2020届高三生物精准培优专练：八 测定光合速率和呼吸速率 Word版含答案.pdf

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1、培优点八培优点八 测定光合速率和呼吸速率测定光合速率和呼吸速率 一、一、“实验法实验法”测定光合速率和呼吸速率测定光合速率和呼吸速率 应用应用 1：密闭装置法：密闭装置法 典例 1. 某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，室温 25下进行了一系列的实 验，对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是（ ） A. 若 X 溶液为 CO2缓冲液并给予光照，液滴移动距离可表示净光合作用强度大小 B. 若要测真光合强度，需另加设一装置遮光处理，X 溶液为 NaOH 溶液 C. 若 X 溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移 D. 若 X 溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左

2、移 应用应用 2：黑白瓶法：黑白瓶法 典例 2. 回答下列与生物的物质及能量代谢有关的问题： （1）在森林生态系统中，生产者的能量来自于_，生产者的能量可以直接流向 _（答出 2 点即可） 。 （2）通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统 中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量） 。若要测定某一水生生态系统中 浮游植物的总初级生产量， 可在该水生生态系统中的某一水深处取水样， 将水样分成三等份， 一份直接测定 O2含量（A） ；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中， 密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的 O2含量（B）和乙瓶中的

3、O2含量（C） 。据此 回答下列问题。 在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中 C 与 A 的差 值表示这段时间内_；C 与 B 的差值表示这段时间内_；A 与 B 的差值表示这段时间内_。 应用应用 3：半叶法：半叶法 典例 3. 某科研小组采用“半叶法”对某植物叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一 部分 （A） 遮光， 另一部分 （B） 不做处理， 并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。 在适宜光照下照射 6 小时后，在 A、B 的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记 为 MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是 mg/（

4、dm2h） 。 （1）MA表示 6 小时后：叶片初始质量一呼吸作用有机物的消耗量；MB表示 6 小时后： + -呼吸作用有机物的消耗量。 （2）若 M=MB-MA，则 M 表示 。 （3）真正光合速率（单位：mg/dm2h）的计算方法是 。 （4）本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路： 。 二、对点增分集训二、对点增分集训 1下图为探究绿色植物的相关生命活动过程的实验装置。对图示装置的分析错误的是 （ ） A. 红色小液滴移动的距离表示装置内 O2的变化量 B. 若测呼吸速率，该装置应置于黑暗中，对照组的植物应换成死幼苗 C. 若测光合速率，给予一定的光照，单位时间小液滴移动的距

5、离可代表总光合速率 D. 打开阀门并移除 NaOH 溶液后，此装置可用来验证水是光合作用原料 2如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 物光合速率的因素”的实验装置。下列有关分析错误的是（ ） A图甲曲线中，当 BEC 时，限制作物增产的主要因素是 CO2浓度 B图甲曲线中，当光照强度为 B 时，叶绿体吸收 CO2的量等于 ab C图乙装置中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的影响 D若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

6、 30，图甲曲线中 a 点上移、b 点下移 3为研究环境因素对某植物光合作用强度的影响，设计图甲所示实验装置若干(已知密 闭小室内的 CO2充足，光照不影响温度变化)，在相同温度条件下进行实验，一段时间后测 量每个小室中的气体释放量，绘制曲线如图乙。下列叙述正确的是（ ） A. 该实验中植物释放的气体是 O2 B. 当距离为 C 时，该植物叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率 C. 当距离由 C 突然变为 a 时，短时间内叶绿体中 C5的含量增加 D. 当光源与密闭小室的距离小于 a 时，限制光合作用的主要因素是光照强度 4某实验小组将玉米幼苗置于一密闭容器内，测定温度对光合作用和细胞呼吸的影响 （

7、用容器内 CO2的变化量表示） ，实验结果如下（“+”表示增加，“一”表示减少） ，下列有关 叙述不正确的是（ ） A. 在适宜光照下，30时光合速率等于呼吸速率 B. 在黑暗情况下，叶肉细胞干重减少 C. 光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同 D. 在适宜光照下，25和 35时积累的有机物速率相同 5科研人员对猕猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性进行了系列研究。图1为光合放氧 测定装置示意图，图2为不同光照条件下果肉随时间变化的光合放氧曲线。下列有关分析错 误的是（ ） A研磨叶片时需加入适量CaCO3，可防止叶绿素被降解 B图1在反应室中加入NaHCO3的主要作用是提供CO2 C若提高反应液

8、中NaHCO3浓度，果肉放氧速率将不断增大 D图2中若在20min后停止光照，则短时间内叶绿体中C3含量增加 6 甲图中， A、 B 分别为培植于无色透明气球内、 质量相等的某植物幼苗， 气球可膨胀、 收缩；其中 B 已死亡。气球内的培养液中均含 CO2缓冲液（维持气球内 CO2浓度不变） ；初 始时指针指向正中零的位置。 乙图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的 关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述，不正确的是（ ） A. 在适宜光照条件下，指针将向右偏转 B. 该实验的自变量为光照强度，C 点的含义为 O2释放量最大 C. CE 段说明随灯光距离的增大，O2释放量减少

9、D. F 点与 A、B、C、D 点的指针的偏转方向相同，但数值较小 7如图所示的密闭透明玻璃装置内放有萌发的种子（下铺一层吸满水的棉布）和一绿 色盆栽植物。请据图回答下列问题： （1）萌发的种子可使装置内的 增加，进而有利于盆栽植物的 。 （2）若棉布吸的水用 18O 标记，而用于浇盆栽的水中不含18O，一段时间后发现盆栽植 物合成的葡萄糖中含有 18O，则该过程中，18O 所经历的物质依次为 （用化学式和箭头表示） 。 （3） 如果把通气孔堵塞， 一段时间后， 萌发种子的有氧呼吸速率会 （填 “增大”、 “不变”或 “减小”） ； 而盆栽植物叶绿体中 C3含量较通气孔堵塞前 （填 “增加”或

10、 “减少”） ， C3含量变化的原因是_。 （4）若要利用图示装置来检测该盆栽植物的真正光合速率，则如何操作？（写出简要 思路即可） 。_。 8某兴趣小组利用“半叶法”测定植物光合作用强度，具体方法步骤如下： 选取植株上若干生长良好、大小相同且左右对称的叶片，采用适 当的方法处理叶柄， 杀死韧皮部细胞； 将 A 侧用黑布遮光，B 侧正常光照，如图所示； 在恒温条件下光照 4h 后，在 A、B 两侧的对称部位截取等面积 S （单位面积：cm2） 的叶片，烘干称重求平均值，记为 mA 、m B， （单位： mg） 。 请回答：（1）实验中杀死叶柄韧皮部细胞的目的是_。 （2）实验过程中，A、B 两

11、侧的叶肉细胞产生 ATP 的场所分别是_、 _。 （3）该植物叶片的总光合速率可表示为_。 （4）若要测定叶片的净光合速率，还需补充的实验操作是 ： _。测得的净光 合速率可表示为_。 （注：补充实验操作所测得的数据用字母 X 表示。 ） 9在 25、CO2浓度为 0.10%等环境条件下，实验测得某植物幼苗光合作用与光照强 度的关系，结果如图甲所示。请回答下列问题： （1） 在其他条件不变的情况下， 环境温度由 25升高到 30的过程中， D 点逐渐左移， 对这种变化的合理解释是温度升高，光合作用的_降低，光饱和点下降。 （2）在温度等条件保持不变的情况下，CO2浓度若下降到 0.03%，B

12、点右移，对该现 象最合理的解释是 CO2浓度下降，_阶段减弱，故在光合作用强度达到与呼 吸作用强度_时所需要的光照强度相应增强。 （3）若在植物培养液中加入抑制暗反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气 的速率会下降。分析主要原因是_的积累，使光反应速率减慢。 （4）要测得植物在温度为 25、光照强度为 D 时的真正光合速率，根据图乙实验装置 及必备的溶液(NaHCO3溶液、NaOH 溶液)至少需要设计两组实验。 一组装置：放置 NaOH 溶液，将植物置于温度为 25、_条件下，测 呼吸作用速率(氧气的吸收速率)； 另一组装置 ： 放置同种生长状况相同的植物、 NaHCO3溶液， 并置于温

13、度为_、_的密闭环境中，测净光合速率(氧气的 释放速率)。 参考答案 一、“实验法”测定光合速率和呼吸速率一、“实验法”测定光合速率和呼吸速率 典例1 【答案】C 【解析】 若 X 溶液为 CO2缓冲液并给予光照， 光合作用将吸收 CO2释放 O2导致液滴向 右移动，液滴移动的距离是释放 O2的原因，可表示净光合作用强度大小，A 正确；若要测 真光合强度， 即光合作用的总量， 就要明白真正的光合强度=净光合作用强度 （释放的 O2 量） + 呼吸消耗强度（吸收的 O2量） ，X 溶液为 CO2缓冲液并给予光照，可表示净光合作用强度 大小，那 X 溶液为 NaOH 溶液并遮光处理，在有氧呼吸中吸

14、收的 O2量等于产生的 CO2量并 被 NaOH 吸收， 导致密闭小室中气体体积减小， 液滴向左移动， 可表示的是呼吸消耗强度， B 正确；清水既不吸收和释放 O2，也不吸收和释放 CO2X 溶液为清水并给予光照，光合作 用大于细胞呼吸时，呼吸作用产生的 CO2全部被光合作用所用，光合作用产生的 O2除满足 呼吸作用所用外， 又释放到细胞外， 同时从细胞外吸收 CO2， 但是密闭小室中的 CO2量有限， 限制释放的 O2量和吸收的 CO2量相等，液滴不移动，C 错误 ； 若 X 溶液为清水并遮光处理， 消耗的底物为脂肪时， 由于脂肪中H含量比糖中高， 有氧呼吸时消耗的 O2量多， 产生的 CO

15、2 量相对减少，导致密闭小室中气体体积减小，液滴左移，D 正确。 典例 2 【答案】 （1）太阳能 初级消费者、分解者 （2）生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的 耗氧量 【解析】(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自于生产者通过光合作用固定的太阳 能。 生产者的能量可以直接随着初级消费者的摄食作用而流入初级消费者， 也可以随残枝败 叶流向分解者。(2)依题意可知：甲、乙两瓶中只有生产者，A 值表示甲、乙两瓶中水样的 初始 O 2含量；甲瓶 O2含量的变化反映的是呼吸作用耗氧量，因此 BA呼吸作用耗氧量； 乙瓶 O 2含量变化反映的是净光合作用放氧量， 所以

16、CA光合作用总放氧量呼吸作用耗 氧量。 综上分析， 本实验中， CA光合作用总放氧量呼吸作用耗氧量净光合作用的放 氧量，即 C 与 A 的差值表示这段时间内生产者净光合作用的放氧量 ； CB光合作用总放 氧量，即 C 与 B 的差值表示这段时间内生产者的光合作用的总放氧量 ； AB呼吸作用耗 氧量，即 A 与 B 的差值表示这段时间内生产者的呼吸作用耗氧量。 典例 3 【答案】 （1）叶片初始质量 光合作用有机物的总产量 （2）B 叶片被截取部分在 6 小时内光合作用合成的有机物总量 （3）M 值除以时间再除以面积，即 M（截取面积时间） （4）将在测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一

17、部分立即烘干称重，另一 部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率 【解析】 （1）A 部分遮光处理，植物叶肉细胞只能进行呼吸作用，因此 MA表示 6 小时 后：叶片初始质量一呼吸作用有机物的消耗量；B 部分为遮光，植物叶肉细胞同时进行呼吸 作用和光合作用，因此 MB表示 6 小时后：叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸 作用有机物的消耗量。 （2）根据第（1）题可知，M=MB-MA=（叶片初始质量+光合作用有 机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量）-（叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量）=B 叶片被截取部分在 6 小时内光合作用合成的有机物总量。 （3）

18、 真光合速率的大小可用单位时 间、单位叶面积所吸收的 CO2或释放的 O2表示，亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干 物质量表示。因此真光合速率=M（截取面积时间） 。 （4）本方法主要是将光合作用和呼 吸作用分开进行，最后取差值来计算单位面积、单位时间内的光合速率的方法。因此将在测 定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开， 一部分立即烘干称重， 另一部分在暗中保存几 小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。 二、对点增分集训二、对点增分集训 1. 【答案】C 【解析】装置中 NaOH 溶液的作用是吸收 CO2，无论是测光合速率还是呼吸速率，红 色小液滴移动的距离都表示装置内

19、 O2的变化量，A 项正确；植物呼吸速率测定的条件是将 装置置于黑暗中。 为了使测得的有色液滴移动数值更准确， 必须排除外界环境对这个装置的 影响， 因此对照组装置内应放入与实验组相同的死幼苗， 以测定该装置未进行呼吸时液滴的 移动， 从而得出更准确的数据， B 项正确 ； 若要测光合速率， 应先将 NaOH 溶液换成 NaHCO3 缓冲液，后给予一定的光照，单位时间小液滴移动的距离可代表净光合速率，C 项错误；装 置内植物有一叶片的主脉切断分成 A、B 两部分，若打开阀门，移除 NaOH 溶液，该装置可 用来验证水是光合作用原料，实验设计思路如下 ： 将此装置在黑暗处放置一昼夜后，移到阳 光

20、下。一段时间后取下实验叶片，除去叶绿素后滴加碘液，观察 A、B 两部分颜色变化，D 项正确。 2. 【答案】D 【解析】图甲曲线是在温度为 25条件下获得的。若该植物呼吸作用的最适温度为 30，光合作用的最适温度是 25，在其他条件不变的情况下，将温度调节到 30，则呼 吸速率增大，光合速率有所减弱，所以图甲曲线中的 a 和 b 点都将向下移动，D 项错误。 3. 【答案】C 【解析】当光源与密闭小室的距离大于 c 时，呼吸速率大于光合速率，植物释放的气体 是 CO 2，在距离小于 c 时，光合速率大于呼吸速率，植物释放的气体是 O2，A 项错误；实 验测得是整个植株气体释放速率， 但相当一部

21、分细胞不能进行光合作用， 但可以进行呼吸作 用，所以叶肉细胞的光合速率应大于呼吸速率，B 项错误；当距离由 c 突然变为 a 时，光照 强度增强， 短时间内叶绿体中 C5的含量增加， C 项正确 ； 当光源与密闭小室的距离小于 a 时， 光合速率达到最大，限制光合作用的主要因素不再是光照强度，D 项错误。 4. 【答案】A 【解析】根据表中数据可知，黑暗下植物只进行呼吸作用，因此其数值代表相应温度下 的呼吸作用速率，而光照下，植物进行光合作用和呼吸作用，因此光照下的数值表示相应温 度下的净光合作用速率， 30呼吸作用速率为 35， 净光合作用速率为 35， 光合作用速率为 70， 故 A 错误

22、 ； 黑暗环境下，植物进行呼吸作用分解有机物，导致有机物的含量减少，故 B 正确 ； 根据表中数据可知，呼吸作用的最适温度为 35，而光合作用的最适温度为 30，故 C 正确； 根据表中数据可知， 25和 35的净光合作用速率相同， 即有机物的积累量相同， 故 D 正确。 5. 【答案】C 【解析】若提高反应液中NaHCO3浓度，果肉细胞的光合作用会逐渐增强，但由于光 照强度、温度等因素的限制，果肉细胞的光合速率最终趋于稳定，C项错误。 6. 【答案】D 【解析】 F 点时呼吸速率大于光合速率， 此时指针偏转方向应与 A、 B、 C、 D 点的相反。 7. 【答案】 （1）CO2 光合作用 （

23、2）H OC18O2C6H O6 18 21812 （3）减小 减少 通气孔堵塞，萌发的种子产生的 CO2不能进入盆栽植物一侧， 盆栽植物侧的 CO2含量减少，通过 CO2的固定形成 C3的量减少，但其还原正常进行（合理 即可） （4）将通气孔堵塞，并在盆栽植物侧加入 CO2缓冲液，用氧气传感器检测有光和无光 情况下氧气的变化速率，再进行相关计算 【解析】 （1）萌发的种子生命活动旺盛，呼吸作用加强，可使装置内的 CO2增加，进 而 有利于盆栽植物的光合作用。 （2）萌发的种子进行细胞呼吸时会消耗吸水棉布中 H218O 的产 生 C18O2， C18O2通过通气孔进入装置右侧， 被盆栽植物进行

24、光合作用时利用， 从而产生 C6H O6。 （3）通气孔堵塞，盆栽植物光合作用产生的氧气不能被萌发的种子所利用，而萌发的 1812 种子呼吸作用释放的 CO2也不能被盆栽植物所利用，故通气孔堵塞一段时间后，萌发种子 的有氧呼吸会减弱；由于盆栽植物侧的 CO2含量减少，通过 CO2的固定形成 C3的量减少， 但其还原正常进行，故盆栽植物叶绿体中 C3含量较通气孔堵塞前减少。 （4）检测植物的真 正光合作用速率时， 要在黑暗环境中测得该植物的呼吸速率， 还要在有光条件下测净光合作 用速率，通过计算可得植物的真正光合作用速率。 8. 【答案】 （1）阻止叶片中有机物质的转移（或阻止叶片中有机物的输出

25、和输入） （2）细胞质基质和线粒体 细胞质基质、线粒体和叶绿体 （3） （mB-mA）/4S mg/（cm2h） （4） 实验开始时另取若干叶片分别截取面积 S 的叶片， 立即烘干称重求平均值， 记为 X （m B-X）/4S mg/（cm2 h） 【解析】（1） 韧皮部细胞中含有筛管， 杀死叶柄韧皮部细胞可阻止叶片中的有机物转移， 保证实验中B侧叶片测定的有机物总量为原有的有机物量+这段时间光合作用产生有机物量 -这段时间呼吸作用消耗有机物的量。 （2）实验中，A 侧用黑布遮光，只能进行呼吸作用， 叶肉细胞产生 ATP 的场所为细胞质基质和线粒体，B 侧正常光照能进行光合作用和呼吸作 用，叶

26、肉细胞产生 ATP 的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。 （3）A 侧只进行呼吸作用 消耗有机物即 mA=原有的有机物量-呼吸作用消耗有机物的量，B 侧同时进行光合作用和呼 吸作用即 mB=原有有机物的量+光合作用产生有机物的量-呼吸作用消耗有机物的量，则 4h 内该植物面积 S 的叶片光合作用产生的有机物的量=mA-mB，该植物叶片的总光合速率可表 示为（mB-mA）/4S mg/（cm2h） 。 （4）若要测定叶片的净光合速率，则需测定叶片原有有机 物的量，需补充的实验操作是实验开始时另取若干叶片分别截取面积 S 的叶片，立即烘干 称重求平均值，记为 X，4h 积累的有机物的量=原有有机物

27、的量+光合作用产生有机物的量- 呼吸作用消耗有机物的量-原有有机物的量，因此净光合速率可表示为（mB-X）/4S mg/ （cm 2 h） 。 9. 【答案】 （1）酶活性 （2）暗反应 相等 （3）H、ATP （4）黑暗或遮光 25 光照强度为 D 【解析】 （1）环境温度由 25升高到 30的过程中，D 点逐渐左移，说明光合作用强 度降低，原因可能是温度升高，光合酶活性降低，光饱和点下降（所需要的最强光照强度减 弱） 。 （2）甲图中的 B 点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等，CO2浓度若下降到 0.03%， 导致暗反应减弱，使得光合作用强度减弱，要保证光合作用强度与呼吸作用强度相等，所

28、需 要的光照强度相应增强，因此 B 点向右移。 （3）光反应的产物是H(NADPH)和 ATP，H 和 ATP 用于暗反应中三碳化合物的还原， 加入抑制暗反应的药物， 会导致H和 ATP 的积累， 进而抑制光反应阶段，使光反应速率减慢。 （4）真光合作用是呼吸作用与净光合作用之和， 呼吸作用需要在黑暗的条件下侧得，NaOH 可以吸收呼吸作用产生的二氧化碳，此时装置压 强的变化就是呼吸作用吸收氧气的量。在光照作用下，NaHCO3溶液可以提供光合作用的二 氧化碳， 此时压强的变化应是光合作用放出的氧气与呼吸作用吸收的氧气的差值， 因此要测 得植物在温度为 25、光照强度为 D 时的真正光合速率，一组装置放置 NaOH 溶液，将植 物置于温度为 25、黑暗或遮光条件下，测呼吸作用速率（氧气的吸收速率） ，另一组装置 放置同种生长状况相同的植物、NaHCO3溶液，并置于温度为 25、光照强度为 D 的密闭 环境中，测得净光合速率（氧气的释放速率） 。