（2015高考试题汇编）专题18 实验设计和分析

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专题18 实验设计和分析

1.(四川卷.7)某放牧草地有一些占地约1m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蝎个体数、蝗虫种群密度和植物生物量（干重），结果见下图。下列叙述错误的是（　　）
A．随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧
B．蜥蝎活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大
C．距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素
D．草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分

2.(浙江卷.3)不同处理对某植物性别分化的影响如表所示， 下列叙述正确的是（　　）　　　　　
A．根产生的赤霉素能促进雌株形成
B．叶产生了促进雌株形成的细胞分裂素
C．若对完整植株使用赤霉素合成抑制剂，则雌株数量增多
D．赤霉素和细胞分裂素对性别分化的作用是不相互对抗的

3.（江苏卷.8）瓶插鲜花鲜重的变化与衰败相关,鲜重累积增加率下降时插花衰败。 下图为细胞分裂素和蔗糖对插花鲜重的影响,下列叙述错误的是（   ）
A. 蔗糖和细胞分裂素都有延缓衰败的作用
B. 蔗糖可为花的呼吸作用提供更多的底物
C. 同时添加蔗糖和细胞分裂素更利于插花保鲜
D. 第5 天花中脱落酸的含量应该是清水组最低

4.（广东卷.5）用秋水仙素处理二倍体植物的愈伤组织，从获得的再生植株中筛选四倍体植株，预实验结果如右表，正式实验时秋水仙素浓度设计最合理的是
A． 0、2、3、4、5、6             B． 0、4、5、6、7、8   
C． 0、6、7、8、9、10            D． 0、3、6、9、12、15

5.(浙江卷.31)（12 分）现有一种细菌 M ， 能够合成某种酶， 并能分泌到细胞外。 为了研究其培养时间与细胞数、 细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系， 请根据以下提供的实验材料写出实验思路，
并预测实验结果。
实验材料： 若干个培养瓶、 培养液、 细菌 M
（要求与说明： 实验仅设一组； 实验仪器、 试剂、 用具及操作不做要求； 实验条件适宜）
请回答：
（ 1 ） 实验思路：
①
（ 2 ） 预测实验结果（设计一个坐标系， 并绘制预测的细胞数、 细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线）；
（ 3 ） 测定总酶浓度时， 应对细胞做 _________ 处理。

6.（北京卷.29）（17分）为探索治疗机体对于某种药物依赖的有效途径，我国科研人员进行了如下研究：
（1）将大鼠置于自身给药箱中（如图），当大鼠按压非给药杆时指示灯不亮，药泵不给药，按压给药杆时指示灯亮，药泵通过静脉导管向大鼠直射一定量药物，灯亮时，光刺激大鼠视网膜，引起视神经细胞产生______，传至末梢，释放______作用于突触______上的受体，信息传至视中枢，产生视觉，多次重复训练后，大鼠在光信号和给药之间建立联系，当给药时间内大鼠按压给药杆的次数达到一定程度时，即可被视为对该药物形成依赖，以下将这种大鼠称为Ｄ鼠。
（２）研究发现，Ｄ鼠相关脑群内酶Ａ含量和活性均明显升高，为探讨酶Ａ活性对药物依赖的影响，在两组Ｄ鼠相关脑区注射酶Ａ活性抑制剂或生理盐水后，再分别放入自身给药箱，记录单位时间内两组Ｄ鼠
______与对照组相比，若抑制剂组的Ｄ鼠_______，则表明抑制酶Ａ的活性可以降低Ｄ鼠对药物的依赖。
（３）研究者设计了一种能与编码酶Ａ的ｍＲＮＡ互相结合的，含２２个核苷酸的ＲＮＡ，它能进入细胞，促进编码酶Ａ的ｍＲＮＡ降解，将这种小RNA用溶剂M溶解后，注射到D鼠相关脑区，引起酶A含量明显下降，D鼠对药物的依赖降低，进行本实验时，要同时进行一个对照处理，将一段小RNA用____【填写生理盐水或蒸馏水或溶剂M】溶解，注射到D鼠的相关脑区，这段小RNA的最佳设计为：与实验组使用的小RNA相比，其核苷酸的（　　　　）【多选，只填序号】
ａ种类相同　　ｂ种类不同　　ｃ数目相同    ｄ数目不同　　ｅ序列完全相同　　ｆ序列完全不同
若此对照组Ｄ鼠相关脑区内酶Ａ含量无明显变化，则可以证明________________________等因素对实验组结果无影响。

7.（天津卷.9）白粉菌和条锈菌能分别导致小麦感白粉病和条锈病，引起减产，采用适宜播种方式可控制感病程度。下表是株高和株型相近的小麦A、B两品种在不同播种方式下的实验结果

实验 编号	接种方式	植株密度（x106株/公顷）		白粉病 感染程度	条锈病 感染程度	单位面积 产量
		A品种	B品种
I	单播	4	0	—	+ + +	+
II	单播	2	0	—	+ +	+
III	混播	2	2	+	+	+ + +
IV	单播	0	4	+ + +	—	+
V	单播	0	2	+ +	—	+ +

注：“+”的数目表示感染程度或产量高低；“—”表示未感染。
据表回答：
(1)抗白粉病的小麦品种是_______________,判断依据是______________________
(2)设计Ⅳ、Ⅴ两组实验，可探究______________________
(3)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三组相比，第Ⅲ组产量最高，原因是________________________________
(4)小麦抗条锈病性状由基因T/t控制，抗白粉病性状由基因R/r控制，两对等位基因位于非同源染色体上，以A、B品种的植株为亲本，取其F2中的甲、乙、丙单植自交，收获籽粒并分别播种于不同处理的实验小区中，统计各区F3中的无病植株比例，结果如下表。
据表推测，甲的基因型是______________，乙的基因型是___________，双菌感染后丙的子代中无病植株的比例为_______________________.

8.(重庆卷.10)（14分）小麦的穗发芽影响其产量和品质。某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
（1）取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液（去淀粉），并在适宜条件下进行实验。实验分组、步骤及结果如下：

步骤①中加入的C是＿＿＿＿，步骤②中加缓冲液的目的是＿＿＿＿＿＿。显色结果表明：淀粉酶活性较低的品种是＿＿＿＿；据此推测：淀粉酶活性越低，穗发芽率越＿＿。若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应＿＿＿＿。
（2）小麦淀粉酶包括α－淀粉酶和β－淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使＿＿＿＿。若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著＿＿＿＿白粒管（填“深于”或“浅于”），则表明α－淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。

9.(四川卷.8)（11分）进食可刺激胃腺细胞分泌胃液，胃液中含有胃酸及胃蛋白酶，有利于消化。
（1）胃酸可以杀灭进入胃内的细菌，这属于机体的＿＿＿＿免疫；胃蛋白酶仅对食物中的蛋白质成分有消化作用，这体现了酶的＿＿＿＿性。
（2）哺乳动物进食时，食物尚未进入胃内就可引起胃液分泌，称为头期胃液分泌。该过程受神经调节和神经－体液调节的共同调控，如图所示。
①胃泌素通过＿＿＿＿运输到达胃腺细胞，促进胃液分泌。若胃酸分泌过多，又可抑制胃泌素的分泌，这种调节方式叫做＿＿＿＿＿＿。
②促进胃腺细胞分泌胃液的信号物质除胃泌素外还有＿＿＿＿。
（3）为探究两种调节机制对头期胃液分泌的影响，有人用同一只狗连续进行了以下实验：
步骤        实验条件        4小时胃液分泌量
1        假饲        + + + + + + + + +
2        切除胃窦，再假饲        +
3        假饲，并注射一定量的胃泌素
（控制胃泌素的注射剂量，使胃液分泌量与步骤1相当）        + + + + + + + + +
4        只注射与步骤3相同剂量的胃泌素，但不假饲        + + + +
（假饲是让狗吃肉，但吞下的肉从食道上的人工瘘口掉出，不进入胃；“+”数量表示胃液分泌量多少）
①步骤2中胃液的分泌是＿＿＿＿＿调节的结果。
②步骤3的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③步骤4是为了确定在＿＿＿调节作用下的胃液分泌量。
④重复上述实验均得到相同结果，表明在头期胃液分泌的两种调节机制中，＿＿＿的作用效应更大；二者共同作用效应＿＿＿（大于/小于/等于）各自单独作用效应之和。

10.(四川卷.10)（12分）植物侧芽的生长受生长素（IAA）及其他物质的共同影响。有人以豌豆完整植株为对照进行了以下实验：
实验一：分组进行去除顶芽、去顶并在切口涂抹IAA处理后，定时测定侧芽长度，见下左图；
实验二：用14CO2饲喂叶片，测定去顶8h时侧芽附近14C放射性强度和IAA含量，见下右图。
（1）IAA是植物细胞之间传递＿＿＿＿的分子，顶芽合成的IAA通过＿＿＿＿方式向下运输。
（2）实验一中，去顶32 h时Ⅲ组侧芽长度明显小于Ⅱ组，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）实验二中，14CO2进入叶绿体后，首先能检测到含14C的有机物是＿＿＿，该物质被还原成糖类需要光反应提供＿＿＿＿＿＿。a、b两组侧芽附近14C信号强度差异明显，说明去顶后往侧芽分配的光合产物＿＿＿＿＿＿。
（4）综合两个实验的数据推测，去顶8h时Ⅰ组和Ⅲ组侧芽附近的IAA浓度关系为：Ⅰ组＿＿＿（大于/小于/等于）Ⅲ组；去顶8h时Ⅱ组侧芽长度明显大于Ⅰ组，请对些结果提出合理的假设：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

11.(课标I卷.29) (9分)
为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
（2）A、B、C三组处理相比，随着________的增加，使光下产生的________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。

12.(课标II卷.29)（12分）某基因的反义基因可抑制该基因的表达。为研究番茄中的X基因和Y基因对其果实成熟的影响，某研究小组以番茄的非转基因植株（A组，即对照组）、反义X基因的转基因植株（B组）和反义Y基因的转基因植株（C组）为材料进行实验。在番茄植株长出果实后的不同天数（d），分别检测各组果实的乙烯释放量（果实中乙烯含量越高，乙烯的释放量就越大），结果如下表：
组别        乙烯释放量（μL.kg-1.h-1）
        20d              35d              40d              45d
A        0                      27                  17                      15
B        0                       9                   5                      2
C        0                      0                   0                      0
回答下列问题：
（1）若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质，在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质。可推测，A组果实中与乙烯含量有关的基因有____________，B组果实中与乙烯含量有关的基因有_________________。
（2）三组果实中，成熟最早的是__________组，其原因是_________________________。如果在35天时采摘A组与B组果实，在常温下储存时间较长的应是_______组。

13.（安徽卷.29）Ⅰ（9分）科研人员探究了不同温度（25℃和0.5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2的生成速率的变化，结果见图1和图2。
（1）由图可知，与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是_________________
___________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的_________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测_______的浓度变化来计算呼吸速率。
（2）某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封
将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃的条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度
记录实验数据并计算CO2的生成速率。
为使试验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案（不考虑温度因素）。
a_____________________________________________________ ；      
b.____________________________________________________

专题18 实验设计和分析 参考答案及解析

1.【答案】A
【考点定位】本题主要是考查群落的结构，涉及群落的种间关系、群落演替的影响因素以及研究能量流动的意义等知识点，本题还考查了学生的识图能力及实验分析能力。
【名师点睛】对群落结构的理解：（1）垂直结构和水平结构的具体表现都是在长期自然选择的基础上形成的对环境的适应。（2）生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。（3）群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构，动物种类的多少是随植物层次的多少而变化的。
2.【答案】C

【考点定位】本题主要是考查植物激素对植物体性别分化的影响，涉及实验分析能力的考查。
【名师点睛】高考对其他植物激素的考查多以选择题形式直接考查其他植物激素的作用及应用，以实验探究题形式考查植物激素间的相互作用等。尤其注意：五种植物激素的化学本质均非蛋白质，切不可将其视作分泌蛋白；植物激素自身虽然不是蛋白质，但植物激素的合成代谢过程需酶催化，因此，该过程仍与基因调控有关；几种激素间的协同、拮抗关系。
3.【答案】D

【考点定位】实验结果（曲线图）分析
【名师点睛】本题以曲线图为载体，考查学生对实验结果的分析，这属于学生应具备的实验探究能力之一。而解决本题的关键在于对比分析几条曲线的方法，一是要关注每条曲线的变化趋势；二是在相同时间对比不同条件下处理的结果（鲜重累积增加率）大小。
4.【答案】B  

【考点定位】本题主要考查实验分析能力。
5.【答案】（1）①取细菌M稀释后，分别等量接种于若干个含等量培养液的培养瓶中。②取其中的培养瓶，分别测定细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度，并记录。③在培养过程中，每隔一段时间重复②。④对所得实验数据进行分析与处理。
（2）见下图：

（3）破碎

【考点定位】本题主要是考查实验设计能力及对实验结果的处理与分析。
【名师点睛】实验设计时变量的控制方法：因为自变量是人为改变的变量，故必须可以操纵——即具有可操作性。而因变量需要能够进行观察、记录与测量，以明确实验结果——即具有可检测性；如果实验允许无关变量的存在，就会使自变量成为非单一影响因变量的因素，自变量与因变量间的必然性就会被打破，故实验中必须排除（消除或抵消）无关变量对实验结果的影响——即无关变量具有可控制性，以避免额外变量的干扰。
6.【答案】（1）兴奋     神经递质       后膜       （2） 按压给药杆的次数      按压给药杆的次数明显少 （3）溶剂M    a、c、f     溶剂M、不能和编码酶A的mRNA形成互补结合的小RNA

【考点定位】神经调节和探究实验的设计和分析
【名师点睛】本题涉及神经调节方面的知识较为直接、简单。对探究小鼠对某种药物依赖性的实验设计和分析有一定难度，首先要明确实验要探究的目的，其次是自变量和因变量，然后要弄清设置对照组主要是排除哪些因素对实验结果的干扰，最后才能准确作答。
7.【答案】 (1)A  Ⅰ 、Ⅱ小麦都未感染白粉病   
（2）植株密度对B品种小麦感病程度及产量的影响
（3）混播后小麦感染程度下降
（4）Ttrr     ttRr     18.75%（或3/16）

【考点定位】本题考查实验知识，遗传中基因型的推断等知识。学科网
【名师点睛】考生想要判断出抗白粉病的品种，就要看表格中给出的结果——白粉病的患病程度来进行分析，不患白粉病的肯定对白粉病菌具有抗性。在实验中探究的往往是自变量对因变量的影响，考生可从表格Ⅳ、Ⅴ组看出自变量是B品种的播种密度，因变量是患白粉病、条锈病的程度及单位面积的产量，由此即可写出探究的内容。混播与单播相比虽说两种病都患，但患病程度比单播时轻，导致产量提高，即可理解为混播提高了农田生态系统的抵抗力稳定性也即混播时感病程度下降。（4）题的作答首选要判断出显隐性，因此可从丙组入手。显隐性已知的情况下就可以根据子代的表型及比例推断亲本的基因型了。注意求丙子代自己后代无病植株的比例，要知道这里的无病植株指的是既不患白粉病也不患条锈病的；为了计算的简便可先分为两个基因分离定律的问题再综合来解答。
8.【答案】（1）0.5mL蒸馏水　　控制pH　　红粒小麦　　低　　缩短
（2）β－淀粉酶失活　　深于

【考点定位】本题主要是考查酶的应用以及酶的活性实验影响因素探究性实验的设计。
【名师点睛】酶类试题解题技巧归纳：
（1）不同生物酶的最适温度不同：①动物体内的酶最适pH大多在6.5～8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH为1.5。②植物体内的酶最适pH大多在4.5～6.5之间。
（2）正确理解酶的作用：酶只能提高化学反应速率，缩短化学反应达到平衡所需要的时间，不能改变反应结果（即不能使反应的产物增加）。
（3）温度、pH对酶活性的影响不同：pH过高、过低及温度过高都会使酶失活，温度过低只是使酶活性降低，酶并不失活。
（4）酶促反应速率不同于酶活性：①温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率；②底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
9.【答案】（1）非特异性　　专一
（2）①体液　　反馈调节　　②神经递质
（3）①神经　　②确定在假饲条件下胃泌素的分泌量　　③神经－体液　　④神经－体液调节　　大于　　

【考点定位】本题主要是考查神经和体液的共同作用来维持内环境稳态的机制知识点，涉及相关实验设计及分析能力的考查。
【名师点睛】神经调节与体液调节的联系：（1）不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下，体液调节可以看作神经调节的一个环节；（2）内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能：①甲状腺激素影响幼年动物大脑的发育，提高神经系统的兴奋性；②性激素水平的高低可以影响神经系统对动物性行为的控制。实验分析要着重从单一变量引起的结果来分析。
10.【答案】（1）信息　　主动运输
（2）涂抹的IAA运输到侧芽附近，高浓度的IAA抑制了侧芽的生长
（3）三碳化合物　　ATP和［H］　　增多
（4）等于　　Ⅱ组去顶后往侧芽分配的光合产物增多，促进侧芽生长

【考点定位】本题主要是考查植物的激素调节过程，涉及到对考生获取图示信息进行实验分析能力的考查。
【名师点睛】不要将生长素分布多少与浓度高低的作用效果混为一谈 ：生长素分布的多少是一个相对概念，高浓度和低浓度范围内都有生长素的多少之分；而生长素作用中的高浓度和低浓度是和作用效果联系在一起的概念，高浓度一定表现为抑制，低浓度一定表现为促进。实验分析中要想快速找到导致结果的因素就看自变量。
11.【答案】（1）高于   C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%    光照   基质
（2）光照和黑暗交替频率     ATP和[H]（或者ATP和还原型辅酶II）
用及时的再生。
【考点定位】本题主要考查本题主要是考查实验设计能力及对实验结果的处理与分析，涉及到光合作用原理、过程、场所的等知识点。
【名师点睛】本题以实验实验设计为依托，核心点还是考查考生对光合作用原理、过程等知识识记的考查。实验分析的出发点是否准确，对实验设计原则的理解是否到位，明白实验分析中结果的不同往往是自变量影响的结果，因此提醒考生注意在实验分析中一定要牢牢抓住自变量来分析。
12.【答案】（1）  X基因、Y基因 (2分）    X基因、Y基因和反义X基因（3分）
（2）A（2分）  
乙烯具有促进果实成熟的作用，该组乙烯的含量（或释放量）高于其他组（3分，其它合理也给分）          B（2分）
含量低的，果实成熟晚，利用储存，即B组。
【考点定位】本题主要考查基因对性状的控制、植物激素——乙烯的作用及实验分析能力。
【名师点睛】实验分析中要抓住单一变量来分析，例如A组和B组单一变量是是否有反义X基因，A组和C组是否有反义Y基因，通过结果的比较说明X基因、Y基因在乙烯含量上的作用。另外还要注意题中所给信息：反义X基因、反义Y基因的作用。乙烯的作用是促进果实成熟，因此可推断乙烯含量高的果实成熟早，乙烯含量低的果实成熟晚，结合生产实际可知晚熟的易于存储，从而解决本题的问题。
13.【答案】Ⅰ（1）低温降低了细胞呼吸相关酶活性     CO2       O2    （2）选取果实应成熟度应一致        每个温度条件下至少有3个平行重复实验学科网

【考点定位】细胞呼吸的实验设计与分析。
【名师点睛】主要考查细胞呼吸的相关的实验设计和分析，重在检测学生对实验现象和结果进行解释、分析和处理以及对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订的能力。



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