.(2024·湖南长沙二模)甲状腺分泌的甲状腺激素包括四碘甲状腺原氨酸(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3),对高等哺乳动物应激状态下(例如惊吓)相关应急活动形成有重要调节作用,下图1为受到惊吓时甲状腺分泌活动的调控示意图。下图2表示小鼠在受到惊吓刺激时,血液中甲状腺激素含量的实时变化。结合所学知识回答以下问题:
(1)为实时监测小鼠血液中甲状腺激素含量的变化,研究小组可利用__________的放射性同位素标记甲状腺激素,进而通过相关仪器监测血液中放射性强度即可。
(2)根据图1可推测图2中引起t1、t2时刻甲状腺激素含量上升的信号分子分别是___________________。
(3)请在已有实验基础上增加甲、乙两组实验,利用自变量控制的减法原理来验证(2)中假说,并在下图坐标轴上画出预测的实验现象。
①实验方案:__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②结果预测(如图示)。
[解析] (1)碘是合成甲状腺激素的必需元素,故可利用碘的放射性同位素标记甲状腺激素,进而通过相关仪器监测血液中放射性强度即可实时监测小鼠血液中甲状腺激素含量的变化。
(2)分析题图可知,t1小鼠时受到惊吓,机体会通过神经调节释放神经递质作用于甲状腺,使甲状腺分泌甲状腺激素;t2时主要是下丘脑产生促甲状腺激素释放激素作用于垂体,垂体产生促甲状腺激素作用于甲状腺,使甲状腺分泌甲状腺激素。
(3)为利用自变量控制的减法原理来验证(2)中假说,可以取同种生理状态相似的小鼠均分为甲、乙两组,手术切除甲组小鼠通向甲状腺的传出神经,切除乙组小鼠的垂体,手术恢复后分别给予甲、乙两组小鼠惊吓刺激并实时监测血液中甲状腺激素含量的变化,甲组实验只能通过分级调节产生甲状腺激素,故t2时刻甲状腺激素的量才开始增加,乙组实验通过神经调节产生甲状腺激素,故t1时刻开始产生甲状腺激素,相关的预测结果图示见答案。
[答案] (1)碘 (2)神经递质和促甲状腺激素 (3)①取同种生理状态相似的小鼠均分为甲、乙两组,手术切除甲组小鼠通向甲状腺的传出神经,手术切除乙组小鼠的垂体,手术恢复后分别给予甲、乙两组小鼠惊吓刺激并实时监测血液中甲状腺激素含量的变化
1 / 1学科核心素养专训(七) 科学思维——模型与建模
1.(2024·北京昌平二模)下列关于模型建构的叙述,不正确的是( )
A.根据细胞的形态和结构,建构细胞亚显微结构模型
B.根据科学史实的实验结果,建构光合作用概念模型
C.摘除垂体后测甲状腺激素含量,建构反馈调节模型
D.根据第七次人口普查数据,建构人口年龄结构模型
2.(2024·天津河西一模)如图是某生命活动的模型,有关叙述正确的是( )
A.若A为线粒体,a为葡萄糖,则b、c可分别代表CO2和H2O
B.若A为类囊体薄膜,a为光照,则b、c可分别代表NADH和ATP
C.若A为细胞膜,a为葡萄糖,则b、c可分别代表CO2和H2O
D.若A为某营养级同化量,a为该营养级的摄入量,则b、c可分别代表粪便量和用于生长、发育、繁殖的能量
3.(2024·江西赣州二模)如图是加拉帕戈斯群岛地雀的一种物种分化模型,对该模型理解错误的是( )
A.a、b物种是由同一祖先经地理隔离、突变和重组、自然选择逐渐形成的
B.乙到丙过程中小岛上的a地雀发生了进化,b地雀没有发生进化
C.迁移到小岛的a地雀没有进化成b地雀的原因之一是生态位构成竞争
D.在自然选择的作用下,各岛屿地雀种群的基因频率会发生定向改变
4.(2024·安徽芜湖模拟)下图所示为大肠杆菌乳糖操纵子模型。结构基因表达的相关酶有利于大肠杆菌利用乳糖。当阻遏物结合到DNA上,结构基因不表达。当培养基中无乳糖时,结构基因几乎不表达;当培养基中含有乳糖时,结构基因能够表达。其调控机制如图所示,相关叙述正确的是( )
A.该模型中阻遏物在翻译水平上调控结构基因的表达
B.培养基中无乳糖时,mRNAⅠ也会翻译出蛋白质
C.培养基中含有乳糖时,乳糖与阻遏物结合在DNA上
D.图中mRNAⅡ的a端为5′端,其上含有多个启动子
5.(2024·江西上饶二模)生长激素、胰岛素、胰高血糖素、甲状腺激素和肾上腺素是人体中重要的激素,某同学根据它们的功能及之间的关系,建立了如右模型,在该模型中除了④⑤两种激素的作用相抗衡外,其余相邻激素之间在某些生理作用方面均表现为协同关系。下列分析正确的是( )
A.婴幼儿时期①分泌不足,可能会引起呆小症
B.②分泌过多时人体对低氧耐受性增强
C.③的分泌存在分级调节
D.④和⑤的分泌可受神经的支配
6.(2024·山东泰安二模)海兔神经系统的研究为神经生物学的发展做出了重大贡献。轻触海兔的喷水管,其鳃就会收缩,这一反射称为缩鳃反射。若连续重复此种轻触刺激,海兔的缩鳃反射将逐渐减弱甚至消失,这种现象称为习惯化。再给予海兔喷水管一个强刺激,可以去除习惯化。图1表示海兔缩鳃反射习惯化的神经环路示意图,图2表示习惯化前后轴突末梢变化模型。下列说法正确的是( )
A.当神经纤维某处处于外负内正的状态时,K+通道不可能处于开放状态
B.刺激a点,b点能检测到膜电位变化,则说明兴奋传递只能是单向的
C.习惯化后再给予喷水管强刺激,可能使神经末梢释放的物质增加
D.若提高突触后膜产生动作电位的“阈值”,则可能消除习惯化
7.(2024·广东东莞模拟)如图为物种丰富度的简单模型。在此模型中,R代表群落的有效资源范围,群落中每一物种只能利用R的一部分。n表示群落中某个物种的生态位宽度,δ表示生态位之间的重叠。该模型旨在阐明群落所含物种数多少的原因。下列说法正确的是( )
A.一个物种在群落中所处的空间位置和占用资源的情况,称为这个物种的生态位
B.根据“收割理论”,由于捕食者的存在,群落的物种丰富度受到影响,更易成为群落2
C.若图中三个群落的R相同,群落3中将有最高的物种丰富度
D.若图中三个群落的R相同,群落2的种间竞争最激烈
8.(2024·重庆模拟)下图为科研人员对某人工渔场进行调查后,构建的渔场生态系统的能量流动模型(部分)。下列相关叙述正确的是( )
A.此生态系统中生产者固定的总能量为2 122.373
B.第二营养级能量的去路几乎无未被利用的能量
C.第三第四营养级之间的能量传递效率比第四第五营养级之间的低
D.第三营养级输出的111.3 能量中包含有第三营养级生物粪便中的能量
9.(2024·湖南长沙二模)甲状腺分泌的甲状腺激素包括四碘甲状腺原氨酸(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3),对高等哺乳动物应激状态下(例如惊吓)相关应急活动形成有重要调节作用,下图1为受到惊吓时甲状腺分泌活动的调控示意图。下图2表示小鼠在受到惊吓刺激时,血液中甲状腺激素含量的实时变化。结合所学知识回答以下问题:
(1)为实时监测小鼠血液中甲状腺激素含量的变化,研究小组可利用__________的放射性同位素标记甲状腺激素,进而通过相关仪器监测血液中放射性强度即可。
(2)根据图1可推测图2中引起t1、t2时刻甲状腺激素含量上升的信号分子分别是___________________。
(3)请在已有实验基础上增加甲、乙两组实验,利用自变量控制的减法原理来验证(2)中假说,并在下图坐标轴上画出预测的实验现象。
①实验方案:__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②结果预测(如图示)。
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