版高考生物大一轮复习 第13讲 光合作用与呼吸作用速率的测定及曲线图的解题策略考题集萃实战演练.docx

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版高考生物大一轮复习第13讲光合作用与呼吸作用速率的测定及曲线图的解题策略考题集萃实战演练

2019版高考生物大一轮复习第13讲光合作用与呼吸作用速率的测定及曲线图的解题策略考题集萃实战演练

题型特点

考情分析

命题趋势

细胞呼吸和光合作用是生物界最基本的代谢生理过程，多年来是高考的必考内容。

以选择题和实验题的形式对细胞呼吸及光合作用过程的综合考查尤其突出，题目多以曲线、图表、实验为载体

2017，江苏卷，29T

2016，全国卷Ⅰ，30T

2015，安徽卷，29T

2015，北京卷，31T

光合作用与细胞呼吸的过程及影响因素仍是2018年高考的重点，几乎每年都有涉及。

常以曲线、图表或生产生活实践为载体进行考查，也可能以实验分析题和实验设计题形式考查，选择题和非选择题均有可能出现

分值：

6～16分

1．微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系

（以光合速率大于呼吸速率为例）

项目

表示方法

呼吸速率

线粒体释放CO2量（m1）；黑暗条件下细胞（植物体）释放CO2量（葡萄糖消耗量）

线粒体吸收O2量（n1）；黑暗条件下细胞（植物体）吸收O2量

净光合

速率

细胞（植物体）吸收的CO2量（m2）；植物（叶片）积累葡萄糖量

细胞（植物体）释放的O2量（n2）

真正光

合速率

叶绿体利用、固定CO2量m3或（m1＋m2）；植物（叶绿体）产生葡萄糖量

叶绿体产生、释放O2量n3或（n1＋n2）

2.常考曲线分析

以测定的CO2吸收量与释放量为指标

总光合作用速率与呼吸速率曲线交点解读

总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率＝呼吸速率，不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率＝呼吸速率，此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。

3．理解光合作用、呼吸作用关系中常考术语及含义有利于曲线分析

条件

题目中常见的关键语句

所指的含义

光照条件下

植物“产生”的O2量或植物“合成”的有机物的量

实质上是在叶绿体中产生的量，即光合作用总量或真光合作用量

植物“释放”的O2量或植物“积累”的有机物的量

实质上是净光合作用量，即光合作用总量－呼吸作用消耗量

植物“吸收”的CO2量

实质上是净光合作用量

黑暗条件下

植物“释放”的CO2量

实质上是呼吸作用释放量

植物“吸收”的O2量

实质上是呼吸作用吸收量

关系式

光合作用实际产O2量＝实测的O2释放量＋呼吸作用消耗的O2量

光合作用实际CO2消耗量＝实测的CO2吸收量＋呼吸作用释放的CO2量

光合作用葡萄糖积累量＝光合作用产生葡萄糖量－呼吸作用消耗葡萄糖量

解题方法

1．对于细胞呼吸

（1）概念法，依据反应物和生成物的种类和数量分析判断细胞呼吸方式。

（2）曲线模型法，以酵母菌细胞呼吸强度随O2浓度变化曲线为模型进行分析。

（3）比较反应式，对有氧呼吸与无氧呼吸反应式进行分析，得出产生CO2与消耗O2、C6H12O6量的比例关系。

2．光合作用、呼吸作用曲线分析

（1）过程分析法：

结合教材P103光合作用图解分析光合作用曲线中各点的含义。

（2）模型法：

通过建立类似教材P106拓展题1的典型曲线模型理解净光合作用、真光合作用。

（3）分段分析法：

明确曲线上特殊点的含义、曲线走势如何随条件的改变而改变。

答题步骤

1．读题，理解题意。

2．运用学过的知识，见过的类似习题建立条件与现象之间的联系。

3．尝试对题目进行解析

（1）题目告诉了什么，大致考什么。

（2）解释此种条件为何出现此种现象。

（3）洞察出题者的意图。

规范答题

1．非选择题中文字叙述类的题目语言表述清楚规范。

例如：

（1）书写细胞呼吸的反应式等要注意“→”，能量、条件、酶等不能遗漏。

（2）表述突然停止光照，C3化合物含量短时间变化时，要注意因果关系，逻辑清晰。

2．认真审题，不因细节而失分。

例如：

（1）光合作用曲线分析中要看清纵坐标是CO2吸收量还是产生量。

（2）CO2对光合速率的影响曲线中，注意起点是在坐标原点，还是在x轴上。

（3）题干是问制造的有机物，还是积累的有机物。

光合作用、呼吸作用速率的测定能较好地考查学生的实验分析能力，光合作用与呼吸作用曲线的考查更能检测学生对两大基础代谢的过程及现象的理解，有较好的区分度，能实实在在地检测考生运用知识分析问题的能力，因此受出题者青睐。

该部分内容有如下命题角度。

角度一►　有关细胞呼吸的探究

1．教材中酵母菌呼吸方式探究实验注意事项

（1）通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变浑浊的CO2是由酵母菌有氧呼吸产生的。

（2）B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保是无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水中。

2．呼吸状况探究类实验材料的选择

（1）若探究种子呼吸状况则不必遮光，但需死种子作为对照。

（2）若探究植株（或幼苗）呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但已死亡的植株或幼苗作为对照。

角度二►　对植物的“三率”及真光合作用、净光合作用的理解

1．植物生长速率取决于净光合量而不是“总光合量”。

如下图中n值为净光合速率（虚线表示），n值＝总光合速率－呼吸速率。

2．解答与呼吸作用、光合作用曲线综合题应特别关注的信息

（1）光照强度为“0”意味着光合作用不能进行，此时气体变化量全由细胞呼吸引起，可作为呼吸强度指标。

（2）光照下吸收CO2量应为净光合量。

（3）光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。

3．三率：

①呼吸速率，②净光合速率，③真光合速率。

[例1]如图是测定发芽种子的细胞呼吸类型所用的装置（假设呼吸底物只有葡萄糖），装置1、2中分别放入等量的发芽种子，装置3中为等量的煮熟种子。

若装置1左移10cm，装置2右移12cm，装置3右移2cm，则有氧呼吸消耗葡萄糖与无氧呼吸消耗葡萄糖的相对比值为（　C　）

A．6∶5B．5∶6

C．2∶5D．5∶2

解析　装置3为对照实验，其右移2cm，则可判断装置1实际左移12cm（呼吸消耗的O2量）、装置2实际右移10cm（细胞呼吸释放的CO2量与有氧呼吸消耗的O2量的差值，即无氧呼吸释放的CO2量），则有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量的比例＝12∶10，两者消耗的葡萄糖的相对比值为（12÷6）∶（10÷2）＝2∶5，C项正确。

1．（2015·海南卷）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。

下列叙述错误的是（　D　）

A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能

B．叶温在36～50℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高

C．叶温为25℃时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的

D．叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0

解析　据图可知，叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值即净光合速率相等，都大于0，D项错误。

课时达标　第13讲

1．图1表示某植物叶肉细胞内甲、乙两个重要生理过程中C、H、O的变化（其中数字代表过程，A、B、C代表物质）；图2表示当光照和CO2浓度足够的条件下，温度对该植物光合作用和呼吸作用的影响，其中实线表示光照时CO2的消耗量，虚线表示黑暗时CO2的产生量。

请据图回答：

（1）图1中，甲过程发生的场所为__叶绿体__，该生理过程的能量变化为__光能→活跃的化学能→稳定的化学能__。

乙过程中A消耗于该过程的第__三__阶段，其发生的场所为__线粒体内膜__。

乙过程产生的水，其氢的来源是__葡萄糖和水__（不考虑中间产物）。

（2）图1中，若甲过程其他条件不变，光照由强变弱，则短时间内中间产物C3的含量将__增加__（填“增加”“减少”或“不变”）。

（3）由图2可知，与__光合__作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是__降低化学反应的活化能__。

（4）若昼夜不停地光照，图2植物在温度为__30_℃__条件下，生长状况达到最佳。

若在此温度条件下，每天交替进行12h光照、12h黑暗处理，则该植物在24h内积累的葡萄糖为__16.4__mg（保留小数点后一位）。

解析　图1中②表示光合作用的光反应阶段，①表示暗反应中C3的还原，③表示有氧呼吸的第三阶段，④表示有氧呼吸的第一、二两个阶段。

A为氧气，B为C3。

（1）甲过程为光合作用，其场所在叶绿体，能量变化为光能→活跃的化学能→稳定的化学能。

乙过程为呼吸作用，氧气参与有氧呼吸第三阶段，发生的场所为线粒体内膜。

有氧呼吸过程中氢来源于葡萄糖和水。

（2）光照强度减弱，光反应减弱，光反应产生的[H]和ATP减少，C3还原减少，则C3剩余量增加。

（3）由图2可知，与光合作用有关的酶对高温更为敏感，相关酶的作用机理是降低化学反应的活化能。

（4）由图可知，在温度为30℃条件下，净光合速率最大为8－3＝5mg/h，若每天交替进行12h光照、12h黑暗处理，在24h内积累的葡萄糖＝[（8－3）×12－3×12]÷44÷6×180＝16.4mg。

2．下图甲曲线表示在温度为25℃（该温度是该作物光合作用的最适温度）、水分和无机盐均适宜的条件下，温室内光照强度与作物光合速率的关系；图乙是某同学探究影响植物光合速率因素的实验装置。

试回答下列问题：

（1）图甲曲线中，当光照强度为B时，叶肉细胞中产生ATP的场所有__细胞质基质、线粒体和叶绿体（类囊体薄膜上）__，叶绿体吸收CO2的量等于__a＋b__；当光照强度为A时，叶绿体吸收CO2的量等于__a__，叶绿体中消耗CO2的场所是__叶绿体基质__。

（2）图甲曲线中，当光照强度EC时，可采取__遮光（遮阴）__措施，保证作物的最大光合速率。

若遇阴天，温室需补光，选用__红光或蓝紫__光最有效。

（3）已知该植物呼吸作用的最适温度为30℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30℃，图甲曲线中a点将向__下__移动，b点将向__下__移动。

（4）图乙装置中隔在灯与试管之间的盛水玻璃柱的作用是__吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响__。

（5）若实验中每隔5min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是：

①__光照强度减弱，光合作用产生的O2减少__；

②__水中CO2的含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少__。

（6）为了探究光照强度对光合速率的影响，利用图乙装置进行实验的设计思路：

__用多组相同装置，只改变灯泡功率（或只改变试管与光源之间的距离），进行对照实验__。

解析　

（1）图甲曲线中，当光照强度为B点时，此时细胞中既进行光合作用，也进行呼吸作用，所以叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。

叶绿体吸收CO2的量为光合作用总量，等于净光合作用量＋呼吸量，即a＋b。

当光照强度为A时，光合作用＝呼吸作用，叶绿体吸收CO2量等于a，消耗CO2的场所是叶绿体基质。

（2）曲线中，当光照强度E＜光饱和点B点时，增大光合速率的主要措施是增大光照强度；当B

由于叶绿体中的色素主要吸收蓝紫光和红光，所以补光时应选用蓝紫光和红光。

（3）已知该植物呼吸作用的最适温度为30℃，将温度调到到30℃呼吸强度增大，所以图甲曲线中a点将向下移动。

光合作用的最适温度为25℃，升高温度后，光合作用强度会下降，b点将向下移动。

3．在春末晴朗白天，重庆某蔬菜基地测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度（实际光合作用强度与呼吸作用强度之差），结果见图（假设塑料大棚外环境条件相同，植株大小一致、生长正常，栽培管理条件相同），请据图回答下列问题：

（1）光合作用强度是指__植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量__，在曲线a中，与11时相比，13时植株叶绿体内C3与C5化合物相对含量较高的是__C5__（填“C3”或“C5”）；在11时和13时分别摘取植株上部成熟叶片用碘蒸气处理，13时所取叶片显色较__深__（填“深”或“浅”）。

（2）曲线b的峰值低于曲线a，出现这种现象的两个主要因素是__光照强度、空气中CO2含量__。

曲线c高于曲线b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的__ATP、[H]__用于CO2还原；6～9时和16～18时，曲线b高于曲线a，主要原因是此时大棚内__温度__较高。

解析　

（1）由图中曲线分析，在曲线a中，与11时相比，13时光照强度大，为减少水分散失，部分气孔关闭，导致CO2供应不足，生成的C3减少，而C3还在不断地被还原生成C5，所以C5的相对含量较高。

在13时植株上部成熟叶片净光合作用的积累量（淀粉）比11时多，所以13时所取叶片用碘蒸气处理叶片显色深。

光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，也可以用单位时间内固定的CO2量或产生的O2量来表示。

（2）a不盖膜，光照和空气都是自然状态下，但b盖膜，曲线b的峰值低于曲线a，产生这种现象的两个主要因素是光照强度和空气中CO2含量。

曲线c高于曲线b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的ATP、NADPH（[H]）用于CO2还原。

6～9时和16～18时，曲线b高于曲线a，即光合作用强度较强，主要原因是此时大棚内温度较高。

4．图甲为某植物光合速率随环境条件变化的曲线。

图乙表示该植物两昼夜吸收或释放的CO2变化，S1～S5表示曲线与x轴围成的面积。

请据图回答问题：

（1）光合作用过程中，O2和有机物（C6H12O6）中的氧分别来源于原料中的__H2O__和__CO2__。

（2）图甲中若在t2时刻增加光照，光合作用速率将__不变__。

t2→t3，限制光合作用速率的主要外界因素是__CO2浓度__。

t4后短暂时间内，C3还原后的直接产物含量将__减少__（填“减少”“增加”或“不变”）。

（3）图乙DE段波动的主要外界因素是__温度__，第二天中__I__点（填字母）积累的有机物最多。

（4）图乙中S2明显小于S4，造成这种情况的外界因素是__光照强度和温度__，如果S1＋S3＋S5>S2＋S4，则该植物在这两昼夜内__不能__（填“能”或“不能”）生长。

（5）将该植物放在常温下暗处理2h，质量减少2mg，再用适当光照射2h，测其质量比暗处理前增加6mg，则该植物的实际光合速率是__5__mg/h。

解析　

（1）光合作用产生的O2中的氧全部来自水，产生的有机物中的氧来自CO2。

（2）由于t2时刻光照强度已经充足，故增加光照强度，光合速率不变。

根据t3时提高CO2浓度光合速率提高，说明t2→t3的限制性因素主要是CO2浓度。

t4光照停止，C3还原后的直接产物（C6H12O6）的含量会减少。

（3）图乙DE段只进行细胞呼吸，其波动的影响因素主要是温度。

第二天中I点光合作用＝细胞呼吸，I点之后光合作用<细胞呼吸，故I点时积累的有机物最多。

（4）图乙中S2明显小于S4，说明净光合速率差别较大，可能是这两天白天中的光照强度不同或温度不同（空气中CO2浓度较稳定）。

由于S1＋S3＋S5（有机物消耗量）>S2＋S4（有机物积累量），故这两昼夜内植物不能生长。

（5）由暗处理知呼吸速率＝2÷2＝1mg/h；光照后比暗处理前增加6mg，所以光照2h内植物重量增加量＝6＋2＝8mg，可计算知净光合速率＝8÷2＝4mg/h，则实际光合速率＝1＋4＝5mg/h。

5．阳光穿过森林会在地上投下“光斑”，如图显示了生长旺盛的某植物的一片叶子在“光斑”照耀前后的光合作用过程中吸收CO2和释放O2的情况。

请据图分析回答：

（1）图中__甲__（填“甲”或“乙”）代表O2释放速率。

请写出判断理由__光斑开始时，O2释放速率迅速增加；光斑移开时，O2释放速率迅速下降（写出一条即可，或释放速率随光斑的改变而迅速改变）__。

（2）A点以后植物是否继续进行光合作用？

__是__。

请说明理由。

__A点后植物叶片依然在吸收CO2和释放O2__。

（3）图中A点以后叶绿体中__C3__（填“C3”或“C5”）含量会暂时增加，此时ATP的移动方向是__从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体基质__。

（4）若对该植物作如下处理：

（甲）持续光照10分钟，再黑暗处理10分钟；（乙）光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。

若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量是：

甲__少于__乙（填“多于”“少于”“等于”或“无法确定”）。

原因是__随着光照和黑暗的交替进行，（乙）光下产生的[H]和ATP能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量__。

解析　

（1）图中光斑开始时，甲的释放速率迅速增加；光斑移开时，甲的释放速率迅速下降，因此甲代表O2释放速率。

（2）A点后植物叶片依然在吸收CO2和释放O2，说明叶片仍在进行光合作用。

（3）图中A点以后，光反应停止，光反应产生的ATP和[H]含量下降，导致暗反应中C3还原受阻，因此叶绿体中C3化合物含量会暂时增加，此时ATP的移动方向是从类囊体薄膜（光反应）移向叶绿体基质（暗反应）。

（4）甲情况下光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。

相当于甲只进行了10分钟的暗反应，而乙相当于进行了20分钟，所以乙制造的有机物比甲多。

6．为了解培养条件对试管苗光合速率和呼吸速率的影响，以期对生产起指导作用，科研人员从葡萄试管苗顶部向下依次剪取带叶茎段，分别采用不同光照强度（光照强度为120）和温度（容器内温度为25℃）进行实验，结果如图，请分析回答：

（1）图1表明，随着光照强度增加，叶片净光合速率增加，这是由于光照增强，光反应产生的__[H]和ATP__增多，直接导致暗反应中__C3的还原__（过程）加快，CO2利用加快。

（2）由图2、图3可知，葡萄试管苗生长较为适宜的温度为__25_℃__，各部位叶片相比，对高温耐受性较差的是__上位叶__。

（3）实验结果表明，试管苗的上位叶净光合速率相对较低，其原因可能是__上位叶幼嫩，叶片中的叶绿素含量低，光合作用强度弱，同时呼吸作用比较旺盛__。

当光照强度从160增加至200时，限制叶片光合速率的主要环境因素是__二氧化碳浓度__。

（4）分析实验结果并结合生产实际，说出80～120的光照条件对葡萄试管苗生长比较适宜的理由__若继续增加光照强度，叶净光合速率增加不明显，同时会增加试管苗生产成本；还会导致温度升高，呼吸消耗增加__（至少说出两点）。

解析　

（1）由于光照增强，光反应产生的[H]和ATP增多，直接导致暗反应中C3的还原加快，CO2利用加快，最终使得叶片净光合速率升高。

（2）据图2、图3分析，葡萄试管苗的净光合速率在温度为25℃时最大，为最适宜的生长温度。

该温度下，各部位叶片相比，上位叶的呼吸速率最大，对高温耐受性较差。

（3）由于上位叶幼嫩，叶片中的叶绿素含量低，光合作用强度弱，同时呼吸作用比较旺盛，所以试管苗的上位叶净光合速率相对较低。

上位叶在光照强度为160时已经达到光饱和点，所以当光照强度从160增加至200时，限制叶片光合速率的主要环境因素是二氧化碳浓度。

（4）由于继续增加光照强度，叶净光合速率增加不明显，同时会增加试管苗生产成本，还会导致温度升高，呼吸消耗增加，所以80～120的光照条件对葡萄试管苗生长比较适宜。