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精练6依据原理、理解思路,准确处理光合与呼吸实验问题一、选择题(每小题5分,共60分)1.将两棵同种生长状况基本相同的植物分别置于透明的玻璃罩内,如图甲、乙所示;在相同自然条件下,测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。下列说法正确的是()A.ab段和cd段,曲线下降的原因相同B.一昼夜中,装置乙中植物积累的有机物比甲多C.e点时,气孔关闭导致光合作用基本停止D.装置甲的植物叶绿体中,在14点时C5含量比10点时低2.某生物小组以生长状况相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为135 s,具体处理方法和实验结果如下表所示。下列相关叙述中,错误的是()组别处理方法光合作用产物的相对含量甲先光照后黑暗,时间各为67.5 s50%乙先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各7.5 s70%丙先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间为3.75 ms(毫秒)94%丁光照时间为135 s100%A.光照相同的时间,甲组光合作用产物的相对含量少于丙组B.实验表明,光合作用的某些过程不需要光照,该过程发生于叶绿体基质C.该实验表明光合作用的暗反应与光反应无关D.实验中叶绿体产生的ATP和H没有被光照时的暗反应全部消耗3.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干圆片,平均分成四组,各置于相同的密闭装置内,在其他条件相同且适宜的情况下,分别置于四种不同温度下t1t2t3t4。测得光照相同时间后各装置内O2的增加值及黑暗条件下各装置内O2的消耗值,结果如下表。经分析可知,下列叙述不正确的是()温 度气体变化值(相对值/mgh-1)t1t2t3t4光照下O2的增加值2.76.012.512.0黑暗下O2的消耗值2.04.08.012.0A.在实验的温度范围内,呼吸作用强度随着温度的升高而升高B.在实验的四种温度下,植物在t4温度时经光合作用制造有机物的量最多C.在该光照条件下,t4温度下装置内叶片光合强度与呼吸强度相等D.在实验的四种温度下,若均给予24小时光照,植物有机物的积累量均大于04.为了探究干旱对植物叶片光合速率的影响。实验开始保持土壤水分充足,然后实验组停止浇水,对照组保持土壤水分适宜,实验结果如图。下列分析不正确的是()A.28 d光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的B.24 d光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的C.干旱可能影响植物体内物质的运输导致光合速率下降D.土壤水分长期过多也会导致植物生长受阻5.为测定某池塘不同深度的日均氧气浓度变化。采用如下方法:从池塘不同深度取水样。每份水样分为三组,A组立即测定水中氧气浓度:B、C组分别放入不透光瓶和透光瓶中,将瓶密封后放回与原取样深度相同的位置,24小时后取出,测定瓶中氧气浓度,与A组比较计算氧气浓度变化量。绘制如下图曲线,纵向表示池水深度,横向表示瓶中氧气的变化量(mg/L)。下列叙述错误的是()A.不透光瓶数值反映了生物体细胞呼吸消耗的氧气量B.水深14 m范围内随池水深度的增加光合作用强度下降C.该池塘2 m深处水层生产者一昼夜制造氧气总量为1.5 mg/LD.该池塘4 m深处水层无自养生物6.为探究光照强度与光合作用的关系,某兴趣小组将西红柿植株置于密闭装置中进行了相关实验。结果如表所示:组别温度()实验光照强度占自然光照强度的百分比(%)开始时的CO2浓度(%)12 h后的CO2浓度(%)12500.350.368225200.350.306325400.350.289425600.350.282525800.350.2806251000.350.279根据上表分析下列叙述正确的是()A.实验的自变量是CO2浓度的变化,因变量是光照强度的变化B.通过表中实验结果可知该植株在实验条件下的呼吸速率和净光合速率C.若将第6组植株突然移至第4组条件下,短时间内细胞中的C5将增加D.通过上述实验,可以确定西红柿生长的最佳光照强度7.某研究小组在密闭恒温玻璃温室内进行植物栽培实验,连续48小时测定温室内CO2吸收速率,得到如图所示曲线(整个过程呼吸速率恒定),据图分析正确的是()A.03小时植物叶肉细胞中的ATP只来源于细胞质基质B.实验中绿色植物光合速率达到最大的时刻是第36小时C.实验开始的前24小时比后24小时的平均光照强度强D.若第30小时部分叶片遮光,则未遮光叶片光合速率下降8.夏季晴天,将密闭在玻璃罩中的某绿色植物置于室外,从凌晨0时开始,定期测定玻璃罩中某种气体含量,结果如图。下列分析正确的是()A.本实验测定的气体是CO2B.该植物进行光合作用的起始时间是6时C.若9时和12时合成有机物的速率相等,则9时的呼吸速率小于12时D.与0时相比较,24时该植物的干重减少9.下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置,氧气传感器可监测O2浓度的变化,下列有关叙述错误的是()A.该实验的目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响B.加入NaHCO3溶液的主要目的是吸收呼吸作用释放的CO2C.拆去滤光片,单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度D.若将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的呼吸作用强度10.科研人员为研究枇杷植株在不同天气条件下的光合特征,对其净光合速率和气孔导度进行了测定,结果如下。下列有关叙述不正确的是()A.阴天时净光合速率下降的时间与气孔导度的下降时间不一致B.晴天时出现“午休”现象与气孔关闭引起的CO2浓度下降有关C.实验结果显示枇杷植株适合种植在光线弱的荫蔽环境中D.两种条件下枇杷净光合速率峰值出现的早晚均与光照强度无关11.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。下列对于本实验的相关描述,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释放量最多C.ce段说明随灯光距离的增大,O2释放量减少D.f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同,但数值较小12.甲图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片,再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底,然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中,给予一定的光照,测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙),以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是()A.在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐减小B.在bc段,单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度,都可以缩短叶圆片上浮的时间C.在c点以后,因NaHCO3溶液浓度过高,使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降D.因配制的NaHCO3溶液中不含氧气,所以整个实验过程中叶圆片不能进行呼吸作用二、非选择题(共40分)13.(20分)科研人员选择冬季大棚中的番茄和草莓,在保持两种植物生长所需的温度、水分、肥料等相同且适宜的条件下,每天14:0015:00 观察并测定其光合速率,结果如下图。(1)实验的研究目的是。(2)在番茄和草莓棚中选择生长期一致的两种植物,且每种植物的植株进行实验。(3)随空气质量指数的上升,空气中细颗粒物浓度增大,光照强度降低,光合作用的减弱,为暗反应提供的减少。 同时随着污染物浓度增加,温度降低,直接影响了细胞内,导致光合作用速率下降。(4)科研人员进一步研究空气质量对番茄和草莓光合作用的影响,结果如下表。空气质量级别番茄草莓棚温()光合有效辐射(Em-2s-1)光合速率(molm-2s-1)棚温()光合有效辐射(Em-2s-1)光合速率(molm-2s-1)二级良25.698720.427.399420.11三级轻度污染23.474619.626.178518.72四级中度污染23.547717.126.142817.41五级重度污染22.232511.824.642810.10(注:光合有效辐射是指绿色植物进行光合作用过程中,能够被光合色素吸收并转化的太阳辐射能量)当空气质量由三级升为四级时,番茄光合速率下降13%,草莓的光合速率下降7%,这一结果说明 。当污染进一步加剧到五级时,导致草莓光合速率下降的主要因素是 。(5)综上所述,在空气质量处于四级中度污染以上时,番茄棚和草莓棚应分别采取 的措施来维持植物的光合速率。14.(20分)气孔是植物叶表皮组织上的小孔,由两个保卫细胞围绕而成,为气体出入叶片的门户。研究表明,保卫细胞吸水,气孔开启;保卫细胞失水,气孔关闭。为验证此结论,北京某中学生物小组设计了如下实验。(1)请完成该实验,并回答问题。材料:蚕豆植株、0.3 g/mL蔗糖溶液、清水、光学显微镜、玻片等。步骤:把蚕豆植株放在湿润的空气中光照一段时间后,取蚕豆叶下表皮制作临时装片。向装片滴加,一段时间后,在显微镜下观察到气孔开放;再向装片滴加,一段时间后,在显微镜下观察到气孔关闭。本实验的原理是:当时,保卫细胞吸水,气孔开启;反之,保卫细胞失水,气孔关闭。(2)气孔开放程度可用气孔导度表示,气孔导度越大,说明气孔开放程度越大。下表是在研究“水分对苜蓿叶片光合作用的影响”实验中得到的数据(为一个月实验期间多次测量的平均值),请回答问题。土壤含水量(%)净光合速率(molm-2s-1)气孔导度(mmolm-2s-1)10.37.40.11612.016.80.26915.217.10.37818.422.90.441根据表中数据可以推测气孔导度与光合作用的关系是;从气孔开闭角度分析土壤含水量影响光合作用的原因是:在一定范围内,土壤含水量越高,。7月23日,小组同学对生长于不同含水量土壤的两组苜蓿净光合速率进行测量,结果如下图所示。在土壤含水量为8.0%的条件下,叶片的气孔导度14:00时(大/小/等)于16:00时;图示时间范围内,苜蓿体内有机物总量最多的时间点为,两组苜蓿气孔导度最接近的时间点大约在。答案全解全析一、选择题1.B依题意并结合图示分析可知,图甲植物在密闭的透明玻璃罩内,限制光合作用的因素主要是二氧化碳浓度,ab段下降的原因是二氧化碳供应不足,图乙植物cd段下降的原因是光照不足,A错误;据图丙和图丁可知,一昼夜中,装置乙中植物积累的有机物比甲多,B正确;e点时,气孔部分关闭导致光合作用下降,C错误;装置甲植物的叶绿体中,在14点时,玻璃罩内二氧化碳因光合作用的消耗而含量不足,使得二氧化碳的固定过程减弱,消耗的C5减少,导致C5含量比10点时高,D错误。2.C分析表中数据可知,甲组与丙组光照时间相同,但甲组光合作用产物的相对含量少于丙组,A正确;据表分析,丙组的光照时间只有丁组的一半,但光合作用的产物相对含量已经有丁组的94%,说明光合作用的某些过程不需要光照,该过程为暗反应,发生在叶绿体基质中,B正确;实验表明光合作用的暗反应与光反应有关,C错误;光照时的暗反应消耗前面光反应产生的H和ATP,在其进行暗反应的同时也在进行光反应继续合成H和ATP,D正确。3.C黑暗条件下氧气的消耗值代表的是呼吸作用,由表可知在实验的温度范围内随着温度的升高呼吸作用强度升高,故A正确。光照下氧气的增加值可代表净光合作用速率,真光合速率是净光合速率和呼吸速率之和,由数值计算可知在t4时真光合速率最大,故B正确。在t4时净光合速率与呼吸速率相等,总光合速率应是呼吸速率的两倍,故C错误。由光照下氧气的增加值可知实验的四种温度下净光合速率都大于0,如果都给予24小时光照,有机物积累量均大于0,故D正确。4.A由图乙可以分析出,在24 d,叶片中叶绿素含量没有下降,A错误;24 d叶绿素含量变化不大,但光合速率下降,可能是干旱使气孔导度降低,叶片内二氧化碳浓度下降,B正确;物质运输需要水的参与,缺水时物质运输速率下降,叶片光合总产物不能及时运出,抑制光合作用,光合作用速率下降,C正确;土壤水分长期过多,植物根系缺氧,影响植物生长,D正确。5.C不透光瓶,生物不能进行光合作用,其数值反映了生物体细胞呼吸消耗的氧气量,A正确;真光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量,由题图可知,呼吸作用强度保持不变,随池水深度的增加,净光合作用强度在降低,B正确;在水深2 m处白瓶中水生植物产生的氧气为1.5+1.5=3 (mg/L),C错误;该池塘4 m深处透光瓶与不透光瓶中氧气浓度相同,该水层无自养生物,D正确。6.B该实验的自变量是光照强度,因变量是密闭装置中CO2浓度的变化;若将第6组植株突然移至第4组条件下,光照减弱,光反应产生的ATP和H减少,短时间内细胞中的C5将减少,C3将增加;因为不知道光照强度超过普通阳光100%后,密闭装置中CO2浓度的变化情况,所以该实验还不能确定西红柿生长的最佳光照强度。答案B。7.B由图可知03 h只进行细胞呼吸,但植物细胞中的ATP来源于细胞质基质和线粒体,A错误;实验中绿色植物光合速率达到最大的时刻应是二氧化碳吸收速率最大的时刻,由图可知是第36 h,B正确;实验的后24 h二氧化碳吸收速率大于前24 h,说明实验开始前24 h比后24 h的平均光照弱,C错误;若第30 h部分叶片遮光,未遮光叶片光合速率会上升,因为光合作用产物会转移,D错误。8.C由曲线可知,6时起该密闭玻璃罩中气体逐渐增加,一直到18时达到最高值然后开始下降,由此可知该气体应是O2,故A错;6时和18时这两点分别表示24小时内氧气的最低值与最高值,这两个关键点表示光合速率和呼吸速率相等,所以光合作用的起始时间应在6时之前,故B错;如果9时和12时合成有机物的速率相等,就表示9时和12时的总光合速率相等,总光合速率(合成有机物的速率)=净光合速率(氧气的释放速率)+呼吸速率,由图示可知9时氧气的释放速率比12时要快,则9时的呼吸速率小于12时,故C对;一昼夜从0时到24时,由于0时氧含量低于24时,说明在这一昼夜内有有机物的积累,故密闭玻璃罩内该植物的干重增加,故D错。9.B由图示可知,实验自变量为不同的单色光,探究的是不同单色光对光合作用强度的影响,A正确;密闭装置中加入NaHCO3溶液的目的主要是为金鱼藻光合作用提供CO2,B错误;复合光下产生的O2量是7种单色光下产生的O2量之和,比单色光下的O2量多,C正确;将此装置放在黑暗处,可测定金鱼藻的呼吸作用强度,D正确。10.D据图分析,阴天时净光合速率12时开始下降,气孔导度10时开始下降,两者时间不一致,A正确;晴天时出现“午休”现象是因为中午温度太高,光照太强,导致气孔关闭,引起CO2浓度下降,光合作用减弱,B正确;图中阴天气孔的变化通常大于晴天,且在10:30到14:00时间段的净光合速率,阴天大于晴天,所以枇杷植株适合种植在光线弱的荫蔽环境中,C正确;晴天净光合速率峰值出现的早晚与温度、光照强度都有关,阴天净光合速率峰值出现在12时左右,与此时光照强度最强有关,D错误。11.D在适宜光照条件下,A植物光合作用释放的氧气多于呼吸作用消耗的氧气,使A植物所在的气球的体积增大,指针向右偏转,A正确;根据题意,该实验的目的是探究光照强度对光合速率的影响,光照强度是通过改变灯光与气球的距离来加以控制的,c点为偏转角度最大的点,此时光照强度最多,光合作用释放的氧气量最大,B正确;ce段随着灯泡距离的增大,光合作用速率减小,氧气释放量减少,C正确;f点光合速率小于呼吸速率,气球内的气体减少,指针向左偏转,与a、b、c、d点相比偏转方向相反,D错误。12.C在ab段,随着NaHCO3溶液浓度的增加,光合作用速率逐渐增大,A错误;光合作用有最适温度,超过最适温度后,再增加温度光合作用速率反而下降,导致叶圆片上浮时间延长,B错误;c点以后,NaHCO3溶液浓度过高,导致叶肉细胞失水,使得细胞代谢水平下降,C正确;整个实验过程中叶圆片可以通过叶绿体产生的氧气进行有氧呼吸,D错误。二、非选择题13.答案(1)探究空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响(2)长势一致(3)光反应ATP、H(与光合作用有关)酶的活性(4)光合有效辐射明显下降棚温下降(5)增加光照强度和增加棚温解析(1)实验的研究目的是探究空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响。(2)生物实验遵循的一般原则是对照原则、等量原则和单一变量原则。所以在番茄和草莓棚中选择生长期一致的两种植物,且每种植物长势一致的植株进行实验。(3)随空气质量指数上升,空气中细颗粒物浓度增大,光照强度降低,光合作用的光反应减弱,为暗反应提供的ATP和NADPH减少。 同时随着污染物浓度增加,温度降低,直接影响了细胞内与光合作用有关的酶的活性,导致光合作用速率下降。(4)当空气质量由三级升为四级时,番茄光合速率下降13%,草莓的光合速率下降7%,这一结果说明当空气污染由三级升为四级时,棚温没有明显变化,但光合有效辐射明显下降。当污染进一步加剧到五级时,导致草莓光合速率下降的主要因素是棚温下降。(5)综上所述,在空气质量处于四级中度污染以上时,番茄棚和草莓棚应分别采取增加光照强度和增加棚温的措施来维持植物的光合速率。14.答案(1)清水0.3 g/mL蔗糖溶液细胞外界溶液浓度小于细胞液浓度(2)气孔导度与净光合速率呈正相关(表达合理均给分)保卫细胞吸水就越多,气孔开放程度就越大,植物从外界吸收二氧化碳就越多小18:008:00解析(1)依题意可知,保卫细胞吸水,气孔开启;保卫细胞失水,气孔关闭,而水分子是顺相对含量的梯度(低浓度高浓度)跨膜运输的,所以步骤中,应先向装片滴加清水,当观察到气孔开放后,再向装片滴加0.3 g/mL蔗糖溶液。本实验的原理是:当细胞外界溶液浓度小于细胞液浓度时,保卫细胞吸水,气孔开启;反之,保卫细胞失水,气孔关闭。(2)表中数据显示:净光合速率随着气孔导度的增大而增大,据此可推测气孔导度与净光合速率呈正相关;在一定范围内,在土壤含水量越高,保卫细胞吸水越多,气孔开放程度越大,植物从外界吸收二氧化碳越多,光合作用越强。曲线图显示,在土壤含水量为8.0%的条件下,14:00时苜蓿的净光合速率小于16:00时的净光合速率,据此可推知,叶片的气孔导度14:00时小于16:00时;图示的6:0018:00时间段内,净光合速率一直大于0,说明苜蓿体内一直在积累有机物,所以在18:00时,体内有机物总量最多;在8:00左右时,两组苜蓿的净光合速率最接近,所以两组苜蓿气孔导度最接近的时间点大约在8:00。
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