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生物高考新趨勢分析
新趨勢5 更加注重創新實驗設計科學探究能力的考查
[考情分析]
近年高考對于實驗的考查一直在創新，選擇題部分給出實驗結果曲線圖，讓考生針對實驗進行相關分析，而非選擇題部分，從2017年全國卷Ⅰ第29題探究新病毒的類型，到2018年全國卷Ⅱ第32題涉及篩選產蛋能力強的家禽，再到2019年和2020年全國卷，考查形式越來越靈活，對考生的實驗探究能力要求越來越高。提醒考生備考時，要重視實驗探究的方法、步驟，對實驗結果的預測與分析，并能利用科學思維分析實驗的相關問題、得出結論。
1.(2021·選擇性考試湖南卷，11)研究人員利用電壓鉗技術改變槍烏賊神經纖維膜電位，記錄離子進出細胞引發的膜電流變化，結果如圖所示，圖a為對照組，圖b和圖c分別為通道阻斷劑TTX、TEA處理組。下列敘述正確的是(　　)
A.TEA處理后，只有內向電流存在
B.外向電流由Na＋通道所介導
C.TTX處理后，外向電流消失
D.內向電流結束后，神經纖維膜內Na＋濃度高于膜外
答案　A
解析　由題圖可知，TEA處理后，只有內向電流存在，A正確；由題圖可知，TEA處理后，阻斷了K＋通道，外向電流消失，說明外向電流由K＋通道所介導，B錯誤；由題圖可知，TTX處理后，內向電流消失，C錯誤；內向電流結束后，神經纖維膜內Na＋濃度依然低于膜外，D錯誤。
2.(2020·全國卷Ⅱ，30)為了研究細胞器的功能，某同學將正常葉片置于適量的溶液B中，用組織搗碎機破碎細胞，再用差速離心法分離細胞器?；卮鹣铝袉栴}：
(1)該實驗所用溶液B應滿足的條件是_____________________________________________________________________
________________________________________________________(答出2點即可)。
(2)離心沉淀出細胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有_________________________________________________________。
(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，________(填“有”或“沒有”)氧氣釋放，原因是________________________________________________________。
答案　(1)pH應與細胞質基質的相同，滲透壓應與細胞內的相同　(2)細胞質基質組分和線粒體　(3)有　類囊體膜是H2O分解釋放O2的場所，葉綠體膜破裂不影響類囊體的薄膜的功能
解析　(1)為研究細胞器的功能，在分離細胞器時一定要保證細胞器結構的完整和功能的正常，因此本實驗所用溶液B的pH應與細胞質基質的相同，滲透壓應與細胞內的相同。(2)離心沉淀出細胞核后，細胞質基質組分和線粒體均分布在上清液中，與有氧呼吸有關的酶在細胞質基質和線粒體中，因此在適宜的條件下，上清液能將葡萄糖徹底分解。(3)將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，因為類囊體的薄膜是H2O分解釋放O2的場所，葉綠體膜破裂不影響類囊體的薄膜的功能，所以仍有氧氣釋放。
3.(2019·全國卷Ⅲ，29)氮元素是植物生長的必需元素，合理施用氮肥可提高農作物的產量?；卮鹣铝袉栴}：
(1)植物細胞內，在核糖體上合成的含氮有機物是________，在細胞核中合成的含氮有機物是________，葉綠體中含氮的光合色素是________。
(2)農作物吸收氮元素的主要形式有銨態氮(NH)和硝態氮(NO)。已知作物甲對同一種營養液(以硝酸銨為唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同時存在時，對一種離子的吸收量大于另一種)。請設計實驗對這種偏好性進行驗證，要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論。
答案　(1)蛋白質　核酸　葉綠素
(2)實驗思路：配制營養液(以硝酸銨為唯一氮源)，用該營養液培養作物甲，一段時間后，檢測營養液中NH和NO剩余量。預期結果和結論：若營養液中NO剩余量小于NH剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO；若營養液中NH剩余量小于NO剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH。
解析　(1)植物細胞內的含氮有機物有蛋白質、磷脂、ATP、核酸等，其中在核糖體上合成的為蛋白質，在細胞核中合成的是DNA和RNA，植物葉綠體中的光合色素有葉綠素和類胡蘿卜素，其中含氮的光合色素是葉綠素。(2)本實驗的目的是驗證作物甲對硝酸銨中的NH和NO的吸收具有偏好性，因變量是作物甲對二者的吸收量，因此可將生理狀態相同的若干作物甲培養在適宜濃度的以硝酸銨為唯一氮源的營養液中，在適宜條件下培養一段時間，并測定實驗后營養液中的NH和NO的濃度，最后進行比較，如果實驗后營養液中的NH的濃度低于NO，可說明作物甲對硝酸銨中的NH的吸收具有偏好性；反之，則說明作物甲對硝酸銨中的NO的吸收具有偏好性。
1.(2021·廣東中山市調研)為驗證動物體內甲狀腺激素分泌的調節機制，某同學設計了如下實驗：將經等量適宜濃度的放射性碘溶液處理后的生理狀況一致的成年狗隨機分為甲、乙、丙三組，假如放射性碘均被細胞所利用，四天后給甲組狗注射一定量的生理鹽水，給乙組狗注射等量的促甲狀腺激素，給丙組狗注射等量的甲狀腺激素，且給三組狗正常飼喂食物，一段時間后分別測定這三組狗的甲狀腺中放射性碘的含量。下列相關敘述正確的是(　　)
A.上述實驗中丙組設置為實驗組，甲組和乙組設置為對照組
B.含放射性碘的甲狀腺激素會通過體液定向運輸至組織細胞
C.實驗中，乙組狗的甲狀腺中放射性碘含量的變化趨勢與丙組狗的相同
D.與甲組狗相比，乙組狗的甲狀腺中放射性碘的含量下降得更快
答案　D
解析　根據實驗中甲組狗注射一定量的生理鹽水，乙組狗注射等量的促甲狀腺激素，丙組狗注射等量的甲狀腺激素可知，甲組設置為對照組，乙組和丙組設置為實驗組，A錯誤；給三組狗注射等量的放射性碘溶液，碘會用于甲狀腺激素的合成，含放射性碘的甲狀腺激素會通過體液運輸至全身組織細胞，但不會定向運輸，B錯誤；由于甲組狗為對照組，乙組狗被注射等量的促甲狀腺激素后，會促進其不含放射性的甲狀腺激素的合成，因此，乙組狗的甲狀腺中放射性碘的含量下降較快；丙組狗被注射甲狀腺激素后，會反饋抑制下丘腦及垂體的活動，使得不含放射性的甲狀腺激素的合成減少，故丙組狗的甲狀腺中放射性碘的含量下降較慢，C錯誤，D正確。
2.(2021·江西金太陽全國大聯考)荷蘭植物學家溫特做了以下實驗：把切下的燕麥胚芽鞘尖端放在瓊脂塊上，幾小時后，移去胚芽鞘尖端，將瓊脂切成小塊。再將經處理過的瓊脂塊放在切去尖端的燕麥胚芽鞘一側，結果胚芽鞘會向對側彎曲生長。但是，如果放上的是沒有接觸過胚芽鞘尖端的瓊脂塊，胚芽鞘則既不生長也不彎曲。下列分析錯誤的是(　　)
A.該實驗可以證明瓊脂塊中不含有促進植物生長的物質
B.該實驗可以證明引起幼苗彎曲生長的是某種化學物質
C.該實驗揭示了植物向光性現象和頂端優勢現象的原理
D.該實驗可以證明某種化學物質分布不均導致了彎曲生長
答案　C
解析　頂端優勢現象的原理：頂芽產生的生長素大量地往下運輸，大量積累在側芽的部位，使側芽的生長素含量過高，從而抑制側芽的生長。頂端優勢現象的原理與生長素的兩重性有關，該實驗未能揭示頂端優勢現象的原理。
3.(2021·天一大聯考)在對照實驗中，與常態比較，人為增加某種影響因素的稱為“加法原理”；而與常態比較，人為去除某種影響因素的稱為“減法原理”。下列實驗設計中采用“加法原理”的是(　　)
A.“驗證Mg是植物生活的必需元素”實驗中，完全培養液作為對照，實驗組是缺Mg培養液
B.“驗證光是光合作用的條件”實驗中，對照組在光下進行實驗，實驗組做遮光處理
C.格里菲思將R型活菌和加熱殺死的S型菌混合后向小鼠注射，觀察小鼠是否存活
D.艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的一組實驗組中，添加DNA和DNA酶溶液
答案　C
解析　據題干信息，“加法原理”是人為添加某種影響因素，為“實驗組”。實驗組和常態情況的對照組進行對照實驗。“驗證Mg是植物生活的必需元素”實驗中，對照組是完全培養液，實驗組是缺Mg培養液，屬于減法原理，A錯誤；“驗證光是光合作用的條件”實驗中，對照組有光，實驗組無光，屬于減法原理，B錯誤；在肺炎鏈球菌的轉化實驗中，格里菲思向小鼠體內單獨注射R型活菌、S型活菌及加熱殺死后的S型菌，觀察存活情況作為對照組，然后將R型活菌和加熱殺死的S型菌混合后向小鼠注射，觀察小鼠是否存活作為實驗組，增加了實驗的影響因素，屬于加法原理，C正確；艾弗里的肺炎鏈球菌轉化實驗的一組實驗組中，添加DNA和DNA酶溶液，除去DNA，屬于減法原理，D錯誤。
4.(2021·1月八省聯考江蘇卷，8)通過紫外線照射可獲得電子傳遞鏈功能部分缺失的酵母。將野生型及突變體酵母分別接種于含充足碳源的液體培養基中，靜置培養，測定的生長曲線如圖所示。 下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.8 h時兩株酵母生長速度均較慢，有氧呼吸強度最低
B.16 h時突變株培養液中可檢測到乙醇生成
C.16～24 h期間野生型酵母增殖最旺盛
D.32 h時無法判斷兩株酵母發酵液中乙醇濃度的高低
答案　A
解析　由題圖可知8 h時，兩株酵母生長速度均較慢，但根據題干信息可知突變體酵母的電子傳遞鏈功能部分缺失，即失去了有氧呼吸的功能，而野生型能進行有氧呼吸，培養開始的一段時間應該是氧氣含量最高時，對于野生型酵母來說，有氧呼吸強度應最強，并非有氧呼吸強度低，A錯誤；由于突變菌株不能進行有氧呼吸，只能進行無氧呼吸，所以在16 h時突變株培養液中可檢測到乙醇生成，B正確；16～24 h時，野生型酵母的生長曲線斜率最大，增殖最旺盛，C正確；無法判斷兩種酵母的無氧呼吸強弱，無法判斷乙醇含量，D正確。
5.(2021·太原五中質檢)鎂是植物生命活動必需的營養元素之一?；卮鹣铝邢嚓P問題：
(1)植物根系主要通過________________的方式吸收鎂離子；鎂元素在植物葉肉細胞中的作用是_______________________________________________________。
(2)缺鎂時，植株上的老葉先變黃，葉片變黃后，其光合速率變慢直至停止，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)植物體內，有的元素能被再利用，有的不能被再利用。請以長勢相同的具有兩片綠色真葉的大豆幼苗為材料，利用完全培養液和缺鎂的培養液等，通過觀察新生葉、已長出的真葉是否變黃，驗證鎂元素在大豆幼苗生長過程中能被再利用。實驗中利用完全培養液和缺鎂的培養液進行對照實驗，而不是用完全培養液和土壤浸出液來進行對照的原因是___________________________________________。
驗證實驗的主要步驟：________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
預期的實驗結果：______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)主動運輸　作為組成葉綠素的必需元素
(2)葉片變黃后，吸收的光能減少，光反應速率會變慢直至停止，導致光合速率變慢直至停止
(3)土壤浸出液中存在鎂離子.對實驗結果存在影響(或要保證實驗的單一變量)
驗證實驗的主要步驟：將長勢相同的具有兩片綠色真葉的大豆幼苗分成甲、乙兩組，分別培養在完全培養液和缺鎂的培養液中，其他條件相同且適宜，一段時間后，觀察新生葉、已長出的真葉是否變黃
預期的實驗結果：乙組幼苗的真葉逐漸變黃，新生葉呈綠色，而甲組幼苗的葉片都呈綠色
解析　本題主要考查鎂元素與植物代謝的關系及相關實驗?？疾閷W生的理解能力和實驗與探究能力。嫩葉處于旺盛生長過程中，爭奪養料的能力強；鎂在植物體內參與形成的葉綠素等化合物不穩定，易分解，因而在缺鎂條件下，老葉中的鎂會轉移到嫩葉中再利用，導致老葉缺鎂逐漸變黃。土壤浸出液中存在鎂離子，會對實驗結果存在影響，所以實驗應該選用缺鎂的培養液進行對照實驗，以保證實驗的單一變量。

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