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专题12 实验与探究(B卷)
(45分钟 100分)
一、单项选择题(共6小题,每小题8分,共48分)
1.(2018·潍坊一模)紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后,在显微镜下观察到的正确图示是 ( )
【解析】选C。题图中黑色的为细胞核,位于液泡外,发生质壁分离后,洋葱表皮细胞会失水,液泡中紫色会变深,而细胞质为无色,C正确。
2.科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一,下列有关叙述错误的是 ( )
A.水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,好氧细菌可确定产生O2的部位,是用来研究叶绿体的功能的理想材料
B.紫色洋葱鳞片叶外表皮易取材,可用于观察DNA和RNA在细胞中的分布
C.果蝇具有易饲养,繁殖力强,染色体数目少且形态特点明显,突变种类极多等优点,是遗传学研究的理想模式生物
D.病毒结构简单,只有核酸和蛋白质外壳,且病毒在短时间内可大量繁殖,因此赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体来探究生物的遗传物质
【解析】选B。水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,好氧细菌分布在有氧的环境中,可确定产生O2的部位,是用来研究叶绿体的功能的理想材料,A正确;观察DNA和RNA在细胞中分布的实验,需用吡罗红甲基绿的混合染色剂将细胞染色(甲基绿使DNA呈现绿色、吡罗红使RNA呈现红色),并借助显微镜观察,紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡呈紫色,对实验现象的观察产生干扰,B错误;果蝇易饲养,繁殖力强,染色体数目少且形态特点明显,突变种类极多,是遗传学研究的理想模式生物,C正确;病毒结构简单,只有核酸和蛋白质外壳,且病毒在宿主细胞中可以在短时间内大量繁殖,因此赫尔希和蔡斯选择T2噬菌体来探究生物的遗传物质,D正确。
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【加固训练】
下列有关科学家的探索实验的叙述,正确的是 ( )
A.赫尔希和蔡斯实验有力地证明了DNA是主要的遗传物质
B.罗伯特森利用电子显微镜观察细胞膜时发现其具有暗—亮—暗三层结构
C.孟徳尔在分析、总结豌豆的遗传规律时,运用了类比推理法
D.沃森和克里克研究DNA分子结构时,运用了建构数学模型的方法
【解析】选B。赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是遗传物质,但未证明DNA是主要的遗传物质,A错误;孟徳尔在分析、总结豌豆的遗传规律时,运用了假说—演绎法,C错误;沃森和克里克研究DNA分子结构时,运用了建构物理模型的方法,D错误。
3.用一定浓度的赤霉素(GA)溶液分别处理棉花植株的受精花(受精幼铃)与未受精花(未受精幼铃),24 h后在叶柄处注射含32P的磷酸盐溶液(见图),一段时间后取样测定两种幼铃的32P放射性强度并统计两种幼铃的脱落率,实验结果如表。下列分析错误的是 ( )
处理
受精幼铃脱落率(%)
未受精幼铃
脱落率(%)
放射性强度(cpm)
受精幼铃
未受精幼铃
GA
3.3
18
14 242
14 399
H2O
3.3
100
9 667
7 336
A.H2O处理组在该实验中作为空白对照
B.GA处理对受精幼铃脱落没有影响
C.GA处理后32P放射性强度在受精幼铃与未受精幼铃中的差异不明显
D.H2O处理后受精幼铃与未受精幼铃的放射性强度差异与内源激素无关
【解析】选D。本实验的目的是探究赤霉素对受精幼铃与未受精幼铃脱落率与营养物质运输的影响,H2O处理组在该实验中作为空白对照,A正确;据表可知,H2O处理和GA
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处理受精幼铃脱落率相同,说明GA处理对受精幼铃脱落没有影响,B正确;GA处理后32P放射性强度在受精幼铃与未受精幼铃中分别为14 242 cpm、
14 399 cpm,差异不明显,C正确;受精幼铃可以合成生长素,促进果实发育,促进含32P的磷酸盐向棉铃运输,H2O处理后受精幼铃与未受精幼铃的放射性强度差异与内源激素有关,D错误。
4.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验,正确的叙述是 ( )
A.可能出现三倍体细胞
B.多倍体细胞形成的比例常达100%
C.多倍体细胞形成过程中可能无完整的细胞周期
D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组的机会
【解析】选C。低温能抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,因而能诱导染色体加倍,二倍体植株可诱导为四倍体,不可能出现三倍体细胞,A错误;低温诱导不能使所有细胞染色体数目都加倍,B错误;多倍体细胞形成的原理是低温抑制纺锤体的形成而阻止染色体移向两极,所以细胞周期是不完整的,C正确;根尖细胞的分裂为有丝分裂,而非同源染色体重组发生在减数分裂过程中,有丝分裂不能增加非同源染色体重组的机会,D错误。
5.(新题预测)用不同浓度的生长素溶液处理某植物幼苗使其生长,实验结果如表所示。下列有关叙述错误的是 ( )
组别
平均株高(cm)
清水
16
浓度甲
20
浓度乙
38
浓度丙
51
浓度丁
13
A.不同浓度的生长素,对植物幼苗的生长影响有差别
B.甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小关系不能确定
C.生长素的生理作用具有两重性,丁浓度条件下幼苗不能生长
D.实验处理的时间长短、用的植物材料和温度等条件应相同
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【解析】选C。由表可知,用不同浓度的生长素处理,其平均株高不相同,说明不同浓度的生长素对植物幼苗的生长影响有差别,A正确;由于生长素的生理作用具有两重性,不同的浓度处理会存在相同的效果,甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液对其均为促进作用,但无法确定甲、乙、丙三种浓度的生长素溶液大小,B正确;与清水组对照,丁浓度条件下,平均株高较低,说明该浓度会抑制幼苗的生长,并不是不能生长,C错误;实验处理的时间长短、用的植物材料和温度等均属于无关变量,因此均应相同,D正确。
6.(新题预测)对某植物形态、大小、生长发育状况相同的四张叶片按图进行实验,烧杯中的液体可以保证叶片所需的水与矿质元素的正常供应(不考虑气体在水中的溶解与外界气压的变化和蒸腾作用的影响)。下列相关叙述正确的是 ( )
A.可以直接用装置②④来证明光合作用需要光
B.适宜的光照下,装置①中的液滴不移动,装置②中的液滴一直向左移动
C.在适宜的光照和温度相同条件下,装置①②③中叶片的光合作用强度相同
D.改变装置③的光照强度,会使液滴向不同的方向移动
【解析】选D。②④装置内的NaOH溶液能吸收CO2,无CO2叶片不能进行光合作用,则②④装置不能证明光合作用需要光,A错误;根据光合作用和呼吸作用的总反应式,消耗的气体与产生的气体等量,①装置内的清水不影响气体变化,则压强不变,液滴不移动;装置②内的NaOH溶液能吸收CO2,无CO2不能进行光合作用,装置②进行有氧呼吸,适宜的光照下短时间内装置②中液滴向左移动,放置一段时间后,装置中的氧气消耗完,这时液滴不移动,B错误;在适宜的光照和温度相同条件下,②装置不能进行光合作用,③装置的CO2供应充足,其光合作用强度最强,C错误;③装置,当光照强度较小时,光合作用强度小于细胞呼吸强度,液滴向左移,当给予光合作用强度等于细胞呼吸强度时的光照强度,则液滴不移动;当给予光合作用强度大于细胞呼吸强度时的光照强度,则液滴向右移动,D正确。
二、非选择题(共3小题,共52分)
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7.(14分)某牛奶厂生产的鲜奶中不按规定添加非奶类物质,可能导致牛奶质量不能达标,现随机抽取100份牛奶样品平均分成若干份进行检测实验,根据实验回答:
实验
目的
检测牛奶中
是否含有淀粉
检测牛奶中是
否含有蛋白质
试管
编号
①
②
③
④
⑤
⑥
各
2 mL
牛奶
样品
蒸馏
水
淀粉
样液
牛奶
样品
蒸馏
水
蛋白质
样液
各加检测试剂B
各加检测试剂C
实验
现象
?
?
?
?
?
?
(1)检测牛奶中是否含有淀粉,应使用__________________,请预测实验现象与结论______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)检测牛奶中是否含有还原糖,使用________试剂,实验过程还需要_________
___________________。
(3)检测牛奶中是否含有蛋白质,使用________试剂,实验现象是_____________
____________,则含有蛋白质。
(4)为使实验结论更具有说服力,实验设计往往采用对照原则,依据这一原则,检测牛奶中是否含有蛋白质的实验中实验组为________________,对照组为_____ _____________。
【解析】(1)检测淀粉用碘液,淀粉遇碘液变蓝。如果牛奶出现蓝色,则说明含有淀粉,反之则不含淀粉。
(2)检测牛奶中是否含有还原糖,使用斐林试剂,需要进行水浴加热,如果有还原糖会出现砖红色沉淀。
(3)检测牛奶中是否含有蛋白质,使用双缩脲试剂,如果出现紫色现象,说明含有蛋白质。
(4)为使实验结论更具有说服力,实验设计往往采用对照原则,依据这一原则,检测牛奶中是否含有蛋白质的实验中实验组为④,而空白对照为⑤,标准对照为⑥。
答案:(1)碘液 如牛奶出现蓝色则说明含有淀粉,反之则不含淀粉
(2)斐林 水浴加热
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(3)双缩脲 紫色
(4)④ ⑤⑥
8.(18分)牵牛花表现为红色的直接原因是红色色素的形成,而红色色素的形成需要经历一系列生化反应,每一个反应所涉及的酶都与相应基因有关,其中与红色形成有关且编码酶X的基因中某个碱基对被替换时,表达产物将变为酶Y。如表显示了与酶X相比,酶Y可能出现的四种状况。回答下列问题:
(1)酶的活性可以用化学反应速度表示,化学反应速度是指单位时间、单位体积内________________。在比较酶Y和酶X活性的实验中,应控制的无关变量除了温度外,还有________________________(至少写两个)。
(2)状况②酶X和酶Y的活性明显不同的原因可能是________________。状况③可能是因为突变导致了mRNA中________________位置提前出现。
(3)牵牛花红色色素的形成实际上是多个基因协同作用的结果。但是,科学家只将其中一个因突变而导致红色色素不能形成的基因命名为红色基因。红色基因正常是形成红色色素的__________(选填字母:A.充分不必要 B.充分必要 C.必要不充分)条件,理由是__________________________________________。
【解析】(1)酶可将反应物催化为生成物,因此可以通过单位时间、单位体积内反应物的减少量或生成物的增加量来表示化学反应速度。除了温度外,pH、底物浓度和体积、反应时间等都应设置一致,均属于无关变量。
(2)酶X与酶Y均属于蛋白质类,状况②酶Y的活性只有酶X的50%,但组成酶的氨基酸数目一致,则说明可能是酶的空间结构、氨基酸的种类、排列顺序不同。状况③酶Y氨基酸数目小于酶X氨基酸数目,说明可能在翻译时提前出现了终止密码。
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(3)红色基因正常,并且其他涉及红色色素形成的基因也正常时,牵牛花的红色色素才能形成;如果红色基因不正常,即使所有其他涉及红色色素形成的基因都正常,牵牛花的红色也不能形成。因此红色基因正常是形成红色色素的必要不充分条件。
答案:(1)反应物的减少量(或生成物的增加量)
pH、底物浓度和体积、反应时间等
(2)空间结构不同(或氨基酸种类、排列顺序不同)
终止密码
(3)C 红色基因和其他相关基因均正常,红色才能形成;若红色基因不正常,即使其他相关基因都正常,红色也不能形成
【加固训练】
1.阿霉素能与DNA稳定结合,阻碍DNA解旋,从而抑制癌细胞增殖。但临床上发现它可能诱发心肌细胞凋亡,引起患者心脏功能障碍。
(1)阿霉素能抑制癌细胞增殖,最可能是抑制了其________________过程。细胞凋亡是由________________决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)1,6-二磷酸果糖(FDP)是细胞呼吸过程中葡萄糖转化为丙酮酸的中间产物,细胞中形成FDP的场所是________________。临床上发现,FDP能改善心肌细胞的代谢功能,为探究FDP对阿霉素诱发的心肌细胞凋亡是否具有抑制作用,研究人员设计了以下实验,将心肌细胞在以下三种条件下培养。甲组:适宜培养液;乙组:适宜培养液+阿霉素;丙组:适宜培养液+FDP+阿霉素。一定时间后,统计心肌细胞的凋亡率。
甲组与________________组对照,可以验证阿霉素是否能诱发心肌细胞凋亡。请依据推论,填写对乙组与丙组的结果预测,若____________________________,则FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有抑制作用;若___________________ _____________________________,则FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡不具有抑制作用。
(3)研究人员还做了将心肌细胞放在下列条件中培养:适宜培养液+1,6-二磷酸果糖(FDP),其目的是验证:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
【解题指导】甲组为对照组,存活率最高:
(1)若FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有抑制作用,则丙组的凋亡率低于乙组。
(2)若FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡无抑制作用,则丙组和乙组的凋亡率接近。
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【解析】(1)根据题干可知,阿霉素能与DNA稳定结合,阻碍DNA解旋,故阿霉素能抑制癌细胞增殖,最可能是抑制了其DNA复制和转录过程;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)1,6-二磷酸果糖(FDP)是细胞呼吸过程中葡萄糖转化为丙酮酸的中间产物,为细胞呼吸的第一阶段,故细胞中形成FDP的场所是细胞质基质;实验设计中,甲组:适宜培养液;乙组:适宜培养液+阿霉素;丙组:适宜培养液+FDP+阿霉素。故甲组与乙组对照,可以验证阿霉素是否能诱发心肌细胞凋亡。若丙组的凋亡率低于乙组,则FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有抑制作用;若丙组和乙组的凋亡率接近,则FDP对阿霉素导致的心肌细胞凋亡不具有抑制作用。
(3)研究人员还做了将心肌细胞放在下列条件中培养:适宜培养液+1,6-二磷酸果糖(FDP),其目的是验证1,6-二磷酸果糖能改善心肌细胞的代谢功能。
答案:(1)DNA复制和转录 基因
(2)细胞质基质 乙 丙组的凋亡率低于乙组 丙组和乙组的凋亡率接近
(3)1,6-二磷酸果糖能改善心肌细胞的代谢功能(抑制心肌细胞的凋亡)
2.(2018·泰安二模)现有两种淀粉酶A与B,某小组为探究不同温度条件下这两种淀粉酶的活性,做了如下探究实验。
实验过程:
实验结果:对各组淀粉含量进行检测,结果如图所示。
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(1)唾液淀粉酶将淀粉分解成的二糖是________________。
(2)该实验的自变量是________________。该实验中用于检测实验结果的化学试剂是__________(填“碘液”或“斐林试剂”),不能选用另一种试剂的理由是__ ________________________________________________________。
(3)根据实验结果分析,酶A在__________℃条件下,活性较高。
(4)若要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是在_____________ _______℃(填温度范围)设置较小的温度梯度的分组实验,按上述步骤进行实验,分析实验结果得出结论。
【解析】(1)唾液淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。
(2)根据实验可知,该实验设置了酶和温度作为自变量;实验中用于检测实验结果的化学试剂只能是碘液,不能选用斐林试剂,因为使用斐林试剂需要水浴加热到50～65 ℃,会导致实验自变量温度发生改变,影响实验结果。
(3)根据实验结果的柱形图可知,用酶A的实验在50 ℃时淀粉相对含量最低,说明该温度是实验设计的温度中酶A活性最高的。
(4)根据实验结果的柱形图可知,用酶B的实验在40 ℃时淀粉相对含量比30 ℃和50 ℃时都要低,因此要进一步探究酶B的最适温度,实验设计的主要思路应是在30～50 ℃设置较小的温度梯度的分组实验,按上述步骤进行操作,分析实验结果得出结论。
答案:(1)麦芽糖 (2)温度、酶的种类 碘液 斐林试剂检测时需要水浴加热,会导致温度发生改变,影响实验结果
(3)50 (4)30～50
9.(20分)(新题预测)抗利尿激素具有促进肾小管、集合管重吸收水分的生理作用,与正常状态相比,对水分的重吸收增多将会导致尿量减少。 实验材料和用具:正常实验用的小白鼠20只、生理盐水、用生理盐水配制的适宜浓度的抗利尿激素溶液、注射器等。
请选择合适的材料用具,设计实验以验证抗利尿激素的生理作用。要求:
(1)写出实验步骤。
(2)预测实验结果。
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(3)得出实验结论。
提示:给药剂量及给药后的作用时间不作实验设计要求。
【解析】在设计实验时要遵循对照原则与单一变量原则。抗利尿激素具有促进肾小管、集合管重吸收水分的生理作用。给动物注射一定量的抗利尿激素后,抗利尿激素会作用于靶器官——肾小管、集合管,使其重吸收水分的能力增强,导致尿量减少。本实验的自变量是有无抗利尿激素,因此除此之外的条件应该保持相同且适宜。
答案:(1)①将20只实验鼠等分为甲、乙两组,并将它们分别培养在温度和湿度等条件相同且适宜的环境中,给予等量且适宜的食物和水。②给甲组注射适量的抗利尿激素溶液,乙组注射等量的生理盐水。③一段时间后,分别收集并测量两组小鼠的尿液。
(2)收集到的尿量甲组明显少于乙组。
(3)抗利尿激素能促进肾小管、集合管对水分的重吸收从而减少尿量。
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