第18講 實驗設(shè)計與科學(xué)探究專題跟蹤訓(xùn)練(十八)一、單選題1(2018北京市海淀區(qū)一模)研究者使用穩(wěn)定同位素18O標(biāo)記水和碳酸鹽/碳酸氫鹽中的氧，加入三組小球藻培養(yǎng)液中，記錄反應(yīng)起始時水和碳酸鹽/碳酸氫鹽中18O的比例，光照一段時間后，分別檢測小球藻釋放的氧氣中18O的比例，實驗結(jié)果如下表所示。下列相關(guān)敘述，不正確的是()A.小球藻光合作用所需的CO2可由HCO和CO提供BHCO和CO中18O的比例不同導(dǎo)致放氧速率不同C釋放的O2中18O的比例不受光合作用反應(yīng)時間的影響D釋放的O2和水中18O的比例接近，推測氧氣來自于水解析碳酸鹽/碳酸氫鹽相當(dāng)于CO2緩沖液，小球藻光合作用所需的CO2可由HCO和CO提供，A項正確；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，放氧速率與HCO和CO中18O的比例無關(guān)，B項錯誤；表中數(shù)據(jù)說明釋放的O2中18O的比例不受光合作用反應(yīng)時間的影響，C項正確；釋放的O2中18O的比例和水中18O的比例接近，由此可推測氧氣來自于水，D項正確。答案B2(2018河南省中原名校聯(lián)考)為研究根背光生長與生長素的關(guān)系，將水稻幼苗分別培養(yǎng)在含不同濃度生長素或適宜濃度NPA(生長素運輸抑制劑)的溶液中，用水平單側(cè)光照射根部(如圖)，測得根的彎曲角度及生長速率如下表：據(jù)此實驗的結(jié)果，不能得出的結(jié)論是()A根向光一側(cè)的生長速率大于背光一側(cè)B生長素對水稻根生長的作用具有兩重性C單側(cè)光對向光一側(cè)生長素的合成沒有影響D單側(cè)光照射下根的背光生長與生長素的運輸有關(guān)解析圖中植物根背光生長，說明根向光一側(cè)的生長速率大于背光一側(cè)，A正確；對比四個外源生長素的測定指標(biāo)，可以看出隨生長素濃度的增高，生長速度是先增高后降低，可以看出生長素對根生長的作用具有兩重性，B正確；題干沒有給出單側(cè)光對向光一側(cè)生長素合成或分解是否有影響的任何信息，無法得出單側(cè)光對向光一側(cè)生長素的合成或分解有沒有影響的結(jié)論，C錯誤；用生長素抑制劑處理根，根的彎曲程度減弱，說明單側(cè)光照射下根的背光生長與生長素的運輸有關(guān)，D正確。答案C3(2018浙江省寧波市十校聯(lián)考)科研人員研究了不同氮素水平對某植物葉片光合作用的影響。其實驗結(jié)果如下表所示，下列分析錯誤的是()(注：氣孔導(dǎo)度指氣孔開放程度；表觀光合速率是指在光照條件下，一定量的植物在單位時間內(nèi)釋放到外界的O2量)A氮是葉綠素的組成元素，適當(dāng)增施氮肥有利于葉綠素的合成B隨著氮素水平的增加，胞間CO2濃度的持續(xù)下降促進了表觀光合速率不斷增加C第4組的表觀光合速率高于第3組，而葉綠素含量相同，推測其主要原因可能是高氮條件下，氮素參與合成的光合作用有關(guān)酶的數(shù)量增多D一定范圍內(nèi)增大氮素濃度，可提高該植物葉片的表觀光合速率解析根據(jù)實驗?zāi)康目芍?，該實驗的自變量是不同濃度的氮素水平，葉綠素的元素組成是C、H、O、N、Mg，根據(jù)表格可知，在一定范圍內(nèi)隨著氮素水平的提高，葉綠素的含量在增加，因此適當(dāng)增施氮肥有利于葉綠素的合成，A項正確；胞間CO2濃度和表觀光合速率均屬于因變量，該實驗不能說明兩個因變量之間的關(guān)系，B項錯誤；氮也是組成細胞中酶的元素，第4組(高氮組)比第3組(偏高組)葉片表觀光合作用速率高，而葉綠素含量相同，可能原因是高氮條件下，氮素參與合成的光合作用有關(guān)酶的數(shù)量增多，C項正確；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，一定范圍內(nèi)增大氮素濃度，可提高該植物葉片的表觀光合速率，D項正確。答案B二、非選擇題4(2018江蘇省南通市考前卷)花椰菜是一種低脂肪、高能量并富含多種維生素的短季節(jié)蔬菜，具有防治癌癥和心臟病的作用?；实倪^量施用會改變土壤理化性質(zhì)，降低肥料利用率，導(dǎo)致蔬菜內(nèi)硝酸鹽累積，降低其產(chǎn)量和品質(zhì)。為了給花椰菜種植過程中的合理施肥提供科學(xué)依據(jù)，研究人員研究了單施化肥、化肥減量及配施生物肥(含生物制劑的有機肥)對花椰菜的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度(葉片氣孔的開放程度)、硝酸鹽含量、維生素C含量等方面的影響，相關(guān)結(jié)果如下表所示。請回答問題。(1)植物吸收肥料中的Mg主要用于合成_(填物質(zhì)名稱)來參與光合作用，氣孔導(dǎo)度大小會影響葉片從空氣中吸收_，進而影響光合作用的_過程，最終影響產(chǎn)量。(2)與常規(guī)施肥相比，80%常規(guī)施肥可_(選填“促進”或“抑制”)氣孔開放。(3)實驗結(jié)果表明，在施用化肥的基礎(chǔ)之上再配施生物肥能顯著提高花椰菜的光合速率，其可能的原因是_；_。(4)表中數(shù)據(jù)表明，花椰菜中維生素C含量與硝酸鹽含量呈_關(guān)系，綜合分析研究結(jié)果，花椰菜種植過程中的合理施肥方案是_。解析本題主要考查光合作用的過程及影響光合作用的因素的相關(guān)知識，意在考查學(xué)生數(shù)據(jù)分析及知識應(yīng)用能力。學(xué)生可通過分析表格數(shù)據(jù)，再結(jié)合題意對各小題分析作答。光合作用可分為光反應(yīng)與暗反應(yīng)兩個階段，光反應(yīng)發(fā)生在類囊體薄膜上，葉綠素含量及光照強度會影響光反應(yīng)；暗反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，二氧化碳濃度及溫度(影響暗反應(yīng)酶的活性)會影響暗反應(yīng)。據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，不同的施肥方案對花椰菜的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、硝酸鹽含量及維生素含量影響不同，綜合考慮，80%常規(guī)施肥生物肥是花椰菜種植過程中的最佳施肥方案。(1)植物吸收肥料中的Mg用于合成葉綠素，葉綠素在光合作用光反應(yīng)中吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能，氣孔導(dǎo)度大小會影響葉片從空氣中吸收CO2，影響光合作用的暗反應(yīng)過程，從而影響產(chǎn)量。(2)80%常規(guī)施肥和常規(guī)施肥的氣孔導(dǎo)度分別是529.30 mmol/m2s、500.67 mmol/m2s，所以與常規(guī)施肥相比，80%常規(guī)施肥促進了氣孔開放。(3)施用生物肥后，微生物分解有機物，可釋放較多的CO2，又能增大氣孔導(dǎo)度，雙重作用有利于花椰菜吸收CO2，進行光合作用。(4)表中維生素含量越高，硝酸鹽含量越低，所以兩者之間呈負相關(guān)關(guān)系；表中數(shù)據(jù)表明，采用80%常規(guī)施肥生物肥方案時，花椰菜的凈光合速率較大、維生素含量較高、硝酸鹽含量較低，因此花椰菜種植過程中的合理施肥方案是80%常規(guī)施肥生物肥。答案(1)葉綠素CO2暗反應(yīng)(二氧化碳的固定和三碳化合物的還原)(2)促進(3)施用生物肥環(huán)境下，土壤釋放的CO2相對較多，濃度相對較高的CO2環(huán)境有利于植物提高光合速率配施生物肥后氣孔導(dǎo)度均有所增大(4)負相關(guān)80%常規(guī)施肥生物肥(750 kg/hm2)5(2018天津市和平區(qū)模擬)下表表示果蠅6個品系(都是純系)的性狀和攜帶這些基因的染色體，品系都只有一個性狀是隱性性狀，其他性狀為顯性性狀。(1)研究伴性遺傳時，選擇上表中哪兩個品系交配最恰當(dāng)？_；用常染色體上的基因，通過翅和眼的性狀驗證基因自由組合定律時，選擇哪兩個品系交配最恰當(dāng)？_。(2)讓品系中的雌性個體與品系中的雄性個體進行交配，F(xiàn)1的基因型可能是_。(寫具體基因型)(3)對果蠅的灰體(V)與黑體(v)這對相對性狀做遺傳研究。如果用含有某種添加劑的食物喂養(yǎng)果蠅，所有的果蠅都是黑體?，F(xiàn)有一只用含有這種添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雄果蠅，請設(shè)計實驗探究其基因型。親本性狀：_。F1幼蟲喂養(yǎng)方法：_。觀察F1的體色，請寫出判斷其基因型的方法：_。解析本題以遺傳實驗為背景，考查基因分離定律和自由組合定律的實質(zhì)及應(yīng)用。需要考生能從題目中獲取有用信息，對所學(xué)知識理解到位，然后再根據(jù)題意梳理并回憶相關(guān)知識，找出教材中與之相對應(yīng)的基本原理，對各小題進行分析作答。測交的定義是孟德爾在驗證自己對性狀分離現(xiàn)象的解釋是否正確時提出的，在實踐中，測交往往用來鑒定某一個體的基因型和它形成的配子類型及其比例。據(jù)此答題。(1)品系果蠅的隱性性狀基因位于X染色體上，因此研究伴性遺傳時，應(yīng)選擇品系和品系交配最恰當(dāng)，即；用常染色體上的基因，通過翅和眼的性狀驗證基因自由組合定律時，由于品系的相關(guān)基因在同一染色體上，所以應(yīng)選用和兩個品系交配最恰當(dāng)，即。(2)根據(jù)題意可知品系中的雌性個體基因型是aaXBXB，品系中的雄性個體基因型是AAXbY，則它們的后代F1的基因型可能有AaXBXb、AaXBY。(3)檢測某動物的基因型，常用測交法，即選取多只用不含添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雌果蠅(vv)與待測雄果蠅交配；F1幼蟲應(yīng)用正常飼料(不含該添加劑)喂養(yǎng)?？捎媚嫱品ㄅ袛啻郎y果蠅的基因型：若待測果蠅的基因型是VV，則后代全部為灰體；若待測果蠅的基因型為Vv，則后代出現(xiàn)兩種體色；若待測果蠅的因型是vv，則后代全為黑體。答案(1)(2)AaXBY、AaXBXb(3)黑體雄果蠅與正常黑體雌果蠅(未用添加劑飼料喂過)交配用正常飼料(不含該添加劑)喂養(yǎng)若后代全部為灰體，說明該果蠅基因型是VV，若后代出現(xiàn)兩種體色，說明是雜合子其基因型為Vv，若后代全為黑體，說明其基因型是vv6(2018山西省太原市模擬)草魚主要以水草為食，鰱魚主要濾食浮游動植物及草魚的糞便，鯉魚主要攝食底棲昆蟲等。為了探究高產(chǎn)魚池中草魚、鰱魚的合理結(jié)構(gòu)，科研人員研究了“一草帶三鰱”(A方式)和“三草帶一鰱”(B方式)兩種混養(yǎng)方式，實驗結(jié)果如下表所示。請回答：(1)鰱魚、草魚、鯉魚生活在不同的水層中，可以充分利用養(yǎng)殖水體的_，體現(xiàn)了群落的_結(jié)構(gòu)。(2)草魚同化的能量一部分通過呼吸作用以熱能形式散失，另一部分用于_。(3)與B方式相比，A方式需要施用氮肥、磷肥，其目的是_，以滿足鰱魚的食物需求，這種模式可能造成的負面影響是_。(4)與A方式相比，B方式的草魚、鰱魚結(jié)構(gòu)更合理，判斷依據(jù)是_(至少答出兩點)。解析本題考查群落、生態(tài)系統(tǒng)，考查對群落結(jié)構(gòu)、能量流動、水體富營養(yǎng)化問題的理解。解答此題，可根據(jù)施肥量、光能量利用率、青草料利用率和水體能見度和魚產(chǎn)量的不同，判斷A、B方式哪一個更合理。(1)鰱魚、草魚和鯉魚食性不同，生活在不同的水層，混合放養(yǎng)可以充分利用養(yǎng)殖水體的食物和空間，它們的分層分布體現(xiàn)了群落的垂直結(jié)構(gòu)。(2)草魚同化的能量中大部分通過呼吸作用以熱能形式散失，其余部分用于自身的生長、發(fā)育和繁殖。(3)A方式施用氮肥、磷肥，N、P等元素可參與組成細胞的磷脂、核酸、蛋白質(zhì)等化合物，因而可以促進水體中浮游植物的生長，為鰱魚提供較多的食物。N、P元素過多，會引起水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水體污染。(4)據(jù)表可知，B方式下不需要施肥，卻可以充分利用光能，提高青草料的利用率，并且保持較好的水質(zhì)，獲得較高的魚產(chǎn)量，因此B方式的草魚、鰱魚結(jié)構(gòu)更合理。答案(1)食物和空間垂直(2)自身的生長、發(fā)育和繁殖(3)促進浮游植物的生長容易引起水體富營養(yǎng)化(4)提高了能量利用率，魚產(chǎn)量高，經(jīng)濟效益好；污染少，水質(zhì)好7(2018河北省衡水中學(xué)?？?核能是人類最具希望的未來能源，但是核能也是一把非常鋒利的雙刃劍，切爾諾貝利事故和日本核泄漏事件足以說明。某科學(xué)興趣小組對切爾諾貝利事故前后的某雌雄異株植物(性染色體為XY型)進行研究，發(fā)現(xiàn)了一雄株性狀與野生植物有明顯差異的突變植株。在事故前，這種突變類型的植株并不存在。請回答：(1)若該植物的突變性狀和野生性狀由一對等位基因(A、a)控制，該科學(xué)興趣小組發(fā)現(xiàn)該突變植株的突變性狀是由其一條染色體上的某基因突變產(chǎn)生的，為了想進一步了解突變基因的顯隱性和在染色體中的位置，設(shè)計了如下雜交實驗方案。請將下列方案補充完整。雜交方法：該株突變雄株與多株野生純合雌株雜交。觀察統(tǒng)計：觀察記錄子代中雌雄植株中野生性狀和突變性狀的數(shù)量，填入下表。若突變基因位于Y染色體上，則Q和P值分別為_。若突變基因位于X染色體上且為顯性，則Q和P值分別為_。若突變基因位于X染色體上且為隱性，則Q和P值分別為_。若_，則Q和P值分別為1/2、1/2。若突變基因位于X和Y的同源區(qū)段，則該株突變個體的基因型為_。(2)除基因突變外，生物可遺傳變異類型還有_。(3)現(xiàn)有一株野生植物具有兩對獨立遺傳的等位基因(B和b、C和c)，其中C和c位于X染色體上，則用于與該植株測交的個體基因型為_。解析根據(jù)題意分析，該突變植株的突變性狀由某條染色體上的某個基因突變產(chǎn)生，且在事故前，這種突變類型的植株并不存在。分析表格，Q表示突變性狀在雄性中出現(xiàn)的比例，P表示突變性狀在雌性中出現(xiàn)的比例。(1)如果突變基因位于Y染色體上，后代的雄株都是突變型，雌株都是野生型，因此P為1，Q為0。若突變基因位于X染色體上且為顯性，親代突變雄株與多株野生純合雌株的基因型為XAY和XaXa，后代的基因型為XAXa、XaY，雌性個體都是突變型，雄性個體都是野生型，即P為0，Q為1。若突變基因位于X染色體上且為隱性，親代突變雄株與多株野生純合雌株的基因型為XaY和XAXA，后代的基因型為XAXa、XAY，不論是雄性個體還是雌性個體，都是野生型，即P、Q都是0。如果突變基因位于常染色體上且為顯性，親代突變雄株與多株野生純合雌株的基因型為Aa和aa，后代的基因型為Aa和aa，在性別之間的比例沒有差異，因此Q和P值分別為1/2、1/2。若突變基因位于X和Y的同源區(qū)段，則該株突變個體的基因型為XAYa或XaYA。(2)除基因突變外，生物可遺傳變異類型還有基因重組和染色體變異。(3)測交是指被測個體與隱性純合子雜交，由題可知，野生植株為雌性，因此用于與該植株測交的個體基因型為bbXcY。答案(1)1、00、10、0突變基因位于常染色體上且為顯性XAYa或XaYA(2)基因重組和染色體變異(3)bbXcY8(2018南昌檢測)剛收獲的玉米種子堆放一天后就發(fā)熱了，某同學(xué)認為這只是玉米自身呼吸作用所散發(fā)的熱量。根據(jù)以下提供的實驗材料和器具設(shè)計實驗，研究玉米種子堆中熱量的來源。(1)實驗原理：生物呼吸作用以熱能形式散失的能量的相對值可用溫度計測量，且散失的能量越多，溫度計讀數(shù)越高。(2)實驗材料和器具：剛收獲的玉米種子，同樣大小且消過毒的透明暖水瓶，消過毒的溫度計和棉花，加熱煮沸過的用具，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的高錳酸鉀溶液等。(3)實驗步驟：第一步：取A、B、C三個透明暖水瓶；第二步：_；第三步：在三個瓶中插入消過毒的溫度計并用棉花把瓶口塞緊，記錄三個瓶的起始溫度；第四步：_。(4)實驗現(xiàn)象：_。(5)實驗結(jié)論：_。解析通過題干信息和實驗原理可知，本題考查呼吸作用產(chǎn)能放熱的問題。此題中的“消過毒”“煮沸”等信息提示需考慮微生物對實驗的影響，而“質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的高錳酸鉀溶液”也起消毒作用。綜合分析題干信息，可得出玉米種子堆中的熱量可能來自玉米種子自身的呼吸作用，也可能來自玉米種子上攜帶的微生物的呼吸作用，從而確定該實驗的自變量有兩個：玉米種子的生存狀態(tài)、微生物的生存狀態(tài)，故在設(shè)計實驗時可分為三組：A組玉米種子和微生物都死亡；B組玉米種子存活，微生物死亡；C組玉米和微生物都存活。實驗的因變量為釋放熱量的多少，可通過溫度計讀數(shù)的變化來體現(xiàn)。根據(jù)實驗原理可推出實驗現(xiàn)象：A瓶中溫度無變化，B瓶和C瓶中溫度均升高，且C瓶中的溫度稍高于B瓶。根據(jù)本實驗的自變量和因變量，再結(jié)合實驗結(jié)果就可寫出實驗結(jié)論：玉米種子堆中的熱量來源于玉米種子自身呼吸作用釋放的能量和玉米種子上攜帶的微生物呼吸作用釋放的能量。答案(3)取剛收獲的玉米種子若干，平均分成三份，一份煮熟后冷卻，然后放入A瓶中；一份用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的高錳酸鉀溶液浸泡一段時間后放入B瓶中；一份不做任何處理放入C瓶中將三個瓶放到相同的環(huán)境中，過一段時間觀察、記錄溫度計的讀數(shù)(4)A瓶中溫度無變化，B瓶和C瓶中溫度均升高，且C瓶中的溫度稍高于B瓶(5)玉米種子堆中的熱量來源于玉米種子自身呼吸作用釋放的能量和玉米種子上攜帶的微生物呼吸作用釋放的能量