高中生物的实验与探究练习题(2)
高中生物的实验与探究专项练习解析
一、实验设计的基本原则
1.科学性原则
所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误;其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面：实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。
2.平行重复原则
平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，观察其对实验结果的影响程度。任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近，实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料体现重复性原则。
3.单一变量原则
单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括：①不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应一个需要观测反应变量;②实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。
4.对照原则
对照原则是中学实验中最常用的原则。通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。
5.控制与平衡控制原则
该原则是指要严格地操纵自变量，以获取因变量。同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。
6.随机性原则
实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以：①消除或减少系统误差，使显著性测验有意义;②平衡各种条件，避免实验结果出现误差。
二、探究性实验与验证性实验的比较
验证性实验 探究性实验 实验目的 验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论已经明确 探究研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论存在多种可能 实验假设 结论已知，不需假设 对探究的问题提出一种可能 实验原理 由验证内容决定 由探究内容决定 实验步骤 ①分组编号②实验处理(对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同)
③观察、记录实验现象，收集整理实验数据 ①分组编号②实验处理(对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同)
③观察、记录实验现象，收集整理实验数据 只有一种情况 存在多种可能 结果预测 对确定的结果进行描述 对多种可能进行描述 实验结论 要验证的问题 肯定或否定假说 三、实验设计及分析
1.科学研究方法的基本思路
生物科学是一门实验科学，在生物学中，很多基本概念、基本方法、基础理论的得出，都是通过科学家的实验最终确立的，因此学好科学研究方法的基本思路，就显得极为重要。
科学研究方法的基本思路是：
观察、提出问题―→提出假说―→设计、完成实验―→分析数据，得出结论
2.实验设计时的一般步骤
第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物，取材时要注意数量和生理及发育状态相同;用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等。这些材料、用具在试题中都会给出，要结合实验的目的和原理合理利用。
第二步，相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照
(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
第三步，进一步做相同处理(其他因素相同且最适)。
第四步，检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。
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是：
(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。
考点一、基本实验综合
.下列与实验相关的叙述，正确的是( )
A.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖催化的专一性时，不可用碘液代替斐林试剂进行检测
B.通常用层析液分离和提取绿叶中的色素研究色素的种类和含量
C.用低倍镜观察不到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的质壁分离和复原过程
D.可用紫色洋葱外表皮细胞观察DNA和RNA的分布
A 碘液只能检测淀粉存在与否，不能检测蔗糖及其水解产物存在与否，A正确;层析液不能用于绿叶中的色素的提取，B错误;由于紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中有大的紫色液泡，所以用低倍镜可以观察到其质壁分离和复原的过程，C错误;紫色洋葱外表皮细胞有紫色的液泡，影响实验的颜色观察，D错误。
下列有关实验的描述，正确的是( )
A.检测还原糖的实验中，刚加入斐林试剂时组织样液呈无色，加热后变成砖红色
B.在观察口腔上皮细胞DNA和RNA分布时，盐酸的作用是对该细胞进行解离
C.选取经低温诱导的洋葱根尖制成的临时装片，在显微镜下观察不到联会现象
D.探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液混合后置于不同温度下保温
C 紫色洋葱是生物学中常用的实验材料。它的叶分为两种：管状叶伸展于空中，进行光合作用;鳞片叶层层包裹形成鳞茎，富含营养物质。以洋葱为材料进行如下实验：
(1)若分离叶绿体中的色素，所用的实验材料是________。提取叶绿体中的色素使用的试剂是________。分离色素依据的实验原理是_________________________。
(2)观察植物细胞的质壁分离和复原所用的最佳材料是____________________。该实验的自变量是_______________________________________________________。
(3)若观察DNA、RNA在细胞中的分布，理想材料为________，该材料优于其他部位的原因是_________________________________________________________。
(4)若观察细胞的有丝分裂，所用的理想材料为________，简要写出操作流程：____________________________________________________________________。
(5)在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”和“观察细胞的有丝分裂”两个实验中，都用到了盐酸，它在两个实验中的作用________(填“相同”或“不同”)。
【解析】 (1)紫色洋葱管状叶能进行光合作用，可用作分离叶绿体中色素的实验材料;提取色素的试剂是无水乙醇，由于不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同，依据此原理可将色素进行分离。(2)紫色洋葱的鳞片叶外表皮细胞呈紫色，便于显微镜观察，可用作观察质壁分离和复原的实验材料，该实验的自变量是不同浓度的外界溶液。(3)紫色洋葱的鳞片叶内表皮无色，适于用作观察DNA、RNA在细胞中的分布的实验材料。(5)在“观察DNA、RNA在细胞中的分布”实验中盐酸的作用是增加细胞膜的通透性，并使染色体中的DNA与蛋白质分离，而“观察细胞的有丝分裂”实验中盐酸的作用是解离。
【答案】 (1)管状叶 无水乙醇 不同色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度不同 (2)(紫色洋葱)鳞片叶外表皮 不同浓度的外界溶液(或清水和蔗糖溶液)
(3)鳞片叶内表皮 无色 (4)根尖(分生区组织细胞) 取材→解离→漂洗→染色→制片→观察 (5)不同
考点二、实验设计
.下列有关生物学实验的叙述，正确的有( )
A.探究温度对酶活性的影响，可选择过氧化氢溶液作底物
B.在电子显微镜下拍摄到的叶绿体的结构照片属于物理模型
C.色素的提取和分离实验中，提取色素时加入无水乙醇过量，纸层析时色素带颜色将变浅
D.在探究酵母菌细胞呼吸的方式实验中，若溶液能使溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄，则说明溶液中含有O2
C 生物实验中常用到对照，以下对照设置正确的是( )
A.研究温度对酶活性的影响分别在酸性和碱性条件下进行
B.研究蝾螈细胞核的功能实验中，将其受精卵横缢成有核和无核两部分
C.验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中，甲组用锡帽罩住尖端，乙组去掉尖端
D.在观察DNA和RNA在细胞中的分布时，分别使用甲基绿和吡罗红两种染色剂
B 研究温度对酶活性的影响实验时，pH为无关变量，应在最适pH时进行，A错误;验证胚芽鞘感光部位在尖端的实验中，应该都有尖端，一个遮光，一个照光，C错误;甲基绿和吡罗红混合染色剂对细胞染色，能够把DNA和RNA分别染色，不是分别使用甲基绿和吡罗红，D错误。
科学家利用小鼠进行特异性免疫研究时，进行了如下实验：提取分离出对细菌X免疫过的小鼠甲和未对细菌X免疫过的小鼠乙体内的T细胞和血清，分别注入四组未接触细菌X的小鼠体内，一段时间后，分别注入等量的细菌X，得到如下实验结果，有关分析错误的是( )
A.Ⅲ组、Ⅳ组在该实验中起对照作用
B.由该实验结果可得出小鼠对细菌X的免疫为细胞免疫
C.Ⅱ组与Ⅳ组相比，可知血清中的抗体不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖
D.由Ⅰ、Ⅱ两组实验结果说明细菌X生活在小鼠的内环境中
D
1.(2016·全国3，2，6分)在前人进行的下列研究中，采用的核心技术相同(或相似)的一组是( )
①证明光合作用所释放的氧气来自水 ②用紫外线等处理青霉菌选育高产青霉素菌株 ③用T2噬菌体侵染大肠杆菌证明DNA是遗传物质 ④用甲基绿和吡罗红对细胞染色，观察核酸的分布
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
B ①③采用的都是同位素标记法;②采用的是物理因素使其发生基因突变;④采用的是细胞染色的方法。
2.(2016·江苏单科，19，2分)下列实验都需要使用光学显微镜进行观察，有关实验现象描述合理的是( )
实验编号 实验名称 观察到的实验现象 观察植物细胞的
质壁分离和复原 镜检1：几乎整个紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞呈紫色;
镜检2：不同细胞质壁分离的位置、程度并不一致 ② 观察多种多样的细胞 菠菜叶表皮细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成;人口腔上皮细胞具有细胞核和核糖体 ③ 观察细胞的有丝分裂 洋葱根尖伸长区细胞长，液泡大;分生区细胞呈正方形，多数细胞中呈紫色的染色体形态清晰 ④ 探究酵母菌种群
数量的动态变化 酵母细胞呈球形或椭圆形，细胞核、液泡和线粒体的形态、数目清晰可见 A.实验① B.实验② C.实验③ D.实验④
A 3.(2016·全国2，31，8分)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 50 min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100 cm 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，50 min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)不同光强下水草光合作用和呼吸作用 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号试管 (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
(2015·天津卷)为达到实验目的必须在碱性条件下进( )
利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质
测定胃蛋白酶分解蛋白质最适温度
利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精
观察植物细胞的质壁分离和复原
【解析】本题考查教材实验的实验原理或实验步骤考查识记能力。难度较小。利用双缩脲试剂检测蛋白质时先加NaOH溶液1 mL振荡均匀后滴加3～4滴CuSO溶液振荡后观察颜色变化正确;“测定胃蛋白酶分解蛋白质的最适温度”的实验中自变量为温度酸碱度是无关变量应该保持相同且pH为2左右错误;“利用重铬酸钾检测酵母菌培养液中的酒精”的实验中必须是溶解有重铬酸钾的浓硫酸溶液错误;“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中细胞必须保持活性碱性环境会破坏细胞活性错误。
【答案】A
(2015·江苏卷)下列关于实验现象与结果的分析错误的是( )
组织切片上滴加苏丹染液显微观察有橘黄色颗粒说明有脂肪
B组织样液中滴加斐林试剂不产生砖红色沉淀说明没有还原糖
洋葱表皮细胞滴加蔗糖溶液后发生质壁分离说明细胞有活性
产物中加入二苯胺试剂加热变蓝说明有目的DNA产生
【答案】BD
(2015·课标卷)某基因的反义基因可抑制该基因的表达为研究番茄中的XY基因对其果实成熟的影响某研究小组以番茄的非转基因植株(A组即对照组)、反义X基因的转基因植株(B组)和反义Y基因的转基因植株(C组)为材料进行实验在番茄植株长出果实后的不同天数(d)分别检测各组果实的乙烯释放量(果实中乙烯含量越高乙烯的释放量就越大)结果如下表：
组别 乙烯释放量(μL·kg-1-1) 35 d 40 d 45 d A 0 27 17 15 B 0 9 5 2 C 0 0 0 0 回答下列问题：
(1)若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质。可推测组果实中与乙烯含量有关的基因有________组果实中与乙烯含量有关的基因有________。
(2)三组果实中成熟最早的是________组其原因是_____________________
________。
(3)如果在35天时采摘A组与B组果实在常温下储存时间较长的应是________组。
【解析】本题通过考查学生实验分析能力难度适中。(1)B组果实没有检测到X基因表达的蛋白质乙烯释放量比对照组在相应天数要少组果实中没有检测到Y基因C组乙烯释放量为零说明反义X或反义Y基因抑制X基因或Y基因表达后就影响了乙烯的合成因此对照组A组果实中与乙烯含量有关的基因有X、Y;组除X、Y基因以外还有反义X基因与乙烯含量有关。(2)乙烯具有促进果实成熟的作用组在相同天数释放的乙烯最多因此三组果实中A组成熟最早;在35天时采摘A组与B组果实在常温下存储时间较长的应该是成熟程度较轻的B组因为A组35天后释放较多的乙烯组释放乙烯量少。
【答案】(1)X基因和Y基因 X基因、Y基因和反义X基因2)A 乙烯具有促进果实成熟的作用该组果实乙烯含量(或释放量)高于其他组 (3)B
(2015·山东卷)下列有关生物学实验的叙述正确的是( )
叶绿体色素滤液细线浸入层析液可导致滤纸条上色素带重叠
低温诱导大蒜根尖时间过短可能导致难以观察到染色体加倍的细胞
用显微镜观察洋葱根尖装片时需保持细胞活性以便观察有丝
D.将洋葱表皮放入0.3 g/mL蔗糖溶液中水分交换平衡后制成装片观察质壁分离过程
【答案】B
(2015·海南卷)回答下列问题：
(1)将贮藏的马铃薯(块茎)放入蒸馏水中水________的方式进入马铃薯细胞引起马铃薯鲜重增加。随着蒸馏水处理时间延长该马铃薯鲜重不再增加此时马铃薯细胞的渗透压比处理前的________。
(2)将高温杀死的马铃薯细胞放入高浓度的NaCl溶液中________(填“会”或“不会”)发生质壁分离现象。
(3)将发芽的马铃薯制成匀浆使其与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀说明该马铃薯匀浆中含有________。
【解析】本题考查物质的跨膜运输 渗透压质壁分离及三大营养物质的鉴定的相关知识考查知识的识记及理解能力难度较小。(1)除了水、氧、二氧化碳外甘油、乙醇、苯等物质也可以通过自由扩散进出细胞;水分子进入细胞内细胞内溶质的浓度降低渗透压降低。(2)高温杀死细胞细胞膜不再具有控制物质进出的功能所以不会发生质壁分离的现象。(3)还原糖(如：葡萄糖)与斐林试剂混合在50 ～65 的水浴中可生成砖红色沉淀。
【答案】(1)自由扩散 低 (2)不会 (3)还原糖
(2014重庆卷)1.下列与实验有关的叙述，正确的是
A.人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色
B.剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期
C.叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢
D.在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构
【答案】A
【解析】甲基绿可将DNA染成绿色，DNA主要分布于细胞核中，A正确;在光镜下不一定能观察到有丝分裂所有时期，B错误;叶绿体色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，C错误;光镜下只能观察到叶绿体的形状不能看到其结构，D
(2014山东卷)4.下列有关实验操作的描述，正确的是
A.鉴定待测样液中的蛋白质时，先加NaOH溶液，振荡后再加CuS04溶液 B.制作细胞的有丝分裂装片时，洋葱根尖解离后直接用龙胆紫溶液染色 C.低温诱导染色体加倍实验中，将大蒜根尖制成装片后再进行低温处理 D.探究温度对酶活性的影响时，将酶与底物溶液在室温下混合后于不同温度下保温
【答案】A
(2014四川卷)4. 下列有关实验方法或检测试剂的叙述，正确的是
A.用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化
B.用健那绿和吡罗红染色观察DNA和RNA在细胞中的分布
C.用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素和鉴定胡萝卜素提取粗品
D.用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度
【答案】A
【解析】A.改良苯酚品红染液是对染色体进行染色的优良试剂，故A正确。B.健那绿染液是对活细胞中线粒体进行染色的专一性染剂，故B错。C.纸层析法是对叶绿体中色素进行分离的方法,故C错。D.标志重捕法是用来调查活动能力比较强，活动范围比较大的动物种群密度的方法，土壤小动物丰富度的调查用取样器取样法，故D错。
(2014北京卷)5.在25℃的实验条件下可顺利完成的是
A.光合色素的提取与分离 B.用斐林(本尼迪特)试剂鉴定还原糖
C.大鼠神经细胞的培养 D.制备用于植物组织培养的固体培养基
【答案】A
【解析】A项，该实验的操作在常温下即可进行，技术难度要求不高;B项使用斐林试剂鉴定可溶性还原糖实验中需要进行50～65℃水浴加热;C项大鼠神经细胞的培养则需要无菌且温度与大鼠体温(37℃左右)接近的恒温箱进行培养;D项制备固体培养基需要对其进行灭菌处理常使用高压蒸汽灭菌，所以25℃不合适。
(2014江苏卷)22.关于生物组织中还原糖的鉴定下列叙述正确的是
A.量取2mL斐林试剂时应优先选用5mL量筒而不用10mL量筒
B.隔水加热时，试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面
C.在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现无色，加热后变成砖红色
D.实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用
【答案】AB
(2014课标Ⅰ卷)4.下列关于植物细胞质壁分离实验的叙述，错误的是( )
A.与白色花瓣相比，采用红色花瓣有利于实验现象的观察
B.用黑藻叶片进行实验时，叶绿体的存在会干扰实验现象的观察
C.用紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位观察到的质壁分离程度可能不同
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡中有色素，有利于实验现象的观察
【答案】B
【解析】红色花瓣细胞的液泡呈红色，比白色花瓣更便于观察质壁分离现象，A项正确;黑藻叶片的叶肉细胞中液泡呈无色，叶绿体的存在使原生质层呈绿色，有利于实验现象的观察，B项错误;紫色洋葱鳞片叶外表皮不同部位细胞的细胞液浓度不一定都相同，用相同浓度的外界溶液进行质壁分离实验时观察到的质壁分离程度可能不同，C项正确;紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的液泡含有色素，呈紫色，有利于实验现象的观察，D项正确。
(2014江苏卷)15.在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察如下图所示。下列有关叙述正确的是
A.第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B.第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C.吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D.为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
【答案】B
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