专题微练(十五) 实验与探究
一、选择题
1.(2025·石家庄模拟)科学研究中常设置对照实验来增加实验结果的可信度和说服力。下列有关对照实验的叙述,正确的是( )
A.空白对照组一般不进行特殊处理,所以无需进行任何操作
B.探究酵母菌的细胞呼吸方式时有氧条件为对照组,无氧条件为实验组
C.探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响,自变量为甲状腺激素的浓度
D.探究某种抗生素对细菌的选择效果需设置无菌水及已知抗生素阳性对照组
2.(2025·安徽卷,T2)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验,下列叙述错误的是( )
A.用打孔器打出叶圆片时,为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B.调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,以进行对比实验
C.用化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出实际光合作用强度
D.同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同,可能与其接受的光照强度不同有关
3.(2025·浙江模拟)为研究物质甲对α-淀粉酶活性的影响,某同学用物质甲溶液(用蒸馏水配制)处理α-淀粉酶,测定酶促反应速率随反应时间的变化,结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A.实验组和对照组的温度、pH、酶量和淀粉溶液的量相同
B.若将检测指标换成还原糖生成量,则两条曲线的趋势不变
C.将酶和淀粉溶液混匀后分别添加等量的甲溶液和蒸馏水
D.t1之后实验组酶促反应速率下降主要是酶活性下降导致的
4.(2025·汕头模拟)生物学实验对自变量的控制常用“加法原理”和“减法原理”,以下实验没有使用“减法原理”的是( )
A.沃泰默将小狗小肠黏膜周围的神经剔除以排除神经调节对胰液分泌的影响
B.利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞证明植物细胞可以发生质壁分离和复原现象
C.在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中实验组分别添加蛋白酶或RNA酶等进行处理
D.“验证光是光合作用的条件”实验中实验组叶片用不透光的黑卡纸做遮光处理
5.(2025·山东模拟)平腹小蜂寄生于荔枝蝽象的卵中,农业生产中常用平腹小蜂来防治荔枝蝽象。某小组欲探究平腹小蜂不同基因和荔枝蝽象卵密度对卵寄生比率的影响,结果如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.实验中野生型为对照组,其余两组为实验组
B.平腹小蜂种群密度越大对荔枝蝽象防治效果越好
C.Orco基因缺失型平腹小蜂的防治效果较差
D.荔枝蝽象卵密度会对寄生比率产生影响
6.(2025·湛江模拟)内环境中性激素的含量保持相对稳定主要与性激素的分级调节和负反馈调节有关。为探究垂体分泌的促性腺激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素是否存在负反馈调节,下列对实验组和对照组小白鼠的处理恰当的是( )
A.实验组小白鼠进行手术并切除性腺,注射适量的促性腺激素;对照组小白鼠进行手术并切除性腺,注射等量的生理盐水
B.实验组小白鼠进行手术并切除性腺,注射适量的促性腺激素;对照组小白鼠进行手术不切除性腺,注射等量的生理盐水
C.实验组小白鼠不手术,注射适量的促性腺激素;对照组小白鼠不手术也不注射促性腺激素或生理盐水
D.实验组小白鼠进行手术不切除性腺,注射适量的生理盐水;对照组小白鼠进行手术不切除性腺,注射适量的促性腺激素
7.科研人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。某种草药对腹泻的疗效极佳,为探究其原理,科研人员分别对对照组、模型组和治疗组三组小鼠空肠(位于小肠中段)黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的表达量相对值进行了检测,结果显示,对照组、模型组和治疗组三组小鼠的AQP3表达量相对值分别为3.9、1.7、4.0,下列叙述错误的是( )
A.少数水分子借助水通道蛋白进出细胞,多数水分子以自由扩散的方式进出细胞
B.模型组小鼠的空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,从而引起腹泻
C.推测该种草药可提高AQP3相关基因的相对表达量,使空肠对水分的吸收增多
D.本实验的自变量为是否对小鼠接种致病性大肠杆菌以及是否服用该种草药
8.(2025·齐齐哈尔模拟)为探究咪唑喹啉衍生物(BEZ)和长春花碱(VLB)对肾癌的治疗效果,科研人员进行了相关实验,结果如图。下列有关叙述错误的是( )
A.该实验的自变量是BEZ的浓度、VLB的浓度及不同药物的组合
B.实验结果表明单独使用BEZ和VLB均能明显促进肾脏癌细胞凋亡
C.细胞凋亡是由基因决定的自动结束生命的过程,也受环境因素影响
D.继续增大BEZ和VLB的浓度,肾脏癌细胞凋亡细胞数可能不变
9.磁场刺激是一种调节神经系统生理状态的有效方法,研究其对神经系统钝化的改善和电生理机制,以小鼠为动物模型进行实验:将小鼠随机分为3组,对照组、神经系统钝化模型(HU)组和磁场刺激(CFS)组,每组8只。检测上述3组小鼠的认知功能水平,结果如图1。检测上述3组小鼠海马区神经元的静息电位,结果如图2。下列相关叙述错误的是( )
A.三组小鼠的生理状况应一致,图1中甲组为对照组
B.CFS组应在HU组处理的基础上,对小鼠进行适当的磁场刺激
C.若检测动作电位峰值,3组间无差异,说明HU组的钠离子内流入神经元的数量最多
D.实验结果说明,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降
10.研究人员观察并统计了不同浓度锶(Sr2+)溶液处理48 h后根尖分生区细胞有丝分裂指数(有丝分裂细胞数/观察统计的细胞总数×100%)、出现微核细胞和染色体畸变的细胞占统计细胞总数的比例,结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.计算有丝分裂指数、染色体畸变率和微核率均需统计处于分裂期的细胞数
B.Sr2+可诱导根尖分生区细胞出现程度不同的染色体断裂,进而形成微核细胞
C.Sr2+能抑制细胞分裂,且Sr2+的浓度与其对细胞分裂的抑制作用呈正相关
D.剪取根尖放入卡诺氏液浸泡后用75%酒精冲洗,以延长根尖保存时间
二、非选择题
11.(2025·厦门模拟)凋落物分解是森林碳循环和全球碳平衡的一个关键环节,其分解特性影响着森林生态系统的能量流动和物质循环。回答下列问题:
(1)凋落物分解主要依靠生态系统组成成分中的____________________,此过程中碳元素的形式变化为___________________。
(2)大量研究表明,氮元素是调控森林凋落物分解速率的关键因素。我国科学家对东北温带森林的62种树木凋落物进行了分解实验。首先测定各树种凋落物的初始含量,将N含量高于1.39%的归为高N组(29种),低于1.39%的归为低N组(33种)。每个树种的凋落物单独装入尼龙网中,连续监测10年,得到图示结果。
由图可知,凋落物分解速率与初始氮含量的关系是_____________________________________________。
(3)研究团队对低N组的五角槭的叶片喷施氮肥,使其氮含量增加,收集其落物,与未加氮肥的五角槭凋落物一起放置野外进行上述实验。
①该实验相比(2)的实验,可以排除____________________的影响。
②该实验所得结果仍然支持(2)中的规律。
(4)进一步研究发现:与低N组相比,高N组中发现了更多的微生物残体,请解释原因:____________________________________。
(5)为解释(2)中的规律,科学家提出“凋落物分解过程中积累的微生物残体会抑制凋落物分解,微生物残体越多抑制效果越明显”的观点。请设计实验方案验证此观点。(要求:写出对照组、实验组、观测指标和预期结果。可供选择的材料有:某一树种凋落物、低N组分离得到的微生物残体、高N组分离得到的微生物残体)
12.(科学探究)常见的2型糖尿病的发病原因是机体出现胰岛素抵抗(IR),即胰岛素促进机体细胞摄取和利用葡萄糖的效率下降。请回答下列问题:
(1)IR患者的细胞对胰岛素敏感性降低,患者的血糖偏高,胰岛素水平_______________(填“偏高”“正常”或“偏低”)。部分IR患者发病原因是体内存在胰岛素抗体,这属于_______________病,此外部分IR患者往往伴有肥胖,而肥胖可能会使靶细胞细胞膜表面的_______________异常或受损,导致胰岛素作用效果下降。
(2)为探究高脂饮食诱导IR的发病机制,科研人员进行了下列实验:
将生理状态相同且正常的小鼠随机均分为两组,模型组每天饲喂适量的高脂食物,空白组饲喂___________________。每隔两周分别测量小鼠的空腹血糖和空腹胰岛素含量,测量结果如图所示。根据实验结果分析第_______________周小鼠出现IR,判断依据是_____________________________。
注:“※”表示与其他组相比差异显著。
(3)常用的胰岛素增敏剂吡格列酮可以有效改善胰岛素抵抗,但临床使用中存在着多种不良反应。科研人员为此开发了一种新药M,为研究其真实疗效和作用,请完善下列实验思路。
材料与用具:IR模型小鼠若干只、M药物溶液(100 mg/kg、200 mg/kg、400 mg/kg)、200 mg/kg吡格列酮溶液、生理盐水、正常食物、灌胃器、血糖浓度测定仪、胰岛素浓度测定仪等。(说明:吡格列酮在持续给药2周后病症有明显改善。)
①取生理状态相同的IR模型小鼠,随机平均分为A~E五组。
②_____________________________________________。
③每天同一时间给A组每只小鼠灌胃适量的生理盐水,B、C、D、E组每只小鼠分别灌胃等量的200 mg/kg吡格列酮溶液、_____________________________________________。
④各组小鼠置于相同且适宜的条件下培养,每天饲喂等量的正常食物,___________________。
⑤对获取的数据进行统计分析处理。
专题微练(十五) 实验与探究
1.D 解析 空白对照组一般不进行特殊处理,但不是无需任何操作,如探究酶的催化作用,空白对照组加入等量蒸馏水,A项错误;探究酵母菌的细胞呼吸方式时有氧条件和无氧条件均为实验组,为对比实验,B项错误;探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响,自变量为甲状腺激素的有无,C项错误;实验中肯定出现预期结果的组,为阳性对照组,探究某种抗生素对细菌的选择效果需设置无菌水及已知抗生素阳性对照组,D项正确。
2.C 解析 叶片上的叶脉与叶肉组织相差较大,叶圆片作为实验对象,其大小、组织结构为无关变量,应尽可能保证相同且适宜,所以用打孔器打出叶圆片时,应该避开大的叶脉,A项正确;调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离,是通过调节光照强度控制自变量,来进行对比实验,B项正确;化学传感器监测光照时O2浓度变化,可计算出净光合作用强度,但不清楚叶圆片的呼吸作用强度,所以无法计算出实际光合作用强度,C项错误;若实验是通过调节光源与烧杯之间的距离控制光照强度,由于烧杯本身具有一定的宽度,会使同一烧杯中不同叶圆片接受的光照强度不同,相同时间产生的O2量不同,导致同一烧杯中不同叶圆片浮起的快慢不同,D项正确。
3.A 解析 依据题干信息可知,实验的自变量为是否含有物质甲,因变量为酶促反应速率,而温度、pH、酶量和淀粉溶液的量都属于无关变量,实验组和对照组的无关变量应保持相同,A项正确;若将检测指标换成还原糖生成量,则两条曲线应从0开始,B项错误;应先将酶分别和甲溶液、蒸馏水混匀后再添加等量的淀粉溶液,防止酶和底物先发生反应,C项错误;依据题图,t1之前实验组的酶促反应速率较大,t1之后酶促反应速率的下降主要是因为淀粉的量减少,D项错误。
4.B 解析 与常态比较,人为去除某种影响因素的称为“减法原理”,沃泰默切除通向狗小肠的神经,以排除神经调节对胰液分泌的影响,再用稀盐酸刺激小肠探究胰液分泌的实验,利用了“减法原理”,A项不符合题意;人为增加某种影响因素的称为“加法原理”,利用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞观察植物细胞质壁分离和复原现象,分别添加了蔗糖溶液和清水,利用了“加法原理”,B项符合题意;艾弗里在肺炎链球菌转化实验中对细胞提取物分别用蛋白酶、DNA酶、RNA酶等处理,去掉相应的物质,利用了“减法原理”,C项不符合题意;“验证光是光合作用的条件”实验中实验组叶片用不透光的黑卡纸做遮光处理,去除了光照,利用了“减法原理”,D项不符合题意。
5.B 解析 分析题图可知,野生型为对照组,GFP基因缺失型和Orco基因缺失型为实验组,A项正确;据题图分析,平腹小蜂种群密度越大,Orco基因缺失型平腹小蜂使卵寄生比率下降,野生型和GFP基因缺失型平腹小蜂种群密度达到一定值时,卵寄生比率略有下降,所以平腹小蜂种群密度越大对荔枝蝽象防治效果并不是越好,B项错误;据题图分析,Orco基因缺失型平腹小蜂使卵寄生比率下降,所以Orco基因缺失型平腹小蜂的防治效果较差,C项正确;由题图分析,荔枝蝽象卵密度不同,卵寄生比率不同,故荔枝蝽象卵密度会对寄生比率产生影响,D项正确。
6.A 解析 分析题意可知,该实验的自变量为对实验动物是否注射促性腺激素,因变量是检测实验动物内促性腺激素释放激素的含量,为排除小鼠体内产生的性激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素的负反馈调节作用,所以实验组和对照组都应切除性腺,只是实验组小鼠要注射适量的促性腺激素,对照组小鼠只注射等量的生理盐水,A项正确;分析题意可知,该实验方案中的对照组,未排除小鼠体内产生的性激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素的负反馈调节作用,会影响到实验结果,B项错误;分析题意可知,为排除小鼠体内产生的性激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素的负反馈调节作用,所以实验组和对照组都应切除性腺,否则无法排除原体内激素的负反馈调节作用,C项错误;为排除小鼠体内产生的性激素对下丘脑分泌促性腺激素释放激素的负反馈调节作用,所以实验组和对照组都应切除性腺,只是实验组小鼠要注射适量的促性腺激素,对照组小鼠只注射等量的生理盐水,D项错误。
7.A 解析 多数水分子借助水通道蛋白进出细胞,少数水分子以自由扩散的方式进出细胞,A项错误;结合题干信息,模型组的AQP3的表达量为1.7,低于治疗组和对照组,可知,模型组之所以引起腹泻,是由于模型组小鼠的AQP3的表达量低,其空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少所导致,B项正确;治疗组与对照组、模型组相比较,AQP3相关基因的表达量提高,使空肠对水分的吸收量增多,C项正确;依据题干信息“对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型,某种草药对腹泻的疗效极佳”,可知,本实验的自变量为是否对小鼠接种致病性大肠杆菌以及是否服用该种草药,D项正确。
8.B 解析 该实验的自变量是BEZ的浓度、VLB的浓度及不同药物的组合,A项正确;实验结果可知,单独使用VLB对肾脏癌细胞凋亡影响很小,单独使用BEZ对肾脏癌细胞凋亡无影响,二者单独使用效果均不显著,联合使用时才能促进癌细胞凋亡,B项错误;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,由本题研究结果可知,也受环境因素的影响,C项正确;实验结果表明,随BEZ和VLB的浓度增大,促进细胞凋亡的作用增强,但继续增大浓度,无法确定肾脏癌细胞凋亡细胞数是否会继续增大,可能不变,D项正确。
9.A 解析 依据题图1和实验目的(研究磁场刺激对神经系统钝化的改善和电生理机制),神经系统钝化的应为乙组,磁场刺激可改善神经系统钝化,可能甲组或丙组为对照组,A项错误;依据实验目的和题干信息可知,CFS组应在HU(即神经系统钝化模型)组处理的基础上,对小鼠进行适当的磁场刺激,B项正确;依据信息:检测动作电位峰值,组间无差异,动作电位与Na+内流有关,依据题图2可知,HU组的静息电位最大,而各组的动作电位峰值不变,所以在受到刺激时,要想产生相同的动作电位峰值,HU组的钠离子内流入神经元的数量最多,C项正确;由题图1和题图2可知,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降,D项正确。
10.B 解析 计算有丝分裂指数需要统计处于分裂期的细胞数,但染色体畸变率和微核率的统计并不一定需要,A项错误;根据题图2可知,染色体畸变率和微核率随着锶离子浓度的增加而升高,这可能表明锶离子可以诱导根尖分生区细胞出现程度不同的染色体断裂,进而形成微核细胞,B项正确;题图1表明有丝分裂指数随着锶离子浓度的增加先上升后下降,因此锶离子的浓度与其对细胞分裂的抑制作用不是呈正相关,C项错误;剪取根尖放入卡诺氏液浸泡后是为了固定细胞形态,用95%酒精冲洗,是为了洗掉卡诺氏液,D项错误。
11.答案 (1)分解者 有机物→CO2等无机物 (2)初期(0~5年)凋落物分解速率与初始氮含量呈正相关,后期(5~10年)凋落物分解速率与初始氮含量呈负相关 (3)①不同树种凋落物中其他物质 (4)高N组为微生物提供更多的N元素作为营养物质,微生物繁殖速度加快,产生微生物残体更多
(5)对照组:某一树种的凋落物
实验组1:同一树种的等量凋落物+低N组分离得到的微生物残体
实验组2:同一树种的等量凋落物+高N组分离得到的微生物残体
观测指标:不同时间点凋落物剩余质量的比例
预期结果:实验2>实验1>对照组
解析 (1)凋落物分解主要依靠生态系统组成成分中的分解者,分解者可将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。此过程中碳元素的形式变化为有机物→二氧化碳等无机物。(2)由题图可知,初期(0~5年)凋落物分解速率与初始氮含量呈正相关,后期(5~10年)凋落物分解速率与初始氮含量呈负相关。(3)(2)的实验对东北温带森林的62种树木凋落物进行了分解实验。而该实验只对五角槭凋落物进行研究,该实验相比(2)的实验,可以排除不同树种凋落物中其他物质的影响。(4)高N组为微生物提供更多的N元素作为营养物质,微生物繁殖速度加快,产生微生物残体更多。(5)分析题意可知,该实验的自变量为N含量的多少,因变量为不同时间点凋落物剩余质量的比例。设计的实验方案见答案。
12.答案 (1)偏高 自身免疫 胰岛素受体 (2)等量的正常食物 8 第8周模型组小鼠胰岛素水平和血糖水平均显著升高 (3)②用血糖浓度测定仪和胰岛素浓度测定仪分别测定各组小鼠的空腹血糖水平和空腹胰岛素水平,求平均值并记录
③100 mg/kg M药物溶液、200 mg/kg M药物溶液、400 mg/kg M药物溶液 ④2周后,重复实验步骤②
解析 (1)胰岛素抵抗患者的细胞对胰岛素敏感性降低,IR患者体内的血糖浓度较高,胰岛素水平也偏高。由IR患者体内存在胰岛素抗体而导致的疾病属于自身免疫病。肥胖可能会使靶细胞细胞膜表面的胰岛素受体异常或受损,导致胰岛素作用效果下降。
(2)实验组别设置:
分析题图可知,在第8周时,模型组小鼠的胰岛素水平显著升高,血糖水平也显著升高,说明此时小鼠体内开始出现胰岛素抵抗。
(3)补充完善型实验分析如下:
明确实 验目的 研究新药M对胰岛素抵抗的真实疗效和作用
完善实 验分组 取生理状态相同的IR模型小鼠,将这些小鼠随机平均分为A~E五组,其中包括对照组和实验组
补充实 验步骤 结合题意可知,需要在实验开始时,先用血糖浓度测定仪和胰岛素浓度测定仪分别测定各组小鼠的空腹血糖水平和空腹胰岛素水平,求平均值并记录,作为比较的指标; 根据③的操作可知,A组为阴性对照组,B组为阳性对照组,C、D、E组为实验组,C、D、E组应分别灌胃等量的100 mg/kg、200 mg/kg、400 mg/kg的M药物溶液; 遵循单一变量、等量原则,各组小鼠置于相同且适宜的条件下培养,每天饲喂等量的正常食物,2周后,重复实验步骤②并记录实验结果
方法微点拨 实验步骤补充的书写要点
实验步骤的补充是补充完善型实验中最易考查的环节,常见步骤为三步,第一步分组编号、第二步施加变量、第三步培养观察。书写关键步骤时的要点为:
关键步骤 书写要点
分组编号 分组时应体现“数量相等”“随机分”;对于实验材料的选取应注意“长势、生理状态相同”等;编号的目的是使思路清晰,可对实验器具、实验材料等进行编号
施加变量 要对添加物的用量加以限定,第一组指明用量(如“适量”或“适宜”),后续组用“等量”一词
培养观察 重点强调“相同且适宜条件”“一定时间”“同一时间点检测或观察”
