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探究细胞大小与物质运输的关系—高考生物一轮实验专题复习
一、选择题
1．（2024高一下·新洲期中） 细胞大小和物质运输关系：科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系，结果如图所示。网格部分表示NaOH扩散的区域，空白部分表示琼脂块未被NaOH扩散的区域。下列叙述正确的是（　　）
A．浸泡时用勺子翻动琼脂，若挖动其表面对实验结果亦无影响
B．NaOH在边长1cm的琼脂块内扩散的速率最大
C．本实验可说明，细胞体积越小，其相对表面积越小，物质运输的效率就越高
D．NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率
2．（2024高一下·黄梅月考）以下有关细胞大小和物质运输的关系的叙述，正确的是（　　）
A．细胞体积越小，表面积越大，物质运输效率越高
B．细胞体积越大，表面积越小，物质运输效率越低
C．细胞体积越小，表面积越小，物质运输效率越低
D．—个细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高
3．（2024高一上·绍兴期末）用边长分别为3cm、2cm、 1cm的琼脂块模拟细胞，观察相同时间内 NaOH 在琼脂块上扩散的深度，以探究细胞的大小和扩散作用的关系。下列关于该活动的叙述错误的是（　　）
A．该活动通过构建物理模型来推断细胞大小与物质扩散的关系
B．该活动的因变量是琼脂块的表面积和体积的比值
C．琼脂块变红的速度越快，说明氢氧化钠的扩散速率就越快
D．琼脂块体积越大，表面积和体积的比值以及物质扩散的效率均越小
4．（2016·洛阳模拟）将一块3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1cm、2cm、3cm的正方体．将3块琼脂块放在装有NaOH的烧杯内，淹没浸泡10分钟．下列说法正确的是（　　）
A．随琼脂块增大，NaOH扩散速率增大
B．随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比增大
C．随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大
D．随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大
5．在“探究细胞大小与物质运输的关系（琼脂脂块模拟细胞）”的实验过程中，测量结果及计算结果如下表所示。根据表格分析下列说法正确的是（　　）
琼脂块的边长（cm） 比值（表面积/体积） NaOH扩散的的深度（cm） 比值（NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积）
1 6 X a
2 3 Y b
3 2 Z c
①X=Y=Z②X＞Y＞Z③X＜Y＜Z
④a=b=c⑤a＞b＞c⑥a＜b＜c
A．①④ B．①⑤ C．②⑤ D．③⑥
6．（2022高一上·延庆月考）下列有关细胞体积的叙述中，不正确的是（　　）
A．与原核细胞相比，真核细胞体积一般较大
B．细胞体积越小，其表面积与体积比值越大
C．生物体体积越大，其细胞体积也越大
D．细胞体积小，利于提高物质交换效率
7．（2022高三上·呼玛开学考）下列关于“细胞大小与物质运输的关系”实验的叙述，不正确的是（　　）
A．细胞的表面积与体积之比越大，物质运输效率越高
B．实验结果表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同
C．该模拟实验中，不同大小的琼脂块中NaOH扩散的体积相同
D．实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，使琼脂块呈紫红色
二、非选择题
8．探究细胞大小与物质运输的关系：
（1）常用的检测NaOH的方法是　 　
（2）细胞的大小不同，其表面积与体积之比就　 　，细胞越大，其表面积与体积之比就　 　．
（3）能说明NaOH扩散速率的现象是　 　 ．相同时间内NaOH扩散的深度　 　 ，即NsOH扩散的速率　 　 ．
（4）相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反应细胞的　 　 ．细胞越大，物质的运输速率越　 　，原因是　 　 ．
9．生物体的生长既靠细胞的生长又靠细胞的分裂．细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大．
Ⅰ．通过下面的实验，探究细胞大小与物质运输的关系．
实验过程：将三个边长分别为1m、2cm、3cm含有酚酞的琼脂块，浸泡NaOH溶液后取出，切成两半，每块NaOH扩散的深度如图中阴影所示，实验结果如表格中所示：
琼脂的边长 （cm） 比值 （表面积/体积） NaOH扩散深度 （cm/边） 比值 NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积
1 6 0.5 X
2 3 0.5 Y
3 2 0.5 Z
Ⅱ．细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要过程．
某学生用高倍显微镜取样观察洋葱根尖细胞有丝分裂的某个切片，并统计各时期的细胞数量．各时期细胞数记录在下表中，请回答下列问题．
细胞周期阶段 样本1 样本2 样本3 总数
间期 M1 M2 M3 M
前期 A1 A2 A3 A
分 裂 中期 B1 B2 B3 B
后期 C1 C2 C3 C
期 末期 D1 D2 D3 D
计数细胞的总数 N
若该实验的目的是为了研究细胞周期中每个时期分别所经历的时间长短，请分析：
（1）根据实验结果可知，NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是　 　 ．
（2）根据相同时间内，　 　 之比可以反映出物质运输效率．由此可以推论：细胞体积越大，　 　 ．
（3）除此以外，限制细胞长大的因素还有　 　 ．
（4）表中的样本1、样本2、样本3具体是指　 　 ．
（5）洋葱根尖细胞的一个细胞周期大约720分钟．则分裂间期所需要的时间t可用数学模型t=　 　 表示．
10．经过实验已经证实：细胞的表面积与体积之比越大，细胞与环境之间进行物质交换的效率越高．含酚酞的琼脂遇到NaOH会呈现紫色，通过测量NaOH向 琼脂块内扩散的深度计算出NaOH扩散的体积，再根据表面积与体积的比值，来分析得出结论．请你用琼脂块模拟细胞来设计实验，验证该结论．
（1）提供的材料和试剂：塑料刀，防护手套，毫米尺，塑料勺，烧杯，吸水纸，边长为8cm的含酚酞的琼脂正方块，质量分数为0.1的NaOH溶液．
（2）方法步骤：
①用塑料刀将含酚酞的琼脂切成　 　 的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入　 　 溶液，将琼脂块淹没，用塑料勺不断搅拌．，浸泡10分钟．
③戴上手套，用塑料勺将琼脂块取出，用吸水纸将溶液吸干．
④用塑料刀将琼脂块切成两半，观察并测量NaOH扩散的溶度，作记录．
⑤将测量及计算结果填入表格
琼脂的边长（cm） 比值（表面积/体积） NaOH扩散深度（cm） 比值（NaOH）扩散的体积/整个琼脂块体积
1 6 X a
2 3 Y b
3 2 Z c
应根据什么测量出NaOH的扩散深度？测量琼脂块上　 　 的厚度，预测a、b、c大小的关系为　 　 ．
（3）分析和结论：
分析：琼脂块的体积越小，相对的表面积越　 　 ，物质交换越快；反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越　 　 ．因此，生物体器官的大小取决于细胞的　 　 ．通过以上实验可以说明，细胞的体积　 　 ，因为细胞过大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求．
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、用勺子翻动琼脂时会导致琼脂块表面破损，这会影响NaOH扩散的体积，从而影响实验结果，A错误；
B、NaOH在不同的琼脂块中扩散的速率是相同的，B错误；
C、本实验可说明，细胞体积越小，其相对表面积越大，物质运输的效率就越高，C错误；
D、NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率，D正确。
故答案为：D。
【分析】细胞大小与物质运输的关系是：细胞小，物质运输速率快，细胞大，物质运输速率慢。这是因为细胞运输主要是细胞与环境间的物质交换，包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取和代谢废物的排除及产物的分泌。而细胞体积小相对表面积大，物质运输速率快；细胞体积大相对表面积反而小，物质运输速率也就慢了。因此，大多数细胞的面积都是比较小的。
2．【答案】D
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】AC、细胞体积越小，表面积也越小，相对表面积越大，物质运输效率越高，A、C两项错误；
B、细胞体积越大，表面积越大，但相对表面积越小，B项错误；
D、细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，D项正确。
故答案为：D。
【分析】细胞体积越大，细胞的相对表面积(细胞表面积与体积的比值)越小，细胞的物质运输效率越高。
3．【答案】B
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
4．【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，即扩散速率相同，A错误；
B、琼脂块体积越大，表面积与体积之比越小，B错误；
C、不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，那么随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大，C正确；
D、随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例越小，物质运输的效率越低，D错误．
故选：C．
【分析】探究细胞大小与物质运输的关系时，可采用琼脂块、NaOH、酚酞作实验材料，观察NaOH在琼脂中的扩散速度．
探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同．
5．【答案】B
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】 NaOH 在每块琼脂块中的生物扩散速率是相同的，实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，即X=Y=Z；相对面积越大，细胞体积越小，则NaOH的扩散的体积/整个琼脂块的体积的比值越大，即a＞b＞c，故①⑤正确；A、C、D错误；B正确；
故答案为：B。
【分析】 探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低。
6．【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、与原核细胞相比，真核细胞体积一般较大，正确；
B、细胞的表面积与体积的比值叫做相对表面积，细胞体积越小，其表面积与体积比值越大，正确；
C、细胞体积的大小与生物个体大小没有直接关系，错误；
D、细胞体积小，相对表面积就大， 细胞与外界的物质交换速率越快，有利于细胞的生长，正确。
故答案为：C。
【分析】细胞不能无限长大的原因：①受细胞表面积与体积之比限制，体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；②受细胞核控制范围限制，所以表面积与体积的关系是限制细胞继续生长的原因之一。
7．【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、细胞的表面积与体积之比越大，细胞体积越小，物质运输效率越高，A正确；
B、实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同，B正确；
C、该模拟实验中，NaOH扩散的深度相同，但是扩散的体积不同，可以表示细胞的物质运输效率不同，C错误；
D、实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫红色，D正确。
故答案为：C。
【分析】探究“细胞大小与物质运输的关系”的实验目的是：通过探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同。
8．【答案】（1）用酚酞检测
（2）不同；越小
（3）琼脂块变红；相同；相同
（4）物质运输速率；低；细胞越大，其表面积与体积之比就越小
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（1）NaOH和酚酞相遇，呈紫红色，常用酚酞来检测NaOH．
（2）细胞的大小不同，其表面积与体积之比就不同，细胞体积越大，相对表面积越小．
（3）能说明NaOH扩散进琼脂块的现象是琼脂块变红．通过实验可知相同时间内NaOH扩散的深度相同，即NaOH扩散的速率相同．
（4）相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反应细胞的物质运输速率．细胞越大，物质的运输速率越低，原因是细胞越大，其表面积与体积之比就越小．
故答案为：
（1）用酚酞检测
（2）不同 越小
（3）琼脂块变红 相同 相同
（4）物质运输速率 低 细胞越大，其表面积与体积之比就越小
【分析】探究细胞大小与物质运输的关系时，可采用琼脂块、NaOH、酚酞作实验材料，观察NaOH在琼脂中的扩散速度．
探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同；实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫红色．
9．【答案】（1）相同的
（2）NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积；相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低
（3）细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加
（4）三个不同视野中的细胞
（5）（M/N）×720 （分钟）
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（1）根据表格中的数据可知：琼脂的边长不等，表面积/体积的比值不同，但NaOH扩散深度却相等，都是0.5cm，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的．
（2）根据相同时间内，NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比可以反映出物质运输效率．由此可以推论：细胞体积越大，相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低．
（3）细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，所以细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大．此外，细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，细胞过大会导致核无法控制细胞代谢．
（4）表格给出的实验统计结果，是学生在三个不同视野下的结果．
（5）根据细胞周期的概念，结合表中数据，所以分裂间期所需要的时间为（M/N）×720（分钟）．
故答案为：
（1）相同的
（2）NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积 相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低
（3）细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加
（4）三个不同视野中的细胞
（5）（M/N）×720 （分钟）
【分析】该实验的目的是通过探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩 散的深度相同；通过模拟实验可看出，细胞体积越小，其相对表面积越大，细胞的物质运输效率就越高；实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈 紫红色．
10．【答案】边长分别为1、2、3cm；NaOH；NaOH扩散；a＞b＞c；大；慢；数量；不能无限增大
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（2）①由表格提示可知，用塑料刀将含酚酞的琼脂切成边长分别是1、2、3cm的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入NaOH，溶液，将琼脂块淹没，并搅拌浸泡10分钟．
⑤用塑料尺对琼脂块NaOH扩散的深度进行测量，由于NaOH在琼脂中扩散的速度相同，因此不同边长的琼脂块中，NaOH扩散的厚度相同，体积相同，而整个琼脂块的体积是分别是1、8、27因此NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值是a＞b＞c．
（3）分析与讨论：
分析：由表格信息可知，琼脂块的体积越小，相对的表面积越越大，NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值越大，即物质交换越快，反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越慢，生物体器官的大小取决于细胞的数量和大小，由于细胞体积越大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求，所以细胞不能无限长大，因此生物器官的大小主要取决于细胞的数量．
故答案为：
（2）①边长分别为1、2、3cm
②NaOH
⑤塑料尺 NaOH扩散 a＞b＞c
（3）大 慢 数量 不能无限增大
【分析】分析表格中的信息可知，该实验的自变量是不同边长的琼脂块，琼脂的边长分别是1cm、2cm、3cm；因变量是NaOH扩散的厚度和（NaOH） 扩散的体积/整个琼脂块体积的比值，因此实验的目的是通过模拟细胞的实验探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系，进一步探讨细 胞不能无限长大的原因．
1 / 1探究细胞大小与物质运输的关系—高考生物一轮实验专题复习
一、选择题
1．（2024高一下·新洲期中） 细胞大小和物质运输关系：科学家通过模拟实验探究细胞大小与物质运输的关系，结果如图所示。网格部分表示NaOH扩散的区域，空白部分表示琼脂块未被NaOH扩散的区域。下列叙述正确的是（　　）
A．浸泡时用勺子翻动琼脂，若挖动其表面对实验结果亦无影响
B．NaOH在边长1cm的琼脂块内扩散的速率最大
C．本实验可说明，细胞体积越小，其相对表面积越小，物质运输的效率就越高
D．NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率
【答案】D
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、用勺子翻动琼脂时会导致琼脂块表面破损，这会影响NaOH扩散的体积，从而影响实验结果，A错误；
B、NaOH在不同的琼脂块中扩散的速率是相同的，B错误；
C、本实验可说明，细胞体积越小，其相对表面积越大，物质运输的效率就越高，C错误；
D、NaOH扩散进琼脂块的体积与琼脂块总体积之比可以反映细胞的物质运输效率，D正确。
故答案为：D。
【分析】细胞大小与物质运输的关系是：细胞小，物质运输速率快，细胞大，物质运输速率慢。这是因为细胞运输主要是细胞与环境间的物质交换，包括细胞对营养物质的吸收、原材料的摄取和代谢废物的排除及产物的分泌。而细胞体积小相对表面积大，物质运输速率快；细胞体积大相对表面积反而小，物质运输速率也就慢了。因此，大多数细胞的面积都是比较小的。
2．（2024高一下·黄梅月考）以下有关细胞大小和物质运输的关系的叙述，正确的是（　　）
A．细胞体积越小，表面积越大，物质运输效率越高
B．细胞体积越大，表面积越小，物质运输效率越低
C．细胞体积越小，表面积越小，物质运输效率越低
D．—个细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高
【答案】D
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】AC、细胞体积越小，表面积也越小，相对表面积越大，物质运输效率越高，A、C两项错误；
B、细胞体积越大，表面积越大，但相对表面积越小，B项错误；
D、细胞的相对表面积越大，物质运输效率越高，D项正确。
故答案为：D。
【分析】细胞体积越大，细胞的相对表面积(细胞表面积与体积的比值)越小，细胞的物质运输效率越高。
3．（2024高一上·绍兴期末）用边长分别为3cm、2cm、 1cm的琼脂块模拟细胞，观察相同时间内 NaOH 在琼脂块上扩散的深度，以探究细胞的大小和扩散作用的关系。下列关于该活动的叙述错误的是（　　）
A．该活动通过构建物理模型来推断细胞大小与物质扩散的关系
B．该活动的因变量是琼脂块的表面积和体积的比值
C．琼脂块变红的速度越快，说明氢氧化钠的扩散速率就越快
D．琼脂块体积越大，表面积和体积的比值以及物质扩散的效率均越小
【答案】B
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
4．（2016·洛阳模拟）将一块3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块切成三块边长分别为1cm、2cm、3cm的正方体．将3块琼脂块放在装有NaOH的烧杯内，淹没浸泡10分钟．下列说法正确的是（　　）
A．随琼脂块增大，NaOH扩散速率增大
B．随琼脂块增大，琼脂块的表面积与体积之比增大
C．随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大
D．随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例增大
【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，即扩散速率相同，A错误；
B、琼脂块体积越大，表面积与体积之比越小，B错误；
C、不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，那么随琼脂块的增大，琼脂块中变红的体积增大，C正确；
D、随琼脂块增大，琼脂块中变红的体积所占的比例越小，物质运输的效率越低，D错误．
故选：C．
【分析】探究细胞大小与物质运输的关系时，可采用琼脂块、NaOH、酚酞作实验材料，观察NaOH在琼脂中的扩散速度．
探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同．
5．在“探究细胞大小与物质运输的关系（琼脂脂块模拟细胞）”的实验过程中，测量结果及计算结果如下表所示。根据表格分析下列说法正确的是（　　）
琼脂块的边长（cm） 比值（表面积/体积） NaOH扩散的的深度（cm） 比值（NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积）
1 6 X a
2 3 Y b
3 2 Z c
①X=Y=Z②X＞Y＞Z③X＜Y＜Z
④a=b=c⑤a＞b＞c⑥a＜b＜c
A．①④ B．①⑤ C．②⑤ D．③⑥
【答案】B
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】 NaOH 在每块琼脂块中的生物扩散速率是相同的，实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，即X=Y=Z；相对面积越大，细胞体积越小，则NaOH的扩散的体积/整个琼脂块的体积的比值越大，即a＞b＞c，故①⑤正确；A、C、D错误；B正确；
故答案为：B。
【分析】 探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低。
6．（2022高一上·延庆月考）下列有关细胞体积的叙述中，不正确的是（　　）
A．与原核细胞相比，真核细胞体积一般较大
B．细胞体积越小，其表面积与体积比值越大
C．生物体体积越大，其细胞体积也越大
D．细胞体积小，利于提高物质交换效率
【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、与原核细胞相比，真核细胞体积一般较大，正确；
B、细胞的表面积与体积的比值叫做相对表面积，细胞体积越小，其表面积与体积比值越大，正确；
C、细胞体积的大小与生物个体大小没有直接关系，错误；
D、细胞体积小，相对表面积就大， 细胞与外界的物质交换速率越快，有利于细胞的生长，正确。
故答案为：C。
【分析】细胞不能无限长大的原因：①受细胞表面积与体积之比限制，体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；②受细胞核控制范围限制，所以表面积与体积的关系是限制细胞继续生长的原因之一。
7．（2022高三上·呼玛开学考）下列关于“细胞大小与物质运输的关系”实验的叙述，不正确的是（　　）
A．细胞的表面积与体积之比越大，物质运输效率越高
B．实验结果表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同
C．该模拟实验中，不同大小的琼脂块中NaOH扩散的体积相同
D．实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，使琼脂块呈紫红色
【答案】C
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】A、细胞的表面积与体积之比越大，细胞体积越小，物质运输效率越高，A正确；
B、实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同，B正确；
C、该模拟实验中，NaOH扩散的深度相同，但是扩散的体积不同，可以表示细胞的物质运输效率不同，C错误；
D、实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫红色，D正确。
故答案为：C。
【分析】探究“细胞大小与物质运输的关系”的实验目的是：通过探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同，表明每一块琼脂小块上NaOH扩散的速率相同。
二、非选择题
8．探究细胞大小与物质运输的关系：
（1）常用的检测NaOH的方法是　 　
（2）细胞的大小不同，其表面积与体积之比就　 　，细胞越大，其表面积与体积之比就　 　．
（3）能说明NaOH扩散速率的现象是　 　 ．相同时间内NaOH扩散的深度　 　 ，即NsOH扩散的速率　 　 ．
（4）相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反应细胞的　 　 ．细胞越大，物质的运输速率越　 　，原因是　 　 ．
【答案】（1）用酚酞检测
（2）不同；越小
（3）琼脂块变红；相同；相同
（4）物质运输速率；低；细胞越大，其表面积与体积之比就越小
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（1）NaOH和酚酞相遇，呈紫红色，常用酚酞来检测NaOH．
（2）细胞的大小不同，其表面积与体积之比就不同，细胞体积越大，相对表面积越小．
（3）能说明NaOH扩散进琼脂块的现象是琼脂块变红．通过实验可知相同时间内NaOH扩散的深度相同，即NaOH扩散的速率相同．
（4）相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反应细胞的物质运输速率．细胞越大，物质的运输速率越低，原因是细胞越大，其表面积与体积之比就越小．
故答案为：
（1）用酚酞检测
（2）不同 越小
（3）琼脂块变红 相同 相同
（4）物质运输速率 低 细胞越大，其表面积与体积之比就越小
【分析】探究细胞大小与物质运输的关系时，可采用琼脂块、NaOH、酚酞作实验材料，观察NaOH在琼脂中的扩散速度．
探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系：体积越大，相对表面积越小，物质运输的效率越低；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩散的深度相同；实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈紫红色．
9．生物体的生长既靠细胞的生长又靠细胞的分裂．细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大．
Ⅰ．通过下面的实验，探究细胞大小与物质运输的关系．
实验过程：将三个边长分别为1m、2cm、3cm含有酚酞的琼脂块，浸泡NaOH溶液后取出，切成两半，每块NaOH扩散的深度如图中阴影所示，实验结果如表格中所示：
琼脂的边长 （cm） 比值 （表面积/体积） NaOH扩散深度 （cm/边） 比值 NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积
1 6 0.5 X
2 3 0.5 Y
3 2 0.5 Z
Ⅱ．细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要过程．
某学生用高倍显微镜取样观察洋葱根尖细胞有丝分裂的某个切片，并统计各时期的细胞数量．各时期细胞数记录在下表中，请回答下列问题．
细胞周期阶段 样本1 样本2 样本3 总数
间期 M1 M2 M3 M
前期 A1 A2 A3 A
分 裂 中期 B1 B2 B3 B
后期 C1 C2 C3 C
期 末期 D1 D2 D3 D
计数细胞的总数 N
若该实验的目的是为了研究细胞周期中每个时期分别所经历的时间长短，请分析：
（1）根据实验结果可知，NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是　 　 ．
（2）根据相同时间内，　 　 之比可以反映出物质运输效率．由此可以推论：细胞体积越大，　 　 ．
（3）除此以外，限制细胞长大的因素还有　 　 ．
（4）表中的样本1、样本2、样本3具体是指　 　 ．
（5）洋葱根尖细胞的一个细胞周期大约720分钟．则分裂间期所需要的时间t可用数学模型t=　 　 表示．
【答案】（1）相同的
（2）NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积；相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低
（3）细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加
（4）三个不同视野中的细胞
（5）（M/N）×720 （分钟）
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（1）根据表格中的数据可知：琼脂的边长不等，表面积/体积的比值不同，但NaOH扩散深度却相等，都是0.5cm，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的．
（2）根据相同时间内，NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比可以反映出物质运输效率．由此可以推论：细胞体积越大，相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低．
（3）细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，所以细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大．此外，细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，细胞过大会导致核无法控制细胞代谢．
（4）表格给出的实验统计结果，是学生在三个不同视野下的结果．
（5）根据细胞周期的概念，结合表中数据，所以分裂间期所需要的时间为（M/N）×720（分钟）．
故答案为：
（1）相同的
（2）NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积 相对表面积越小，细胞的物质运输的效率越低
（3）细胞核中DNA不会随着细胞体积的扩大而增加
（4）三个不同视野中的细胞
（5）（M/N）×720 （分钟）
【分析】该实验的目的是通过探究细胞表面积与体积之比，与物质运输速率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因；实验中测量不同大小的琼脂块上NaOH扩 散的深度相同；通过模拟实验可看出，细胞体积越小，其相对表面积越大，细胞的物质运输效率就越高；实验所用的琼脂小块上含有酚酞，NaOH和酚酞相遇，呈 紫红色．
10．经过实验已经证实：细胞的表面积与体积之比越大，细胞与环境之间进行物质交换的效率越高．含酚酞的琼脂遇到NaOH会呈现紫色，通过测量NaOH向 琼脂块内扩散的深度计算出NaOH扩散的体积，再根据表面积与体积的比值，来分析得出结论．请你用琼脂块模拟细胞来设计实验，验证该结论．
（1）提供的材料和试剂：塑料刀，防护手套，毫米尺，塑料勺，烧杯，吸水纸，边长为8cm的含酚酞的琼脂正方块，质量分数为0.1的NaOH溶液．
（2）方法步骤：
①用塑料刀将含酚酞的琼脂切成　 　 的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入　 　 溶液，将琼脂块淹没，用塑料勺不断搅拌．，浸泡10分钟．
③戴上手套，用塑料勺将琼脂块取出，用吸水纸将溶液吸干．
④用塑料刀将琼脂块切成两半，观察并测量NaOH扩散的溶度，作记录．
⑤将测量及计算结果填入表格
琼脂的边长（cm） 比值（表面积/体积） NaOH扩散深度（cm） 比值（NaOH）扩散的体积/整个琼脂块体积
1 6 X a
2 3 Y b
3 2 Z c
应根据什么测量出NaOH的扩散深度？测量琼脂块上　 　 的厚度，预测a、b、c大小的关系为　 　 ．
（3）分析和结论：
分析：琼脂块的体积越小，相对的表面积越　 　 ，物质交换越快；反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越　 　 ．因此，生物体器官的大小取决于细胞的　 　 ．通过以上实验可以说明，细胞的体积　 　 ，因为细胞过大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求．
【答案】边长分别为1、2、3cm；NaOH；NaOH扩散；a＞b＞c；大；慢；数量；不能无限增大
【知识点】探究细胞大小与物质运输的关系
【解析】【解答】（2）①由表格提示可知，用塑料刀将含酚酞的琼脂切成边长分别是1、2、3cm的立方块．
②将3个琼脂块放在烧杯中，加入NaOH，溶液，将琼脂块淹没，并搅拌浸泡10分钟．
⑤用塑料尺对琼脂块NaOH扩散的深度进行测量，由于NaOH在琼脂中扩散的速度相同，因此不同边长的琼脂块中，NaOH扩散的厚度相同，体积相同，而整个琼脂块的体积是分别是1、8、27因此NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值是a＞b＞c．
（3）分析与讨论：
分析：由表格信息可知，琼脂块的体积越小，相对的表面积越越大，NaOH扩散的体积/整个琼脂块体积的比值越大，即物质交换越快，反之越慢．
结论：细胞越大，与环境进行物质交换的效率越慢，生物体器官的大小取决于细胞的数量和大小，由于细胞体积越大，与环境进行物质交换效率低，不能保证细胞生命活动和能量的需求，所以细胞不能无限长大，因此生物器官的大小主要取决于细胞的数量．
故答案为：
（2）①边长分别为1、2、3cm
②NaOH
⑤塑料尺 NaOH扩散 a＞b＞c
（3）大 慢 数量 不能无限增大
【分析】分析表格中的信息可知，该实验的自变量是不同边长的琼脂块，琼脂的边长分别是1cm、2cm、3cm；因变量是NaOH扩散的厚度和（NaOH） 扩散的体积/整个琼脂块体积的比值，因此实验的目的是通过模拟细胞的实验探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系，进一步探讨细 胞不能无限长大的原因．
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