2025年高考总复习优化设计二轮专题生物Y课后习题大单元9 实验与探究含答案

2025年高考总复习优化设计二轮专题生物Y课后习题大单元9实验与探究含答案层级一基础夯实自测练学生用书P215

1.(2024·福建二模)作为一门自然科学,很多生物学成就的取得离不开技术的发展。下列叙述错误的是()A.建立细胞学说的过程利用了显微镜观察技术B.构建DNA双螺旋模型利用了X射线衍射技术C.证明细胞膜具有流动性利用了荧光染料标记技术D.证明光合作用释放的氧气来自水利用了放射性同位素标记技术答案D解析建立细胞学说的过程利用了显微镜观察技术,A项正确;沃森和克里克构建DNA双螺旋模型时借鉴了富兰克林对DNA的X射线衍射图谱,B项正确;证明细胞膜具有流动性时用不同的荧光染料分别标记人和鼠细胞表面的蛋白质分子,利用了荧光染料标记技术,C项正确;证明光合作用释放的氧气来自水利用了18O同位素标记技术,但18O同位素没有放射性,D项错误。2.(2024·福建三模)通过科学家们的不断探索,人们逐步认识了生命的奥秘。下列关于生物科学史的说法,正确的有()①希尔反应说明水的光解与糖的合成是两个相对独立的过程②艾弗里运用细菌的培养技术进行体外转化实验,减少了体内无关变量的干扰,证明了DNA是遗传物质③赫尔希和蔡斯运用离心技术,使DNA分布在上清液中,蛋白质外壳留在沉淀物中④梅塞尔森和斯塔尔证明DNA分子半保留复制时,采用了差速离心法⑤沃森和克里克提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量,鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量⑥拜尔将切下的胚芽鞘尖端分别放在切口的左、右两侧,两组之间形成相互对照⑦林德曼基于实验数据对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析,发现了能量流动的特点A.三项B.四项C.五项 D.六项答案B解析希尔反应说明水的光解与糖的合成是两个相对独立的过程,①正确;艾弗里运用细菌的培养技术进行体外转化实验,减少了体内无关变量的干扰,证明了DNA是遗传物质,②正确;赫尔希和蔡斯运用离心技术,使蛋白质外壳分布在上清液中,DNA分布沉淀物中,③错误;梅塞尔森和斯塔尔证明DNA分子半保留复制时,采用了密度梯度离心法,④错误;查哥夫提出腺嘌呤的量等于胸腺嘧啶的量,鸟嘌呤的量等于胞嘧啶的量,⑤错误;拜尔将切下的胚芽鞘尖端分别放在切口的左、右两侧,两组之间形成相互对照,⑥正确;林德曼基于实验数据对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析,发现了能量流动的特点,⑦正确。综上所述,①②⑥⑦正确,③④⑤错误。3.(2024·广东一模)人体内某些病变细胞消耗葡萄糖的量远高于正常细胞。将用放射性同位素标记的葡萄糖分子(在细胞内不易被代谢)注入体内,利用设备就能对病灶进行探测分析。下列实验的检测思路与其相似的是()①卡尔文研究光合作用中的碳循环②证明DNA半保留复制的实验③赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染大肠杆菌实验④小鼠细胞和人细胞融合实验A.①② B.②③C.①③ D.①②③答案C解析美国科学家卡尔文用经过14C标记的CO2,供小球藻进行光合作用,然后追踪放射性14C的去向,研究光合作用中的碳循环,使用了放射性同位素标记法,①正确;证明DNA半保留复制的实验,未使用放射性同位素标记法,②错误;赫尔希和蔡斯T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验需分别对噬菌体的蛋白质和DNA进行同位素标记,使用了放射性同位素标记法,③正确;小鼠细胞和人细胞融合实验采用了荧光标记法,④错误,故C项符合题意。4.(2024·广东梅州一模)藻类的概念古今不同。中国古书上说:“藻,水草也,或作藻”,可见在中国古代所说的藻类是对水生植物的总称。而在中国现代植物学中,仍然将一些水生高等植物的名称中贯以“藻”字,也可能来源于此。下列有关藻类植物的叙述,正确的是()A.黑藻叶肉细胞的细胞液不含有色素,不能作为观察质壁分离与复原的实验材料B.伞藻的嫁接实验证明了细胞核控制着伞帽的形态C.恩格尔曼实验中利用的水绵细胞的叶绿体呈螺旋带状分布D.调查某湖泊的小球藻的种群密度,应采用标记重捕法答案C解析黑藻叶肉细胞含有叶绿体,是成熟的植物细胞,因此可以作为观察质壁分离与复原的材料,A项错误;伞藻的嫁接实验只能说明控制伞帽形态的遗传物质存在于含细胞核的假根中,还需要通过核移植实验才能充分证明细胞核控制着伞帽形态,B项错误;水绵细长带状的叶绿体呈螺旋状分布在细胞中,C项正确;小球藻是植物,要调查某湖泊的小球藻的种群密度,应采用样方法,D项错误。5.下列相关实验中,涉及“分离”的叙述,错误的是()A.研究细胞内各种细胞器的功能时,常用差速离心法将细胞器分离开来分别研究B.由于不同种色素在无水乙醇中的溶解度不同,从而使色素随着无水乙醇在滤纸上扩散而分离开C.植物细胞质壁分离的实验中,滴加蔗糖溶液的目的是使原生质层与细胞壁分离D.证明DNA分子进行半保留复制的实验中,可利用离心技术将试管中含15N的DNA和含14N的DNA进行分离答案B解析利用细胞内各细胞器的大小不同,在分离时常用差速离心法将细胞器分离开来,A项正确;绿叶中色素的提取和分离实验中,由于不同色素在层析液中溶解度不同,导致其随层析液在滤纸上扩散速度也不同,从而分离色素,B项错误;观察植物细胞质壁分离实验中,蔗糖溶液浓度高于细胞液浓度,细胞失水,导致原生质层与细胞壁分离,C项正确;证明DNA分子进行半保留复制的实验中,由于含15N的DNA比含14N的DNA密度大,所以可利用密度梯度离心技术将试管中只含15N的DNA、含15N与14N的DNA和只含14N的DNA进行分离,D项正确。6.(2024·福建三明一模)土壤中生活着大量的小动物,这些小动物对动植物遗体的分解起着重要的作用。下列关于研究土壤小动物方法的描述,错误的是()A.土壤小动物包括生产者、消费者和分解者B.用取样器取样法调查土壤中小动物类群的丰富度时,应随机取样C.用诱虫器采集小动物时,土壤与花盆壁之间要留有一定的缝隙D.不同土层中小动物的类群不同,体现了群落的垂直结构答案A解析土壤小动物包括消费者和分解者,没有生产者,A项错误;用取样器取样法调查土壤中小动物类群的丰富度时,应随机取样,避免偶然因素对实验结果的影响,B项正确;用诱虫器采集小动物时,土壤与花盆壁之间要留有一定的缝隙,便于空气流通,C项正确;不同土层中小动物的类群不同,是群落垂直结构的体现,D项正确。7.(2024·广东卷)关于技术进步与科学发现之间的促进关系,下列叙述正确的是()A.电子显微镜的发明促进细胞学说的提出B.差速离心法的应用促进对细胞器的认识C.光合作用的解析促进花期控制技术的成熟D.RNA聚合酶的发现促进PCR技术的发明答案B解析细胞学说的提出先于电子显微镜的发明,光学显微镜的发明促进了细胞学说的提出,A项错误。差速离心法是通过不同的离心速率将细胞内大小不同的细胞器分离开来,其应用促进了对细胞器的认识,B项正确。花期主要受植物激素和环境等因素影响,光合作用的解析与花期控制技术的成熟没有直接关系,C项错误。PCR技术的发明关键在于耐高温的DNA聚合酶的应用,而不是RNA聚合酶的发现,D项错误。8.羽衣甘蓝因其耐寒性和叶色丰富多变的特点,成为冬季重要的观叶植物。将其叶片色素提取液在滤纸上进行点样,先后置于层析液和蒸馏水中进行层析,过程及结果如下图所示。已知1、2、3、4、5代表不同类型的色素。下列分析错误的是()A.色素1在层析液中的溶解度最大B.色素1、2、3、4难溶于蒸馏水C.色素5可能存在于植物的液泡中D.缺Mg会影响色素1和2的含量答案D解析根据层析的结果,色素1距离起点最远,说明其在层析液中的溶解度最大,A项正确;在蒸馏水中的层析结果说明色素1、2、3、4难溶于蒸馏水,因此在滤纸上不扩散,B项正确;在蒸馏水中的层析结果说明,色素5可以溶解在蒸馏水中,推测其可能是存在于植物液泡中的色素,C项正确;色素1、2、3、4在层析液中具有不同的溶解度,推测是光合色素,因此它们依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b,Mg只参与构成叶绿素,故缺Mg会影响色素3和4的含量,D项错误。9.生物学实验经常需要控制温度才能呈现应有的实验结果。下列叙述不正确的是()A.利用斐林试剂检测样液中还原糖时,需要50~65℃水浴加热B.利用二苯胺鉴定溶解于NaCl溶液的DNA时,需要沸水浴加热C.利用制成的葡萄酒制作葡萄醋时,需要适当降低发酵温度D.PCR时,需将反应体系的温度控制在超过90℃以使DNA解旋答案C解析还原糖检测时所用斐林试剂必须现配现用,并且需要50~65℃水浴加热,才会出现砖红色反应,A项正确;鉴定DNA时需要先将丝状物溶解在NaCl溶液中,再加入二苯胺试剂进行沸水浴加热,B项正确;利用葡萄酒制作葡萄醋时,需将发酵的温度适当提高,C项错误;PCR时,需将反应体系的温度控制在超过90℃以使DNA解旋,D项正确。10.某研究小组对洞庭湖地区2hm2范围内褐家鼠的种群密度进行调查,第一次捕获并标记393只鼠,第二次捕获340只鼠,其中有标记的鼠85只。标记物不影响鼠的生存和活动,但鼠有记忆,再次被捕概率会降低,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有93只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定,下列相应叙述正确的是()A.该调查结果比实际值偏小B.调查期间褐家鼠的死亡率是93只/hm2C.调查期间,褐家鼠种群的数量波动不会引起稳定平衡密度发生改变D.通过计算可得该地区褐家鼠的种群密度为1200只/hm2答案C解析标记物不影响鼠的生存和活动,但鼠有记忆,再次被捕概率会降低,因此会导致第二次捕获的个体中含有标记的个体数减少,根据种群中的个体数=(第一次捕获并标记数×第二次捕获数)÷带标记的重新捕获数,可知该调查结果会比实际值偏大,A项错误;调查期间褐家鼠的死亡率是93÷393×100%≈23.7%,B项错误;根据题意可知“因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定”,因此褐家鼠种群的数量波动没有引起稳定平衡密度发生改变,C项正确;据题干信息分析可知,种群中的个体数=(第一次捕获并标记数×第二次捕获数)÷带标记的重新捕获数=(393-93)×340÷85=1200(只),该地区褐家鼠的种群密度为600只/hm2,D项错误。11.根据如图所示的实验,判断下列分析正确的是()A.设置的对照组是在胚芽鞘的同一侧不放置琼脂块B.将实验组和对照组分别置于单侧光照射、黑暗条件下C.胚芽鞘B的右侧给予单侧光照,相同时间后倾斜角度比未光照组大D.发生弯曲生长的部位是胚芽鞘尖端下部的伸长区细胞答案D解析设置的对照组是在胚芽鞘的同一侧放置空白琼脂块,A项错误;将实验组和对照组置于相同条件下,B项错误;感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端,而胚芽鞘B的尖端已经切去,不能感受单侧光,即单侧光照射不会使胚芽鞘B的倾斜角度发生变化,C项错误。12.为探究土壤小动物类群丰富度,某兴趣小组设计了如图所示装置,从选取的土样中收集小动物。下列叙述正确的是()A.采集土样时,只能在同一地点的不同深度取样B.使用酒精的作用是杀死和保存小动物C.收集到的体型较小的动物用光学显微镜观察D.该装置不需要在漏斗上方加一个提供光源和热源的灯泡答案B解析调查的目的不同,则取样的方式也不同,若调查不同样地相同深度土壤小动物类群的丰富度,取样时应在每个样地随机选择3~5个样方,分别在相同深度取相同体积的土样,A项错误;使用酒精的作用是杀死和保存小动物,B项正确;鉴定体型较小的土壤小动物时应使用放大镜或体视显微镜观察,C项错误;土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性,因此该装置还需要在漏斗上方加一个提供光源和热源的灯泡,D项错误。层级二关键突破提升练学生用书P217

突破点探究实验的设计、分析及评价1.(2024·广东佛山二模)(10分)甲型流感病毒(IAV)导致的肺炎严重威胁人类健康,婴幼儿感染IAV后易发展为重症。回答下列问题。(1)在IAV感染引发的体液免疫中,激活B细胞的信号是

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在IAV感染引发的特异性免疫过程中,辅助性T细胞产生的细胞因子的作用是

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(2)婴幼儿感染IAV后易发生强烈的应激反应,出现炎症细胞因子风暴,这是其发展为重症的原因之一。磷酸奥司他韦是目前针对上述疾病的常用临床药物。为研发新的药物,研究人员对天然化合物K的治疗效果进行了研究,实验如下。a.取健康小鼠120只,随机分为正常组、模型组、磷酸奥司他韦组和K组。b.除正常组外,其余组均用等量IAV滴鼻感染。感染当天开始灌胃给药,连续给药四天。c.第5天每组取10只小鼠并解剖,检测并统计肺组织的病毒量和炎症细胞因子含量。d.在相同且适宜条件下,观察并统计感染后2周内动物的死亡情况。结果如下表所示。序号组别病毒量/(个·mL-1)IL-6/(pg·mL-1)TNF-α/(pg·mL-1)死亡率/%1正常组01800022002模型组2.0×10821000530903磷酸奥司他韦组1.1×10817500210154K组1.3×1081200031035注:IL-6和TNF-α是两种典型的炎症细胞因子。①实验中的对照组是(填序号)。步骤b中正常组和模型组的灌胃处理是:。

②本实验的结论是

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③炎症细胞因子可通过NF-KB等信号通路实现免疫调节功能。NF-KB蛋白和TAK1蛋白磷酸化水平提高是NF-KB信号通路活化的标志。研究表明,与磷酸奥司他韦相比,化合物K能通过影响NF-KB信号通路发挥治疗作用。请设计实验证明这一结论,写出实验方案。

(备选材料:健康小鼠和肺炎模型小鼠)。答案(1)甲型流感病毒与B细胞直接接触,辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合促进淋巴细胞的分裂、分化(2)①1、2、3灌胃等量的生理盐水②天然化合物K对甲型流感导致的炎症细胞因子风暴有治疗效果,但是不如磷酸奥司他韦明显③将肺炎模型小鼠分为三组,以健康小鼠为对照组,分别灌胃等量生理盐水、磷酸奥司他韦、化合物K、生理盐水。收集小鼠血液和肺组织样本,检测NF-KB和TAK1蛋白磷酸化水平,分析数据,比较各组小鼠的蛋白磷酸化水平变化和病情改善情况解析(1)一部分病原体可以与B细胞直接接触,这为激活B细胞提供了第一个信号。一部分病原体经过抗原呈递细胞摄取、处理后呈递在细胞表面,然后传递给辅助性T细胞,辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合,这是激活B细胞的第二个信号;辅助性T细胞开始分裂、分化,并分泌细胞因子。因此在IAV感染引发的体液免疫中,激活B细胞的信号是甲型流感病毒与B细胞直接接触,辅助性T细胞表面的特定分子发生变化并与B细胞结合。在IAV感染引发的特异性免疫过程中,辅助性T细胞产生的细胞因子的作用是促进淋巴细胞的分裂与分化。(2)①本实验的目的是研究天然化合物K的治疗效果,对照组为正常组、模型组、磷酸奥司他韦组,即1、2、3组;为保证单一变量,步骤b中正常组和模型组灌胃等量的生理盐水。②由表格信息可知,天然化合物K对甲型流感导致的炎症细胞因子风暴有治疗效果,但是不如磷酸奥司他韦明显。③NF-KB蛋白和TAK1蛋白磷酸化水平提高是NF-KB信号通路活化的标志,化合物K能通过影响NF-KB信号通路发挥治疗作用,可通过检测NF-KB和TAK1蛋白磷酸化水平来判断化合物K影响NF-KB信号通路的情况。实验方案为:将肺炎模型小鼠分为三组,以健康小鼠为对照组,分别灌胃等量的生理盐水、磷酸奥司他韦、化合物K、生理盐水,一段时间后收集小鼠血液和肺组织样本,检测NF-KB和TAK1蛋白磷酸化水平,分析数据,比较各组小鼠的蛋白磷酸化水平变化和病情改善情况。若实验结果相较于磷酸奥司他韦组,化合物K组NF-KB和TAK1蛋白磷酸化水平更低,病情改善较好,可证明与磷酸奥司他韦相比,化合物K能通过影响NF-KB信号通路发挥治疗作用。2.(2024·福建漳州一模)(12分)某荒山系中度水土流失区域,以丝茅、芒萁骨等植被为主。研究人员欲将该地建设为杨梅生态园。(1)将荒山改造为杨梅生态园属于演替。建设杨梅生态园时需充分运用生态规律、考虑社会和经济系统的影响力,遵循生态工程的原理。

(2)为进一步改善水土流失问题,研究人员在A~D四块样地将杨梅分别与黄栀子、宽叶雀稗、百喜草、杭白菊进行套种,E为对照样地,结果如下图。①套种提高了杨梅林的稳定性,从能量流动的角度分析,套种的优点有

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②实验结果表明套种上述植物均能改善水土流失,判断依据是

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(3)研究表明,弗兰克氏菌可与杨梅共生,形成固氮根瘤;AM菌可产生众多活性物质,促进植物根系生长。为研究弗兰克氏菌和AM菌对杨梅树生长发育的影响,进行相关实验,过程及结果如下表。组别接种处理实验结果结瘤数/(个·株-1)侧根数/根植株鲜重/(g·株-1)甲无08.390.34乙Ⅰ018.0100.34丙Ⅱ29.713.3120.02丁弗兰克氏菌和AM菌4821150.41完善表格:接种Ⅰ;接种Ⅱ。

(4)研究表明,杨梅生态园可以改良土壤,缓解水土流失,体现了生物多样性的价值。结合上述实验结果,请提出一条杨梅生态园种植的最佳方案:

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答案(1)次生整体(2)①抵抗力将植物在空间上进行合理配置,增大了流入杨梅林的总能量,提高了光能利用率②A~D样地含水率均高于E样地,泥沙流失量和径流流失量均低于E样地(3)AM菌弗兰克氏菌(4)间接杨梅幼苗混合接种弗兰克氏菌和AM菌后种植于杨梅林中,并套种黄栀子解析(1)次生演替是指在原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。因此,将荒山改造为杨梅生态园属于次生演替。人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中,进行杨梅生态园建设时,不仅要考虑自然生态系统的规律,还要考虑经济和社会等系统的影响力,即要遵循生态工程的整体原理。(2)①与单独种植相比,套种的种植方式提高了杨梅林的生物多样性,从而提高了杨梅林的抵抗力稳定性。从能量流动的角度分析,套种的种植方式将植物在空间上进行合理配置,增大了流入杨梅林的总能量,提高了光能利用率。②据图中数据可知,A~D样地含水率均高于E样地,泥沙流失量和径流流失量均低于E样地,说明套种上述植物均能改善水土流失。(3)由题意可知,弗兰克氏菌可与杨梅共生,形成固氮根瘤。据表中数据可知,接种Ⅱ时杨梅根系会结瘤,说明菌种Ⅱ是弗兰克氏菌,则菌种Ⅰ为AM菌。(4)生物多样性的间接价值主要体现在调节生态系统的功能等方面,杨梅生态园可以改良土壤,缓解水土流失,维持生态系统稳定,体现了生物多样性的间接价值。结合以上信息,套种可以提高生态系统的稳定性,充分利用光能,且与黄栀子套种效果最好;杨梅与弗兰克氏菌共生可形成固氮根瘤,增强对空气中氮的利用,AM菌可产生众多活性物质,促进植物根系生长。因此,建设杨梅生态园时,可将杨梅幼苗混合接种弗兰克氏菌和AM菌后种植于杨梅林中,并套种黄栀子。3.(2024·广东汕头二模)(12分)肠促胰岛素GLP-1是在人进食后由小肠中的L细胞分泌的一种多肽类激素。研究发现人脑存在不同脑区NTS、DMH、DMV,其中NTS内的神经元也能产生GLP-1,DMH中存在葡萄糖敏感的神经元GLP-1R,其与GLP-1结合后被激活,最终通过副交感神经将信号传递至胰腺,促进胰岛素的分泌,使血糖水平降低(如图a)。若机体中胰岛素含量过多,则会出现低血糖症状。回答下列问题。图a图b(1)分析可知,GLP-1R神经元存在GLP-1和受体(填受体名称),脑内GLP-1调节血糖代谢的反射弧中的效应器是副交感神经末梢及其支配的。

(2)为研究脑内GLP-1诱导的胰岛素释放是否依赖血糖水平,科研人员给生理状态相同的两组小鼠分别注射5mL的缓冲液PBS(不含葡萄糖)和等体积2g/kg葡萄糖溶液,用GLP-1R激动剂Exn4处理DMH30min后观察血糖变化情况,结果如图b。实验结果说明

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基于该发现,人们认为开发GLP-1类似物作为降糖药更优于传统降糖药(胰岛素类似物),其优点是。

(3)研究表明肠GLP-1通过激素调节能促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌。某兴趣小组为探究肠GLP-1和脑内GLP-1对胰腺作用效果是否相同,设