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1、专题02 实验设计类题型专项突破（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
2、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：【典例1】（2018浙江新高考）某同
3、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
4、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
5、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CTKABA
6、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
7、 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
8、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。【典例7】（2018江苏）如图为一种植物扦插枝条经不
9、同浓度IAA浸泡30 min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IAAB 四组实验中，300 mg/LIAA诱导茎细胞分化出根原基最有效C 100与300 mg/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
10、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A1
11、号管为对照组，其余不都是实验组B2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
12、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17100氮气1710空气328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ATPD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
13、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。【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
14、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1002加入青蒿素603仓鼠细胞的线粒体不加入青蒿素1004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；（
15、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1234567水草无有有有有有有距日光灯
