高中生物竞赛试题分章汇编科学实验的一般原理和方法2.docx

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高中生物竞赛试题分章汇编科学实验的一般原理和方法2

第十一章科学实验的一般原理和方法

（三）

【解题指导】

例1河北省某养羊场10头小尾寒羊的产毛量（kg）如下：

X：

5.3，9.9，6.8，8.3，5.4，9.8，5.0，7.3，7.3，6.4

试计算其平均数（X），并说明变异程度如何？

析

（1）依平均数的计算公式：

X＝计算。

X＝5.3＋9.9＋6.8＋8.3＋5.4＋9.8＋5.0＋7.3＋7.3＋6.4＝71.5

n＝10，

代入公式：

X＝71.5/10＝7.15kg

（2）变异程度可按标准差的公式：

Sx＝

计算。

计算方法如下：

根据公式要求，先列表整理数据（见下表）。

X

（X－X）

（X－X）2

5.0

－2.15

4.623

5.3

－1.85

3.423

5.4

－1.75

3.063

6.4

－0.75

0.562

6.8

－0.35

0.122

7.3

＋0.15

0.022

7.3

＋0.5

0.022

8.3

＋1.15

1.323

9.8

＋2.65

7.023

9.9

＋2.75

7.563

X＝71.5

（X－X）＝0

（X－X）2＝27.746

X＝71.5/10＝7.15（kg）

代入公式：

Sx＝

＝

＝1.75（kg）

例2在某一养牛场的牛群中，随机测量100头牛的体高，所得变数值如下表。

试编制次数分布表和次数分布图，并说明大多数牛的体高是多少？

100头牛的体高资料（单位：

cm）

136136135132137129136129143137

138133137125133137134129136129

136137129129136129133136130133

134140131137135137135141139132

134131137132128131134136132134

126134132133136136138136143136

138142138133133137134133129135

133139135136128131132135141127

139134132134137134134133131139

132131128134138131136136134133

析解答此题，首先对原始数据（上表）进行整理。

根据分组的方法，确定分组数、组距和组中值。

本实验可分10组，在变数中最大值为143cm，最小值为125rm，组距为2cm，计算组中值之前，应先用组距数求出组限。

如第一组的组限是从最低的体高减去组距的1/2，即125cm－2cm/2＝124cm，这是第一组的下限，它的上限是加上组距的1/2，即125cm＋2cm/2＝126cm，由此确定第一组的组限为124cm～126cm。

组中值为125cm。

分组后即可制出次数分布表，具体方法见下表。

100头牛体高（cm）的次数分布表

组限（C·i）

组中值（cm）

次数（f）

124～125.9

126～127.9

128～129.9

130～131.9

132～133.9

134～135.9

136～137.9

138～139.9

140～141.9

142～143.9

125

127

129

131

133

135

137

139

141

143

正

正正正

正正正正正一

正正正正

正正正

正

2

4

8

15

26

20

15

5

3

2

根据次数分布表所提供的数据，即可绘制次数分布图（见下图）。

从上表（次数分布表）和下图（次数分布柱形图）可以清楚地看出，大多数牛的体高在132cm～135.9cm之间。

100头牛体高的次数分布图

例3在实验桌上给你提供30盘大豆发芽种子，每盘20粒，各盘种子发芽情况不同，试绘制30盘大豆发芽种子次数分布表和曲线图。

析为绘制发芽种子曲线图，首先应统计出每盘中发芽种子数，有多少相同发芽种子数的盘数（即出现的次数），并计算出在30盘中所占％，也就是在总次数中占％。

然后根据每盘中发芽种子数的多寡，由少到多排列，绘制出30盘大豆（每盘20粒）发芽种子次数分布表，并以每盘种子发芽数为根坐标，次数％（或称为相对次数）为纵坐标，绘30盘大豆发芽种子次数分布图。

例4豌豆象鼻虫（Callosobruchusmaculatus）是豆类作物的主要害虫之一。

象鼻虫的幼虫在豆粒中把这些种子咬坏，每个成虫在豆粒外表咬一个洞，咬蛀过的豆粒重量变轻，并会浮出水面上。

现有一豆粒，其中有些豆粒已经侵蛀了象鼻虫。

请计算以下问题：

（1）估计每100粒种子被咬坏豆粒的平均数并计算其标准差。

（2）估计象鼻虫在每100粒种子中种群密度的平均值及其标准差。

（3）写下取样的数据，并写出计算过程和结果（每个样本都要包括：

洞的总数、虫蛀种子的总数、取样种子的总数，每100粒种子虫蛀种子数，以及标准差和种群密度的计算方法等）。

析在一包豆粒中，随机取出100粒种子放入盛水的烧杯中，凡是浮出水面上的种子多是虫蛀的种子，从水中捞出浮在水面上的种子，统计粒数并观察有蛀洞种子的数目，采用这种方法重复5～10次，然后根据所得数据按平均数、标准差、种群密度的计算方法，即可求出得数。

【巩固练习】

12．对20株“冀麦30号”小麦植株进行调查，其主茎小穗数平均数为21.5个，标准差是1.19个；其株高平均数为85.5cm，标准差为8.55cm。

试问：

是小穗数变异程度大，还是株高变异程度大？

并分析其原因。

13．试比较脊椎动物前肢骨骼（见下图），通过比较你发现了什么现象？

如何解释这种现象？

脊椎动物前肢骨骼的比较

1．肱骨；2．尺骨和桡骨；3．腕骨和掌骨；4．指骨

14．人们发现吃了发霉的花生容易得癌症，吃了发霉的黄豆、发霉的玉米也容易得癌症，于是得出结论，凡是吃了发霉的食物都容易得癌症，你认为这种归纳的方法，得出的结论是否正确？

为什么？

15．以下是因果关系选择题。

每个叙述题都由陈述和理由两部分组成，上边是陈述，下边是理由，回答问题时在A～E的答案中合适的字母来表示。

ABCDE

正确正确正确错误错误

正确正确错误正确错误

有因果无因果

关系关系

（1）动物饲养员对突变的出现并不感兴趣，

因为大多数突变是有害的（）

（2）蜘蛛不属于昆虫纲

因为它是一种节肢动物（）

（3）在一个精子内不发生同源染色体配对

因为初级精母细胞发生有丝分裂（）

（4）肺动脉输送静脉血

因为它输送血液到肺（）

（5）脂肪用于身体的生长和发育

因为脂肪是组成原生质的主要物质（）

16．下表表示在烧怀中加入一些枯草浸出液，烧杯中的枯草杆菌以其中的有机物为食，过几天（d）后放入大草履虫，再过一段时间后，放入双小核草履虫，它们均以枯草杆菌为食，三种生物在浸出液中数量增减情况综合为下表。

试根据表中提供的数据绘制A、B、C数量增减曲线图，并据图回答：

试验材料

生物数量（个／mL）

1d

2d

3d

4d

5d

6d

7d

8d

9d

10d

枯草杆菌（A）

180

160

140

160

180

160

140

50

60

70

大草履虫（B）

-

60

80

70

60

50

40

20

0

0

双小核草履虫（C）

-

-

-

-

20

40

60

80

100

120

（1）枯草杆菌与草履虫之间构成关系，两种草履虫之间又构成关系。

（2）曲线A有时下降的原因是。

（3）曲线B下降的原因是。

【习题精选】

17．市农林局提供5个小麦品种的种子，试设计不同小麦品种产量比较试验方案（包括试验目的、供试材料、试验方法、试验田间排列、生育期、观察和考种项目、实验结果分析等）。

18．给你未萌发的黄豆种子、广口瓶、橡皮塞、凡士林、烧杯、小试管、NaOH、细玻璃管等材料和药品，试设计一个实验（包括实验装置、实验过程），达到验证“活的黄豆种子不萌发时也在进行呼吸作用”的目的。

要求画出实验装置示意图。

19．在做脊蛙搔扒反射实验中，在没有进一步破坏蛙体前提下，请设计一个实验证明皮肤感受器是引起反射的一个重要组成部分。

20．试设计证明植物的感性运动和向性运动的实验方案。

21．下图是不同施肥量的比较试验小区田间排列图，你认为这种小区排列法是否合适？

为什么？

如不合适，应如何排列？

22．请你根据已学过的生物学知识，如果排除人工修剪和使用药剂，设计出两种方法来培育出如图所示的盆景，并说明其原理：

（1）方法是；原理是。

（2）方法是；原理是。

23．实验室里有以下物品：

一块已烘干的人体碎骨、烧杯、镊子、酒精灯、天平、稀盐酸、清水，请你安排一个最佳的实验步骤，并分析这块碎骨是儿童的还是成年人或老年人的。

下面是供选择的操作步骤：

A用清水把碎骨冲洗干净

B把碎骨放入盛有稀盐酸的烧杯里一段时间

C用镊子夹取碎骨放在酒精灯上烧到骨变成灰白色

D用镊子夹取碎骨观察是否已经变软

E用镊子夹取碎骨放在天平上称取重量

你设计的最佳实验步骤是（用字母来表示）。

24．用一个紫色洋葱，供多人按要求完成下列实验：

A细胞有丝分裂的观察

B细胞质壁分离和复原的观察

C根对矿质元素离子的交换吸附现象的观察

从取用实验材料方面看，最佳的实验安排顺序是（用序号表示）。

25．根据你在动物园所观察到的灰毛鹅的各种姿态（见下图），判断它们的行为。

A；B；C；D。

26．为测定不同水稻品种耐盐性的强弱，选用两个品种（A和B），各取500粒种子放入盛有不同盐溶0液浓度的培养皿内（每皿100粒），测定发芽情况如下表。

请说明：

（1）配制不同浓度盐溶液的方法。

（2）计算两个水稻品种在不同浓度盐溶液下的发芽率，并用平均发芽率对照比较，发芽率降低多少（用％表示）？

（3）试分析两个水稻品种对耐盐性的强弱。

不同盐（NaCl）溶液浓度对水稻种子发芽率的影响

品种

不同NaCl溶液浓度（％）

0（CK）

1

2

4

6

品种A发芽数

490

450

300

150

50

品种B发芽数

495

400

175

75

0

27．现有两头母猪均产了10头仔猪，其初生重如下：

甲母猪所产仔猪初生重（吨）

x：

0.75，1.0，1.1，1.2，1.35，1.5，l.6，1.8，2.2，2.5

乙母猪所产仔猪初生重（吨）

y：

1.4，1.4，1.4，1.5，1.5，1.5，1.5，1.5，1.6，1.7

请分析：

（1）这两头母猪所产10头仔猪的平均初生重是多少？

（2）这两个变数（x和y），哪个变异的范围大？

（3）你认为哪个母猪所产的仔猪比较整齐、均匀？

28．水稻土壤中三要素肥效试验结果如下表：

水稻三要素肥效试验结果

试验区

肥料成分

产量比（％）

N

P2O3

K2O

无肥区

0

0

0

35

无氮区

0

＋

＋

48

无磷区

＋

0

＋

70

无钾区

＋

＋

0

91

三要素区

＋

＋

＋

100

从表中的数值分析说明：

（1）哪个试验区产量最低？

哪个试验区产量次之？

缺少什么肥料产量急剧下降？

（2）该试验结果表明什么？

这块土壤中最感缺乏的是什么成分？

什么成分不感到缺乏？

29．100头肉猪月增重（kg）的次数分布如下表所示试绘制100头肉猪月增重曲线分布图。

100头肉猪月增重次数分布表

月增重（kg）

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

次数

2

2

6

13

15

23

16

13

6

2

2

此曲线分布图说明了什么现象？

30．通过“温度对豌豆幼苗呼吸作用强度的影响”的实验研究，得出以下数据（见下表）：

温度（℃）

10

20

30

40

50

呼吸作用强度（CO2mg／h·g）

3

8

12

15

10

请绘制坐标曲线图，并回答下列问题：

（1）呼吸强度最强的温度约为，呼吸最弱时的温度是。

（2）当温度在40℃～50℃时，呼吸强度约为。

贮藏蔬菜、水果、粮食时要保持。

31．在某小麦品种中，随机抽取100个植株，对每一植株高度进行测量，所得变数值如下表：

某小麦品种100株植株高度（cm）

90

104

103

102

106

106

83

106

105

99

99

93

102

101

94

96

97

105

96

89

83

99

101

93

99

93

90

95

102

95

90

98

91

96

90

95

99

93

95

106

98

99

93

101

94

93

94

89

92

98

103

86

95

85

96

96

95

96

97

91

94

102

95

93

97

88

91

94

104

98

97

100

92

99

88

98

98

95

94

104

100

96

94

94

91

96

96

85

96

93

101

86

97

95

97

99

95

96

104

96

根据以上原始数据绘制出100株小麦株高分布的柱形图。

32．本实验所用植物为农作物玉米，将其种在不同氮肥条件（即施用不同量硝酸盐）下的温室中。

氮肥水平为低（L）和高（H）。

其他养分的水平在两个试验组中完全相同。

在本实验中，你要研究的是不同氮肥水平所造成的生长上的差异。

为此，你必须进行；A．称重；B．测定叶面积；C．测定根长度。

现提供下列仪器供使用：

称重天平、测定叶面积仪器、测定根长的仪器。

请做好计划以便在预定时间（1h）之内完成全部实验。

（1）实验内容Ⅰ

在实验前已将许多植株的茎、叶、根均已分别收集烘干，放在塑料盆和杯中，每一盆中有3株植物的叶、茎和根。

空盆的重量写在各盆外面。

请用电子天平测定3株植物的叶、茎和根的干重。

对两种氮肥水平的植物均作此测定。

测定前在盆上注明所用盆的代号（LⅠ或HⅠ）。

测定后，请填写以下测量结果；并进行结果分析；

①每株植物的平均干重：

L（LⅠ……）H（HI……）

叶…………

茎…………

根…………

地上部（茎＋叶）的平均干重与根的平均干重之比：

低氮水平……高氮水平……

②对于所测得的重量之比的差异，下列说法中哪一项可能是适合的解释？

在左侧画＋（正确的解释）或－（不正确的解释），指出你的观点：

a．在低氮水平的情况下，根吸收的氨基酸太少，不足以进行快速的生长。

其结果是植物必须在根的发育方面作更多投入。

b．氮水平低使光合作用过程减慢，其结果是植物必须向叶片发育方面作更多的投入以保持足够水平的光合作用。

c．当氮较多时，植物含有较多的蛋白质，其结果是植物体内较少的生物量的形成需要其它的含碳产物。

因此，在高氮情况下植物必须对叶片投入较少而对根投入较多以保证最大量的生长。

d．在高氮情况下，植物会产生更多的光合作用的酶，于是增强光合作用。

这就是说气孔必须张得更大，因而有更多水分溢出。

根系要吸收这部分丢失的水。

其结果是：

植物要发展并产生更多的根。

e．在高氮条件下，较少的根就足以吸收适量的氮，因此，植物向叶片的发展投入。

f．高氮水平刺激根的发育，因为根是第一个能够利用额外的氮的器官。

g．对于每一个体而言，生物量在地上部和根部之间的分布是由遗传特性所决定的。

因此，氮的状况仅影响作为整体的植物的生长。

所以，地上部/根部比值之差必须被解释为遗传上的差异，与功能无关

（2）实验内容Ⅱ

请填写以下测量结果，并进行结果分析。

①测得的叶片的总面积：

处理叶表面积（cm2）

L（LⅡ……）

H（HⅡ……）

②根据实验内容Ⅰ计算出来的平均叶面积：

处理平均叶面积（cm2）

L…………

H…………

（3）实验内容Ⅲ

请填写以下测量结果：

①测出的代表性根的长度

处理根的总长度（cm）

L（LⅢ……）

H（HⅢ……）

②根据实验内容Ⅱ计算出的植物根的长度

处理平均根长（cm）

L…………

H…………

③根据实验内容Ⅰ计算出来的植物平均叶面积与平均根长之比：

处理平均叶面积/平均根长

L…………

H…………

④哪一种指标的信息量最大？

（对正确的答案作记号√）

a．地上部重量／根重量b．叶表面积／根长

⑤对于上述指标的说法中，哪条正确，哪条不正确，在左侧画＋或－来表示你的观点。

A．光合作用速率与地上部的生物量成正比。

呼吸作用速率与地上部加根的生物量成正比。

这是为什么地上部重量/根重量这一指标信息量最大的原因。

b．叶片对CO2的呼吸和根对养分和水分的吸收都是发生在表面上的过程。

因此，叶面积/根表面积的比值应是最好的指标。

叶面积／根长之比是另一可以接受的指标，因此这两个都是最好的指标。

c．在某些情况下（例如干旱），叶片和根可能收缩。

这时叶面积和根长之比不再是非常有用的指标。

因此，用地上部重量/根重这一指标更好。

d．叶面积/根长这一指标无论如何也不包含有关生物量向茎投入的信息。

结果是这一指标不能用作生物的可信赖的指标，但这一点不适于地上部重量/根重量这一指标，因此这个指标是较好的参数。

e．叶面积是两度的，而根是一度的。

因此，不能将两者简单地起来计算指标。

在计算地上部重量与根重的比值时，没有这个问题。

因此后一比值是较好的参数。

f．因为在高氮情况下地上部重量与根重两者都增加，所以叶面积/根长之比是较好的比较参数。

参考答案

12．通过变异系数的计算，小穗数C％＝5.6％，株高C％＝10％。

小穗数的变异程度比株高小，说明株高这一性状受环境影响的敏感性比小穗数大。

13．由于结构的同源性，表明这些生物是从共同的祖先发展而来的。

14．结论不全面，因为发霉食物中是否含有致癌物质——黄曲霉素才是容易得癌症的根本原因。

15．

（1）D

（2）B（3）C（4）A（5）E

16．

（1）捕食，竞争。

（2）捕食关系。

（3）在两种草履虫的竞争关系中，大草履虫因得不到食物被逐渐淘汰。

17．（提示）按互比实验方法设计实验方案。

18．设计内容应包括：

（1）实验原理：

种子呼吸释放的CO2被NaOH吸收，使密闭的容器内气体体积变小，从而通过玻璃管内预先安放的有色液滴的位置变化观察种子的呼吸作用，设置“煮死种子”不进行呼吸作对照实验。

（2）实验装置：

应包括：

①整个装置是密闭的：

①利用细玻璃管设置一个液滴，使装置中的气体变化能够观察到。

整个装置如图所示。

另设置对照，装置同上图，但种子为煮死的。

19．（提示）用乙醚或其他麻醉剂擦在反射敏感区（或皮肤），后用酸刺激不引起搔扒反射，说明皮肤感受器是引起反射的重要组成部分。

20．（提示）用含羞草进行感性运动实验，可用手触摸等机械刺激或用蚊香距含羞草小叶3cm处熏炙的办法，都可以看到出现小叶闭合和羽片叶柄下垂的反应。

（2）用蚕豆或其他种子作根向水性实验，将种浸泡一昼夜后，用大头针刺穿蚕豆种子子叶，把它固定在泡沫塑料块上，放在玻璃杯内注水，水面接近种子。

几天后即可观察到胚根垂直向下，朝向水方向生长。

21．这种小区排列不合适，应按下列图的方式排列。

22．

（1）给予单侧光照。

单侧光照引起生长素在背光侧分布多，造成背光侧生长较快，从而植物向光弯曲。

（2）将花盆横放一段时间，因地心引力引起生长素在近地面分布多，于是生长快，植株向上弯曲。

23．E—C—E24．C—B—A

25．A．求偶B．进攻C．警觉D．防卫

26．

（1）在1000mL蒸馏水中分别加入1、2、4、6g的NaCl，即配成1‰、2‰、4‰、6‰NaCl溶液。

（2）A品种平均发芽率比对照降低40.5％；B品种降低66.5％。

（3）A品种耐盐性强。

27．

（1）甲母猪产仔平均初生重为1.37kg，乙为1.5kg。

（2）甲猪产的仔猪变异范围大。

（3）乙猪产的仔猪整齐。

28．

（1）无肥区产量最低，其次是无氮区；说明缺少氮肥产量会急剧下降。

（2）这块土壤中最缺乏是M肥，不缺K肥。

29．下图的曲线分布表现为两头小中间大的现象，属正态分布。

30．下图的曲线表明：

（1）呼吸强度最强的温度是40℃，最弱是10℃。

（2）在40℃～50℃时，呼吸强度约为12.5mg/h·g。

贮藏蔬菜等要保持在10℃左右。

31．根据组限的分布次数，可绘制出100株小麦株高分布的柱形图。

100株小麦株高分布的柱形图