专题03 光合速率和呼吸速率的测定备战高考生物二轮复习题型专练新高考解析版.docx
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专题03光合速率和呼吸速率的测定备战高考生物二轮复习题型专练新高考解析版
专题03光合速率和呼吸速率的测定
【要点提炼】
光合作用与细胞呼吸实验设计的常用方法
（1）装置图法测定光合与呼吸
①呼吸速率和净光合速率的测定方法（如下图）
②真正光合速率的计算
真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（2）“黑白瓶法”测定光合与呼吸
用黑瓶（无光照的一组）测得的为呼吸作用强度值，用白瓶（有光照的一组）测得的为净光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。
（3）“半叶法”测定光合与呼吸
本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。
（4）“梯度法”探究光合与呼吸
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
【特别提醒】
实验设计中的相关注意事项
（1）变量的控制手段，如光照强度的大小可用不同功率的灯泡（或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同）进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
（2）对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
（3）无论哪种装置，在光下测得的数值均为“表观（净）光合作用强度值”。
【专题训练】
一、选择题
1．如图为某植株在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况，以下判断正确的是（ ）
A．该植物进行光合作用的时间区段是bg
B．影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度
C．ce段与fg段光合速率下降的原因相同
D．该植物处于生长时期
【解答】解：
A、当二氧化碳释放减少时说明出现光合作用，因此该植物进行光合作用的时间区段是ah，A错误；
B、影响bc段光合速率的外界因素除了光照强度，还有温度等，B错误；
C、ce段光合速率下降的原因是：
温度过高，光照过强，导致气孔关闭，CO2吸收量减少，fg段下降则是因为光照强度降低，C错误；
D、图中可以看出，白天的净光合作用量远远大于夜间呼吸消耗，因此该植物可能处于生长时期，D正确．
故选：
D。
2．如图是某同学模拟萨克斯实验的示意图，将绿叶按图示处理后，在黑暗中放置几小时，然后让其在适宜光照下进行一段时间的光合作用，取下叶片放在煮沸的酒精中脱色，再滴加碘液，观察叶片颜色的变化。
下列分析正确的是（ ）
A．该实验的目的是探究光合作用是否产生淀粉
B．实验产物淀粉是在叶绿体的类囊体上产生的
C．若A、B都变蓝，说明实验未进行饥饿处理
D．细胞的呼吸作用强度对实验的结果无影响
【解答】解：
A、碘液可检测是否产生淀粉，故该实验的目的是探究光合作用是否产生淀粉，A正确；
B、实验产物淀粉是在叶绿体的基质中产生的，B错误；
C、若A、B都变蓝，说明实验未进行饥饿处理或暗处理时间不够，淀粉未消耗完，C错误；
D、细胞的呼吸作用强度对实验的结果有影响，D错误。
故选：
A。
3．某同学利用如图装置测量某植物的光合速率和呼吸速率，假设起始液滴对应的数据均为零刻度，氧传感器（测定装置内的氧含量）数据显示屏上起始的数据均为E，下列叙述中，错误的是（ ）
A．利用该装置测量光合速率时，植物细胞内产ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质
B．利用该装置测量光合速率时，一段时间后若液滴对应的数据保持不变，此时该植物的叶肉细胞净光合速率一定为0
C．利用该装置测量呼吸速率时，若密闭装置中装有的是含18O的氧气，则一段时间后可以在装置内检测到含18O的二氧化碳
D．一段时间后，光照条件下数据显示屏上的数据是N1，黑暗条件下数据显示屏上的数据是N2，则该时间段内该植物的总光合量可表示为N1﹣N2
【解答】解：
A、利用该装置测量光合速率时，需要在光照条件下进行，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，所以产生ATP的场所有线粒体、叶绿体、细胞质基质，A正确；
B、一段时间后，若液滴对应的数据保持不变，说明植物的光合速率＝呼吸速率，但因植物的非绿色部分只能进行呼吸作用，故植物的叶肉细胞净光合速率大于0，B错误；
C、若密闭装置中装有的是含18O的氧气，其参与有氧呼吸第三阶段生成18O的水，18O的水又参与有氧呼吸第二阶段生成18O的二氧化碳，C正确；
D、一段时间后，光照条件下数据显示屏上的数据是N1，黑暗条件下数据显示屏上的数据是N2，则该时间段内该植物的总光合量可表示为（N1﹣E）+（E﹣N2），即N1﹣N2，D正确。
故选：
B。
4．将A、B两组生理状态相同的小麦种子分别种植在黑暗和适宜光照条件下，一段时间后测得两组小麦种子平均增重情况分别为A组0.6g、B组3.1g。
下列关于两组小麦种子增加质量来源的分析，正确的是（ ）
A．A组：
水；B组：
水、矿质元素和空气
B．A组：
水、矿质元素、空气；B组：
水和空气
C．A组：
水、矿质元素；B组：
水、矿质元素和空气
D．A组：
水、空气；B组：
水、矿质元素和空气
【解答】解：
黑暗条件下植物不能进行光合作用，小麦种子的增重只能来自吸收的水分和矿质离子，光照条件下植物可以吸收二氧化碳和水进行光合作用制造有机物，增重除了来自于水分、矿质离子外，还来自空气中的二氧化碳。
故选：
C。
5．图1是用线段表示细胞周期，在夏季晴朗的一天中测定自然环境中的某植株CO2吸收量如图2所示，图3表示不同细胞分裂时期每条染色体上DNA含量，对相关模型的叙述中正确的是（ ）
A．图1中表示细胞周期，a和b，b和c的时长均等于一个细胞周期的时长
B．图2中bc段和de段叶绿体基质中三碳化合物含量变化相同
C．图2中光合作用产生有机物积累最多的点是d点
D．图3中造成CD段下降的原因是着丝点分裂，导致染色体和DNA数目加倍
【解答】解：
A、一个细胞周期中，分裂间期在前，分裂期在后，因此a+b表示一个细胞周期，b+c不能表示一个细胞周期，但b和c的时长等于一个细胞周期的时长，A正确；
B、图2中bc段的变化是由于二氧化碳含量过低引起的，会引起C3化合物含量的下降，但de段的变化是光照强度过低引起的，会引起C3化合物含量的上升，B错误；
C、图2中光合作用产生有机物积累最多的点是e点，C错误；
D、图3中造成CD段下降的原因是着丝点分裂，导致染色体数目加倍，但DNA数目不变，D错误。
故选：
A。
6．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。
虚线代表O2的释放速率，实线代表CO2的吸收速率，以下判断错误的是（ ）
A．A点细胞中ATP的产量增加
B．A点后O2释放速率下降与ADP和NADP+供应不足有关
C．C与D的面积可能相等
D．B点细胞中C5含量增加
【解答】解：
AB、A点时，由于光照突然增强，光反应速率加快，产生的O2、ATP、NADPH增加，但A点后暗反应速率较慢，从而限制了光合速率，光反应减弱，O2释放速率下降，A、B正确；
C、在较理想的情境中，整个光合作用过程中O2的释放量和CO2
的吸收量相等，C、D的面积分别代表二者之间的差值的绝对值，理论上应该相等，故在具体情境中C、D的面积有可能相等，C正确；
D、B点光照强度突然减弱，ATP、NADPH产量减少，C3还原速率下降，C5的合成减少，短时间内C5的消耗量不变，故B点时细胞中C5含量会减少，D错误。
故选：
D。
7．光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
下列关于科学家对光合作用的探索历程中，错误的是（ ）
A．普利斯特利的实验证实植物可以更新因蜡烛燃烧而变得污浊的空气
B．萨克斯的“半叶法”实验证实了光合作用的产物除氧气外还有淀粉
C．恩格尔曼利用水绵证明叶绿体是绿色植物进行光合作用的主要场所
D．鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用所释放的氧气来自水
【解答】解：
A、普利斯特利的实验证实植物可以更新因蜡烛燃烧而变得污浊的空气，A正确；
B、萨克斯的“半叶法”实验证实了光合作用的产物除氧气外还有淀粉，B正确；
C、恩格尔曼利用水绵证明叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，并没有证明叶绿体是进行光合作用的主要场所，C错误；
D、鲁宾和卡门利用同位素标记法证明了光合作用所释放的氧气来自水，D正确。
故选：
C。
8．图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。
图乙表示蓝藻光合作用速率与光照强度的关系。
有关说法正确的是（ ）
A．图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率
B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
C．图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制a、b、c点光合作用速率的因素主要是光照强度
【解答】解：
A、图甲中：
光照强度为a时，O2产生总量为0，只进行细胞呼吸，据此可知，呼吸强度为6；光照强度为b时，CO2释放量大于0，说明光合作用速率小于呼吸作用速率，A错误；
B、光照强度为d时，O2产生总量为8，则光合作用总吸收二氧化碳为8，因而单位时间内细胞从周围吸收8﹣6＝2个单位的CO2，B正确；
C、图乙中所示生物为蓝藻，蓝藻不含线粒体和叶绿体，C错误；
D、限制c点光合作用速率的因素是温度、CO2浓度等，而限制a、b点光合作用速率的因素主要是光照强度，D错误。
故选：
B。
9．为了研究缺失叶黄素的植株（甲）和正常的植株（乙）光合作用速率的差异，某实验小组设计实验并测得相关数据如下表（温度和CO2浓度等条件均适宜）。
下列有关说法正确的是（ ）
光合速率与呼吸速率相等时的光照度（klx）
光合速率达到最大值时的最小光照强度（klx）
光合速率最大值时CO2吸收量mg/（100cm2）
黑暗条件下CO2释放量mg/（100cm2）
植株甲
1
3
12
6
植株乙
3
9
30
14
A．植株甲因缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，且呼吸速率降低
B．光照强度为3klx时，植株甲光合作用所需CO2只来源于呼吸作用
C．光照强度为1klx时，植株乙的光合速率大于其呼吸速率
D．光照强度为3klx时，甲，乙两植株固定CO2速率的差为4mg/100cm2•h
【解答】解：
A、植株甲缺少叶黄素而使得叶片呈现黄色，但呼吸速率不会降低，A错误；
B、光照强度为3klx时，已经达到光饱和点，植株甲光合作用所需CO2来源于呼吸作用和外界环境，B错误；
C、植株乙的光补偿点为3klx，光照强度为1klx时，植株乙的呼吸速率大于其光合速率，C错误；
D、光照强度为3klx时，植物甲的实际光合作用强度是12+6＝18mg/（100cm2•h），乙植物该光照强度是光的补偿点，实际光合作用强度是14mg/（100cm2•h），所以甲植物的实际光合作用速率较大；甲、乙两植物固定CO2速率的差为18﹣14＝4mg/（100cm2•h），D正确。
故选：
D。
10．在晴朗的夏季，将一正常生长的绿色植物放入密闭的透明玻璃罩内，室外继续培养。
每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成如图所示曲线。
据图得出的正确判断是（ ）
A．FG段表明气孔关闭，不进行光合作用
B．E点时植物体内的有机物含量比A点时多
C．D点开始进行光合作用，H点光合作用消失
D．该植物体内的有机物在一昼夜内有所增加
【解答】解：
A、FG段原因是光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用略有下降，但仍能进行光合作用，A错误；
B、E点时，透明玻璃罩内的CO2浓度与A点时相等，所以E点时植物体内的有机物含量与A点时一样多，B错误；
C、D点和H点时表示光合作用强度等于呼吸作用强度，C错误；
D、K点与A点相比，璃罩内CO2浓度有所降低，说明有一定的有机物积累，因此该植物体内的有机物在一昼夜内有所增加，D正确。
故选：
D。
二、非选择题
11．如图是探究光照强度对黑藻光合作用影响的实验装置图（最开始装置中有一定量的氧气），将一系列该装置置于不同光照强度下得到表中实验数据，其中每格刻度对应的气体变化量是10μmol。
实验过程中呼吸速率不变，请回答下列问题：
光照强度/（μmol•m﹣2•s﹣1）
右侧液面对应刻度变化/（格•h﹣1）
0
2
50
6
100
12
150
18
200
18
（1）图中U形管右侧液面对应刻度变化代表 。
光照条件下，本实验除了可用右侧液面对应刻度变化作为因变量的检测指标外，还可以通过观察 来大概反映净光合速率的大小。
（2）在光照强度为100μmol•m﹣2•s﹣1时，装置中的黑藻每小时产生的O2量是 。
如果将装置中的CO2缓冲液改为蒸馏水，则在光照强度为0时，实验测得的数据指标的含义是 。
（3）为了使实验数据更为精确，请设置对照组来校正物理因素等引起的误差：
。
【解答】解：
（1）分析图中装置可知，CO2缓冲液可以使锥形瓶中的CO2浓度保持恒定，锥形瓶中气体的变化量就是O2的变化量，故图中U形管右侧液面对应刻度变化代表锥形瓶中O2的变化量。
锥形瓶中黑藻释放O2后会在缓冲液中形成气泡，故本实验除了可用右侧液面对应刻度变化作为因变量的检测指标外，还可以用CO2缓冲液中单位时间内产生气泡的数量来大概反映净光合速率的大小。
（2）据表分析，光照强度为0时，黑藻只进行呼吸作用，所以黑藻的呼吸速率是20μmol•m﹣2•s﹣1，总光合速率＝呼吸速率+净光合速率，故在光照强度为100μmol•m﹣2•s﹣1时，装置中黑藻每小时产生的O2量＝20+120＝140（umol）。
如果将实验装置中的CO2缓冲液改为蒸馏水，在光照强度为0时，黑藻只进行呼吸作用，此时装置中U形管右侧液面对应刻度的变化表示黑藻释放CO2量和吸收O2量的差值。
（3）为了使实验数据更为精确，需设置对照组，即另设一组与图示相同的装置，将装置中的黑藻换为同质量消过毒的死亡黑藻，在其他条件不变的情况下，置于各个对应的光照强度下，记录数据变化。
故答案为：
（1）锥形瓶中氧气的变化量二氧化碳缓冲液中单位时间内产生气泡的数量
（2）140μmol黑藻释放二氧化碳量和吸收氧气量的差值
（3）另设一组与图示相同的装置，将装置中的黑藻换为同质量消过毒的死亡黑藻，在其他条件不变的情况下，置于各个对应的光照强度下，记录数据变化
12．某兴趣小组探究光合作用影响因素，将两棵长势相同的植物，按甲、乙两图放置，在相同的自然条件下，测得一昼夜中O2释放速率分别如图丙、丁曲线所示。
（1）曲线ab段下降的原因主要是 ，曲线cd段下降的原因主要是 。
（2）对应图丙中14：
00～18：
00时段，图甲装置内的CO2浓度将达到 （填“CO2补偿”或“CO2饱和”）点对应的浓度，此时光合速率 （填“大于”“小于”或“等于”）呼吸速率。
（3）在图丁中，与10：
00时相比，12：
00时植物叶绿体内的C3含量 ，使得 不能够及时利用，进而影响了光反应速率，导致O2释放速率减慢。
【解答】解：
（1）据图分析可知，甲植物在密闭的透明玻璃罩内，ab段下降的原因是二氧化碳供应不足，图乙植物在自然状态下，cd段下降的原因是光照不足。
（2）在14：
00﹣18：
00，从图丙可以看出O2释放速率为0，即光合速率和呼吸速率相等，达到CO2补偿点。
（3）在图丁中，与10：
00相比，12：
00光照较强，部分气孔关闭，CO2吸收减少，此时植物叶绿体内的C3含量降低；光反应产生的ATP和NADPH不能及时被利用，从而影响了光反应速率，导致O2释放速率减慢。
故答案为：
（1）二氧化碳供应不足光照不足
（2）CO2补偿点
（3）降低ATP和NADPH
13．某同学设计如图所示装置研究种子呼吸作用和幼苗光合作用。
一段时间后，通过漏斗向种子瓶内加入适量的水，种子释放CO2和幼苗吸收CO2情况如图C所示（图中实线表示种子呼吸作用产生CO2速率，虚线表示幼苗光合作用吸收CO2的速率）。
据此分析回答下列问题：
（1）该实验分别探究了 对种子呼吸作用的影响和 对幼苗光合作用的影响。
实验应用的对照方式是 。
（2）曲线ab上升的原因是 ；曲线cd上升的原因是 。
（3）曲线d点后趋于平衡，说明 。
【解答】解：
（1）由于实验过程中，装置A漏斗释放水分，导致A、B两装置内实验所测数据发生变化，故图A探究了水分对种子呼吸作用的影响，图B探究了A装置呼吸作用增强产生CO2增多对幼苗光合作用的影响；该实验采用前后自身对照方式进行探究。
（2）曲线ab上升的原因是种子吸水萌发，呼吸作用加强；曲线cd上升的原因是装置A中种子萌发产生的CO2进入装置B，导致光合作用强度随着CO2浓度的增加而增强。
（3）当CO2浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随CO2含量的提高而增强，故d点后曲线趋于平衡。
故答案为：
（1）水CO2自身对照
（2）种子吸水萌发，呼吸作用加强装置A中种子萌发产生的CO2进入装置B，导致光合作用强度随着CO2浓度的增加而增强
（3）当CO2浓度提高到一定程度时，光合作用的强度不再随CO2含量的提高而增强，故d点后曲线趋于平衡
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