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专题七 开放探究类实验能力培养及答题技巧
【题型01 开放探究类 】
一、熟核心 知体系
1.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
实验现
象
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
2.操作流程模板
1
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二、知真题 明考向
1.（2023·湖北·统考高考真题）为探究环境污染物A 对斑马鱼生理的影响，研究者用不同浓
度的污染物A 溶液处理斑马鱼，实验结果如下表。据结果分析，下列叙述正确的是（
）
A 物质浓度（μg·L-1）
指标
0
10
50
100
①
肝脏糖原含量（mg·g-1）
25．
0±0．6
12．
1±0．7
12．0±0．
7
11．1±0．
2
②
肝脏丙酮酸含量（nmol·g-1）
23．
6±0．7
17．
5±0．2
15．7±0．
2
8．8±0．4
③
血液中胰高血糖素含量
（mIU·mg·prot-1）
43．
6±1．7
87．
2±1．8
109．
1±3．0
120．
0±2．1
A．由②可知机体无氧呼吸减慢，有氧呼吸加快
B．由①可知机体内葡萄糖转化为糖原的速率加快
C．①②表明肝脏没有足够的丙酮酸来转化成葡萄糖
D．③表明机体生成的葡萄糖增多，血糖浓度持续升高
【答案】D
【详解】A、有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸的第一阶段都产生丙酮酸，故无法判断有氧呼
吸和无氧呼吸快慢，A 错误；B、由①可知，随着A 物质浓度增大，肝脏糖原含量逐渐减小，
葡萄糖转化为糖原的速率减慢，B 错误；C、①中肝糖原含量减小，②中丙酮酸减少，细胞
2
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呼吸减弱，葡萄糖分解为丙酮酸减少，C 错误；D、③中血液中胰高血糖素含量增多，通过
增加肝糖原分解等使血糖浓度持续升高，D 正确。故选D。
2.（2023·全国·统考高考真题）探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某
同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液，清水处理外表皮后，外表
皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。图中所提到的原生质体是指植物细胞
不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】AB、用30%蔗糖处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液
浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会扩大，细胞液浓度下降，
AB 错误。CD、随着所用蔗糖浓度上升，当蔗糖浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失
水，原生质体和液泡的体积下降，细胞液浓度上升，故C 正确，D 错误。故选C。
三、专题专练 能力提升
1. 科学家为探究拟南芥在ABA（脱落酸）诱导的气孔关闭信号通路中WDL3（微管结合蛋
白）的作用，取野生型和WDL3 变异（无法形成WDL3）拟南芥植株叶片，置于缓冲液中，
光照2h 使气孔充分打开，然后分别移至相应处理液中，30min 后撕取下表皮制片并用显微
镜观察，测量气孔开度，结果如左下图；同时检测保卫细胞中微管的排布状态，结果如右
下图。下列选项正确的是（ ）
3
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A. 实验组的处理液为加入了ABA 的缓冲液
B. 根据实验结果推测WDL3 能促进气孔的关闭
C. 辐射状的微管排布有利于气孔的开放
D. WDL3 变异拟南芥植株中ABA 诱导气孔关闭的作用会减弱.
【答案】AC
【解析】
【分析】依据题干信息可知，左图是野生型和WDL3 变异株在ABA 缓冲液中处理后气孔
开度变化，在ABA 的作用下，气孔开度降低；右图是野生型和WDL3 变异拟南芥植株叶
片保卫细胞中微管的排布状态，加入ABA 后，辐射状和网状微管减少，解絮状微管减少。
【详解】A、根据题干信息分析，对照组处理液为空白缓冲液，实验组处理液为ABA 的缓
冲液，A 正确；
4
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B、根据左图，变异株无WDL3，气孔开度在ABA 诱导下更低，说明WDL3 缺失会促进气
孔的关闭，B 错误；
C、根据右图，WDL3 变异植株辐射状微管排布比例下降，气孔开度下降，说明辐射状的
微管排布有利于气孔的开放，C 正确；
D、WDL3 变异拟南芥植株中ABA 诱导气孔关闭的效果会增强，D 错误。
故选AC。
2.为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进
行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶
等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回
答下列问题：
(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取
液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序
号)。
①试管 ②滴管 ③量筒 ④酒精灯 ⑤显微镜
(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，
滴加________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块
状物变小。由此可得出的结论是________。
(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4
号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如下图所示)，40 ℃温育30 min 后，分别加入斐
林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。请继续以下分析：
①设置试管1 作为对照，其主要目的是________。
②试管2 中应加入的X 是________的提取液。
③预测试管3 中的颜色变化是________。若试管4 未出现预期结果(其他试管中结果
符
合
预
期
)
，
则
最
可
能
的
原
因
是
________________________________________________________________________。
5
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3.海南是我国火龙果的主要种植区之一、由于火龙果是长日照植物，冬季日照时间不足导
致其不能正常开花，在生产实践中需要夜间补光，使火龙果提前开花，提早上市。某团队
研究了同一光照强度下，不同补光光源和补光时间对火龙果成花的影响，结果如图。
回答下列问题。
(1)光合作用时，火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是
；用纸层
析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按照自下而上的次序，该
光合色素的色素带位于第
条。
(2)本次实验结果表明，三种补光光源中最佳的是
，该光源的最佳补
光时间是
小时/天，判断该光源是最佳补光光源的依据是
。
(3)现有可促进火龙果增产的三种不同光照强度的白色光源，设计实验方案探究成花诱导完
成后提高火龙果产量的最适光照强度（简要写出实验思路）。
。
【答案】(1)叶绿素（或叶绿素a 和叶绿素b） 一和二 (2)红光+蓝光 6 不
同的补光时间条件下，红光+蓝光光源组平均花朵数均最多 (3)将生长状况相同的火龙
果分三组，分别用三种不同光照强度的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，其他条件
相同且适宜，一段时间后观察记录每组平均花朵数
【详解】（1）火龙果植株能同时吸收红光和蓝光的光合色素是叶绿素a 和叶绿素b，二者
统称为叶绿素。用纸层析法分离叶绿体色素获得的4 条色素带中，以滤液细线为基准，按
照自下而上的次序，该光合色素的色素带位于第一条和第二条。（2）根据实验结果，三种
6
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补光光源中最佳的是红光+蓝光，因为在不同补光时间条件下，红光+蓝光组平均花朵数都
最多，该光源的补光时间是6 小时/天时，平均花朵数最多，所以最佳补光时间是6 小
时/天。（3）本实验要求对三种不同光照强度的白色光源，探究成花诱导完成后提高火龙
果产量的最适光照强度，所以将生长状况相同的火龙果分三组，分别用三种不同光照强度
的白色光源对火龙果进行夜间补光6 小时，其他条件相同且适宜，一段时间后观察记录每
组平均花朵数。
4.当体内细胞外液的量和循环血量不足时，动脉血压明显降低，机体可以通过肾素-血管紧
张素-醛固酮系统(RAAS)进行调节，如下图1，其中血管紧张素I 和Ⅱ属于多肽类物质。下
图2 表示醛固酮促进集合管重新吸收钠离子的示意图，请据图回答：
（1）血压调节的神经中枢位于____。由图可知血管紧张素I 的受体主要分布在_____，推
测肾素是一种具有____________功能的蛋白质。
（2）醛固酮是由肾上腺皮质分泌经___运输到集合管细胞，当____时，肾上腺皮质醛固酮
分泌会增加，其进入细胞质后与受体结合，形成激素受体复合物，诱导____等蛋白的表达
从而促进Na+的重吸收。
（3）RAAS 过度激活是形成高血压的原因之一，下列药物中可以用来治疗RAAS 过度激活
型高血压的有____________。
A. 依普利酮（醛固酮受体阻滞剂）
B. 盐酸贝钠普利片（血管紧张素转化酶抑制剂）
C 盐酸肾上腺素（促进血管收缩）
D. 坎地沙坦（血管紧张素Ⅱ受体抗剂）
（4）中药可以有效控制血压且不良反应较小，科学家为研究钩藤碱对高血压模型大鼠降血
压的效果，进行了如下实验（卡托普利是一种有效治疗高血压的西药），请补全下表：
实验步骤的目
的
实验步骤的要点
7
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建立高血压模
型大鼠
取30 只生理状况一致的健康大鼠，雌雄各半，用相关药物处理后使其患
高血压。
____
实验分组并编
号
另取②____作为空白组，编号A；将上述30 只模型大鼠随机分为模型组、
卡托普利组、钩藤碱组，分别编号B、C、D。
实验处理
A 和B 组③____，C 组每日用5mL 卡托普利溶液灌胃，D 组每日用5mL 钩
藤碱溶液灌胃，连续灌胃6 周。
测定相关数值
测量大鼠的动脉血压
支持“钩藤碱能有效治疗高血压”的预期结果是④_________。
【答案】（1） ①. 脑干##延髓 ②. 肾小动脉血管细胞和肾上腺皮质细胞表面
③. 催化
（2） ①. 体液 ②. 细胞外液量减少、血钠降低 ③. 钠通道、线粒体酶、钠钾
泵 （3）ABD
（4） ①. 配制溶液（配制药液） ②. 另取10 只生理状况一致的健康大鼠，雌雄各
半 ③. 每日用5mL(等量)生理盐水灌胃 ④. D 组血压与A、C 组接近且明显低于B
组
【解析】
【分析】引起高血压的原因主要是由于长期摄入过量的钠使机体对水钠平衡的调节作用减
弱和钠的过度吸收引起水钠潴留，肾素—血管紧张素—醛固酮系统（RAAS）过度激活以及
交感神经系统活性增强，减弱肾排钠功能减弱引起的。
【小问1 详解】
血压调节的中枢位于脑干；从图中看出，血管紧张素Ⅱ作用于肾小动脉血管细胞和肾上腺
皮质细胞，因此受体位于肾小动脉血管细胞和肾上腺皮质细胞表面；肾素可以将血管紧张
素原转变为血管紧张素Ⅰ，因此可以推测肾素具有催化作用。
【小问2 详解】
醛固酮是动物激素，其运输途径是通过体液进行的；
醛固酮促进集合管重新吸收钠离子，增加细胞外液渗透压，所以当细胞外液量减少、血钠
降低时肾上腺皮质醛固酮分泌会增加；
从图中可以看出，当醛固酮与受体结合后，诱导钠通道、线粒体酶、钠钾泵等蛋白的表达
从而促进Na+的重吸收。
【小问3 详解】
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肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)过度激活，会分泌更多的醛固酮。
A、依普利酮是醛固酮受体阻滞剂，可以阻止醛固酮和受体结合，减少对Na+的吸收，因此
可以减缓高血压，A 正确；
B、盐酸贝钠普利片是血管紧张素转化酶抑制剂，可以减少血管紧张素的生成，减轻血管收
缩程度，因此可以减缓高血压，B 正确；
C、盐酸肾上腺素促进血管收缩，会加重高血压，C 错误；
D、坎地沙坦是血管紧张素Ⅱ受体抗剂，可以减轻血管紧张素的作用，因此可以减缓高血
压，D 正确。
故选ABD。
【小问4 详解】
实验目的是研究钩藤碱对高血压模型大鼠降血压的效果，自变量是有无钩藤碱：
①建立高血压模型大鼠：取30 只生理状况一致的健康大鼠，雌雄各半，用相关药物处理后
使其患高血压。。
②配制溶液（配制药液）：配置钩藤碱溶液
③实验分组并编号：取10 只生理状况一致的健康大鼠，雌雄各半，作为空白组，编号A；
将上述30 只模型大鼠随机分为模型组、卡托普利组、钩藤碱组，分别编号B、C、D。
④实验处理：A 和B 组每日用5mL(等量)生理盐水灌胃，C 组每日用5mL 卡托普利溶液灌胃，
D 组每日用5mL 钩藤碱溶液灌胃，连续灌胃6 周。
如果钩藤碱能够有效降低高血压，则D 组血压与正常小鼠A 组和服用药物组基本相同，即
D 组血压与A、C 组接近且明显低于B 组。
5.萌动的小麦种子含有较多淀粉酶，为了研究温度对淀粉酶活性的影响，实验步骤如下：
①取萌动的小麦种子经研磨、过滤后得到滤液；
②取6 支试管，编号为1、2、3、4、5、6，分别加入1mL 小麦种子滤液；
③另取6 支试管，编号为1'、2'、3'、4'、5'、6'，分别加入2mL 质量分数为2%的淀粉溶液
④将6 组试管1 与1'、2 与2'、3 与3'、4 与4'、5 与5'、6 与6'分别放入20℃、30℃、
40℃、50℃、60℃、70℃水浴锅中保温5min；
⑤分别将每组的（如1 与1'）两支试管内的物质混合摇匀，依次在相应温度下保温2min；
⑥向每支试管中加入适量检测试剂，观察试管中溶液颜色变化情况。并通过仪器分析得到
不同温度条件下酶活性相对值，结果如下图所示。
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(1)步骤①制取滤液的目的是获取____________酶。
(2)步骤④的目的：保证每组试管（如1 与1'）中酶与底物处于____________（相同/不同）
温度：实现了对1~6 组试管_______________（自/因）变量的严格控制，进而探究不同温
度对酶活性的影响。
(3)步骤⑥试管内加入的检测试剂是_____________。
(4)本实验可以得出的结论为_____________。
(5)若将滤液从100℃降至40℃，酶活性是否恢复?_____________（是/否），做出该判断的
理论依据是：____________________________________。
【答案】(1)（小麦）淀粉
(2) 相同 自
(3)碘液
(4)温度影响酶活性（在适宜温度条件下，酶活性较高；温度偏高或偏低，酶活性都会降
低）
(5) 否 高温时酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活，无法恢复活性
【解析】
【分析】
1、淀粉酶能将淀粉分解；淀粉遇碘变蓝色是淀粉的特性，因此常用碘液来验证淀粉的存在。
2、对照实验：在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以
外，其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般
来说，对实验变量进行处理的，就是实验组。没有处理的就是对照组。
(1)
分析题意可知，萌动的小麦种子含有较多淀粉酶，故步骤①制取滤液的目的是获取淀粉酶。
(2)
本实验目的是研究温度对淀粉酶活性的影响，则实验中每组别的酶与底物应保持相同温度，
故步骤④的目的是保证每组试管中酶与底物处于相同温度；本实验的自变量是温度，1~6
组试管实现了对自变量严格控制，进而探究不同温度对酶活性的影响。
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(3)
淀粉可与碘液反应呈蓝色，故步骤⑥试管内加入的检测试剂是淀粉。
(4)
据图可知，在一定范围内，随着温度升高，酶活性升高，超过最适温度后，酶活性随温度
升高而降低，故据此可得出的结论是：温度影响酶活性，在适宜温度条件下，酶活性较高；
温度偏高或偏低，酶活性都会降低。
(5)
酶的活性受温度影响，高温时酶的空间结构遭到破坏，酶永久失活，无法恢复活性，故若
将滤液从100℃降至40℃，酶活性不能恢复。
【点睛】
本题结合图示，考查酶的相关知识，意在考查考生分析题图获取有效信息的能力；解题的
关键是理解所学知识要点、把握知识间内在联系的能力、能运用所学知识与观点，通过比
较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的
结论。
6．下图1 是用不同浓度生长素类似物溶液处理扦插枝条的实验结果，下图2 是水平放置的
一株燕麦幼苗培养一段时间后的生长情况。请回答下列问题。
(1)从图1 可初步确定促进根生长的最适生长素类似物浓度在________ppm 之间，图中对根
的生长起抑制作用的生长素类似物浓度是_________ppm。
(2)图2 的现象体现了生长素作用具有_________的特点，a、b、c、d 四处中，生长素可能
对植物生长起抑制作用的是___________处。
(3)为验证在重力作用上生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部位。请你利用生
长状况相同的完整燕麦胚芽鞘、薄云母片等设计实验，补充下列的实验步骤及预测结果。
实验步骤：①将完整燕麦胚芽鞘均分为三组，编号A、B、C；
②A 组在尖端中央纵向插入云母片；_______________；C 组不做任何处理。
③将三组燕麦胚芽鞘______________，在适宜条件下培养一段时间后，观察现象。
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预测结果：A 组水平生长，___________C 组背地生长。
实验结论：在重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部。
【答案】(1) 8～16 16
(2) 两重性 a
(3) B 组在尖端以下部位的中央纵向插入云母片 水平放置 B 组背地生
长
【解析】
【分析】
在进行不同浓度生长素类似物溶液处理扦插枝条的实验时，要设置含有适宜浓度的浓度梯
度去处理扦插枝条，根据扦插枝条的生根情况找到生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜
浓度。生长素对植物生长的双重作用，即低浓度促进芽的生长，高浓度抑制芽的生长。生
长素的横向运输发生在尖端，引起横向运输的原因是单侧光或地心引力。
(1)
由于生长素类似物的作用具有两重性，所以可能出现不同生长素类似物浓度处理后，生根
状况相同的实验结果；根据题意和图示分析可知：生长素类似物浓度在12ppm 时，处理的
扦插枝条根平均长度最长，所以促进根生长的最适生长素类似物浓度在8～16ppm 之间；
空白对照组的根平均长度比浓度为16ppm 生长素类似物处理的根平均长度长，说明生长素
类似物浓度为16ppm 时，对根的生长起抑制作用。
(2)
生长素对植物生长的两重性体现在根的向地性；由于根比茎敏感，低浓度促进生长，高浓
度抑制生长。图乙横放的幼苗受到重力的作用，a、c 点生长素浓度高，a 点生长素浓度对
根有抑制作用，b 点生长素浓度对根有促进作用，体现了生长素的两重性，所以对植物生
长起抑制作用的是a 处。
(3)
验证生长素的横向运输发生在尖端而不是尖端以下部分，可用云母片分别插入尖端和尖端
以下部分，再设计不做任何处理的空白对照。即：
①取完整燕麦胚芽（若干）均分为三组，编号为A、B、C；
②A 组尖端中央纵向插入云母片，B 组在尖端以下部分中央纵向插入云母片，C 组不做任
何处理；
③将三组水平放置在适宜条件下培养一段时间后，观察现象。预测结果：A 组水平生长，
B 组背地生长，C 组背地生长；
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实验结论：重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部分。
【点睛】
本题主要考查植物生长素功能、横向运输的相关实验，意在考查考生具备验证简单生
物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力；以及能设计并分
析简单实验的能力。
13
