内容正文:
第2节 细胞中的无机物
1
◆
预习梳理
◆
预习检测
◆
任务活动
◆
课后习题
任务一 细胞中水的存在形式及作用
任务二 细胞中无机盐的存在形式及作用
2
一、细胞中的水
1.水的含量
(1)在活细胞中含量最多的化合物是____。
(2)生物体的含水量随着__________的不同有所差别,一般为
。
水
生物种类
预 习 梳 理
3
2.水的特点
(1)水的结构:水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子
成为一个______分子。
极性
(2)水分子之间的作用力称为______,其不断地断裂又不断地形成,
使水在常温下能够维持______状态,同时使水具有较高的________,
这对于维持生命系统的稳定性十分重要。
氢键
液体
比热容
预 习 梳 理
4
3.水的存在形式和作用
种类 自由水 结合水
形式 在细胞中呈______状态 与______________等物质结合
含量 约占细胞内全部水分的
约占细胞内全部水分的
游离
蛋白质、多糖
预 习 梳 理
5
种类 自由水 结合水
作用 ①细胞内良好的溶剂;
②参与细胞内的许多_______
___反应;
③为细胞提供__________;
④运送___________________ 是细胞结构的重要组成部分
(续表)
生物化学
液体环境
营养物质和代谢废物
预 习 梳 理
二、细胞中的无机盐
1.存在形式和含量
(1)存在形式:多数以______形式存在。
(2)含量:占细胞鲜重的___________。
离子
预 习 梳 理
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2.功能及实例
生理功能 举例
无机盐是细胞必
不可少的_______
_____的成分 ①是构成________、、、、 的元
素;
②是构成________、、、、 的元
素;
③ 是组成________、________等的重要成分
许多化
合物
叶绿素
血红素
细胞膜
细胞核
预 习 梳 理
8
生理功能 举例
无机盐对于维持
细胞和生物体的
__________有重
要作用 ①人体内 缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋
性降低,最终引发________________等,因此,
当大量出汗排出过多的无机盐后,应多喝______
___;
②哺乳动物的血液中必须含有一定量的 ,如
果 的含量太低,动物会出现______等症状
生命活动
肌肉酸痛、无力
淡盐水
抽搐
(续表)
预 习 梳 理
9
生理功能 举例
无机盐对于维持
细胞的_________具有重要作用 人体血液中存在 和
等酸碱缓冲物质,可以中和
人体代谢产生的碱或酸
(续表)
酸碱平衡
预 习 梳 理
(1)种子萌发时细胞中自由水与结合水的比值下降。( )
×
[解析] 种子萌发时细胞代谢旺盛,自由水含量增多,自由水与结合
水的比值上升。
(2)水和无机盐均可参与细胞的构建。( )
√
(3)细胞中的无机盐都以离子形式存在。( )
×
[解析] 细胞中的无机盐大部分以离子形式存在,少部分以化合物的形
式存在,如骨骼和牙齿中的钙以 的形式存在。
预 习 检 测
11
(4)无机盐在细胞中含量很少,所含元素都属于微量元素。( )
×
[解析] 无机盐所含元素不都是微量元素,如、 属于大量元素。
(5)植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐。( )
√
预 习 检 测
12
任务一 细胞中水的存在形式及作用
1.自由水与结合水的相互转变
(1)转化条件:如温度,自由水 结合水。
(2)转化实例:
①烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏时或植物进入冬季时,部分自由水转化为结合水。
任 务 活 动
13
2.自由水和结合水的比值关系
(1)图示
(2)曲线
任 务 活 动
14
(3)在生产实践中的应用
①种子储存前晒干是为了降低自由水含量,降低代谢速率,以延长储
存时间。
②种子萌发时,需要吸收水分,增加自由水含量,以提高代谢速率。
③越冬作物减少灌溉,可以减少自由水的比例,从而提高作物的低温
抗性。
任 务 活 动
15
例1 [2025·四川成都高一月考]如图所
示为细胞中水的两种存在形式及其作
用。下列相关叙述错误的是( )
A.图中甲表示“组成细胞结构”,乙可表示运输营养物质和代谢废物
B.图中①指的是结合水,该部分水较少,丢失不会导致细胞死亡
C.图中②指的是自由水,细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多
D.①/②的值增大,有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
√
任 务 活 动
16
[解析] ①为结合水,其功能为组
成细胞结构;②为自由水,是细
胞内良好的溶剂,能运送营养物
质和代谢废物,参与生化反应,为细胞提供液体环境,故乙可表示运
输营养物质和代谢废物,A正确。结合水是细胞结构的重要组成成分,
结合水丢失会导致细胞死亡,B错误。图中②指的是自由水,自由水
相对含量越高,细胞代谢越旺盛,故细胞代谢旺盛时该部分水的含量
会增多,C正确。①为结合水,②为自由水,①/②的值增大时,代谢
水平降低,植物抗寒性、抗旱性等抗逆能力提高,D正确。
任 务 活 动
17
任务二 细胞中无机盐的存在形式及作用
【资料】1.人体缺碘可能会引发地方性甲状腺肿,这是因为碘是参与
构成甲状腺激素的重要成分。
2.硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长,植物缺少硼时会导致“花而不
实”。
3.医生给患急性肠炎的病人补水时,输入的是质量分数为的
溶液而不是清水或浓盐水。
4.人体代谢过程中会产生一些酸性或碱性的物质,血液中存在的
和 等缓冲物质,可以中和这些物质。
任 务 活 动
18
分析资料,说明以上资料分别体现了无机盐的作用是什么?
(1)资料1:________________________________________。
(2)资料2:____________________________________________。
(3)资料3:______________________________________________。
(4)资料4:____________________________________________。
无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分
无机盐对于维持生物体的生命活动有着重要作用
无机盐能调节人体的渗透压,维持细胞的正常形态
无机盐对于维持人体内的酸碱平衡具有重要作用
任 务 活 动
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例2 [教材P22“思考·讨论”拓展]如图是一种叶绿素分子和血红素分子
的局部结构简图,下列说法错误的是( )
A.植物体缺 会影响光合作用的进行
B.构成血红素分子的元素都是大量元素
C.叶绿素分子中应含C、、、、 等元素
D.构成叶绿素分子和血红素分子的元素在无机自然界中都能找到
√
任 务 活 动
20
[解析] 是叶绿素分子的组成成分,缺 会通过影响叶绿素分子
的形成而影响植物体的光合作用,A正确;由题图可知,血红素分子
含有,是微量元素,B错误;叶绿素分子中含C、、、、
等元素,C正确;构成叶绿素分子和血红素分子的元素在无机自然界
中都能找到,D正确。
任 务 活 动
21
例3 [2026·安徽合肥高一月考] 是激活色氨酸合成酶的必要成分,
缺 会影响生长素合成从而导致植物生长受阻,通常植物会节间
缩短,叶片变小呈簇生状,俗称“小叶病”。某生物兴趣小组欲验证
小叶病由缺锌引起,下列说法正确的是( )
A.依据元素在细胞内的重要性划分,锌属于微量元素
B.实验组使用完全培养液,对照组使用只缺 的缺素培养液
C.“小叶病”说明 对维持细胞的渗透压有重要作用
D.进一步实验,向出现症状的组别加入适量 继续培养,可使实
验更具说服力
√
任 务 活 动
22
[解析] 大量元素与微量元素的划分依据是含量,而非重要性,锌属
于微量元素,A错误。在验证小叶病由缺锌引起的实验中,实验组应
为处理组(使用只缺 的缺素培养液),对照组应为正常组(使用完全
培养液),以观察缺锌效应,B错误。根据题干信息可知“小叶病”是缺
影响色氨酸合成酶活性,进而抑制生长素合成,导致植物生长
受阻,表现为节间缩短和叶片簇生,“小叶病”未体现 对维持细胞
的渗透压有重要作用,C错误。向出现小叶病症状的组别(即缺锌组)
加入适量 继续培养,若症状缓解或消失,可证实缺锌是病因,
这属于恢复实验,能增强实验说服力,D正确。
任 务 活 动
23
[拓展]探究植物必需无机盐的实验设计思路
探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐,一般利用溶液培养法,
具体设计思路如下:
(1)对照组:植物+完全培养液 正常生长。
(2)实验组:
实验组加入 盐的目的是二次对照,使实验组形成自身前后对照,以
增强说服力。
任 务 活 动
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课后习题
25
[1~10题,每题2分,共20分]
知识点一 细胞中水的存在形式及作用
1.[2025·河北石家庄高一期中]下列有关生物体内水的叙述,不正确
的是( )
A.同一株植物中,老叶细胞比幼叶细胞中自由水含量低
B.细胞内的水不是都能参与物质运输和化学反应
C.鸡蛋清中所含的水都是自由水
D.水是活细胞中含量最多的化合物
√
课 后 习 题
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[解析] 代谢越旺盛的细胞内含有的自由水越多,同一株植物中,幼
叶细胞代谢更旺盛,故幼叶细胞比老叶细胞中自由水含量高,A正确;
自由水能参与物质运输和化学反应,结合水是细胞结构的重要组成
部分,不参与物质运输和化学反应,B正确;鸡蛋清中含有结合水和
自由水,C错误;水是活细胞中含量最多的化合物,D正确。
课 后 习 题
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2.[2026·安徽合肥高一期中]雨水,是二十四节气的第二个节气,通
常预示着降雨开始,雨量渐增。俗话说“春雨贵如油”,适宜的降水
对农作物的生长很重要。下列关于水的叙述,错误的是( )
A.细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合
B.与休眠种子相比,萌发种子代谢快,因为结合水与自由水的比值
升高,细胞代谢加强
C.自由水不仅是生化反应的介质,也可直接参与反应
D.玉米等种子收获后需经晾晒处理后再储藏,主要是减少自由水的
含量
√
课 后 习 题
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[解析] 细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结
合,这样水就失去流动性和溶解性,成为生物体的构成成分,A正确;
与休眠种子相比,萌发种子代谢快,自由水含量增加,结合水/自由
水的值降低,B错误;自由水不仅是生化反应的介质,也可直接参与
反应,如光反应中水的分解,C正确;将种子晒干就是减少了其中自
由水的量而使其代谢水平降低,便于储藏,D正确。
课 后 习 题
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3.[2026·山东青岛高一月考]细胞内的水可分为自由水和结合水,下
列有关水的描述不正确的是( )
A.因为水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子成为一
个非极性分子
B.氢键的存在使水有较高的比热容,使水的温度相对不易发生改变,
有利于维持生命系统的稳定
C.带有正电荷及负电荷的分子(或离子)都容易与水结合,因此水是良
好溶剂
D.因为氢键不断地断裂,又不断地形成,使水在常温下能够维持液
体状态
√
课 后 习 题
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[解析] 水分子由2个氢原子和1个氧原子构成,氢原子以共用电子对
与氧原子结合,由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力,使氧
的一端稍带负电荷,氢的一端稍带正电荷,水分子的空间结构及电
子的不对称分布,使水分子成为一个极性分子,A错误;由于氢键的
存在,水具有较高的比热容,这就意味着水的温度相对不容易发生
改变,水的这种特性,对于维持生命系统的稳定性十分重要,B正确;
水分子是一个极性分子,带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易
与水结合,因此,水是良好的溶剂,C正确;氢键比较弱,易被破坏,
只能维持极短时间,这样氢键不断地断裂,又不断地形成,使水在
常温下能够维持液体状态,具有流动性,D正确。
课 后 习 题
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4.磁共振技术可应用于临床疾病诊断,因为许多疾病会导致组织和器
官内的水分发生变化,这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。
下列有关叙述错误的是( )
A.人体的不同组织和器官中含水量存在差异
B.水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的
C.组织发生病变可能会导致组织内的水分发生变化
D.发生病变的器官,细胞代谢速率往往会发生改变
√
课 后 习 题
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[解析] 不同的组织、器官的功能是不同的,含水量也有差异,A正
确;水在细胞内的存在形式有自由水和结合水两种,二者可以相互
转化,B错误;组织发生病变,组织内的水分一般也会发生变化,因
此可用磁共振技术进行疾病诊断,C正确;发生病变的器官,往往水
分也有所变化,因而细胞代谢的速率往往会发生改变,D正确。
课 后 习 题
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知识点二 细胞中无机盐的存在形式及作用
5.[2025·甘肃兰州高一期中]无机盐在生物体内含量虽少,但作用却
很大,下列相关说法正确的是( )
A.无机盐在生物体内均以离子形式存在
B.哺乳动物血液中的 含量过高会引起抽搐现象
C.铁是叶绿素的必要成分
D.大量出汗后饮用淡盐水有利于维持细胞的正常生命活动
√
课 后 习 题
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[解析] 无机盐在生物体内大多数以离子的形式存在,也有以化合物
形式存在的,例如,A错误;哺乳动物血液中的 含量过低
会引起抽搐现象,含量过高会引起肌无力,B错误;铁是构成血红素
的元素,镁是构成叶绿素的元素,C错误;大量出汗后机体丢失了大
量的水和无机盐,因此大量出汗后饮用淡盐水有利于维持细胞的正
常生命活动,D正确。
课 后 习 题
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6.[2026·四川巴中高一月考]研究发现用不含和 的生理盐水灌
注离体蛙心时,蛙心收缩不能维持;用含有少量和 的生理盐
水灌注离体蛙心时,心脏能持续跳动数小时。这说明和 ( )
A.为蛙心脏的持续跳动直接提供能量
B.对维持蛙心形态有重要作用
C.对维持生物体正常生命活动有重要作用
D.是构成细胞内某些复杂化合物的重要成分
√
课 后 习 题
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[解析] 无机盐不能为生命活动提供能量,A错误;本实验没有体现
出和 对维持蛙心形态有重要作用,B错误;该实验说明无机
盐和 对于维持生物体正常生命活动有重要作用,C正确;某
些无机盐是构成细胞内某些复杂化合物的重要成分,但题干中的现
象并不能体现出和 的这一作用,D错误。
课 后 习 题
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7.[2026·山东泰安高一月考]图Ⅰ表示甲、乙两种无机盐
离子处于不同浓度时与作物产量的关系;图Ⅱ表示不
同浓度的钙对某种植物花粉萌发和花粉管生长的影响。
下列相关描述错误的是 ( )
A.同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求
量不同
B.乙的浓度为和 时,提高产量的效果不同
C.适宜浓度的钙离子有利于花粉管的生长
D.在一定范围内,钙离子的浓度对花粉萌发率无影响
√
课 后 习 题
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[解析] 由图Ⅰ可知,同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不
同,A正确;分析图Ⅰ可知,乙的浓度为和 时,农作物产量相同,
故两者提高产量的效果相同,B错误;分析图Ⅱ可知,适宜浓度的钙
离子有利于花粉管的生长,C正确;由图Ⅱ可知,在一定范围内,提
高钙离子的浓度,花粉萌发率不变,说明在一定范围内,钙离子的
浓度对花粉萌发率无影响,D正确。
课 后 习 题
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8.[2025·河北石家庄高一期中]为确定铁元素是否为植物生长发育所必
需的元素,某生物兴趣小组成员用大豆幼苗作为实验材料,并列出了
一系列相关实验方案,其中正确的设计是 ( )
①以土壤为基质盆栽,浇灌缺铁的培养液
②以土壤为基质盆栽,浇灌蒸馏水
③以土壤为基质盆栽,浇灌含铁的蒸馏水
④不用基质,只用完全培养液
⑤不用基质,用只缺铁的缺素培养液
⑥不用基质,只用蒸馏水
A.选择①③进行实验 B.选择②③进行实验
C.选择④⑤进行实验 D.选择④⑥进行实验
√
课 后 习 题
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[解析] 分析题意,本实验的目的是探究铁元素是否为植物生长发育
所必需的元素,则实验的自变量是铁元素的有无,因变量是植物的
生长情况,实验设计应遵循对照与单一变量原则,故应选择:④不
用基质,只用完全培养液;⑤不用基质,用只缺铁的缺素培养液,
在相同条件下培养后,观察植物生长情况,故选C。
课 后 习 题
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9.下表表示人体肌细胞受刺激后,细胞内钙含量和肌肉收缩力量随时
间的变化关系:
时间/ 0 30 60 90 120 150 180
细胞内钙含量/ 0 7.8 2.2 0.5 0 0 0
肌肉收缩力量/ 0 2.0 5 3.5 2.1 0.5 0
表中数据能说明( )
A.细胞内钙浓度越高,肌肉收缩力量越大
B.肌肉收缩力量随时间延长不断增强
C.钙离子是细胞结构的组成成分
D.肌肉在达到最大收缩力量前可能将钙离子释放
√
课 后 习 题
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[解析] 由题表信息可知,细胞内钙含量在 时的肌肉收
缩力量小于细胞内钙含量为 时的肌肉收缩力量,A不符
合题意;由题表信息可知,当时间超过 时,肌肉收缩力量随时
间的延长而降低,B不符合题意;由题干信息不能得出钙是细胞结构
的组成成分的结论,C不符合题意;分析表格信息可知,肌肉收缩力量
在时最大,此时细胞内钙离子浓度已由 下降至
,因此推测肌肉在达到最大收缩力量前已将钙离子释放,
D符合题意。
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10.[2026·广东惠州高一月考]“有收无收在于水,收多收少在于肥”。
某生物兴趣小组以北方冬小麦幼苗为实验材料进行了如下探究实验。
下列叙述错误的是( )
洗净并除去表面水分风干幼苗 干物质
灰分
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A.步骤一主要损失的水在细胞中呈游离状态,可参与细胞内的许多
化学反应
B.步骤二主要损失的水在细胞中与蛋白质、多糖等物质结合,失去
了流动性
C.步骤三损失的主要是无机盐,它们在细胞中主要以离子形式存在
D.冬天的北方冬小麦幼苗的细胞中结合水与自由水比值相对较高
√
课 后 习 题
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[解析] 步骤一晾晒使幼苗失去的水主要是自由水,在细胞中呈游离
状态,可参与细胞内化学反应,A正确;步骤二烘干使幼苗失去的水
主要是结合水,通常与蛋白质、多糖等物质结合,B正确;步骤三燃
烧掉幼苗中的有机物,故步骤三损失的主要是有机物,剩下的灰分
主要是无机盐,在细胞中主要以离子形式存在,C错误;北方冬小麦
幼苗在冬天为了增强抗寒性,结合水相对含量增多,其细胞中结合
水与自由水比值相对较高,D正确。
课 后 习 题
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参与细胞内多种生物化学
反应、运输营养物质和代谢废物、为细胞提供液体环境、作为细胞
结构的重要组成成分
11.(10分)在冬季来临时,随着温度逐渐降低,植
物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化。
下图是冬小麦在不同时期的含水量变化关系图,
请据图回答下列问题:
(1)(3分)水是细胞内含量最多的化合物,由于水分子是极性分子,带
正电荷和负电荷的分子(或离子)都容易与水结合,因此它是细胞内
____________;此外生物体中的水还具有_______________________
___________________________________________________________
___________________(答出2点即可)等功能。
良好的溶剂
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[解析] 由于水分子是极性分子,带正电荷和负电荷的分子(或离子)
都容易与水结合,因此水是细胞内良好的溶剂,可溶解许多物质。
水还可以参与细胞内多种生物化学反应、运输营养物质和代谢废物、
为细胞提供液体环境、作为细胞结构的重要组成成分。
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(2)(4分)9月至12月,随着气温下降,自由水含量
显著下降的原因是________________________和
______________________。
部分自由水转化为结合水
植物根系吸收水分减少
[解析] 9月至12月,随着气温下降,植物体内的部分自由水转化为结
合水,且植物根系吸收水分减少, 减少自由水的含量,从而增加抗逆
性。
课 后 习 题
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(3)(3分)9月至12月结合水与自由水的比值______,
其意义在于__________________________________
____________________________________。
增大
避免气温下降时植物细胞内自由水过
多导致结冰损害自身,提高植株抗寒能力
[解析] 9月至12月,气温下降,为了避免气温下降时植物细胞内自由
水过多导致结冰损害自身,提高植株抗寒能力,植物体内的部分自由
水转化为结合水,结合水与自由水的比值增大。
课 后 习 题
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12.(10分)植物的生长发育离不开水和无机盐,适时适量灌溉和追肥
是农作物稳产、高产的保障。回答下列问题:
(1)(1分)土壤中无机盐被吸收到植物细胞内,大多数无机盐以______
形式存在。
离子
[解析] 细胞中的无机盐主要以离子的形式存在,少数以化合物的形
式存在。
课 后 习 题
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(2)(1分)从元素在细胞内含量分析,、、 属于______元素。
大量
[解析] 大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素,包括
C、、、、、、、、 ,因此从元素在细胞内的含量分
析,、、 属于大量元素。
(3)(2分)植物体缺 常表现为生长发育不正常,这说明_____________
___________________________________________________________
____________。
对于植物正
常的生长发育是必不可少的(对于维持细胞和生物体的生命活动具
有重要作用)
[解析] 植物体缺会影响其生长发育,这说明 是植物体生长发育所
必需的元素。
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(4)(2分)除了合理施肥外,还需要注意适当灌溉,这样才能够达到
“以水促肥”的效果,原因可能是_______________________________
___________________________________________。
无机肥必须溶解于水中才能被根系
吸收,适当灌溉可提高根系对无机肥的吸收效率
[解析] 水是良好的溶剂,无机肥必须溶解于水中才能被根系吸收,
适当灌溉可提高根系对无机肥的吸收效率,因此施肥的同时还要注
意适当灌溉。
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(5)(4分)“焦边”是缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。某同
学欲探究钾对植物生长情况的影响,配制了两种培养液进行实验,
培养液主要成分配方如下表所示。
组别 培养液类别 培养液所含主要成分的质量浓度/
A组 完全培养液 25 000 150 150 134
B组 缺素培养液 0 150 250 134
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该实验设计存在两处不足之处,不足之处如下:
①_________________________________________;
②________________________。
A组和B组培养液中的用量不同
缺素培养液缺也缺
[解析] 实验的自变量是钾离子的有无,其余均为无关变量,因此在
实验设计中存在的缺陷一是A组和B组培养液中 的用量
不同,未遵循无关变量一致原则;二是缺素培养液缺也缺 ,
无法排除 对实验结果的影响。
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