高考生物九大难点专项突破二实验设计类题附答案解析.docx
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高考生物九大难点专项突破二实验设计类题附答案解析
2019年高考生物九大难点专项突破二【实验设计类题】附答案解析
（一）考纲要求
高考注重考查学生对实验与实验探究能力的理解和应用，而对实验与探究能力的具体要求可以分为4个层次：
一是掌握“生物知识内容表”中所列的生物实验相关操作步骤和技能；二是要求考生运用所学试验方法和技能，对实验现象和结果进行分析、解释；三是具有对一些生物学问题进行初步探究的能力；四是能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订。
（二）命题角度
结合考纲，综观多年高考实验题目，命题角度主要有如下几方面特点：
1、以教材所列实验为命题材料，考查学生对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序等内容的分析、归纳和总结。
（本部分在专题一已归纳提升总结）
2、以给出的材料为基础，根据现有条件，设计实验程序、预测实验结果，并对实验结果进行合理的分析和解释。
该类试题能较好地反映考生综合素质（信息获取的能力、语言表达能力、实验创新能力、逻辑思维的严密性等），已成为当前命题热点。
（三）题型分析
高考题目中实验设计类题目选择题和非选择题均有涉及。
其中选择题通常是以图表的形式给出相关实验数据，让学生对实验结果进行处理，包括分析、描述、表达等；非选择题多是开放性题目，主要是从实验题目、方法和步骤等方面进行考察，考察考生的逻辑思维能力和语言表述能力。
本专题将以2015-2018五年间各地高考真题为突破口进行归纳，总结此类题型的解题思路和技法：
【难点1】实验折线图类
【典例1】（2018浙江新高考）某同学进行了2,4-D对插枝生根作用的实验，结果如图所示，其中丙是蒸馏水处理组。
下列叙述正确的是（）
A．图中纵坐标的名称只能用根数量表示
B．2，4-D的浓度是该实验的可变因素
C．由图中可知甲组的2，4-D浓度高于乙组
D．达到a点的生根效果，甲组处理时间比乙组长
【答案】B
【考点分析】由题意准确把握实验目的（研究2,4-D对插枝生根的作用），据此找出自变量（2,4-D浓度不同）、因变量（插枝生根的数量或长度）、无关变量（溶液处理的时间等），进而结合题意，采取对比法认真分析曲线的变化趋势，对各选项进行分析判断。
【典例2】（2018全国I卷）已知药物X对细胞增值有促进作用，药物D可抑制药物X的作用。
某同学将同一瓶小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙三组，分别置于培养液中培养，培养过程中进行不同的处理（其中甲组未加药物），每隔一段时间测定各组细胞数，结果如图所示。
据图分析，下列相关叙述不合理的是
A．乙组加入了药物X后再进行培养
B．丙组先加入药物X，培养一段时间后加入药物D，继续培养
C．乙组先加入药物D，培养一段时间后加入药物X，继续培养
D．若药物X为蛋白质，则药物D可能改变了药物X的空间结构
【答案】C
【考点分析】本题考查学生的实验探究能力，通过分析出该实验的自变量、因变量；确定实验的对照组（甲组），实验组（乙组、丙组），进一步分析作答。
【典例3】（2017全国I卷）通常，叶片中叶绿素含量下降可作为其衰老的检测指标。
为研究激素对叶片衰老的影响，将某植物离体叶片分组，并分别置于蒸馏水、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）、CTK+ABA溶液中，再将各组置于光下。
一段时间内叶片中叶绿素含量变化趋势如图所示，据图判断，下列叙述错误的是（）
A．细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老
B．本实验中CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱
C．可推测ABA组叶绿体中NADPH合成速率大于CTK组
D．可推测施用ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程
【答案】C
【解析】从图示可知，用CTK处理比正常叶片中（用蒸馏水处理）叶绿素含量下降慢，说明细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老，A正确；而用CTK＋ABA处理组比CTK中的叶绿素含量下降快，说明CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱，B正确；NADPH是光反应产生，通过光合色素吸收光能使水光解产生，ABA组叶绿体中N叶绿素含量下降快于CTK组，光反应慢，形成NADPH速率慢，C错误符合题意；ABA处理组叶绿素含量比对照组下降快，说明ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程，D正确。
【考点分析】解答此题的关键是分析题图信息，得出蒸馏水是空白对照组，通过其他实验组的曲线与其对比进行作答。
【典例4】（2017江苏）研究小组探究了萘乙酸（NAA）对某果树扦插枝条生根的影响，结果如下图。
下列相关叙述正确的是
A．自变量是NAA，因变量是平均生根数
B．不同浓度的NAA均提高了插条生根率
C．生产上应优选320mg/LNAA处理插条
D．400mg/LNAA对生根数的增加具有促进效果
【答案】D
【考点分析】本题主要以NAA为背景考查实验分析，要求学生理解实验分析的两个基本原则：
对照原则和单一变量原则。
【典例5】（2016浙江）某研究小组进行了外施赤霉素和脱落酸对贮藏期马铃薯块茎发芽影响的实验，结果如下图所示。
下列叙述正确的是（）
A．为使马铃薯块茎提早发芽，可以外施脱落酸
B．为延长马铃薯块茎的贮藏时间，可以外施赤霉素
C．外施赤霉素后，马铃薯块茎从开始发芽到最大发芽率所需的时间更短
D．对照组马铃薯块茎中赤霉素含量与脱落酸含量的比值，第5周时大于实验开始时
【答案】D
【考点分析】本题解题关键是找准突破口：
实验组（赤霉素组与脱落酸组）与对照组的曲线变化对比。
【典例6】（2015江苏）瓶插鲜花鲜重的变化与衰败相关,鲜重累积增加率下降时插花衰败。
下图为细胞分裂素和蔗糖对插花鲜重的影响,下列叙述错误的是（）
A．蔗糖和细胞分裂素都有延缓衰败的作用
B．蔗糖可为花的呼吸作用提供更多的底物
C．同时添加蔗糖和细胞分裂素更利于插花保鲜
D．第5天花中脱落酸的含量应该是清水组最低
【答案】D
【考点分析】本题以曲线图的形式考查对实验结果的分析和判断能力，做题关键是找准对照组，分析实验组与其曲线的趋势变化关系。
生物实验中的对照性原则
为消除或减少实验误差,在实验设计中通常要设置对照组,使实验具有说服力和严谨性。
分析上述高考真题不难发现，折线图形式考查实验类题目，突破口即在于厘清对照关系，上述题目中均是有实验组与空白对照组，同时实验组之间也会形成相互对照。
高中阶段常见的对照类型如下：
（1）空白对照：
不给对照组任何处理因素。
如上述典例1、典例2的甲组，典例3、典例4、典例6的清水组，均为空白对照。
教材实例：
“探究影响淀粉酶活性的条件”实验中，1号试管加1ml蒸馏水，2、3好试管分别加等量的NaOH、HCl溶液，1号试管即为空白对照。
（2）条件对照：
给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。
教材实例：
“验证甲状腺激素的生理作用的实验设计”：
甲组：
饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：
饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组）；丙组：
对蝌蚪不作任何处理（空白对照）
（3）自身对照：
实验组和对照组都在同一研究对象上进行，不另外设对照组。
教材实例：
①德国科学家萨克斯证明光合作用需要光的实验中，对实验组给以光照、对照组进行遮光都是在同一叶片进行。
②“观察植物细胞质壁分离和复原”实验：
实验前的细胞状况为对照组，处理后的细胞变化为实验组。
（4）相互对照：
不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照。
教材实例：
①“验证温度对唾液淀粉酶活性的影响”实验中，60℃、0℃、37℃之间的对照；
②达尔文植物向光性的四组实验，也可认为是相互对照。
【难点2】柱状图、表格类题型
【典例7】（2018江苏）如图为一种植物扦插枝条经不同浓度IAA浸泡30min后的生根结果（新生根粗细相近），对照组为不加IAA的清水。
下列叙述正确的是
A．对照组生根数量少是因为枝条中没有IAA
B．四组实验中，300mg/LIAA诱导茎细胞分化出根原基最有效
C．100与300mg/LIAA处理获得的根生物量相近
D．本实验结果体现了IAA对根生长作用的两重性
【答案】B
【考点分析】解答本题的关键是对于柱状图的分析，找出实验的自变量和因变量，并与对照组相比得出平均生根数和平均根长随IAA浓度的变化规律。
据图分析，该实验的自变量是IAA的浓度，因变量是平均生根数和平均根长；与对照组相比，随着IAA浓度的增加，平均生根数先增加后减少，平均根长先增加后略有减少。
【典例8】（2017江苏）为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能，研究性学习小组进行了相关实验，结果如下图。
由图中实验结果能直接得出的结论是（）
A．碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B．不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C．碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D．加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
【答案】C
【考点分析】本题以碱性纤维素酶为背景考查实验分析，要求学生理解实验分析的两个基本原则：
对照原则和单一变量原则。
【典例9】（2016江苏）过氧化物酶能分解H2O2，氧化焦性没食子酸呈橙红色。
为探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，设计实验如下表。
下列相关叙述正确的是
A．1号管为对照组，其余不都是实验组
B．2号管为对照组，其余都为实验组
C．若3号管显橙红色，无需对照就能证明白菜梗中存在过氧化物酶
D．若4号管不显橙红色，可证明白菜梗中无过氧化物酶
【答案】A
【解析】该实验的目的是探究白菜梗中是否存在过氧化物酶，自变量是白菜梗中过氧化物酶的有无，则1号和2号是对照组，3号和4号是实验组，3号与1、2号对照，3号管显橙红色，1、2号不变色，证明白菜梗中存在过氧化物酶，C错误；若4号管不显橙红色，与3号对照，说明高温使过氧化物酶变性失活，D错误。
【考点分析】此题是通过酶考查相关实验分析，解答本题的关键在于根据实验目的分析自变量、因变量、无变变量，理解对照组和实验组的区别。
【典例10】（2015新课标II）将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。
培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度（℃）
离子相对吸收量（%）
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是（）
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
【答案】A
【考点分析】解答此题关键是找准对照关系和把握单一变量的原则，故比较时可以同一温度下不同气体条件，或者同一气体条件下比较不同温度的影响。
【典例11】（2015浙江）不同处理对某植物性别分化的影响如表所示，下列叙述正确的是（）
A．根产生的赤霉素能促进雌株形成
B．叶产生了促进雌株形成的细胞分裂素
C．若对完整植株使用赤霉素合成抑制剂，则雌株数量增多
D．赤霉素和细胞分裂素对性别分化的作用是不相互对抗的
【答案】C
【考点分析】本题主要是考查植物激素对植物体性别分化的影响，涉及实验分析能力的考查。
做题关键确定实验的自变量及因变量，根据选项选取不同的实验组进行比较分析。
⑵单一变量（单因子变量）控制原则
无论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
单因子变量原则要求在实验组和对照组的实验中都只能有一个变量，这样得出的实验结果与单一变量之间就能形成一一对应关系，便于观察实验结果，便于分析实验结果是由什么因素造成。
例如：
我们在做“植物的向性运动”有重力与单侧光两个实验变量，必须要有各自实验和变化结果，常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量，影响了实验结果的准确性。
（3）无关变量要一致（等量原则）
指不同的实验组或实验组和对照组，除了实验变量可以不同外，其它实验条件都应完全一样或相等。
如“唾液淀粉酶水解淀粉”实验中，试管的洁净程度、唾液新鲜程度、温度处理时间长短等，均为无关变量。
在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中无关变量应完全相同，这样就避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究自变量与因变量的关系。
【典例12】（2017北京选编）疟原虫是一种单细胞动物。
它能使人患疟疾，引起周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严重时致人死亡。
临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大成功，但其抗疟机制尚未完全明了。
我国科学家进行了如下实验。
组别
实验材料
实验处理
实验结果
（线粒体膜电位的相对值）
1
疟原虫的线粒体
不加入青蒿素
100
2
加入青蒿素
60
3
仓鼠细胞的线粒体
不加入青蒿素
100
4
加入青蒿素
97
（1）1、2组结果表明_________________；由3、4组结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。
据此可以得出的结论是____________________。
（2）将实验中仓鼠细胞的线粒体替换为_______________，能为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据。
【答案】
（1）青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间的差异
（2）人体细胞的线粒体
【考点分析】解答实验分析试题的一般过程：
（1）找到实验的自变量和因变量；
（2）结合题目所给信息，结合所学知识，把自变量与处理或改变生理过程的某一因素联系，将因变量与具体生理过程相联系；（3）弄清处理或改变生理过程的某一因素联系对具体生理过程的影响。
【典例13】（2016全国卷II）BTB是一种酸碱指示剂。
BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。
某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：
用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加入到7支试管中。
其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。
各试管的实验处理和结果见下表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离（cm）
20
遮光*
100
80
60
40
20
50min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
*遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
（1）本实验中，50min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是（填“可靠的”或“不可靠的”）。
（2）表中X代表的颜色应为（填“浅绿色”、“黄色”或“蓝色”），判断依据是。
（3）5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草。
【答案】
（1）不同光强下水草的光合作用与呼吸作用不可靠的
（2）黄色水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中CO2浓度高于3号管
（3）光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
（2）2号试管遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。
（3）5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。
【考点分析】本题以表格为载体，考查考生对光合作用与呼吸作用相关知识的掌握情况，对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。
解答此类试题的关键是阅读题表，找准实验中的变量关系，确定1号对照组与其他实验组间的条件差异，进而作答。
【典例14】（2016全国卷III选编）为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。
于中午12︰30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
回答下列问题：
（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是，其依据是；并可推测，（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）在实验组中，若适当提高第组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是
。
【答案】
（1）湿度（或答相对湿度）在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大增加
（2）四该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
【考点分析】本题考查“探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对小麦光合作用的影响”的实验分析，该实验涉及“温度”和“相对湿度”两个自变量，所以，对实验结果进行分析时一定要遵循单一变量原则。
例如该实验的对照组和实验组一、二温度相同，可以用来研究相对湿度对光合作用的影响；而实验组二、三、四的相对湿度相同，可以用来研究温度对光合作用的影响。
【典例15】（2015天津选编）白粉菌和条锈菌能分别导致小麦感白粉病和条锈病，引起减产，采用适宜播种方式可控制感病程度。
下表是株高和株型相近的小麦A、B两品种在不同播种方式下的实验结果
实验
编号
接种方式
植株密度（x106株/公顷）
白粉病
感染程度
条锈病
感染程度
单位面积
产量
A品种
B品种
I
单播
4
0
—
+++
+
II
单播
2
0
—
++
+
III
混播
2
2
+
+
+++
IV
单播
0
4
+++
—
+
V
单播
0
2
++
—
++
注：
“+”的数目表示感染程度或产量高低；“—”表示未感染。
据表回答：
（1）抗白粉病的小麦品种是_______________,判断依据是______________________
（2）设计Ⅳ、Ⅴ两组实验，可探究____________________________________________
（3）Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ三组相比，第Ⅲ组产量最高，原因是________________________________
【答案】
（1）AⅠ、Ⅱ小麦都未感染白粉病
（2）植株密度对B品种小麦感病程度及产量的影响
（3）混播后小麦感染程度下降
【考点分析】本题以表格的形式考查实验结果的解读，解题关键是找准对照关系，根据设问作答。
【典例20】（2015四川选编）进食可刺激胃腺细胞分泌胃液，胃液中含有胃酸及胃蛋白酶，有利于消化。
哺乳动物进食时，食物尚未进入胃内就可引起胃液分泌，称为头期胃液分泌。
该过程受神经调节和神经－体液调节的共同调控，如图所示。
为探究两种调节机制对头期胃液分泌的影响，有人用同一只狗连续进行了以下实验：
步骤
实验条件
4小时胃液分泌量
1
假饲
+++++++++
2
切除胃窦，再假饲
+
3
假饲，并注射一定量的胃泌素
（控制胃泌素的注射剂量，使胃液分泌量与步骤1相当）
+++++++++
4
只注射与步骤3相同剂量的胃泌素，但不假饲
++++
（假饲是让狗吃肉，但吞下的肉从食道上的人工瘘口掉出，不进入胃；“+”数量表示胃液分泌量多少）
（1）步骤2中胃液的分泌是＿＿＿＿＿调节的结果。
（2）步骤3的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）步骤4是为了确定在＿＿＿调节作用下的胃液分泌量。
（4）重复上述实验均得到相同结果，表明在头期胃液分泌的两种调节机制中，＿＿＿的作用效应更大；二者共同作用效应＿＿＿（大于/小于/等于）各自单独作用效应之和。
【答案】
（1）神经
（2）确定在假饲条件下胃泌素的分泌量
（3）神经－体液（4）神经－体液调节大于
（4）实验表明，在头期胃液分泌的两种调节机制中，神经-体液的作用效应更大，二者共同作用效应大于各自单独作用效应之和。
【考点分析】本题以图表的形式考查考生的信息挖掘能力及实验结果的读取能力，解答关键在于理解图表信息的基础上，找准实验组之间的相互对照关系，根据单一变量原则作答。
【典例16】（2015重庆）小麦的穗发芽影响其产量和品质。
某地引种的红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦。
为探究淀粉酶活性与穗发芽率的关系，进行了如下实验。
（1）取穗发芽时间相同、质量相等的红、白粒小麦种子，分别加蒸馏水研磨、制成提取液（去淀粉），并在适宜条件下进行实验。
实验分组、步骤及结果如下：
步骤①中加入的C是____，步骤②中加缓冲液的目的是______。
显色结果表明：
淀粉酶活性较低的品种是____；据此推测：
淀粉酶活性越低，穗发芽率越__。
若步骤③中的淀粉溶液浓度适当减小，为保持显色结果不变，则保温时间应____。
（2）小麦淀粉酶包括α－淀粉酶和β－淀粉酶，为进一步探究其活性在穗发芽率差异中的作用，设计了如下实验方案：
X处理的作用是使____。
若Ⅰ中两管显色结果无明显差异，且Ⅱ中的显色结果为红粒管颜色显著____白粒管（填“深于”或“浅于”），则表明α－淀粉酶活性是引起这两种小麦穗发芽率差异的主要原因。
【答案】
（1）0.5mL蒸馏水控制pH红粒小麦低缩短
（2）β－淀粉酶失活深于
【解析】
（1）淀粉遇碘会出现蓝色。
每个实验都应有对照实验，此时的对照管中应该是不含酶的溶液，为了遵循单一变量，所以加入的应是等量的蒸馏水，即0.5mL蒸馏水。
显色结果表明：
淀粉酶活性较低的品种是红粒小麦，其颜色较深，说明淀粉被水解的少。
因为题干中说明红粒小麦的穗发芽率明显低于当地白粒小麦，而红粒小麦淀粉酶活性低，据此推测：
淀粉酶活性越低，穗发芽率越低。
【考点分析】本题考查酶活性检测和实验设计相关知识，意在考察考生对知识点的理解和应用能力。
抢分秘籍
实验中一定要遵循对照原则和单一变量原则，该题中应设置的是空白对照；遵循单一变量原则后出现结果的不同就是因变量导致的，所以可以得出自变量的不同导致因变量不同的结论。
会观察、分析和解释实验产生的现象、数据，并得出合理的实验结论是独立完成实验的重要组成部分。
实验结果推断处理型实验题是历年高考生物的常考题型。
解答此类题时，应充分利用实验条件和现象，动用恰当的生物学原理进行推断、分析、阐述，得出科学结论，要注意遵照实验设计的各种原则，找准对照关系，并运用专业术语作答，切记不能扩大实验结论。
【难点4】主观类——探究型实验设计
【典例17】（2018全国卷II）为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。
在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。
回答下列问题：
（1）请完善下面的实验步骤
①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组（对照组）的处理是___________，B组的处理是_____________。
②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。
③_______。
④对所得数据进行统计处理与分析
（2）实验结果与分析
B组大鼠生长发育的状况不如A组，出现这种差异的原因是由于B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的_________激素和________激素。
【答案】
（1）①手术但不
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