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专题五 实验补充完善类能力培养及答题技巧
【题型01 实验补充完善类 】
一、熟核心 知体系
实验补充完善类题目与实验设计类题目有相似之处，此类题目是根据实验目的，遵循
实验设计原则，对设计实验的某个环节做完善、补充，难度低于实验设计类。现从设计实
验的各个环节进行分析、例证。
一、实验设计遵循的原则
1．科学性原则
(1)选材科学性：如鉴定还原糖的实验中不能以西瓜汁为实验材料，因为西瓜汁的红色会干
扰颜色反应。
(2)实验方法科学性：如使用双缩脲试剂时应先加入A 液，再加入B 液。
2．单一变量原则和等量原则
二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同，前者强调的是自变量的单一性即实验组和
对照组相比只能有一个变量，而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的
无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
3．平行重复原则
为减小实验误差应进行多次实验，如探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的实验中，每
次计数都要重复至少3 次。
4．对照原则(为使实验结果更有可信度，需设置对照组)
(1)空白对照：即对照组不做任何变量处理。如探究胰岛素的生理作用实验中，对小鼠进行
饥饿处理后，注射胰岛素的为实验组，注射等量生理盐水的为对照组。
(2)自身对照：即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组。如观察植
物细胞质壁分离和复原的实验中，质壁分离状态与自然状态形成对照。
(3)条件对照：即给对照组施加变量处理，但这种处理不是实验假设所定的。如探究甲状腺
激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照为饲喂等量生理盐水，可以
再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。
(4)相互对照：即不单独设对照组，而是几个实验组之间相互进行对照。如探究温度、pH
对酶活性影响的实验中，各组既是实验组，又是其他组的对照组。
二、实验设计的基本方法
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验
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结果→得出实验结论。
1．实验目的
(1)验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。
(2)探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究
自变量对因变量的影响”“探究自变量与因变量的关系”“探究自变量的作用”等等。
典题1 如图装置表示3 株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株分别放在
透光的密闭钟罩内。请将下列分析思路补充完整：
自变量：____________，因变量：_________________________________________________。
实验目的：_____________________________________________________________________。
答案 CO2 浓度 光合速率 探究CO2 浓度与光合速率的关系
2．实验假设
假设是指用来说明某种现象，但未经证实的论题，是对课题涉及的主要变量之间相互关系
的设想，是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。提出的假设可
能正确，也可能错误，但必须能解释题目现象或与题干相符，一般情况下，若是实验中要
求写出你的假设，我们应根据自己平常积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。
典题2 哺乳动物体温的相对恒定是完善的调节机制使机体产热量和散热量保持动态平衡
的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究随外界环境温度的改变，哺乳
动物细胞有氧呼吸强度是否会产生变化，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案：
(1)实验假设：____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)材料用具：略。
(3)实验步骤：
①将4 个恒温培养箱分别调节成10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃恒温，并编号为甲、乙、丙、
丁4 组。
②取4 只体重400 克，性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4 个恒温培养箱中。
③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，作好记录并计算。
答案 (1)随外界环境温度的改变，哺乳动物细胞有氧呼吸强度会产生变化
3．实验原理
实验原理的确认与书写：实验原理就是进行实验的理论依据，书写基本套路概括为“已知
条件找变量→根据目的提结论→依据材料判结果→结论结果巧联系→组织语言写原理”。
典题3 为确定人体在运动时呼出气体中CO2的浓度是否比静止时高，某同学进行了如下
探究。
作出假设：人体在运动时呼出气体中CO2的浓度比静止时高。
2
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实验过程：
①在3 个烧杯中分别注入100 mL 蒸馏水，测定其pH。
②实验者在安静状态(静坐2 min)、中等运动(步行2 min)以及剧烈运动(跳绳2 min)后，立即
分别向上述3 个烧杯的水中吹入等量气体，测定pH。经多次重复实验，所得平均数据如表：
运动状态
安静
中度运动
剧烈运动
实验前pH
6.1
6.1
6.1
实验后pH
5.9
5.6
5.3
该实验的原理是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 CO2 在水中溶解后使水的pH 下降，人在不同运动状态下产生的CO2 量不同，不同量
的CO2 溶于水后也会导致pH 不同，通过测定水的pH 变化可以推测呼出气体中CO2 浓度的
变化
4．实验思路
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处
理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变
量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
典题4 冠心病是指给心脏供血的冠状动脉发生粥样硬化，使血管腔狭窄或闭塞，导致心
肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病，心肌缺血缺氧引发心前区疼痛，导致心率加快，可通
过受体阻断药来治疗。预防冠心病，要注意低脂饮食。回答下列问题：
受体阻断药可选择性结合受体，阻止相应信号的作用。现以狗为实验对象，据图选择作用
于心肌细胞的受体阻断药(假定给药过程不影响心率)，通过检测心率证明：交感神经和副
交感神经对心率的调节作用相抗衡。
实验思路：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3
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预期结果：______________________________________________________________。
答案 实验思路：取甲、乙两组狗，先测定正常安静状态下的心率，然后甲组用适量M3 受
体阻断药处理，乙组用等量α 和β 型受体阻断药处理，再分别检测两组狗的心率进行比
较 预期结果：甲组心率升高，乙组心率降低
解析 验证“交感神经和副交感神经对心率的调节作用相抗衡”的实验，自变量是分别刺
激交感神经和副交感神经，因变量是心率的变化。由于题干要求使用受体阻断药来控制自
变量，图中M3 受体为副交感神经反射弧中的激素受体，α 和β 型受体为交感神经反射弧
中的激素受体，所以用适量M3 受体阻断药处理代表阻断副交感神经，用等量α 和β 型受
体阻断药处理代表阻断交感神经，检测心率变化即可。根据图中信息副交感神经导致心率
减慢、心肌收缩减弱，交感神经导致心率加快、心肌收缩加强，可以预测甲组因副交感神
经被阻断，导致心率升高，乙组因交感神经被阻断，导致心率降低。
5．实验步骤
步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变
量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。
实验步骤设计的一般程序
注意 自变量的处理方法
(1)“加”或“减”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；
“减”即手术切除甲状腺法。
(2)“换”：如探究温度对酶活性的影响实验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用
“换”的方法。
典题5 (2021·江苏，20 节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞
中部分代谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
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为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：
取培养10～14 d 大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物
进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg－1chl·h－1，chl 为叶
绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓
度母液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用
于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组
①__________________
②______________
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③______________
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上
清液测定
答案 ①在水中加入相同体积的不含寡霉素的丙酮 ②减少叶片差异造成的误差 ③叶绿
素定量测定(或测定叶绿素的含量)
解析 设计实验要遵循单一变量原则、对照原则、等量原则等。①对照组为在水中加入相
同体积的不含寡霉素的丙酮溶液。②对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的目的是减少
叶片差异造成的误差。③称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素
的含量。
6．实验结果和结论
实验结果是通过观察或测量得到的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据实
验现象，对实验因变量与自变量关系进行分析，得出的具有普遍意义的理论性结论。实验
结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般方法：
(1)通过实验目的、实验的对照组设置或步骤，根据单一因素不同，找出实验自变量。
(2)由果找因，分析实验结果(因变量)与实验控制的单一因素(自变量)之间的逻辑关系，得出
正确结论。
(3)在有些实验中，还要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，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有一种，实验结论即是实验
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要验证的事实。在探究性实验中，因为实验结果是未知的，可能出现的实验结果有多种，
因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。
典题6 肿瘤疫苗(OVA)可预防或治疗肿瘤，其原理是将肿瘤抗原导入人体内，激活患者
自身的免疫反应，从而达到控制或清除肿瘤的目的。物质P 作为安全的纳米材料，常用作
疫苗载体。
(1)(多选)下列可作为肿瘤抗原的是________。
A．衰老肿瘤细胞
B．肿瘤相关蛋白或多肽
C．肿瘤细胞内的脱氧核糖
D．含有肿瘤抗原基因的质粒
(2)物质Q 具有干扰溶酶体膜稳定性的作用。将Q 引入纳米疫苗(OVA－P)后与体外培养的
树突状细胞(DC 细胞)共孵育，得到结果如图1。
①加入细胞悬液的培养板需置于CO2 恒温培养箱中培养，是为了提供适宜的
______________________。
②与普通疫苗相比，纳米疫苗更易被DC 细胞摄取处理，得出该结论的依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
比较2、3 组的实验结果，说明_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究者进一步对Q 引入后的纳米疫苗进行了体内效果评价。将三类疫苗注射到肿瘤模型
小鼠体内，结果如图2，结果说明_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)AB (2)①pH、温度和气体环境 ②与1 组相比，2、3 组进入DC 细胞溶酶体的
疫苗量增加，且细胞质基质中的疫苗占比也显著增加 将Q 引入纳米疫苗，可增加DC 细胞
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中从溶酶体逃逸到细胞质基质的疫苗量 (3)Q 引入后的纳米疫苗比纳米疫苗(和普通疫苗)
的肿瘤抑制效果更好
解析 (1)衰老肿瘤细胞、肿瘤相关蛋白或多肽可以作为肿瘤抗原，引起免疫反应，A、B
符合题意；肿瘤细胞内的脱氧核糖不具有抗原特性，不能作为肿瘤抗原，C 不符合题意；
含有肿瘤抗原基因的质粒不能直接作为抗原，其表达产物才可以作为肿瘤抗原，D 不符合
题意。(3)分析题图可知，实验的自变量是不同类型处理的疫苗，因变量是小鼠的肿瘤体积
增长率，注射将Q 引入后的纳米疫苗比注射纳米疫苗(和普通疫苗)的小鼠的肿瘤体积增长
率明显减小，即肿瘤抑制效果更好。
二、知真题 明考向
1.(2022·湖南，18)当内外环境变化使体温波动时，皮肤及机体内部的温度感受器将信息
传入体温调节中枢，通过产热和散热反应，维持体温相对稳定。回答下列问题：
(1) 炎热环境下，机体通过体温调节增加散热。写出皮肤增加散热的两种方式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)机体产热和散热达到平衡时的温度即体温调定点，生理状态下人体调定点为37 ℃。病
原体感染后，机体体温升高并稳定在38.5 ℃时，与正常状态相比，调定点________(填
“上移”“下移”或“不变”)，机体产热__________。
(3)若下丘脑体温调节中枢损毁，机体体温不能维持稳定。已知药物A 作用于下丘脑体温调
节中枢调控体温。现获得A 的结构类似物M，为探究M 是否也具有解热作用并通过影响下丘
脑体温调节中枢调控体温，将A、M 分别用生理盐水溶解后，用发热家兔模型进行了以下实
验，请完善实验方案并写出实验结论。
分组
处理方式
结果
甲
发热家兔模型＋生理盐水
发热
乙
发热家兔模型＋A 溶液
退热
丙
发热家兔模型＋M 溶液
退热
丁
①________________
发热
②由甲、乙、丙三组实验结果，得出结论____________________________________
________________________________________________________________________。
③由甲、乙、丙、丁四组实验结果，得出结论________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)汗液蒸发、皮肤中毛细血管舒张
(2)上移 增加 (3)①损毁下丘脑的发热家兔模型＋M 溶液 ②M 与药物A 一样也具有
解热作用 ③M 与药物A 一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温
解析 (1)在炎热的环境中时，皮肤中的热觉感受器受到刺激后，将兴奋传递至下丘脑的
体温调节中枢，通过中枢的调节，使皮肤中的毛细血管舒张，皮肤血流量增多，同时也使
汗液的分泌增多等，从而增加散热。(2)机体产热和散热达到平衡时的温度即体温调定点，
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此时产热量和散热量相等，生理状态下人体调定点为37 ℃。病原体感染后，机体体温升
高并稳定在38.5 ℃时，与正常状态相比，调定点上移。(3)由表格中信息可知，甲组为空
白对照，发热家兔模型会出现发热的症状；乙组是加了等量用生理盐水溶解的A 溶液，已
知药物A 作用于下丘脑体温调节中枢调控体温，因此发热家兔模型会退热；丙组是加了等
量生理盐水溶解的M 溶液，也出现退热现象，说明M 与药物A 一样也具有解热作用；丁
组小鼠出现发热症状，由于要探究M 通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温，实验需要遵
循单一变量原则，与丙组相比，丁组的处理是损毁下丘脑的发热家兔模型＋M 溶液，损毁
了下丘脑体温调节中枢后，M 不能起到调控体温的作用。由甲、乙、丙三组实验结果，得
出结论：M 与药物A 一样也具有解热作用。由甲、乙、丙、丁四组实验结果，得出结论：
M 与药物A 一样具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温。
2.（2022·浙江·高考真题）为研究物质X 对高血糖症状的缓解作用，根据提供
的实验材料，完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。
实验材料：适龄、血糖正常的健康雄性小鼠若干只，药物S（用生理盐水配制），
物质X（用生理盐水配制），生理盐水等。（要求与说明：实验中涉及的剂量不
作具体要求。小鼠血糖值>11.1mmol/L，定为高血糖模型小鼠。饲养条件适宜）
回答下列问题：
(1)完善实验思路：
①适应性饲养：选取小鼠若干只，随机均分成甲、乙、丙3 组。正常饲养数天，
每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
②药物S 处理：
甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水
乙组：每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S
丙组：
连续处理数天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值，直至建成高血糖模型小鼠。
③物质X 处理：
甲组：
乙组：每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水
丙组：
连续处理若干天，每天测量小鼠的血糖，计算平均值。
(2)预测实验结果：
设计一张表格，并将实验各阶段的预期实验结果填入表中。
(3)分析与讨论：
已知药物S 的给药途径有腹腔注射和灌胃等，药物S 的浓度和给药途径都会影响
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高血糖模型小鼠的建模。若要研究使用药物S 快速建成高血糖模型小鼠，则可通
过 ，以确定快速建模所需药物S 的适宜浓度和给药途径的组合。
【答案】(1) 每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S 每天每只小鼠灌胃
一定量生理盐水 每天每只小鼠灌胃一定量物质X
(2)
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S 处理
物质X 处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至
>11.1mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至
>11.1mmol/L
逐渐下降，但高于正常水平
(3)设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组
合建模成功所需的时间
【分析】根据实验的目的、单一变量原则和对照性原则，该实验的自变量为物
质X，因变量为血糖值，甲组为空白对照组，乙组为模型对照组、丙组为实验
组。
【解析】（1）适应性饲养使小鼠适应实验环境，正常饲养小鼠数天，甲乙丙三
组的血糖值正常。药物S 处理时甲组：每天每只小鼠腹腔注射一定量生理盐水，
则甲组作为对照组。该实验的目的是研究物质X 对高血糖症状的缓解作用，需
要药物处理乙组和丙组使小鼠出现高血糖症状，因此药物S 处理时乙组和丙组：
每天每只小鼠腹腔注射一定量药物S。在物质X 处理时乙组作为对照组，丙组作
为实验组，一组给物质X，一组没有物质X，以探究物质X 对高血糖症状的缓解
作用。物质X 处理时，遵循实验单一变量，乙组给药途径是灌胃，则甲组作为
空白对照，甲组每天每只小鼠灌胃一定量生理盐水；乙组：每天每只小鼠灌胃
一定量生理盐水；丙组：每天每只小鼠灌胃一定量物质X。
（2）该实验将小鼠分为甲、乙、丙3 组，进行三个阶段实验，即适应性饲养阶
段、药物S 处理、物质X 处理，记录血糖值变化。正常饲养数天，甲乙丙三组
的血糖值正常。甲组作为对照组，均是生理盐水处理，因此甲组在药物S 处理
和物质X 处理时所测得的血糖值正常；小鼠血糖值>11.1mmol/L，定为高血糖模
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型小鼠，药物S 处理阶段，乙组小鼠腹腔注射一定量药物S，会使血糖升高，逐
渐升高至>11.1mmol/L；物质X 处理阶段乙组小鼠灌胃一定量生理盐水，不会缓
解高血糖症状，血糖值依然>11.1mmol/L；药物S 处理阶段，丙组小鼠腹腔注射
一定量药物S，会使血糖升高，逐渐升高至>11.1mmol/L；如果物质X 对高血糖
症状的缓解作用，则物质X 处理阶段丙组小鼠在血糖值逐渐下降，但高于正常
水平。实验各阶段的预期实验结果如表所示：
实验各阶段的小鼠血糖值变化
组别
实验阶段
适应性饲养
药物S 处理
物质X 处理
甲组
正常
正常
正常
乙组
正常
逐渐升高至
>11.1mmol/L
>11.1mmol/L
丙组
正常
逐渐升高至
>11.1mmol/L
逐渐下降，但高于正常水平
（3）要使用药物S 快速建成高血糖模型小鼠，需要明确建模成功所需的时间快
时的药物S 浓度，同时也需要确定哪种给药途径建模成功所需的时间快，因此
将具体的药物S 浓度和给药途径组合起来以确定建模成功所需的时间，可通过
设置一系列浓度梯度的药物S，每个浓度进行不同的给药途径，比较不同组合
建模成功所需的时间，以确定快速建模所需药物S 的适宜浓度和给药途径的组
合。
3.(2020·浙江选考，第30 题节选)欲研究生理溶液中K＋浓度升高对蛙坐骨神经纤维静息
电位的影响和Na＋浓度升高对其动作电位的影响。请完善以下实验思路，预测实验结果，
并进行分析与讨论。
(要求与说明：已知蛙坐骨神经纤维的静息电位为－70 mV，兴奋时动作电位从去极化到
反极化达＋30 mV；测量的是膜内外的电位变化；K＋、Na＋浓度在一定范围内提高；实验
条件适宜)
[分析] 分析题干信息可知，实验对象是蛙坐骨神经纤维，实验变量是K＋浓度和Na＋
浓度，因此属于单对象多因子实验。依据实验变量进行分组，该题不考虑实验变量之间的
复合作用，从定性角度考虑，定性实验中实验组数量(p)＝实验对象数(a＝1)×实验变量数(b
＝2)＝2 组，再考虑每个实验变量(K＋、Na＋浓度)分高、低两种浓度，外加考虑生理溶液
a 的空白对照，可以分成如下五组：
组
蛙坐骨神经纤维＋生理溶液a，测量静息电位和受刺激后的动作电
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A
位
组
B
蛙坐骨神经纤维＋低浓度K＋溶液，测量静息电位
组
C
蛙坐骨神经纤维＋高浓度K＋溶液，测量静息电位
组
D
蛙坐骨神经纤维＋低浓度Na＋溶液，刺激后，测量动作电位
组E
蛙坐骨神经纤维＋高浓度Na＋溶液，刺激后，测量动作电位
三、专题专练 能力提升
1.药物X 为激素类药物。为研究其对动物机体排卵的影响，某同学用若干只发育状况
相同的成年雌性鳙鱼进行实验。回答下列问题。
(1)请完善下面的实验步骤：
①将鳙鱼随机均分为甲、乙两组。甲组(实验组)的处理是注射适量的用0.65% NaCl
溶液配制的物质X 溶液，乙组的处理是______________________________。
②将上述两组鳙鱼置于__________________的条件下饲养。
③一段时间后，分别统计两组鳙鱼排卵的数目。
④对所得数据进行统计、处理和分析。
(2)实验结果与分析
若
甲
组
鳙
鱼
的
排
卵
数
量
大
于
乙
组
，
则
说
明
药
物
X____________________________________；
若
甲
组
鳙
鱼
的
排
卵
数
量
与
乙
组
相
当
，
则
说
明
药
物
X_____________________________________________。
(3)为了进一步研究药物X 的作用机理，该同学测定了两组鳙鱼体内雌性激素的含量，
发现甲组雌性激素的含量高于乙组。请对药物X 的作用机理提出两种不同的解释：
____________________________________。
【答案】 （1）①注射等量不含药物X 的0.65% NaCl 溶液 ②相同且适宜
(2)对雌性鳙鱼排卵有促进作用 对雌性鳙鱼排卵没有影响(或没有促进作用)
(3)药物X 促进下丘脑分泌促性腺激素释放激素；药物X 促进垂体分泌促性腺激素；
药物X 促进性腺(卵巢)分泌雌性激素(答出两种即可)
【解析】 (1)按照实验的单一变量原则，甲、乙两组实验中除药物X 外，其他条件应相同
且适宜。因此，对乙组的处理应为注射等量不含药物X 的0.65% NaCl 溶液，并将两组鳙鱼
放在相同且适宜的条件下饲养。
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(3)
性激素的分泌存在分级调节，受到下丘
脑和垂体的调控。药物X 可能促进了下丘脑分泌促性腺激素释放激素，也可能促进了垂体
分泌促性腺激素，还有可能促进了卵巢分泌雌性激素，这三个途径都会使雌性激素的分泌
量增加。
2. 运动员在马拉松长跑过程中，机体往往出现心跳加快，呼吸加深，大量出汗，口渴等生
理反应。马拉松长跑需要机体各器官系统共同协调完成。
回答下列问题：
(1)听到发令枪声运动员立刻起跑，这一过程属于 反射。长跑过程中，运动员感到口
渴的原因是大量出汗导致血浆渗透压升高，渗透压感受器产生的兴奋传到 ，产生渴
觉。
(2)长跑结束后，运动员需要补充水分。研究发现正常人分别一次性饮用1000mL 清水与
1000mL 生理盐水，其排尿速率变化如图甲所示。
图中表示大量饮用清水后的排尿速率曲线是 ，该曲线的形成原因是大量饮用清水后
血浆被稀释，渗透压下降， 。从维持机体血浆渗透压稳定的角度，建议运动员运动
后饮用 。
(3)长跑过程中，运动员会出现血压升高等机体反应，运动结束后，血压能快速恢复正常，
这一过程受神经-体液共同调节，其中减压反射是调节血压相对稳定的重要神经调节方式。
为验证减压反射弧的传入神经是减压神经，传出神经是迷走神经，根据提供的实验材料，
完善实验思路，预测实验结果，并进行分析与讨论。
材料与用具：成年实验兔、血压测定仪、生理盐水、刺激电极、麻醉剂等。
（要求与说明：答题时对实验兔的手术过程不作具体要求）
①完善实验思路：
I．麻醉和固定实验兔，分离其颈部一侧的颈总动脉、减压神经和迷走神经。颈总动脉经动
脉插管与血压测定仪连接，测定血压，血压正常。在实验过程中，随时用 湿润神经。
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Ⅱ．用适宜强度电刺激减压神经，测定血压，血压下降。再用 ，测定血压，血压下
降。
Ⅲ．对减压神经进行双结扎固定，并从结扎中间剪断神经（如图乙所示）。分别用适宜强
度电刺激 ，分别测定血压，并记录。
IV．对迷走神经进行重复Ⅲ的操作。
②预测实验结果： 。
设计用于记录Ⅲ、IV 实验结果的表格，并将预测的血压变化填入表中。
③分析与讨论：
运动员在马拉松长跑过程中，减压反射有什么生理意义？
【答案】(1) 条件 大脑皮层
(2) 曲线A 减轻对下丘脑渗透压感受器的刺激，导致抗利尿激素分泌减少，使肾
小管和集合管对水的重吸收减少，引起尿量增加 淡盐水
(3) 生理盐水 适宜强度电刺激迷走神经 减压神经中枢端和外周端
长跑过程中，运动员血压升高，通过减压反射使血压在较高水平维持相对稳定
【分析】1、人体的水平衡调节过程：当人体失水过多、饮水不足或吃的食物过咸时→细胞
外液渗透压升高→下丘脑渗透压感受器受到刺激→垂体释放抗利尿激素增多→肾小管、集
合管对水分的重吸收增加→尿量减少。同时大脑皮层产生渴觉（主动饮水）。
2、条件反射是人出生以后在生活过程中逐渐形成的后天性反射，是在非条件反射的基础上，
在大脑皮层参与下完成的，是高级神经活动的基本方式。
【详解】（1）听到发令枪声运动员立刻起跑，这一过程是后天学习和训练习得的，属于条
件反射；所有感觉的形成部位都是大脑皮层，渴觉的产生部位也是大脑皮层。
（2）据图可知，曲线A 表示的是饮用清水的曲线，判断的依据是：饮用清水后，引起血浆
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渗透压降低，从而减轻对下丘脑渗透压感受器的刺激，导致抗利尿激素分泌减少，使肾小
管和集合管对水的重吸收减少，引起尿量增加；血浆渗透压主要与无机盐和蛋白质的含量
有关，为维持机体血浆渗透压稳定，应引用淡盐水，以同时补充水分和无机盐离子。
（3）分析题意，本实验目的是验证减压反射弧的传入神经是减压神经，传出神经是迷走神
经，则实验可通过刺激剪断后的中枢端和外周段，然后通过血压的测定进行比较，结合实
验材料可设计实验思路如下：
①完善实验思路：I．麻醉和固定实验兔，分离其颈部一侧的颈总动脉、减压神经和迷走神
经。颈总动脉经动脉插管与血压测定仪连接，测定血压，血压正常。在实验过程中，随时
用生理盐水湿润神经，以保证其活性。
Ⅱ．用适宜强度电刺激减压神经，测定血压，血压下降。再用适宜强度电刺激迷走神经，
测定血压，血压下降。
Ⅲ．对减压神经进行双结扎固定，并从结扎中间剪断神经（如图乙所示）。分别用适宜强
度电刺激减压神经的中枢端和外周段，分别测定血压，并记录。
IV．对迷走神经进行重复Ⅲ的操作。
②预测实验结果：由于减压神经被切断，刺激中枢端，兴奋仍可传出，则预期结果是血压
上升。刺激外周端，兴奋不能传入，血压不变。对迷走神经进行实验，结果相反。表格可
设计如下：
③分析题意可知，运动员会出现血压升高等机体反应，运动结束后，血压能快速恢复正常，
这一过程称为减压反射，在马拉松长跑过程中，减压反射可使血压保持相对稳定，避免运
动员在运动过程中因血压升高而导致心血管功能受损。
3.新型冠状病毒（SARS-CoV-2）隶属于β 型冠状病毒，遗传物质为单链RNA。回答下列问题：
(1)新型冠状病毒侵入人体后，吞噬细胞摄取、处理病毒，最终在细胞表面形成抗原-MHC
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复合体并呈递给 细胞，刺激其产生 作用于B 细胞，促进B 细胞增殖分化为 后
者分泌抗体，抗体和病毒结合阻止病毒的进一步扩散。
(2)检测是否感染新冠病毒的方法主要有核酸检测、抗体检测和抗原检测三大类。间接免疫
荧光法检测是否感染新冠病毒的过程如图1 所示：据图1 分析，若 ，则说明待测者为
新冠肺炎病毒感染者，此种方法属于上述三大类方法中的 。
(3)人体还存在一种免疫调节机制——“脑—脾神经轴”，如图2 所示。
①据图2 可推测，乙酰胆碱在该免疫调节过程中所起的作用是 。
②科研人员为了验证上述调节机制中的脾神经对抗体的产生具有促进作用，用手术法进行
了相关实验研究（如下表），请根据题意完成以下表格。
实验目的
操作过程
实验动物选择及处
理
将生理状况相同的健康小鼠随机均分成两组，每组10 只，测定初始
抗体水平
并计算两组的平均值。
实验组处理
实验组小鼠手术切除脾神经。
对照组处理
对照组小鼠 。
控制无关变量
给两组小鼠注射 疫苗，置于相同且适宜的环境条件下饲养。
结果检测
一段时间后 ，然后进行比较。
预期实验结果
实验组小鼠 （填“>”、“<”或“=”）对照组小鼠。
【答案】(1) 辅助性T 细胞 细胞因子 记忆B 细胞和浆细胞
(2) 出现荧光标记 抗体检测
(3) 刺激或促进B 细胞的增殖分化 做手术但不切除脾神经（假手术） 等量且
适宜 分别测定两组小鼠体内相应的抗体水平并计算两组的平均值 <
【分析】1、抗原呈递细胞包括树突状细胞、B 细胞、巨噬细胞，其作用是可以对抗原进行
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摄取和加工处理，然后将抗原信息暴露在细胞表面，以便呈递给其他细胞。
2、设计科学实验需要遵循的几个原则：对照原则，等量原则，单一变量原则，平行重复原
则，科学性原则。
【详解】（1）新冠病毒侵入人体后，在体液中被巨噬细胞吞噬，在细胞表面形成抗原
-MHC 复合体呈递给辅助性 T 细胞。辅助性T 细胞分泌的细胞因子可以促进B 细胞增殖分
化为记忆B 细胞和浆细胞。
（2）若待测者为新冠肺炎病毒感染者，则其血清中含有相关抗体（即图中第一抗体），第
一抗体与结合在玻片上的抗原结合后，加入的荧光素标记的第二抗体还可以与第一抗体结
合，最终出现荧光标记。此过程中利用的是血清中的相关抗体，因此属于抗体检测。
（3）①由图2 可知，乙酰胆碱与B 细胞膜上的乙酰胆碱受体结合后，可以促进B 细胞增殖
分化为浆细胞（和记忆B 细胞）。
②本实验的目的是验证脾神经对抗体的产生具有促进作用，则实验自变量是是否具有完整
的脾神经，因变量是抗体水平（或含量）。首先实验开始前要测定小鼠的初始抗体水平，
以便与最终抗体水平进行对比。实验组小鼠需要手术切除脾神经，对照组小鼠则做手术但
不切除脾神经（做手术是为了排除手术本身对实验结果的影响），除了控制自变量外，还
要对无关变量等进行控制，无关变量要保持相同且适宜，可将两组小鼠置于相同且适宜的
环境条件下饲养，注射抗原后，过段时间检测各组小鼠体内的抗体水平，若实验组小鼠的
相对抗体水平小于对照组，则说明缺乏脾神经可导致抗体水平下降，即可验证脾神经对抗
体的产生具有促进作用。
4. 独脚金内酯是近年新发现的一类植物激素。为了研究独脚金内酯类似物GR24 对侧枝生
长发育的影响，科研人员利用野生型拟南芥植株进行了以下实验。回答下列问题：
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(1)植物激素是植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有 的
微量有机物。生长素的合成原料是 。若用生长素类似物NAA 对主茎（非成熟组织）处
理以探究对侧芽生长的影响，NAA 应加入图1 中固体培养基 （填“A”或“B”）。
(2)利用图1 装置，分别做了四组实验，结果如图2 所示，单独使用GR24 对侧枝生长的作用
为微弱抑制作用，单独使用NAA 对侧枝生长起着抑制作用，据此推测GR24 影响侧枝生长
的作用机理是 。
(3)据图2 的结果，科研人员提出了一个假设：在顶芽产生的生长素沿主茎极性运输时，
GR24 会抑制侧芽的生长素向外（主茎）运输。为验证该假设，采用与图1 相同的切段进行
实验。请在下表中填写相应处理内容，完成实验方案。
组别
处理
检测
实验
组
在主茎上端施加
NAA
在侧芽处
施加
在固体培养基中加入一定量
的GR24
主茎下端放射性
的含量
对照
组
同上
同上
【答案】(1) 显著影响（调节作用） 色氨酸 A
(2)通过促进NAA 的作用进而抑制侧枝生长
(3) 一定量放射性的NAA 不添加GR24（或不做处理）
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【分析】分析图2：结果表明：单独使用GR24 对侧枝生长几乎不起作用，单独使用NAA 对
侧枝生长起着抑制作用，据此推测GR24 影响侧枝生长的作用机理是：通过促进NAA 的作
用进而抑制侧枝生长。
【详解】（1）植物激素是植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发
育有显著影响的微量有机物。生长素的合成原料是色氨酸。NAA 是生长素类似物，在未成
熟组织中具有极性运输（只能从形态学上端运输至形态学下端）的特点，故应该将生长素
类似物NAA 加在图中的培养基A 中。
（2）分析图2：与对照组相比，单独使用GR24 时对侧枝生长几乎不起作用（微弱抑制作
用），单独使用NAA 时对侧枝生长起抑制作用，同时使用GR24 和NAA 时对侧枝的抑制作
用更为显著，据此推测GR24 影响侧枝生长的作用机理是通过促进NAA 的作用进而抑制侧
枝生长。
（3）本实验是验证在顶芽产生的生长素沿主茎极性运输时，GR24 会抑制侧芽的生长素向
外（主茎）运输的假设，自变量为是否加GR24，放射性标记的NAA（或生长素）可以跟踪
激素的运输情况。因此实验组：在主茎上端施加NAA，在侧芽处施加一定量放射性标记的
NAA（或生长素），在固体培养基中加入一定量的GR24；对照组：在主茎上端施加NAA，
在侧芽处施加一定量放射性标记的NAA（或生长素），在固体培养基中不添加GR24（不作
处理）。
5. 人和哺乳动物体内的脂肪组织分为白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT），二
者能相互转化。WAT 主要将多余的糖等能源物质转化为脂肪储存起来，BAT 能通过促进脂
肪的分解和氧化等来满足机体额外的热量需求。科研人员分析了不同温度下小鼠WAT 和
BAT 的相对含量变化，结果如下图。回答以下问题：
(1)当受到寒冷刺激时：一方面，机体通过 调节，使得相关神经兴奋，促进甲状腺激
素、肾上腺素等激素的释放，使脂肪组织的代谢活动增强，增加产热。另一方面，机体通
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过调节皮肤减少散热。皮肤减少散热的主要方式是 （答2 点）。
(2)根据题干信息和实验结果分析，小鼠脂肪组织能在寒冷环境中增加产热，原因可能是
。
(3)研究发现，位于线粒体内膜上的UCP-1 蛋白能抑制ATP 的合成，提升脂肪等能源物质中
的化学能转化为热能的比例，药物A 在抑制UCP-1 蛋白的合成上具有专一性。为探究叶绿
醇是否通过影响UCP-1 蛋白的合成提高小鼠的抗寒性，设计以下实验。
分
组
处理方式
培养条
件
机体产生热量
甲
正常大鼠+生理盐水
②
++
乙
正常大鼠+叶绿醇溶液
++++
丙
①
+
请完善表格中的实验方案：
①
②
③实验结论： 。
(4)基于上述研究，叶绿醇能应用于肥胖的治疗的机制是 。
【答案】(1) 神经-体液 毛细血管收缩，汗腺分泌减少
(2)寒冷环境中，小鼠的WAT 转化为BAT，促进脂肪的氧化分解
(3) 正常大鼠+叶绿醇溶液+药物A 低温（寒冷或4℃），其他条件相同且适宜
叶绿醇通过促进UCP-1 蛋白的合成来提高小鼠的抗寒性
(4)在同等能量需求下，服用叶绿醇能促进UCP-1 蛋白的合成，使脂肪在氧化供能时效率降
低，脂肪消耗得更多。
【分析】人体体温调节：
1、寒冷环境→皮肤冷觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加产热（骨骼肌战栗、立毛肌收
缩、甲状腺激素和肾上腺素分泌增加），减少散热（毛细血管收缩、汗腺分泌减少）→体
温维持相对恒定。
2、炎热环境→皮肤热觉感受器→下丘脑体温调节中枢→增加散热（毛细血管舒张、汗腺分
泌增加）→体温维持相对恒定。
【详解】（1）体温调节存在神经-体液调节，当受到寒冷刺激时：一方面，机体通过神经-
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体液调节，使得相关神经兴奋，促进甲状腺激素、肾上腺素等激素的释放，使脂肪组织的
代谢活动增强，增加产热。另一方面，机体通过调节皮肤减少散热。皮肤减少散热的主要
方式是毛细血管收缩，汗腺分泌减少。
（2）WAT 主要将多余的糖等能源物质转化为脂肪储存起来，BAT 能通过促进脂肪的分解和
氧化等来满足机体额外的热量需求，寒冷环境中，小鼠的WAT 转化为BAT，促进脂肪的氧
化分解，因此，小鼠脂肪组织能在寒冷环境中增加产热。
（3）甲组是对照组，乙组、丙组为实验组，已知药物A 在抑制UCP-1 蛋白的合成上具有专
一性，乙组的处理结果为正常大鼠+叶绿醇溶液，丙组的处理结果为正常大鼠+叶绿醇溶液
+药物A。本实验的目的是探究叶绿醇是否通过影响UCP-1 蛋白的合成提高小鼠的抗寒性，
因此处理条件为低温(寒冷或4
)
℃，其他条件相同且适宜。乙组与甲组相比，添加了叶绿醇
溶液，机体的产热量增加，说明叶绿醇溶液能提升脂肪等能源物质中的化学能转化为热能
的比例，促进UCP-l 蛋白的合成。
（4）UCP-l 蛋白能抑制ATP 的合成，提升脂肪等能源物质中的化学能转化为热能的比例，
在同等能量需求下，服用叶绿醇能促进UCP-l 蛋白的合成，使脂肪在氧化供能时效率降低，
脂肪消耗得更多，因此有人认为叶绿醇或许能应用于肥胖的治疗。
6. 肾上腺位于肾脏的上方，是人体重要的内分泌腺，分为皮质和髓质两部分。回答下列问
题：
(1)当机体遭遇紧急情况，如寒冷时，通过传入神经纤维将有关信息传到下丘脑及大脑皮层，
进而使 （交感/副交感）神经兴奋，释放神经递质作用于肾上腺髓质，促使其分泌肾
上腺素，该过程为 调节。
(2)肾上腺素可与皮肤血管上的 结合，使皮肤血管 以减少机体散热。
(3)糖皮质激素能抑制淋巴细胞分裂、促进淋巴细胞凋亡，致使淋巴结和胸腺萎缩，故在器
官移植中可以利用糖皮质激素的这种特性抑制 。
(4)糖皮质激素的分泌受 调控轴的调节，可通过反馈作用抑制 的活动，从而维持
血液中糖皮质激素含量的稳态。临床上长期大剂量使用糖皮质激素后，会导致肾上腺皮质
功能减退，这是由于 。
(5)已知普鲁卡因是常用的局部麻醉药，使用量较大则会引起毒性反应。肾上腺素、去甲肾
上腺素都能延长局部麻醉药的麻醉诱导期（从注射药物结束到痛觉消失的相隔时间）和麻
醉维持期（从痛觉消失到痛觉再次出现的相隔时间），且去甲肾上腺素作用更强，为验证
肾上腺素和去甲肾上腺素的上述作用，根据提供的实验材料，完善实验思路。
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实验材料：若干健康小鼠、0．5%普鲁卡因、肾上腺素、去甲肾上腺素等。（要求与说明：
答题时对麻醉诱导期和麻醉维持期的检测方法不作具体要求）
①完善实验思路：
I．对健康小鼠做针刺实验，剔除痛觉不敏感和 的小鼠，再将符合实验要求的若干小
鼠随机均分为3 组，编号为A、B、C；
Ⅱ．A 组：适量0．5%普鲁卡因处理小鼠；
B 组： 处理小鼠；
C 组： 处理小鼠；
Ⅲ．测量：
IV．统计、分析实验数据。
②设计用于记录实验结果的表格 。
③临床上用普鲁卡因进行局部麻醉时，使用肾上腺素或去甲肾上腺素来延长麻醉诱导期和
麻醉维持期，具有什么生理意义？ 。
【答案】(1) 交感神经 神经
(2) 相应受体 收缩
(3)免疫排斥反应
(4) 下丘脑-垂体-肾上腺皮质 下丘脑和垂体 导致自身腺体萎缩，无法及时分
泌糖皮质激素而导致糖皮质激素骤减
(5) 过度敏感 等量0．5%普鲁卡因和肾上腺素 等量0．5%普鲁卡因和去甲肾
上腺素 各组小鼠的麻醉诱导期和麻醉维持期 肾上腺素、去甲肾上腺素对小鼠麻
醉诱导期和麻醉维持期的影响记录表
组
别
麻醉诱导期
麻醉维持期
A
B
C
减少普鲁卡因的用量，避免其毒性反应。
【分析】激素调节是指由内分泌器官（或细胞）分泌的化学物质进行的调节。不同激素的
化学本质组成不同，但它们的作用方式却有一些共同的特点：（1）微量和高效；（2）通
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过体液运输；（3）作用于靶器官和靶细胞。激素一经靶细胞接受并起作用后就被灭活了。
激素只能对生命活动进行调节，不参与生命活动。
【详解】（1）机体处于兴奋状态时，交感神经的作用占优势，即交感神经兴奋，故当机体
遭遇紧急情况，如寒冷时，通过传入神经纤维将有关信息传到下丘脑及大脑皮层，进而使
交感神经兴奋；肾上腺素分泌的过程是下丘脑参与的神经调节下实现的，属于神经调节。
（2）激素需要与受体结合后起作用，故肾上腺素可与皮肤血管上的相应受体结合，使皮肤
血管收缩，减少散热。
（3）糖皮质激素能抑制淋巴细胞分裂、促进淋巴细胞凋亡，致使淋巴结和胸腺萎缩，故在
器官移植中可以利用糖皮质激素的这种特性抑制免疫排斥反应，提高器官移植的成活率。
（4）糖皮质激素的分泌存在分级调节，即存在下丘脑-垂体-肾上腺皮质调控轴；肾上腺皮
质激素的分泌存在反馈调节，床上长期大剂量使用糖皮质激素后，对下丘脑和垂体的抑制
作用增强，分泌的促肾上腺皮质激素释放激素等减少，导致自身腺体萎缩，无法及时分泌
糖皮质激素而导致糖皮质激素骤减。
（5）①分析题意，本实验目的是验证肾上腺素和去甲肾上腺素能延长局部麻醉药的麻醉诱
导期（从注射药物结束到痛觉消失的相隔时间）和麻醉维持期（从痛觉消失到痛觉再次出
现的相隔时间），实验的自变量是两种激素的有无，因变量是麻醉诱导期和持续期的时间，
实验设计赢遵循对照与单一变量等原则，故可设计实验如下：
I．对健康小鼠做针刺实验，剔除痛觉不敏感和过度敏感的小鼠，再将符合实验要求的若干
小鼠随机均分为3 组，编号为A、B、C；
Ⅱ．A 组：适量0．5%普鲁卡因处理小鼠；B 组：等量0．5%普鲁卡因和肾上腺素处理小鼠；
C 组等量0．5%普鲁卡因和去甲肾上腺素处理小鼠；
Ⅲ．测量：各组小鼠的麻醉诱导期和麻醉维持期。
IV．统计、分析实验数据。
②用于记录实验结果的表格可绘制如下：
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③分析题意，为减少普鲁卡因的用量，避免其毒性反应，故临床上用普鲁卡因进行局部麻
醉时，使用肾上腺素或去甲肾上腺素来延长麻醉诱导期和麻醉维持期。
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