2020屆高三生物 精準培優(yōu)專練八 測定光合速率和呼吸速率（含解析）

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1、測定光合速率和呼吸速率 一、“實驗法”測定光合速率和呼吸速率 應用1：密閉裝置法 典例1.某興趣小組設計了如圖所示的實驗裝置若干組，室溫25℃下進行了一系列的實驗，對實驗過程中裝置條件及結果的敘述錯誤的是（） A. 若X溶液為CO2緩沖液并給予光照，液滴移動距離可表示凈光合作用強度大小 B. 若要測真光合強度，需另加設一裝置遮光處理，X溶液為NaOH溶液 C. 若X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細胞呼吸時，液滴右移 D. 若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時，液滴左移 應用2：黑白瓶法 典例2.回答下列與生物的物質及能量代謝有關的問題： （1）在森林

2、生態(tài)系統中，生產者的能量來自于_________，生產者的能量可以直接流向_______（答出2點即可）。 （2）通常，對于一個水生生態(tài)系統來說，可根據水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統中浮游植物的總初級生產量（生產者所制造的有機物總量）。若要測定某一水生生態(tài)系統中浮游植物的總初級生產量，可在該水生生態(tài)系統中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測定O2含量（A）；另兩份分別裝入不透光（甲）和透光（乙）的兩個玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時后測定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。據此回答下列問題。 在甲、乙瓶中生產者呼吸作用相同且瓶中只有生產者的條件下，本實驗中C與

3、A的差值表示這段時間內_____________；C與B的差值表示這段時間內_____________；A與B的差值表示這段時間內_________。 應用3：半葉法 典例3.某科研小組采用“半葉法”對某植物葉片的光合速率進行測定。將對稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做處理，并采用適當的方法阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/（dm2·h）。 （1）MA表示6小時后：葉片初始質量一呼吸作用有機物的消耗量；MB表示6小時后： +

4、-呼吸作用有機物的消耗量。 （2）若M=MB-MA，則M表示。 （3）真正光合速率（單位：mg/dm2·h）的計算方法是 。 （4）本方法也可用于測定葉片的呼吸速率，寫出實驗設計思路： 。 二、對點增分集訓 1．下圖為探究綠色植物的相關生命活動過程的實驗裝置。對圖示裝置的分析錯誤的是（） A.紅色小液滴移動的距離表示裝置內O2的變化量 B.若測呼吸速率，該裝置應置于黑暗中，對照組的植物應換成死幼苗 C.若測光合速率，給予一定的光照，單位時間小液滴移動的距離可代表總光合速率 D.打開閥門并移除NaOH溶液后，此裝置可用來驗證水是光合作用原料 2．如圖甲曲線表示

5、在溫度為25℃（該溫度是該作物光合作用的最適溫度），水分和無機鹽均適宜的條件下，溫室內光照強度與作物光合速率的關系；圖乙是某同學“探究影響植物光合速率的因素”的實驗裝置。下列有關分析錯誤的是（） A．圖甲曲線中，當B＜E＜C時，限制作物增產的主要因素是CO2濃度 B．圖甲曲線中，當光照強度為B時，葉綠體吸收CO2的量等于a﹢b C．圖乙裝置中盛水玻璃柱的作用是吸收燈光的熱量，避免光照對試管內水溫的影響 D．若該植物呼吸作用的最適溫度為30℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調節(jié)到30℃，圖甲曲線中a點上移、b點下移 3．為研究環(huán)境因素對某植物光合作用強度的影響，設計圖甲所示實驗裝置

6、若干(已知密閉小室內的CO2充足，光照不影響溫度變化)，在相同溫度條件下進行實驗，一段時間后測量每個小室中的氣體釋放量，繪制曲線如圖乙。下列敘述正確的是（） A.該實驗中植物釋放的氣體是O2 B.當距離為C時，該植物葉肉細胞的光合速率等于呼吸速率 C.當距離由C突然變?yōu)閍時，短時間內葉綠體中C5的含量增加 D.當光源與密閉小室的距離小于a時，限制光合作用的主要因素是光照強度 4．某實驗小組將玉米幼苗置于一密閉容器內，測定溫度對光合作用和細胞呼吸的影響（用容器內CO2的變化量表示），實驗結果如下（“+”表示增加，“一”表示減少），下列有關敘述不正確的是（） A. 在適宜光照下

7、，30℃時光合速率等于呼吸速率 B. 在黑暗情況下，葉肉細胞干重減少 C. 光合作用酶和細胞呼吸酶的最適溫度不同 D. 在適宜光照下，25℃和35℃時積累的有機物速率相同 5．科研人員對獼猴桃果肉的光合色素、光合放氧特性進行了系列研究。圖1為光合放氧測定裝置示意圖，圖2為不同光照條件下果肉隨時間變化的光合放氧曲線。下列有關分析錯誤的是（） A．研磨葉片時需加入適量CaCO3，可防止葉綠素被降解 B．圖1在反應室中加入NaHCO3的主要作用是提供CO2 C．若提高反應液中NaHCO3濃度，果肉放氧速率將不斷增大 D．圖2中若在20min后停止光照，則短時間內葉綠體中C3含

8、量增加 6．甲圖中，A、B分別為培植于無色透明氣球內、質量相等的某植物幼苗，氣球可膨脹、收縮；其中B已死亡。氣球內的培養(yǎng)液中均含CO2緩沖液（維持氣球內CO2濃度不變）；初始時指針指向正中零的位置。乙圖為相同時間內測得的燈泡到水面的距離與指針偏轉格數的關系曲線，每次實驗后指針復零。下列相關描述，不正確的是（　?。? A.在適宜光照條件下，指針將向右偏轉 B.該實驗的自變量為光照強度，C點的含義為O2釋放量最大 C.CE段說明隨燈光距離的增大，O2釋放量減少 D.F點與A、B、C、D點的指針的偏轉方向相同，但數值較小 7．如圖所示的密閉透明玻璃裝置內放有萌發(fā)的種子（下鋪一層吸滿水的

9、棉布）和一綠色盆栽植物。請據圖回答下列問題： （1）萌發(fā)的種子可使裝置內的　　　　增加，進而有利于盆栽植物的　　　　。 （2）若棉布吸的水用18O標記，而用于澆盆栽的水中不含18O，一段時間后發(fā)現盆栽植物合成的葡萄糖中含有18O，則該過程中，18O所經歷的物質依次為　　　　　　　　　　　?。ㄓ没瘜W式和箭頭表示）。 （3）如果把通氣孔堵塞，一段時間后，萌發(fā)種子的有氧呼吸速率會　　　?。ㄌ睢霸龃蟆?、“不變”或“減小”）；而盆栽植物葉綠體中C3含量較通氣孔堵塞前　　　　（填“增加”或“減少”），C3含量變化的原因是__________________________。 （4）若要利用圖示

10、裝置來檢測該盆栽植物的真正光合速率，則如何操作？（寫出簡要思路即可）。________________________________________________________________。 8．某興趣小組利用“半葉法”測定植物光合作用強度，具體方法步驟如下： ①選取植株上若干生長良好、大小相同且左右對稱的葉片，采用適當的方法處理葉柄，殺死韌皮部細胞； ②將A側用黑布遮光，B側正常光照，如圖所示； ③在恒溫條件下光照4h后，在A、B兩側的對稱部位截取等面積S（單位面積：cm2）的葉片，烘干稱重求平均值，記為mA、mB，（單位：mg）。 請回答：（1）實驗中殺死葉柄韌皮部細胞

11、的目的是_______。 （2）實驗過程中，A、B兩側的葉肉細胞產生ATP的場所分別是___________、___________。 （3）該植物葉片的總光合速率可表示為___________。 （4）若要測定葉片的凈光合速率，還需補充的實驗操作是：___________。測得的凈光合速率可表示為___________。（注：補充實驗操作所測得的數據用字母X表示。） 9．在25℃、CO2濃度為0.10%等環(huán)境條件下，實驗測得某植物幼苗光合作用與光照強度關系，結果如圖甲所示。請回答下列問題： （1）在其他條件不變的情況下，環(huán)境溫度由25℃升高到30℃的過程中，D點逐漸左移，對這種

12、變化的合理解釋是溫度升高，光合作用的__________降低，光飽和點下降。 （2）在溫度等條件保持不變的情況下，CO2濃度若下降到0.03%，B點右移，對該現象最合理的解釋是CO2濃度下降，_______________階段減弱，故在光合作用強度達到與呼吸作用強度_________時所需要的光照強度相應增強。 （3）若在植物培養(yǎng)液中加入抑制暗反應的藥物后，發(fā)現在同樣的光照條件下釋放氧氣的速率會下降。分析主要原因是________________的積累，使光反應速率減慢。 （4）要測得植物在溫度為25℃、光照強度為D時的真正光合速率，根據圖乙實驗裝置及必備的溶液(NaHCO3溶液、NaO

13、H溶液)至少需要設計兩組實驗。 一組裝置：放置NaOH溶液，將植物置于溫度為25℃、________________條件下，測呼吸作用速率(氧氣的吸收速率)；另一組裝置：放置同種生長狀況相同的植物、NaHCO3溶液，并置于溫度為___________℃、____________________的密閉環(huán)境中，測凈光合速率(氧氣的釋放速率)。 參考答案 一、“實驗法”測定光合速率和呼吸速率 典例1．【答案】C 【解析】若X溶液為CO2緩沖液并給予光照，光合作用將吸收CO2釋放O2導致液滴向右移動，液滴移動的距離是釋放O2

14、的原因，可表示凈光合作用強度大小，A正確；若要測真光合強度，即光合作用的總量，就要明白真正的光合強度=凈光合作用強度（釋放的O2量）+呼吸消耗強度（吸收的O2量），X溶液為CO2緩沖液并給予光照，可表示凈光合作用強度大小，那X溶液為NaOH溶液并遮光處理，在有氧呼吸中吸收的O2量等于產生的CO2量并被NaOH吸收，導致密閉小室中氣體體積減小，液滴向左移動，可表示的是呼吸消耗強度，B正確；清水既不吸收和釋放O2，也不吸收和釋放CO2．X溶液為清水并給予光照，光合作用大于細胞呼吸時，呼吸作用產生的CO2全部被光合作用所用，光合作用產生的O2除滿足呼吸作用所用外，又釋放到細胞外，同時從細胞外吸收CO

15、2，但是密閉小室中的CO2量有限，限制釋放的O2量和吸收的CO2量相等，液滴不移動，C錯誤；若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時，由于脂肪中[H]含量比糖中高，有氧呼吸時消耗的O2量多，產生的CO2量相對減少，導致密閉小室中氣體體積減小，液滴左移，D正確。 典例2．【答案】（1）太陽能初級消費者、分解者 （2）生產者凈光合作用的放氧量生產者光合作用的總放氧量生產者呼吸作用的耗氧量 【解析】(1)在森林生態(tài)系統中，生產者的能量來自于生產者通過光合作用固定的太陽能。生產者的能量可以直接隨著初級消費者的攝食作用而流入初級消費者，也可以隨殘枝敗葉流向分解者。(2)依題意可知：甲、乙兩瓶中

16、只有生產者，A值表示甲、乙兩瓶中水樣的初始O2含量；甲瓶O2含量的變化反映的是呼吸作用耗氧量，因此B＝A－呼吸作用耗氧量；乙瓶O2含量變化反映的是凈光合作用放氧量，所以C＝A＋光合作用總放氧量－呼吸作用耗氧量。綜上分析，本實驗中，C－A＝光合作用總放氧量－呼吸作用耗氧量＝凈光合作用的放氧量，即 C與A的差值表示這段時間內生產者凈光合作用的放氧量；C－B＝光合作用總放氧量，即 C與B的差值表示這段時間內生產者的光合作用的總放氧量；A－B＝呼吸作用耗氧量，即 A與B的差值表示這段時間內生產者的呼吸作用耗氧量。 典例3．【答案】（1）葉片初始質量??? 光合作用有機物的總產量 （2）B葉片被截取

17、部分在6小時內光合作用合成的有機物總量 （3）M值除以時間再除以面積，即M÷（截取面積×時間） （4）將在測定葉片的相對應部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率 【解析】（1）A部分遮光處理，植物葉肉細胞只能進行呼吸作用，因此MA表示6小時后：葉片初始質量一呼吸作用有機物的消耗量；B部分為遮光，植物葉肉細胞同時進行呼吸作用和光合作用，因此MB表示6小時后：葉片初始質量+光合作用有機物的總產量-呼吸作用有機物的消耗量。（2）根據第（1）題可知，M=MB-MA=（葉片初始質量+光合作用有機物的總產量-呼吸

18、作用有機物的消耗量）-（葉片初始質量-呼吸作用有機物的消耗量）=B葉片被截取部分在6小時內光合作用合成的有機物總量。（3）真光合速率的大小可用單位時間、單位葉面積所吸收的CO2或釋放的O2表示，亦可用單位時間、單位葉面積所積累的干物質量表示。因此真光合速率=M÷（截取面積×時間）。（4）本方法主要是將光合作用和呼吸作用分開進行，最后取差值來計算單位面積、單位時間內的光合速率的方法。因此將在測定葉片的相對應部分切割的等面積葉片分開，一部分立即烘干稱重，另一部分在暗中保存幾小時后再烘干稱重，根據二者干重差即可計算出葉片的呼吸速率。 二、對點增分集訓 1.【答案】C 【解析】裝置中NaOH溶液

19、的作用是吸收CO2，無論是測光合速率還是呼吸速率，紅色小液滴移動的距離都表示裝置內O2的變化量，A項正確；植物呼吸速率測定的條件是將裝置置于黑暗中。為了使測得的有色液滴移動數值更準確，必須排除外界環(huán)境對這個裝置的影響，因此對照組裝置內應放入與實驗組相同的死幼苗，以測定該裝置未進行呼吸時液滴的移動，從而得出更準確的數據，B項正確；若要測光合速率，應先將NaOH溶液換成NaHCO3緩沖液，后給予一定的光照，單位時間小液滴移動的距離可代表凈光合速率，C項錯誤；裝置內植物有一葉片的主脈切斷分成A、B兩部分，若打開閥門，移除NaOH溶液，該裝置可用來驗證水是光合作用原料，實驗設計思路如下：將此裝置在黑暗

20、處放置一晝夜后，移到陽光下。一段時間后取下實驗葉片，除去葉綠素后滴加碘液，觀察A、B兩部分顏色變化，D項正確。 2.【答案】D 【解析】圖甲曲線是在溫度為25℃條件下獲得的。若該植物呼吸作用的最適溫度為30℃，光合作用的最適溫度是25℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調節(jié)到30℃，則呼吸速率增大，光合速率有所減弱，所以圖甲曲線中的a和b點都將向下移動，D項錯誤。 3.【答案】C 【解析】當光源與密閉小室的距離大于c時，呼吸速率大于光合速率，植物釋放的氣體是CO2，在距離小于c時，光合速率大于呼吸速率，植物釋放的氣體是O2，A項錯誤；實驗測得是整個植株氣體釋放速率，但相當一部分細胞不

21、能進行光合作用，但可以進行呼吸作用，所以葉肉細胞的光合速率應大于呼吸速率，B項錯誤；當距離由c突然變?yōu)閍時，光照強度增強，短時間內葉綠體中C5的含量增加，C項正確；當光源與密閉小室的距離小于a時，光合速率達到最大，限制光合作用的主要因素不再是光照強度，D項錯誤。 4.【答案】A 【解析】根據表中數據可知，黑暗下植物只進行呼吸作用，因此其數值代表相應溫度下的呼吸作用速率，而光照下，植物進行光合作用和呼吸作用，因此光照下的數值表示相應溫度下的凈光合作用速率，30℃呼吸作用速率為35，凈光合作用速率為35，光合作用速率為70，故A錯誤；黑暗環(huán)境下，植物進行呼吸作用分解有機物，導致有機物的含量減少

22、，故B正確；根據表中數據可知，呼吸作用的最適溫度為35，而光合作用的最適溫度為30，故C正確；根據表中數據可知，25℃和35℃的凈光合作用速率相同，即有機物的積累量相同，故D正確。 5. 【答案】C 【解析】若提高反應液中NaHCO3濃度，果肉細胞的光合作用會逐漸增強，但由于光 照強度、溫度等因素的限制，果肉細胞的光合速率最終趨于穩(wěn)定，C項錯誤。 6.【答案】D 【解析】F點時呼吸速率大于光合速率，此時指針偏轉方向應與A、B、C、D點的相反。 7.【答案】（1）CO2光合作用 （2）HO→C18O2→C6HO6 （3）減小減少通氣孔堵塞，萌發(fā)的種子產生的CO2不能進入盆栽植物

23、一側，盆栽植物側的CO2含量減少，通過CO2的固定形成C3的量減少，但其還原正常進行（合理即可） （4）將通氣孔堵塞，并在盆栽植物側加入CO2緩沖液，用氧氣傳感器檢測有光和無光情況下氧氣的變化速率，再進行相關計算 【解析】（1）萌發(fā)的種子生命活動旺盛，呼吸作用加強，可使裝置內的CO2增加，進而 有利于盆栽植物的光合作用。（2）萌發(fā)的種子進行細胞呼吸時會消耗吸水棉布中H218O的產生C18O2，C18O2通過通氣孔進入裝置右側，被盆栽植物進行光合作用時利用，從而產生C6HO6。（3）通氣孔堵塞，盆栽植物光合作用產生的氧氣不能被萌發(fā)的種子所利用，而萌發(fā)的種子呼吸作用釋放的CO2也不能被盆

24、栽植物所利用，故通氣孔堵塞一段時間后，萌發(fā)種子的有氧呼吸會減弱；由于盆栽植物側的CO2含量減少，通過CO2的固定形成C3的量減少，但其還原正常進行，故盆栽植物葉綠體中C3含量較通氣孔堵塞前減少。（4）檢測植物的真正光合作用速率時，要在黑暗環(huán)境中測得該植物的呼吸速率，還要在有光條件下測凈光合作用速率，通過計算可得植物的真正光合作用速率。 8.【答案】（1）阻止葉片中有機物質的轉移（或阻止葉片中有機物的輸出和輸入） （2）細胞質基質和線粒體細胞質基質、線粒體和葉綠體 （3）（mB-mA）/4S mg/（cm2·h） （4）實驗開始時另取若干葉片分別截取面積S的葉片，立即烘干稱重求平均值，記

25、為X（mB-X）/4S mg/（cm2·h） 【解析】（1）韌皮部細胞中含有篩管，殺死葉柄韌皮部細胞可阻止葉片中的有機物轉移，保證實驗中B側葉片測定的有機物總量為原有的有機物量+這段時間光合作用產生有機物量-這段時間呼吸作用消耗有機物的量。（2）實驗中，A側用黑布遮光，只能進行呼吸作用，葉肉細胞產生ATP的場所為細胞質基質和線粒體，B側正常光照能進行光合作用和呼吸作用，葉肉細胞產生ATP的場所有細胞質基質、線粒體和葉綠體。（3）A側只進行呼吸作用消耗有機物即mA=原有的有機物量-呼吸作用消耗有機物的量，B側同時進行光合作用和呼吸作用即mB=原有有機物的量+光合作用產生有機物的量-呼吸作用消耗

26、有機物的量，則4h內該植物面積S的葉片光合作用產生的有機物的量=mA-mB，該植物葉片的總光合速率可表示為（mB-mA）/4S mg/（cm2·h）。（4）若要測定葉片的凈光合速率，則需測定葉片原有有機物的量，需補充的實驗操作是實驗開始時另取若干葉片分別截取面積S的葉片，立即烘干稱重求平均值，記為X，4h積累的有機物的量=原有有機物的量+光合作用產生有機物的量-呼吸作用消耗有機物的量-原有有機物的量，因此凈光合速率可表示為（mB-X）/4S mg/（cm2·h）。 9.【答案】（1）酶活性 （2）暗反應相等 （3）[H]、ATP （4）黑暗或遮光 25光照強度為D 【解析

27、】（1）環(huán)境溫度由25℃升高到30℃的過程中，D點逐漸左移，說明光合作用強度降低，原因可能是溫度升高，光合酶活性降低，光飽和點下降（所需要的最強光照強度減弱）。（2）甲圖中的B點表示光合作用強度與呼吸作用強度相等，CO2濃度若下降到0.03%，導致暗反應減弱，使得光合作用強度減弱，要保證光合作用強度與呼吸作用強度相等，所需要的光照強度相應增強，因此B點向右移。（3）光反應的產物是[H](NADPH)和ATP，[H]和ATP用于暗反應中三碳化合物的還原，加入抑制暗反應的藥物，會導致[H]和ATP的積累，進而抑制光反應階段，使光反應速率減慢。（4）真光合作用是呼吸作用與凈光合作用之和，呼吸作用需要在黑暗的條件下側得，NaOH可以吸收呼吸作用產生的二氧化碳，此時裝置壓強的變化就是呼吸作用吸收氧氣的量。在光照作用下，NaHCO3溶液可以提供光合作用的二氧化碳，此時壓強的變化應是光合作用放出的氧氣與呼吸作用吸收的氧氣的差值，因此要測得植物在溫度為25℃、光照強度為D時的真正光合速率，一組裝置放置NaOH溶液，將植物置于溫度為25℃、黑暗或遮光條件下，測呼吸作用速率（氧氣的吸收速率），另一組裝置放置同種生長狀況相同的植物、NaHCO3溶液，并置于溫度為25℃、光照強度為D的密閉環(huán)境中，測得凈光合速率（氧氣的釋放速率）。 11