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高考二轮专题综合复习
第15讲　实验分析与设计
1.厘清实验设计的思路
图15-1
2.描述实验设计步骤的“三步曲”
图15-2
3.实验结果与结论的分析与归纳
实验结果是指通过观察或测量得到的实验现象,是实验实际出现的情况。实验结论是根据对实验因变量与自变量关系的分析得出的具有普遍意义的理论性结论。结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般思路:
(1)通过实验目的或步骤(根据单一因素不同)找出实验变量,将实验分为多个对照组。
(2)由因找果,分析实验变量与结果间的逻辑关系,先得出正确结论(分结论)。
(3)再根据各对照组中得出的“分结论”,综合为“全面结论(总)”。
(4)在验证性实验中,如果实验目的已知,可直接作为正确结论,但全面性要因对照组而定。
4.“五看法”评价实验设计
图15-3
考法一　实验目的、变量分析与判断的考查
1.耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是临床上常见的毒性较强的“超级细菌”,一般的青霉素对该细菌的杀伤力不强。为探究某种药物A是否能够增强青霉素对MRSA的杀伤作用,某科研小组设计如下四组实验:
(1)甲组:加入培养液+MRSA+生理盐水;
(2)乙组:加入培养液+MRSA+青霉素;
(3)丙组:加入培养液+MRSA+药物A;
(4)丁组:加入培养液+MRSA+药物A+青霉素。
下列关于此实验设计的说法,正确的是 (　C　)
A.上述实验的自变量是药物A,因变量是MRSA的死亡率
B.每组设置若干个重复实验,每组重复实验除自变量不同外,无关变量必须相同
C.设置丙组实验的目的是排除药物A对MRSA的杀伤作用
D.若乙组和丁组MRSA死亡率相同,则说明药物A与青霉素有同等大小的杀伤力
[解析] 本实验的自变量是各组加入的药物的种类(是否加入药物A与青霉素),因变量是MRSA的死亡率,A错误;平行重复实验组之间所有变量都必须相同,包括自变量与无关变量都相同,B错误;本实验的实验目的是探究药物A是否能增强青霉素对MRSA的杀伤作用,设置丙组实验的目的是排除药物A对MRSA的杀伤作用,C正确;若乙组、丁组MRSA死亡率相同,说明药物A不能增强青霉素对MRSA的杀伤力,D错误。
2.科学家利用某种水生真核绿藻进行了实验研究。首先将若干生理状态相同的该种绿藻平均分为甲、乙两组,甲组置于高CO2浓度(5000 μLCO2·L-1)下,乙组置于自然空气CO2浓度(360 μLCO2·L-1)下,其他条件保持相同且适宜,培养9~10天后,再把甲、乙两组都放在自然空气CO2浓度条件下,测定两组绿藻在不同光强下的CO2吸收速率,实验结果如图15-4所示。请回答:
图15-4
(1)该实验的目的是　探究不同浓度CO2处理对绿藻在不同光强下的光合速率的影响　。
(2)光强为100 μmol·m-2·s-1时,乙组有气泡产生,气泡中的气体是　O2　,来自　叶绿体　(填细胞器名称),判断理由是　光强为100 μmol·m-2·s-1时,乙组绿藻的光合速率大于呼吸速率,释放O2,所以气泡中的气体为O2。绿藻属于藻类植物,光合作用的场所是叶绿体,所以O2来自叶绿体　。
(3)实验结果证明,甲组的CO2吸收速率始终明显低于乙组,从光合作用相关酶的角度分析,其原因可能是　高CO2浓度培养后,光合作用相关酶活性降低(或酶数量减少)　。
[解析] (1)实验的自变量是不同浓度CO2处理以及光强,因变量是绿藻的CO2吸收速率,因此该实验的目的是探究不同浓度CO2处理对绿藻在不同光强下的光合速率的影响。(2)在光强为100 μmol·m-2·s-1时,乙组绿藻的呼吸速率小于光合速率,因此表现为向外界释放氧气。绿藻属于真核生物,氧气产生于叶绿体。(3)甲组的CO2吸收速率始终明显低于乙组,可能是高CO2浓度培养后,光合作用相关酶活性降低或酶的数量减少所致。
【技法提炼】 变量法寻找实验目的
(1)根据题目信息,直接写出实验目的。
此类题目中往往含有“验证×××”或“探究×××”的字眼,此即该实验的目的。
(2)根据实验装置或实验现象,推断实验目的。
此类试题首先确定实验的自变量和因变量,再寻找自变量和因变量之间的关系,此即实验的目的。
考法二　实验步骤补充、完善与评价的考查
3.研究发现:莴苣的种子在有光条件下才能萌发。红光促进萌发,红外光抑制萌发;红光的促进作用可被红外光逆转,反之红外光的抑制作用亦可被红光逆转,即萌发情况以最后一次曝光的光波长为准。
(1)请同学们完成实验设计,验证上述结论。
Ⅰ.材料用具:莴苣种子、红光单色光源、红外光单色光源、其他必要材料和设备。(实验单色光源波长适宜,处理时间不作要求。)
Ⅱ.实验步骤:
①选择饱满完整的莴苣种子,放置于温度、湿度适宜的条件下,使其萌动。
②将上述种子随机均分为5组。a组在黑暗条件下处理;b组用红光处理;c组用红外光处理;d组用　红外光→红光　处理;e组用　红光→红外光　处理。
③将5组莴苣种子置于相同且适宜的黑暗条件下,处理相同时间。
④统计莴苣种子的　萌发率(发芽率或萌发情况)　。
Ⅲ.预测结果:　a、c组不萌发,e组的萌发率较低,b组与d组的萌发率接近并且高于其余组别(d、e组处理方式可以互换,预测结果与对应组别处理方式吻合即可)　。
(2)研究发现,萌发需要光的种子一般较小,储藏营养物质较少,根据这类植物种子的生理特性,种子播种时应该　表层播种　(填“深埋”“浅埋”或“表层播种”)。
[解析] (1)萌发情况以最后一次曝光的光波长为准,则应该设置黑暗条件组、红光组、红外光组、红外光→红光组、红光→红外光组进行实验验证,b红光组和d红外光→红光组萌发率应接近,e红光→红外光组萌发率低于b、d组才能验证实验内容。(2)萌发需要光的种子一般较小,储藏营养物质较少,则其需要尽早进行光合作用产生有机物,播种时应表层播种。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
4.番茄灵(PCPA)是一种植物生长调节剂,可有效防止落花落果,提高坐果率。番茄灵的使用浓度一般为20~50 ppmn。如果在花未开放时用番茄灵蘸花,坐果率约为40%;花半开放或盛开时蘸花,坐果率几乎达100%;花后蘸花,坐果率约为60%。
(1)植物生长调节剂是指　人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质　;它　不属于　(填“属于”或“不属于”)植物激素。
(2)根据题意推测番茄灵的生理作用与下列　b　类似。
a.生长激素 b.2,4-D c.脱落酸 d.乙烯利
(3)研究小组甲欲探究使用番茄灵的最适浓度,在进行正式实验之前需要先进行预实验。预实验与正式实验的差异有　预实验需要设置对照组,而正式实验不需要设置对照组;预实验使用的浓度梯度较大,而正式实验使用的浓度梯度较小　(答出一点即可)。
(4)研究小组乙欲探究温度对番茄灵作用效果的影响,初步设计如下的实验思路:在花未开放时,用浓度适宜的番茄灵对足够数量、长势相同的盆栽番茄进行蘸花,然后分别搬至温度为5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃的温室大棚内种植(其他环境条件相同且适宜)。一段时间后测定各组的坐果率。
请对其中的主要不合理之处进行修改完善:
①　蘸花时间应在花半开放或盛开时　;
②　应先用不同温度处理番茄灵,再进行蘸花　。
[解析] (1)植物生长调节剂是指人工合成的对植物生长发育具有调节作用的化学物质,它不属于植物激素,植物激素是在植物体内合成的。(2)番茄灵可有效防止落花落果,提高坐果率,功能类似于2,4-D。(3)预实验可以为进一步的实验摸索条件,也可以检验实验设计的科学性和可行性,故预实验需要设置对照组,而正式实验不需要设置对照组;预实验使用的浓度梯度较大,而正式实验使用的浓度梯度较小。(4)据题干“在花未开放时用番茄灵蘸花,坐果率约为40%;花半开放或盛开时蘸花,坐果率几乎达100%;花后蘸花,坐果率约为60%”可知,蘸花时间应在花半开放或盛开时;实验目的是“探究温度对番茄灵作用效果的影响”,所以应先用不同温度处理番茄灵,再进行蘸花。
考法三　实验结果、结论分析与推断的考查
5.为研究IAA对番茄子房发育成果实的影响,科研人员将处于花蕾期的番茄花随机分成4组进行实验,处理及结果见下表。
组别 甲组 乙组 丙组 丁组
实验处理 授粉 未授粉
不涂抹IAA 不涂抹IAA 在子房上涂抹IAA 在花柄上涂抹IAA
是否结果实 不结果实
据表分析,下列结论或预期结果不能得出的是 (　D　)
A.甲组和丙组结果实,乙组不结果实
B.番茄子房发育成果实需要IAA
C.IAA不能从花柄运输到子房
D.发育的种子产生的IAA促进子房发育成果实
[解析] 甲组授粉,有种子和果实形成,乙组未授粉,没有种子和果实形成,丙组未授粉,没有种子,但是子房上涂抹IAA,能发育出无子果实,A不符合题意;乙、丙两组的自变量是是否在子房上涂抹生长素,丙组由于涂抹生长素,结果实,因此能得出子房发育成果实需要IAA的结论,B不符合题意;丙、丁组的自变量是生长素涂抹的位置,由于丁组没有结果实,因此能得出生长素不能从花柄运输到子房的结论,C不符合题意;由表格信息不能得出发育的种子产生的IAA促进子房发育成果实的结论,D符合题意。
6.医学研究表明,桑叶提取液中含有的某种成分与血糖调节有关。为进一步研究桑叶提取液如何调节血糖,研究小组将若干生理状况相同的健康空腹家兔平均分为A、B、C、D四组,A组腹腔注射生理盐水,B、C、D三组均注射等量胰岛素溶液,一段时间后, B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状,A组未出现。回答下列问题。
(1)B、C、D三组家兔出现反应迟钝、嗜睡等症状的原因是　血糖浓度低于正常水平　。
(2)为达到研究目的,还需在B、C、D三组出现上述症状后,进行二次注射,B组注射某物质,C组注射等量桑叶提取液,D组注射等量生理盐水,一段时间后观察家兔的生理状态,发现B组家兔反应迟钝、嗜睡等症状缓解。
①若C组家兔反应迟钝、嗜睡等症状也缓解,D组症状不变,则说明　桑叶提取液能升高血糖　;若C组家兔反应迟钝、嗜睡等症状　加重　,D组症状　不变　,则说明桑叶提取液能降低血糖。
②B组注射的物质可能是　葡萄糖　或　胰高血糖素　,这两类物质缓解反应迟钝、嗜睡等症状的机理分别是　注射葡萄糖能直接补充血糖,使血糖升高;胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化,从而升高血糖　。
[解析] (1)胰岛素是降血糖激素,促进细胞加速摄取、利用和贮存葡萄糖,使血糖浓度低于正常水平,脑细胞得不到充足的能量供应而出现功能障碍,出现反应迟钝、嗜睡等症状。
(2)①C组家兔出现反应迟钝、嗜睡等症状,是由于血糖浓度低于正常水平,加桑叶提取液后症状缓解,说明桑叶提取液能升高血糖。若C组家兔反应迟钝、嗜睡等症状加重,D组症状不变,则说明桑叶提取液能降低血糖。②B组家兔反应迟钝、嗜睡等症状缓解,说明血糖升高了,注射的物质可能是葡萄糖或胰高血糖素,这两类物质缓解反应迟钝、嗜睡等症状的机理分别是注射葡萄糖能直接补充血糖,使血糖升高;胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化,从而升高血糖。
【技法提炼】 倒推法预测实验结果
(1)探究性实验结果的预测对应假设,常需分类讨论。可以先分析可能的结论,再假定某一结论成立,结合实验过程推测出应有的结果,最后正向表述为“若出现某结果,则假定的某结论成立”。
(2)验证性实验的结果与相应结论只需考虑一种情况。一般只有一个结果和一个相应的结论,且结论就在题目中,如“验证……”“证明……”等。因此,只要依据此结论,结合实验过程推测出应有的结果,最后正向表述为“出现某结果,则某结论成立”即可。
考法四　实验思路的概述与实验设计的考查
7.保卫细胞细胞膜上有质子泵(H+-ATPase),H+-ATPase被激活后,导致ATP水解,会将H+分泌到细胞外,导致细胞膜外H+浓度升高而建立电化学梯度,K+、Cl-等依赖于H+电化学梯度通过离子通道大量进入保卫细胞,从而使气孔张开。回答下列问题:
(1)保卫细胞中有叶绿体,能进行光合作用,是因为叶绿体含　光合色素和与光合作用有关的酶　。
(2)依据题意推测质子泵(H+-ATPase)具有　运输与催化　的功能。
(3)蓝光可激活保卫细胞中的质子泵,而诱导气孔张开,依据细胞吸水与失水的原理,推测其机理是　K+、Cl-等大量进入保卫细胞,使保卫细胞内的渗透压升高,细胞吸水使气孔张开　。
(4)研究表明:光质能改变植物叶绿素的含量而影响植物的生长。试以LED白光、LED红光、LED蓝光及不同比例的LED红蓝复合光(如:70%红光+30%蓝光、50%红光+50%蓝光等)为光源,探索提高油茶产量的最佳光质组合。写出实验思路(不必写出预测结果)。
　将生长状况良好且基本一致的油茶幼苗分为若干组,分别给予LED白光、LED红光、LED蓝光及不同比例的LED红蓝复合光的光照,在其他条件相同且适宜的情况下,培养一段时间,取油茶植株相同部位的叶片进行色素的提取和分离实验,观察比较滤纸条上叶绿素a、叶绿素b的色素带宽度　。
[解析] (1)叶绿体含光合色素和与光合作用有关的酶,是绿色植物进行光合作用的场所。(2)质子泵(H+-ATPase)被激活后,导致ATP水解,说明其具有催化功能,质子泵(H+-ATPase)会将H+分泌到细胞外,说明其具有运输功能。(3)蓝光可激活保卫细胞中的质子泵,导致ATP水解,并将H+分泌到细胞外,使细胞膜外H+浓度升高而建立电化学梯度,K+、Cl-等依赖于H+电化学梯度通过离子通道大量进入保卫细胞,使保卫细胞内的渗透压升高,细胞吸水进而使气孔张开。(4)探索提高油茶产量的最佳光质组合,光质为自变量,可分别给予LED白光、LED红光、LED蓝光及不同比例的LED红蓝复合光的光照,无关变量需要保持相同且适宜,因此需选择生长状况良好且基本一致的油茶幼苗分为若干组,在其他条件相同且适宜的情况下,培养一段时间,取油茶植株相同部位的叶片进行色素的提取和分离实验,观察比较滤纸条上叶绿素a、叶绿素b的色素带宽度。色素含量最多的一组对应的光照为最佳光质组合。
8.某科研小组为研究不同的酶抑制剂(可以抑制酶活性的一类物质)对酶活性的影响,进行了相关实验,其结果如图15-5所示,回答下列问题:
图15-5
(1)酶是指　活细胞产生的具有催化作用的一类有机物 　。
(2)研究发现,竞争性抑制剂与酶结合后,底物不能再与酶结合;而非竞争性抑制剂与酶结合后,底物仍能与酶结合。据此推测,非竞争性抑制剂与酶结合的位点和底物与酶结合的位点　不同　(填“相同”或“不同”)。
(3)为验证物质X属于酶抑制剂,某兴趣小组将浓度为m的底物均分为甲、乙两组,甲组加酶、乙组中加入酶和物质X。若甲组反应速率　大于　(填“大于”或“小于”)乙组,则可验证。在该实验基础上,若要进一步探究物质X是竞争性抑制剂还是非竞争性抑制剂,请设计实验(要求写出实验思路,并预期结果和结论)。　实验思路:在该实验基础上添加丙组,底物浓度大于m,加入酶和物质X,测定反应速率。
预期结果和结论:若丙组反应速率与乙组相同,则为非竞争性抑制剂;若丙组反应速率大于乙组,则为竞争性抑制剂　。
[解析] (1)酶是指活细胞产生的具有催化作用的一类有机物,大部分是蛋白质,少数是RNA。
(2)据题干信息“非竞争性抑制剂与酶结合后,底物仍能与酶结合”可知,非竞争性抑制剂与酶结合的位点和底物与酶结合的位点不同,故不占据酶的结合位点。
(3)根据题意分析,若物质X属于酶抑制剂,则其会降低反应速率,故甲组加酶,乙组中加入酶和物质X,则甲组的反应速度大于乙组。若要进一步探究物质X是竞争性抑制剂还是非竞争性抑制剂,则可在该实验基础上添加丙组,底物浓度大于m,加入酶和物质X,测定反应速率。若为竞争性抑制剂,则丙组反应速率应大于乙组;若为非竞争性抑制剂,则丙组反应速率与乙组相同。
【技法提炼】 实验思路与实验步骤的区别
实验思路不同于实验步骤,实验步骤是详细的可操作性较强的实验过程(填写实验步骤要求学生对实验的选材、分组、处理等均要写出具体要求及详细内容),而实验思路不需要写出细致具体的可直接操作的步骤,只需要有一个大致的实验设计过程即可。实验思路一般用一句话表述为用某方法处理某材料,观察其对某方面的影响效果。描述实验思路的要点是答出自变量、因变量及实验对象,而不是具体可操作性的设计。在控制无关变量时,实验思路中只要提到“相同且适宜”即可,具体操作时不同的实验者可以采用不同的方法去控制。
1.[2020·全国卷Ⅰ] 某研究人员用药物W进行了如下实验:给甲组大鼠注射药物W,乙组大鼠注射等量生理盐水,饲养一段时间后,测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明:乙组大鼠无显著变化;与乙组大鼠相比,甲组大鼠的血糖浓度升高,尿中葡萄糖含量增加,进食量增加,体重下降。回答下列问题:
(1)由上述实验结果可推测,药物W破坏了胰腺中的　胰岛B　细胞,使细胞失去功能,从而导致血糖浓度升高。
(2)由上述实验结果还可推测,甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加,导致肾小管液的渗透压比正常时的　高　,从而使该组大鼠的排尿量　增加　。
(3)实验中测量到甲组大鼠体重下降,推测体重下降的原因是　甲组大鼠胰岛素缺乏,使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量,导致机体脂肪和蛋白质的分解增加　。
(4)若上述推测都成立,那么该实验的研究意义是　获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物　(答出1点即可)。
[解析] (1)胰岛素是由胰岛B细胞分泌的,如果该细胞受损,会导致血糖浓度升高。(2)血糖浓度过高时,肾小管不能将原尿中的葡萄糖全部重吸收,导致肾小管液的渗透压升高,排尿量增大。(3)由胰岛素缺乏而导致糖尿病的动物,体重往往下降,原因是胰岛素缺乏时机体不能充分利用葡萄糖获得能量,进而分解脂肪和蛋白质以获取能量。(4)由题意可知,本实验可获得因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物,这样的动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。
2.[2020·山东卷] 科研人员在转入光敏蛋白基因的小鼠下丘脑中埋置光纤,通过特定的光刺激下丘脑CRH神经元,在脾神经纤维上记录到相应的电信号,从而发现下丘脑CRH神经元与脾脏之间存在神经联系,即脑—脾神经通路。该脑—脾神经通路可调节体液免疫,调节过程如图甲所示,图乙为该小鼠CRH神经元细胞膜相关结构示意图。
图15-6
(1)图甲中,兴奋由下丘脑CRH神经元传递到脾神经元的过程中,兴奋在相邻神经元间传递需要通过的结构是　突触　,去甲肾上腺素能作用于T细胞的原因是T细胞膜上有　去甲肾上腺素受体　。
(2)在体液免疫中,T细胞可分泌　淋巴因子(或细胞因子)　作用于 B细胞。B细胞可增殖分化为　浆细胞和记忆细胞(或效应B淋巴细胞和记忆B淋巴细胞)　。
(3)据图乙写出光刺激使CRH神经元产生兴奋的过程:
　光刺激光敏蛋白导致钠离子通道开放,钠离子内流产生兴奋　。
(4)已知切断脾神经可以破坏脑—脾神经通路,请利用以下实验材料及用具,设计实验验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力。简要写出实验设计思路并预期实验结果。
实验材料及用具:生理状态相同的小鼠若干只,N抗原,注射器,抗体定量检测仪器等。
实验设计思路:　取生理状态相同的小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另一组作为对照组;分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原;一段时间后, 检测两组小鼠抗N抗体的产生量　。
预期实验结果:　实验组小鼠的抗N抗体产生量低于对照组的产生量　。
[解析] (1)兴奋在两个神经元之间传递需要通过的结构是突触。去甲肾上腺素能作用于T细胞,说明T细胞膜上有去甲肾上腺素受体。
(2)在体液免疫中,T细胞可以分泌淋巴因子作用于B细胞,刺激B细胞增殖分化为浆细胞和记忆细胞。
(3)由图乙可知,小鼠CRH神经元细胞膜上有光敏蛋白和钠离子通道,说明是光刺激光敏蛋白导致钠离子通道开放,钠离子内流,CRH神经元产生兴奋。
(4)实验要验证破坏脑—脾神经通路可降低小鼠的体液免疫能力,应设置实验组和对照组,给两组小鼠均注射等量的N抗原,记录两组小鼠抗N抗体的产生量。实验设计思路:取生理状态相同的小鼠若干只,随机均分为两组,将其中一组小鼠的脾神经切断作为实验组,另一组作为对照组;分别给两组小鼠注射相同剂量的N抗原;一段时间后,检测两组小鼠抗N抗体的产生量。预期实验结果:实验组小鼠的抗N抗体产生量低于对照组的产生量。
1.研究者进行两个乳糖水解实验,实验一用不同浓度的酶作用于10%的乳糖溶液, 实验二选用的实验一的某一酶浓度为条件,用不同浓度的乳糖溶液进行实验。两个实验反应体系的体积相同且相对反应速率的基准一致,结果见表1、2。下列叙述错误的是 (　B　)
表1　不同酶浓度下乳糖水解相对反应速率
组别 酶浓度/% 相对反应速率
1 0 0
2 1 25
3 2 50
4 4 100
表2　不同乳糖浓度下乳糖水解相对反应速率
组别 乳糖浓度/% 相对反应速率
1 0 0
2 5 25
3 10 50
4 20 65
A.该实验的反应速率可以用单位时间、单位体积内产物的生成量表示
B.实验一若改用20%的乳糖溶液,则组别3的相对反应速率为100
C.实验二组别4中乳糖水解增速变缓的原因是酶的数量有限
D.比较实验一与实验二可知,实验二中的酶浓度为2%
[解析] 酶促反应的速率可用单位时间、单位体积内产物的生成量或底物的减少量表示,A正确;据表2可知,当实验一乳糖浓度为20%时,组别3相对反应速率为65,B错误;实验二中当酶的作用达到或接近饱和时,增大底物浓度水解增速会变缓,C正确;实验一选用的乳糖浓度为10%,实验二组别3乳糖浓度为10%时相对反应速率为50,与实验一中酶浓度为2%时的相对反应速率一致,故可知实验二中选用的酶浓度为2%,D正确。
2.下表是与光合作用相关的实验探究,下列叙述正确的是 (　C　)
组别 实验材料 实验试剂或处理方法 实验记录
1 　水绵和好氧细菌 　在没有空气的黑暗环境中,用极细的光束照射水绵 　观察细菌分布的部位
2 　叶片经饥饿处理后,一半遮光,一半曝光 　碘蒸气处理 　颜色反应
3 小球藻、14C标记的14CO2 提供适宜的光照和14CO2 追踪检测放射性14C的去向
4 菠菜叶 无水乙醇、层析液等 色素带的宽度、位置与颜色
A.第1组实验说明了光合作用的场所是叶绿体,CO2的固定需要光照
B.第2组实验可以观察到遮光部位变蓝,曝光部位不变蓝
C.第3组实验中,在小球藻细胞中的三碳化合物、丙酮酸中也可能检测到14C
D.第4组实验中,色素带的宽度反映的是色素溶解度的大小
[解析] 观察第1组实验现象发现好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,说明了氧气的释放需要光照,产生氧气的场所是叶绿体,A错误;第2组实验中,只有曝光部位可以进行光合作用,生成淀粉,遇碘变蓝;遮光部位不能进行光合作用,也无淀粉生成,遇碘不变蓝,B错误;第3组实验中,小球藻细胞吸收的14CO2与C5生成三碳化合物(C3),故在三碳化合物中有可能检测到放射性,C3还原为(CH2O)后,(CH2O)可以作为呼吸作用第一阶段的底物,生成丙酮酸,故在此阶段生成的产物丙酮酸中也可能检测到14C,C正确;第4组实验中,素带的宽度反映的是色素含量的多少,D错误。
3.下列实验中实验思路不合理的是 (　C　)
实验 实验材料 实验思路
A 　验证脊蛙屈腿反射的反射弧是完整的 　脊蛙(除去大脑的青蛙) 　刺激蛙一侧后肢的趾尖,观察是否出现屈腿现象
B 　土壤中小动物类群丰富度的研究 　土壤动物 　用一定规格的取样器进行取样,通过调查样本中小动物的种类和数量推测某一区域内土壤动物的丰富度
C 以小鼠活动状况为观察指标验证胰岛素具有降低血糖的作用 　小鼠 先注射葡萄糖溶液,再注射胰岛素溶液,观察小鼠的活动状况
D 验证兴奋在神经纤维上的传导是双向的 新鲜的神经—肌肉标本(神经部分接一电流计) 刺激电流计和肌肉之间的神经部分,观察电流计指针偏转情况及肌肉是否收缩
[解析] 脊蛙(除去大脑的青蛙)有脊髓,刺激蛙一侧后肢的趾尖(感受器),兴奋通过传入神经、神经中枢(脊髓)、传出神经到达效应器(骨骼肌),骨骼肌出现屈腿现象是效应器的效应,A不符合题意;由于土壤小动物趋暗、趋湿、避高温,故可用一定规格的取样器进行取样,通过调查样本中小动物的种类和数量推测某一区域内土壤动物的丰富度,B不符合题意;要验证胰岛素具有降低血糖的作用,应该先注射胰岛素溶液,此时小鼠应该会出现低血糖症状,然后再注射葡萄糖溶液,其低血糖症状会消失。如果先注射葡萄糖溶液,再注射胰岛素溶液,小鼠的活动状况可能变化不明显,C符合题意;以新鲜的神经—肌肉标本(神经部分接一电流计)为材料,刺激电流计和肌肉之间的神经部分,如果电流计指针发生偏转且肌肉出现收缩,则可验证兴奋在神经纤维上的传导是双向的,D不符合题意。
4.糖尿病人夜间长时间空腹往往会导致能量供应不足。为保证糖尿病人夜间的能量需求,以一日三餐为基础,某研究机构进行了睡前1 h加餐的一日四餐方案研究,在实验开始前和实验一段时间后采样检测获得相关数据。下列关于就餐方案研究的叙述错误的是 (　C　)
A.将一定数量的糖尿病患者随机等分为三餐组和四餐组
B.三餐组采用一日三餐就餐方案,两组均定时、定量用餐
C.四餐组前三餐总能量与三餐组相同,但食物种类不同,睡前1 h额外增加一餐
D.四餐组前三餐各减少10%淀粉类食物,其余相同,减下的总和作为睡前1 h的加餐
[解析] 研究方案应遵循单一变量原则和对照原则,因此应将一定数量的糖尿病患者随机等分为三餐组和四餐组,A正确;研究方案应遵循单一变量原则,三餐组采用一日三餐就餐方案,两组均定时、定量用餐,B正确;四餐组前三餐总能量与三餐组相同,但食物种类不同,睡前1 h额外增加一餐,这样的实验设计不符合单一变量原则,C错误;四餐组前三餐各减少10%淀粉类食物,其余相同,减下量的总和作为睡前1 h的加餐,该设计符合单一变量原则,即自变量只是餐数不同,D正确。
5.面对新型冠状病毒引起的疫情,药物开发成为一个迫在眉睫的国家重大战略需求。经过科研工作者的不懈努力,多种新冠疫苗已被研发并陆续投入市场,并仍有多种疫苗处于研发当中。初步实验得知,某种疫苗总剂量8μg为最佳剂量,为了确定最佳接种方案,研究人员进行了进一步的研究,结果如下表所示,回答下列问题:
(1)从表中可看出,该实验的自变量有　是否接种疫苗、疫苗接种次数、两次接种间隔时间　。
(2)表中试剂X是　生理盐水(不含疫苗成分的试剂)　,a的剂量应该为　8　。
组别 A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2
接种试剂剂量(μg/针) 疫苗 a / 4 / 4 / 4 /
X / a / 4 / 4 / 4
第一针接种时间 第0天
第二针接种时间 不接种 第14天 第21天 第28天
相应抗体相对含量 14.7 0 169.5 0 282.7 0 218.0 0
注:A1、B1、C1、D1组分别接种该疫苗,A2、B2、C2、D2组分别接种X试剂。
(3)根据实验结果分析:
①疫苗接种两次组的抗体含量均明显高于接种一次组,原因是　机体再次接触相同抗原,记忆细胞迅速增殖分化,产生了大量抗体　。
②疫苗两次接种时间间隔　21　天的效果最好,间隔时间过短影响效果的原因可能是　疫苗中的抗原与初次免疫后存留的抗体结合后被迅速清除　。
[解析] (1)该实验的自变量有是否接种疫苗、第一针和第二针的接种时间间隔(两次接种间隔时间),以及是否接种第二针(疫苗接种次数)。(2)实验设计应遵循对照原则,注射疫苗为实验组,则对照组中X应选取生理盐水(不含疫苗成分的试剂);实验组和对照组应遵循无关变量一致原则,故a的剂量应该为8。(3)①若再次接触相同抗原,机体会发生二次免疫反应,记忆细胞迅速增殖分化为浆细胞,产生大量抗体,故疫苗接种两次组的抗体含量均明显高于接种一次组。②分析表格数据可知:疫苗两次接种时间间隔为21天时,相应抗体的相对含量最高,为282.7,效果最好;间隔时间过短影响效果的原因可能是疫苗中的抗原与初次免疫后存留的抗体结合后被迅速清除。

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